リチウムイオン電池およびその製造方法
【課題】金属異物に起因する内部短絡を抑制して信頼性向上を図ることができるリチウムイオン電池を提供する。
【解決手段】本発明では、例えば、正極ＰＥＬの第１面に形成された正極活物質と接着するようにセパレータＳＰ１が形成され、かつ、正極ＰＥＬの第１面とは反対側の第２面に形成された正極活物質と接着するセパレータＳＰ２が形成されている。したがって、本発明によれば、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１との間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が存在しないことから、正極ＰＥＬに付着する金属異物の侵入を防止することができる。
【解決手段】本発明では、例えば、正極ＰＥＬの第１面に形成された正極活物質と接着するようにセパレータＳＰ１が形成され、かつ、正極ＰＥＬの第１面とは反対側の第２面に形成された正極活物質と接着するセパレータＳＰ２が形成されている。したがって、本発明によれば、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１との間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が存在しないことから、正極ＰＥＬに付着する金属異物の侵入を防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池に関し、特に、正極、負極、および、正極と負極とを電気的に分離するセパレータとを備えるリチウムイオン電池に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００５−２７６５０３号公報（特許文献１）や特開２００６−３５１３８６号公報（特許文献２）には、正極、あるいは、負極と、セパレータとを別部品で構成する例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７６５０３号公報
【特許文献２】特開２００６−３５１３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
携帯電子機器の発達に伴い、これらの携帯電子機器の電力供給源として、繰り返し充電が可能な小型二次電池が使用されている。中でも、エネルギー密度が高く、サイクルライフが長いとともに、自己放電性が低く、かつ、作動電圧が高いリチウムイオン電池が注目されている。リチウムイオン電池は、上述した利点を有するため、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機などの携帯電子機器に多用されている。さらに、近年では、電気自動車用電池や電力貯蔵用電池として、高容量、高出力、かつ、高エネルギー密度を実現できる大型のリチウムイオン電池の研究開発が進められている。特に、自動車産業においては、環境問題に対応するため、動力源としてモータを使用する電気自動車や、動力源としてエンジン（内燃機関）とモータとの両方を使用するハイブリッド車の開発が進められている。このような電気自動車やハイブリッド車の電源としてもリチウムイオン電池が注目されている。
【０００５】
リチウムイオン電池は、例えば、正極活物質を塗着した正極板と、負極活物質を塗着した負極板と、正極板と負極板の接触を防止するセパレータとを捲回した電極捲回体を備えている。そして、リチウムイオン電池では、この電極捲回体が外装缶に挿入されるとともに、外装缶内に電解液が注入されている。つまり、リチウムイオン電池では、金属箔に正極活物質を塗着した正極板と、金属箔に負極活物質を塗着した負極版とが帯状に形成され、帯状に形成された正極板と負極板が直接接触しないように、セパレータを介して断面渦巻状に捲回されて電極捲回体が形成される。
【０００６】
このように、正極板と負極板とセパレータとを軸芯の回りに捲回して電極捲回体が形成されるが、通常のリチウムイオン電池では、正極板と負極板とセパレータが別部品（別体）により構成されているため、例えば、正極板とセパレータとの間に隙間が存在する。そして、リチウムイオン電池の製造工程では、上述した捲回体を形成する前に正極板と負極板を所定の大きさに切断し、加えて正極並びに負極の集電タブをやはり正極板と負極板を切断して形成する。さらに、上述した電極捲回体を形成した後、例えば、正極板に形成されている正極集電タブを正極集電リングに超音波溶着したり、負極板に形成されている負極集電タブを負極集電リングに超音波溶着する工程が存在する。さらには、電極捲回体は外装缶（容器）に挿入されて、この外装缶に電解液を注入した後、外装缶の内部を密閉するために、外装缶と蓋とを溶接などで接続する工程が存在する。
【０００７】
具体的に、正極集電タブと正極集電リングとは、正極集電タブにアルミニウムリボンを捲きつけ、このアルミニウムリボンに正極集電タブを超音波溶着で接続することが行われている。このとき使用される超音波溶着は、アルミニウムリボンと正極集電タブとを擦りつけることによる原子相互拡散によって、アルミニウムリボンと正極集電タブとを接続するものである。したがって、正極集電タブとアルミニウムリボンとを超音波溶着で接続する場合、アルミニウムリボンと正極集電タブとの擦り合いによって金属異物（アルミニウム）が発生するおそれが高くなる。同様の現象は、負極集電タブと銅リボンの接続でも生じる。つまり、負極集電タブと銅リボンとを超音波溶着で接続する場合、銅リボンと負極集電タブとの擦り合いによって金属異物（銅）が発生するおそれが高くなる。さらに、外装缶と蓋とを接続する工程で使用される溶接（アーク溶接）では、例えば、溶接屑が発生しやすくなる。
【０００８】
以上のことから、電極捲回体を形成する前後に実施される工程によって、電極捲回体の内部に金属異物が侵入するポテンシャルが高くなる。特に、通常のリチウムイオン電池では、正極板と負極板とセパレータが別部品で構成されているため、例えば、正極板とセパレータとの間に隙間が存在し、この隙間に上述した製造工程で発生した金属異物が侵入しやすくなる。このようにして、電極捲回体の内部に金属異物が侵入すると、侵入した金属異物がセパレータを突き破って、正極と負極が金属異物で短絡したり、例えば、正極とセパレータの隙間に侵入した金属異物が正極に付着すると、付着した金属異物が電解液中に溶解し、その後、負極に析出する現象が生じる。そして、負極からの析出によって成長した金属が正極まで達すると、正極と負極とが短絡してしまう問題点が生じる。
【０００９】
以上、通常のリチウムイオン電池である電極捲回体を形成するタイプのリチウムイオン電池を用いて説明したが、例えば、正極活物質を塗着した正極板と、負極活物質を塗着した負極板と、正極板と負極板の接触を防止するセパレータからなるリチウムイオン電池であれば、電極捲回体を形成しないラミネートタイプのリチウムイオン電池でも、正極板と負極板を所定の大きさに切断するための切断工程によって生じる金属異物が、正極板と負極板とセパレータとの間に侵入すると、金属異物がセパレータを突き破って、正極と負極が金属異物で短絡したり、例えば、正極とセパレータの隙間に侵入した金属異物が正極に付着すると、付着した金属異物が電解液中に溶解し、その後、負極に析出する現象が生じる。そして、負極からの析出によって成長した金属が正極まで達すると、正極と負極とが短絡してしまう問題点が生じる。
【００１０】
本発明の目的は、金属異物に起因する内部短絡を抑制して信頼性向上を図ることができるリチウムイオン電池を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１３】
本発明におけるリチウムイオン電池は、（ａ）正極と、（ｂ）負極と、（ｃ）前記正極と前記負極とを電気的に分離する第１セパレータと、（ｄ）前記正極と前記負極とを電気的に分離する第２セパレータと、を備える。このとき、前記第１セパレータと前記第２セパレータは、前記正極、あるいは、前記負極と接着していることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明におけるリチウムイオン電池は、（ａ）正極と、（ｂ）負極と、（ｃ）前記正極と前記負極とを電気的に分離する第１セパレータと、（ｄ）前記正極と前記負極とを電気的に分離する第２セパレータと、を備える。このとき、前記第１セパレータと前記第２セパレータは、前記正極、あるいは、前記負極と一体化していることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明におけるリチウムイオン電池の製造方法は、（ａ）金属板上に電極材を塗布し、前記電極材上にセパレータ材を塗布する工程と、（ｂ）前記（ａ）工程後、塗布した前記電極材および前記セパレータ材を乾燥させる工程と、（ｃ）前記（ｂ）工程後、乾燥させた前記電極材および前記セパレータ材に対して、加熱下での加圧処理を施す工程と、を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１７】
金属異物に起因する内部短絡を抑制して、リチウムイオン電池の信頼性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】リチウムイオン電池の模式的な構成を示す図である。
【図２】円筒形のリチウムイオン電池の内部構造を示す断面図である。
【図３】電極捲回体を構成する前段階の構成要素を示す図である。
【図４】正極、第１セパレータ、負極ＮＥＬ、および、第２セパレータを軸芯の回りに捲回して電極捲回体を形成する様子を示す模式図である。
【図５】実施の形態１における正極および負極の構成を示す断面図である。
【図６】実施の形態１におけるセパレータ付き正極と、負極とを重ね合わせた状態を示す図である。
【図７】軸芯の回りに、セパレータ付き正極と負極とを捲回させる様子を示す図である。
【図８】第１変形例の構成を示す断面図である。
【図９】第２変形例の構成を示す断面図である。
【図１０】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１１】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１２】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１３】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１４】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１５】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１６】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１７】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１８】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１９】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２０】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２１】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２２】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２３】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２４】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２５】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２６】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２７】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２８】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２９】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図３０】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図３１】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図３２】実施の形態２における正極、セパレータおよび負極の構成を示す断面図である。
【図３３】実施の形態２において、一体化した正極、セパレータおよび負極を示す平面図である。
【図３４】実施の形態２において、一体化した正極、セパレータおよび負極を軸芯の回りに捲回する様子を示す図である。
【図３５】セパレータに要求される特性と主な機能を示す表である。
【図３６】相分離法によって、現状のセパレータを製造する工程フローを示す図である。
【図３７】製造容易型のリチウムイオン電池の製造工程の一部を示すフローチャートである。
【図３８】コスト低減型のリチウムイオン電池の製造工程の一部を示すフローチャートである。
【図３９】ウェットオンウェット方式で顕在化する問題点を説明する図である。
【図４０】ウェットオンウェット方式で顕在化する問題点を説明する図である。
【図４１】ウェットオンウェット方式で顕在化する問題点を説明する図である。
【図４２】粒径ばらつきと空孔率の関係を示すグラフである。
【図４３】複数種類の粉末のそれぞれの粒径ばらつきを示すグラフである。
【図４４】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図４５】実施の形態３で使用する塗布装置の一例を示す図である。
【図４６】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図４７】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図４８】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図４９】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図５０】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２０】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００２１】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２２】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２３】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００２４】
（実施の形態１）
＜リチウムイオン電池の概要＞
リチウムは、酸化還元電位が−３．０３Ｖ（ｖｓ．ＮＨＥ）であり、地球上に存在する最も卑な金属である。電池の電圧は、正極と負極との電位差によって決まるので、リチウムを負極活物質に使用すると、最も高い起電力が得られる。また、リチウムの原子量は６．９４であり、密度も０．５３４ｇ／ｃｍ３であってともに小さいことから、単位電気量あたりの重量が小さく、エネルギー密度も高くなる。したがって、リチウムを負極活物質に使用すると小型で軽量の電池を製造することができる。
【００２５】
このように、リチウムは電池の負極活物質として魅力的な物質であるが、充放電可能な二次電池に適用する場合に問題が生じる。すなわち、リチウムを負極に使用した電池で充放電を繰り返すと、リチウムの溶解による放電反応と、リチウムの析出による充電反応が起こる。この場合、繰り返し充電によって、リチウムの析出反応が生じるため、二次電池の性能劣化や安全性に問題が生じる。例えば、充電過程で生成されるリチウムは活性表面で電解液溶媒と反応し、その一部はＳＥＩ（Solid Electrolyte Interface）（固定電解質界面）と呼ばれる皮膜の形成に消費される。このため、電池の内部抵抗が高くなり、放電効率も低下してくる。つまり、充放電のサイクルを繰り返すごとに電池容量が小さくなる。さらに、急速に充電すると、リチウムは針状・樹枝状の結晶形態（リチウムデンドライト）で析出し、二次電池での様々なトラブルを引き起こす元となる。例えば、リチウムデンドライトは、比表面積が大きく、副反応による電流効率の低下を加速するとともに、針状であるためにセパレータを突き破って正極と負極との間の内部短絡を引き起こすこともある。このような状態になると、自己放電が大きく電池として使用できなくなったり、内部短絡による発熱でガス噴出や発火に至る場合もある。以上のことから、リチウムを負極に使用した二次電池では、性能劣化や安全性に問題が生じることがわかる。
【００２６】
そこで、溶解と析出という従来の原理と相違する原理の新型二次電池が検討されている。具体的には、正極と負極の両方にリチウムイオンを挿入・放出する活物質を使用する二次電池が検討されている。この二次電池の充放電過程では、リチウムの溶解と析出という現象は起こらず、リチウムイオンが電極活物質の間で挿入・脱離されるだけである。このタイプの二次電池は、「ロッキング・チェア」型、あるいは、「シャトルコック」型と呼ばれており、充放電の繰り返しに対して、リチウムイオンが挿入・脱離されるだけであるので、安定であるという特徴がある。この種類の電池を本明細書ではリチウムイオン電池と呼ぶことにする。上述したように、リチウムイオン電池では、正極と負極の両方とも充放電においてその構造は変化せず、リチウムイオンが挿入・脱離されるだけであるので（ただし、活物質の結晶格子は、リチウムイオンの挿入・脱離に対して膨張収縮する）、格段に長寿命のサイクル特性を有するとともに、電極に金属リチウムを使用しないので、安全性も飛躍的に高まっているという特徴を有する。
【００２７】
ここで、リチウムイオンを挿入・脱離できる材料が電極の活物質に使用されるが、この活物質に要求される条件は以下に示すようなものである。すなわち、リチウムイオンという有限の大きさのイオンが挿入・脱離するので、リチウムイオンの納まるべきサイト（位置）と、リチウムイオンが拡散可能なチャンネル（経路）が活物質に必要とされる。さらに、活物質には、リチウムイオンの挿入（吸蔵）に伴い電子が材料中に導入される必要がある。
【００２８】
以上のような条件を満たす正極活物質としては、リチウム含有遷移金属酸化物が挙げられる。例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムなどが代表的な正極活物質として挙げられるが、これらに限定されるものではない。具体的に、正極活物質としては、リチウムを挿入・脱離可能な材料であり、予め充分な量のリチウムを挿入したリチウム含有遷移金属酸化物であればよく、遷移金属として、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）などの単体、または、２種類以上の遷移金属を主成分とする材料であってもよい。また、スピネル結晶構造や層状結晶構造などの結晶構造についても、上述したサイトとチャンネルが確保されるものであれば特に限定されない。さらに、結晶中の遷移金属やリチウムの一部をＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇなどの元素で置換した材料や、結晶中にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇなどの元素をドープした材料を正極活物質として使用してもよい。
【００２９】
さらに、上述した条件を満たす負極活物質として、結晶質の炭素材料や非晶質の炭素材料を使用することができる。ただし、負極活物質はこれらの物質に限定されるものではなく、例えば、天然黒鉛や、人造の各種黒鉛剤、コークスなどの炭素材料などを使用してもよい。そして、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状など様々な粒子形状のものが適用可能である。
【００３０】
＜リチウムイオン電池の模式的な構成＞
以下に、上述したリチウムイオン電池の模式的な構成について図面を参照しながら説明する。図１は、リチウムイオン電池の模式的な構成を示す図である。図１において、リチウムイオン電池は、外装缶ＣＳを有しており、この外装缶ＣＳの内部に電解液ＥＬが充填されている。この電解液ＥＬが充填されている外装缶ＣＳには、正極板ＰＥＰと負極板ＮＥＰが対向して設けられており、対向して設けられた正極板ＰＥＰと負極板ＮＥＰの間にセパレータＳＰが配置されている。
【００３１】
そして、正極板ＰＥＰには、正極活物質が塗着されており、負極板ＮＥＰには負極活物質が塗着されている。例えば、正極活物質は、リチウムイオンを挿入・脱離可能なリチウム含有遷移金属酸化物から形成されている。図１では、このリチウム含有遷移金属酸化物が正極板ＰＥＰに塗着されている様子を模式的に示している。つまり、図１には、正極板ＰＥＰに塗着されているリチウム含有遷移金属酸化物として、酸素と金属原子とリチウムが配置されている模式的な結晶構造が示されている。この正極板ＰＥＰと正極活物質により正極が構成されている。
【００３２】
一方、例えば、負極活物質は、リチウムイオンを挿入・脱離可能な炭素材料から形成されている。図１では、この炭素材料が負極板ＮＥＰに塗着されている様子を模式的に示している。つまり、図１には、負極板ＮＥＰに塗布されている炭素材料として、炭素が配置されている模式的な結晶構造が示されている。この負極板ＮＥＰと負極活物質により負極が構成されている。
【００３３】
セパレータＳＰは、正極と負極との電気的な接触を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるスペーサとしての機能を有している。近年では、このセパレータＳＰとして、高強度で薄い微多孔質膜が使用されている。この微多孔質膜は、電池短絡による異常電流、急激な内圧や温度の上昇および発火を防ぐという機能も合わせもっている。つまり、現在のセパレータＳＰは、正極と負極の電気的接触を防止し、かつ、リチウムイオンを通過させる機能の他に、短絡と過充電防止のための熱ヒューズとしての機能を有していることになる。この微多孔質膜の持つシャットダウン機能によって、リチウムイオン電池の安全性を保つことができる。例えば、リチウムイオン電池が何らかの原因で外部短絡を引き起こした場合、瞬時ではあるが大電流が流れ、ジュール熱により異常に温度が上昇する危険性がある。このとき、セパレータＳＰとして微多孔質膜を使用すれば、微多孔質膜は、膜材料の融点近傍で空孔（微多孔）が閉塞するため、正極と負極との間のリチウムイオンの透過を阻止することができる。言い換えれば、セパレータＳＰとして微多孔質膜を使用することにより、外部短絡時に電流を遮断し、リチウムイオン電池の内部の温度上昇をストップさせることができる。この微多孔質膜から構成されるセパレータＳＰとしては、例えば、従来技術として、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、あるいは、これらの材料の組み合わせから構成されている。
【００３４】
電解液ＥＬは、非水電解液が使用される。リチウムイオン電池は、活物質でのリチウムイオンの挿入・脱離を利用して充放電を行う電池であり、電解液ＥＬ中をリチウムイオンが移動する。リチウムは、強い還元剤であり、水と激しく反応して水素ガスを発生する。したがって、リチウムイオンが電解液ＥＬ中を移動するリチウムイオン電池では、従来の電池のように水溶液を電解液ＥＬに使用することができない。このことから、リチウムイオン電池では、電解液ＥＬとして非水電解液が使用される。具体的に、非水電解液の電解質としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉなどやこれらの混合物を使用することができる。また、有機溶媒としては、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリルなどや、これらの混合液を使用することができる。
【００３５】
＜充放電のメカニズム＞
リチウムイオン電池は上記のように構成されており、以下に充放電のメカニズムについて説明する。まず、充電のメカニズムについて説明する。図１に示すように、リチウムイオン電池を充電する際、正極と負極との間に充電器ＣＵを接続する。この場合、リチウムイオン電池では、正極活物質内に挿入されているリチウムイオンが脱離し、電解液ＥＬ中に放出される。このとき、正極活物質からリチウムイオンが脱離することにより、正極から充電器へ電子が流れる。そして、電解液ＥＬ中に放出されたリチウムイオンは、電解液ＥＬ中を移動し、微多孔質膜からなるセパレータＳＰを通過して、負極に到達する。この負極に到達したリチウムイオンは、負極を構成する負極活物質内に挿入される。このとき、負極活物質にリチウムイオンが挿入することにより、負極に電子が流れ込む。このようにして、充電器を介して正極から負極に電子が移動することにより充電が完了する。
【００３６】
続いて、放電のメカニズムについて説明する。図１に示すように、正極と負極の間に外部負荷を接続する。すると、負極活物質内に挿入されていたリチウムイオンが脱離して電解液ＥＬ中に放出される。このとき、負極から電子が放出される。そして、電解液ＥＬ中に放出されたリチウムイオンは、電解液ＥＬ中を移動し、微多孔質膜からなるセパレータＳＰを通過して、正極に到達する。この正極に到達したリチウムイオンは、正極を構成する正極活物質内に挿入される。このとき、正極活物質にリチウムイオンが挿入することにより、正極に電子が流れ込む。このようにして、負極から正極に電子が移動することにより放電が行われる。言い換えれば、正極から負極に電流が流れて負荷を駆動することができる。以上のようにして、リチウムイオン電池においては、リチウムイオンを正極活物質と負極活物質との間で挿入・脱離することにより、充放電することができる。
【００３７】
＜リチウムイオン電池の構成＞
次に、実際のリチウムイオン電池ＬＩＢの構成例について説明する。図２は、円筒形のリチウムイオン電池ＬＩＢの内部構造を示す断面図である。図２に示すように、底部を有する円筒形の外装缶ＣＳの内部には、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１、ＳＰ２と負極ＮＥＬからなる電極捲回体ＷＲＦが形成されている。具体的に、電極捲回体ＷＲＦは、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬの間にセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を挟むように積層され、外装缶ＣＳの中心部にある軸芯ＣＲの回りに捲回されている。そして、負極ＮＥＬは外装缶ＣＳの底部に設けられている負極リード板ＮＴと電気的に接続されており、正極ＰＥＬは外装缶ＣＳの上部に設けられている正極リード板ＰＴと電気的に接続されている。外装缶ＣＳの内部に形成されている電極捲回体の内部には電解液が注入されている。そして、外装缶ＣＳは、電池蓋ＣＡＰにより密閉されている。
【００３８】
正極ＰＥＬは、正極活物質ＰＡＳと結着剤（バインダ）を含有する塗液を正極板（正極集電体）ＰＥＰに塗布して乾燥させた後、加圧することにより形成されている。この正極ＰＥＬの上端部には複数の矩形状の正極集電タブＰＴＡＢが形成されており、この複数の正極集電タブＰＴＡＢが正極集電リングＰＲと接続されている。そして、この正極集電リングＰＲが正極リード板ＰＴと電気的に接続されている。したがって、正極ＰＥＬは、正極集電タブＰＴＡＢおよび正極集電リングＰＲを介して正極リード板ＰＴと電気的に接続されていることになる。複数の正極集電タブＰＴＡＢは、正極ＰＥＬの低抵抗化および電流の取り出しを迅速にするために設けられている。
【００３９】
正極ＰＥＬを構成する正極活物質ＰＡＳは、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムなどに代表される上述した材料を使用することができる。また、結着剤は、例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどを使用することができる。さらに、正極板には、例えば、アルミニウムなどの導電性金属からなる金属箔や網状金属などが使用される。
【００４０】
負極ＮＥＬは、負極活物質ＮＡＳと結着剤（バインダ）を含有する塗液を負極板（負極集電体）ＮＥＰに塗布して乾燥させた後、加圧することにより形成されている。この負極ＮＥＬの下端部には複数の矩形状の負極集電タブＮＴＡＢが形成されており、この複数の負極集電タブＮＴＡＢが負極集電リングＮＲと接続されている。そして、この負極集電リングＮＲが負極リード板ＮＴと電気的に接続されている。したがって、負極ＮＥＬは、負極集電タブＮＴＡＢおよび負極集電リングＮＲを介して負極リード板ＮＴと電気的に接続されていることになる。
【００４１】
負極ＮＥＬを構成する負極活物質ＮＡＳは、例えば、炭素材料などに代表される上述した材料を使用することができる。また、結着剤は、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどを使用することができる。さらに、負極板には、例えば、銅などの導電性金属からなる金属箔や網状金属などが使用される。
【００４２】
＜本発明者が新たに見出した課題＞
まず、従来の電極捲回体の詳細な構成について説明する。図３は、電極捲回体を構成する前段階の構成要素を示す図である。図３において、電極捲回体を構成する構成要素は、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１、負極ＮＥＬ、および、セパレータＳＰ２である。このとき、正極ＰＥＬは、正極板ＰＥＰの両面に正極活物質ＰＡＳが塗布された構造をしており、負極ＮＥＬは、負極板ＮＥＰの両面に負極活物質ＮＡＳが塗布された構造をしている。そして、正極ＰＥＬの上辺側には矩形状の正極集電タブＰＴＡＢが複数形成されている。同様に、負極ＮＥＬの下辺側には矩形状の負極集電タブＮＴＡＢが複数形成されている。すなわち、従来技術においては、正極ＰＥＬや負極ＮＥＬと、セパレータＳＰ１やセパレータＳＰ２は、別部品（別体）として構成されている。
【００４３】
具体的に、従来技術における電極捲回体ＷＲＦの構成について説明する。図４は、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１、負極ＮＥＬ、および、セパレータＳＰ２を軸芯ＣＲの回りに捲回して電極捲回体ＷＲＦを形成する様子を示す模式図である。図４に示すように、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬの間に別部品であるセパレータＳＰ１を挟み、かつ、別部品であるセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２で負極ＮＥＬを挟むようにして、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１、負極ＮＥＬ、および、セパレータＳＰ２が捲回される。このとき、正極ＰＥＬに形成されている正極集電タブＰＴＡＢは電極捲回体ＷＲＦの上部側に配置される一方、負極ＮＥＬに形成されている負極集電タブ（図示せず）は電極捲回体ＷＲＦの下部側に配置される。以上のようにして、従来技術における電極捲回体ＷＲＦが構成されている。
【００４４】
通常のリチウムイオン電池では、正極板と負極板とセパレータが別部品（別体）により構成されているため、電極捲回体ＷＲＦを形成した後でも、例えば、正極板とセパレータとの間に隙間が存在する。そして、リチウムイオン電池の製造工程では、上述した捲回体を形成する前に正極板と負極板を所定の大きさに切断し、加えて正極並びに負極の集電タブをやはり正極板と負極板を切断して形成する。さらに、電極捲回体を形成した後、例えば、正極板に形成されている正極集電タブを正極集電リングに超音波溶着したり、負極板に形成されている負極集電タブを負極集電リングに超音波溶着する工程が存在する。さらには、電極捲回体は外装缶（容器）に挿入されて、この外装缶に電解液を注入した後、外装缶の内部を密閉するために、外装缶と蓋とを溶接などで接続する工程が存在する。
【００４５】
具体的に、正極集電タブと正極集電リングとは、正極集電タブにアルミニウムリボンを捲きつけ、このアルミニウムリボンに正極集電タブを超音波溶着で接続することが行われている。このとき使用される超音波溶着は、アルミニウムリボンと正極集電タブとを擦りつけることによる原子相互拡散によって、アルミニウムリボンと正極集電タブとを接続するものである。したがって、正極集電タブとアルミニウムリボンとを超音波溶着で接続する場合、アルミニウムリボンと正極集電タブとの擦り合いによって金属異物（アルミニウム）が発生するおそれが高くなる。同様の現象は、負極集電タブと銅リボンの接続でも生じる。つまり、負極集電タブと銅リボンとを超音波溶着で接続する場合、銅リボンと負極集電タブとの擦り合いによって金属異物（銅）が発生するおそれが高くなる。さらに、外装缶と蓋とを接続する工程で使用される溶接（アーク溶接）では、例えば、溶接屑が発生しやすくなる。
【００４６】
以上のことから、電極捲回体を形成する前後に実施される工程によって、電極捲回体の内部に金属異物が侵入するポテンシャルが高くなる。特に、通常のリチウムイオン電池では、正極板と負極板とセパレータが別部品で構成されているため、例えば、正極板とセパレータとの間に隙間が存在し、この隙間に上述した製造工程で発生した金属異物が侵入しやすくなる問題点があることを本発明者は見出した。
【００４７】
このようにして発生した金属異物が電極捲回体ＷＲＦの内部に侵入すると、正極と負極との間で内部短絡が引き起こされる可能性がある。具体的に、電極捲回体の内部に金属異物が侵入する状態とは、正極板とセパレータとの間に形成されている隙間や負極板とセパレータとの間に形成されている隙間に金属異物が浸入する状態を意味している。例えば、金属異物が銅の場合、隙間に浸入した銅が正極に付着すると、正極の高い電位によって銅が酸化され（電子が奪われ）、金属イオンとなって電解液中に溶解する。そして、この金属イオンが負極に到達すると、金属イオンが還元されて（電子が供給されて）金属（銅）として負極に析出する。このようなメカニズムによって負極に金属が析出し続けると、負極から成長した金属がセパレータの孔を通過して正極に達し、この析出した金属を介して正極と負極が内部短絡するのである。一方、金属異物がアルミニウムの場合、酸化還元反応による溶解・析出の現象は生じないが、侵入する金属異物の大きさが大きくなると、セパレータを突き破って正極と負極が金属異物（アルミニウム）により内部短絡する。正極と負極が内部短絡すると、リチウムイオン電池として機能しなくなる。このように、リチウムイオン電池の製造工程では、金属異物が発生する可能性があり、発生した金属異物が、正極板とセパレータとの間に形成されている隙間や負極板とセパレータとの間に形成されている隙間に侵入すると、正極と負極が内部短絡するおそれがあることがわかる。
【００４８】
そこで、本実施の形態１では、金属異物に起因する内部短絡を抑制して、リチウムイオン電池の信頼性向上を図ることができる工夫を施している。以下に、この工夫を施した本実施の形態１における技術的思想について説明する。
【００４９】
＜本実施の形態１における特徴＞
本実施の形態１における技術的思想は、例えば、正極とセパレータが別部品となっていることから、電極捲回体を形成した場合に、正極とセパレータとの間に隙間が生じ、この隙間に金属異物が侵入することで、リチウムイオン電池に内部短絡が発生するポテンシャルが高まることに着目している。そして、この着目点を考慮し、本実施の形態１では、電極捲回体を構成した場合でも、例えば、正極とセパレータとの間に形成される隙間が無くなれば、金属異物がリチウムイオン電池の内部に侵入することを抑制できるため、リチウムイオン電池の信頼性を向上することができることに基づいてなされたものである。そして、本実施の形態１における基本思想に基づき、以下に示す本実施の形態１の特徴が想到されている。この本実施の形態１における特徴について説明する。
【００５０】
本実施の形態１における特徴は、例えば、正極とセパレータを一体的に形成すれば、そもそも、正極とセパレータとの間に隙間が生じなくなるので、正極とセパレータとの間に金属異物が侵入することを防止できるのではないかという知見に基づいてなされている。そして、本実施の形態１では、この知見を具現化することによって、本実施の形態１の特徴を実現している。つまり、本実施の形態１では、例えば、正極とセパレータとを一体的に形成し、正極とセパレータとの間に隙間が存在しないように構成することに特徴がある。言い換えれば、正極とセパレータが一体化しているということは、正極とセパレータが接着しているということもできる。具体的に、正極とセパレータが一体的に構成されている構成について、図面を参照しながら説明する。
【００５１】
図５は、本実施の形態１における正極ＰＥＬおよび負極ＮＥＬの構成を示す断面図である。図５に示すように、まず、正極ＰＥＬは、例えば、アルミニウムからなる正極板ＰＥＰを有しており、この正極板ＰＥＰの両面に、例えば、コバルト酸リチウムなどからなる正極活物質ＰＡＳが形成されている。そして、正極板ＰＥＰの両面に形成された正極活物質ＰＡＳと接着するように、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２が形成されている。すなわち、本実施の形態１では、例えば、正極ＰＥＬの第１面に形成された正極活物質ＰＡＳと接着するようにセパレータＳＰ１が形成され、かつ、正極ＰＥＬの第１面とは反対側の第２面に形成された正極活物質ＰＡＳと接着するセパレータＳＰ２が形成されている。このように、本実施の形態１では、正極板ＰＥＰと正極活物質ＰＡＳからなる正極ＰＥＬと、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２が一体的に形成されている。したがって、本実施の形態１によれば、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１との間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が存在しないことから、正極ＰＥＬに付着する金属異物の侵入を防止することができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
【００５２】
一方、図５に示すように、負極ＮＥＬは、例えば、銅からなる負極板ＮＥＰの両面に、例えば、炭素材料（カーボン材料）からなる負極活物質ＮＡＳが形成された構造をしている。このようにして、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと、負極ＮＥＬが構成されている。
【００５３】
例えば、図３に示す従来技術では、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１、セパレータＳＰ２、および、負極ＮＥＬが別部品（別体）で構成されているため、図４に示すように、電極捲回体ＷＲＦを形成した場合、必ず、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（セパレータＳＰ２）の間に隙間が生じてしまう。この結果、従来技術では、その後の組立工程で実施される超音波溶着やアーク溶接で発生した金属異物が上述した隙間に侵入するポテンシャルが高まる。そして、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（セパレータＳＰ２）との間に形成された隙間に金属異物が侵入すると、金属異物に起因するリチウムイオン電池の内部短絡が生じることから、リチウムイオン電池の信頼性が低下してしまう。
【００５４】
これに対し、本実施の形態１では、図５に示すように、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２が一体的に形成されている。言い換えれば、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２は接着している。このため、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、および、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が生じる余地はない。したがって、本実施の形態１によれば、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１との間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が存在しないことから、正極ＰＥＬに付着する金属異物の侵入を防止することができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
【００５５】
具体的に、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとを捲回して電極捲回体ＷＲＦを形成する状態について説明する。図６は、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと、負極ＮＥＬとを重ね合わせた状態を示している。そして、このようにセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとを重ね合わせた状態で、図７に示すように、軸芯ＣＲの回りに、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとを捲回させる。このとき、図７に示すように、正極ＰＥＬの両面には、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２が接着しているので、電極捲回体ＷＲＦを形成した後も、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が形成されないことがわかる。
【００５６】
ここで、本実施の形態１で重要な点は、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成している点である。つまり、本実施の形態１では、正極ＰＥＬの両面にセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２を接着させるように構成することにより、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２との間に隙間が生じないようにしている。このように正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２とを一体的に形成しているのは、以下に示す理由による。すなわち、本発明者が新たに見出した課題の欄で説明したように、正極ＰＥＬに、例えば、銅などの金属異物が付着すると、正極ＰＥＬに付着した金属異物が電解液中に溶解し、電解液に溶解した金属異物が負極ＮＥＬに析出する。この現象が継続すると、負極ＮＥＬに析出した金属異物が正極ＰＥＬに達して、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとの内部短絡を引き起こすことになる。したがって、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡は、正極ＰＥＬに金属異物が付着することが原因となる。このことは、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡を効果的に抑制するためには、正極ＰＥＬに金属異物が付着しないようにすることが重要であることがわかる。このことから、本実施の形態１では、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成している。この構成によれば、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が無くなるので、隙間から金属異物が侵入して、正極ＰＥＬに付着することを防止できる。つまり、本実施の形態１では、リチウムイオン電池の内部短絡を発生させる一因として考えられている金属異物の溶解・析出を防止する観点からなされたものであり、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成することによって、金属異物の溶解・析出によるリチウムイオン電池の内部短絡を効果的に防止することができるのである。
【００５７】
ただし、本実施の形態１における特徴構成によれば、隙間を無くすことができるので、金属異物の溶解・析出によるリチウムイオン電池の内部短絡を防止できるだけでなく、大きな金属異物自体の侵入も防止することができ、これによって、大きな金属異物自体がセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を突き破ることによる正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとの短絡も防止することができる。すなわち、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成するという本実施の形態１の特徴構成は、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡を防止することができるとともに、大きな金属異物が直接セパレータＳＰ１（ＳＰ２）を突き破ることによるリチウムイオン電池の内部短絡も防止することができるのである。言い換えれば、本実施の形態１における特徴構成によれば、主に、サイズの小さな金属異物による溶解・析出現象による内部短絡から、主に、サイズの大きな金属異物でのセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を直接突き破ることによる内部短絡という異なるメカニズムに起因する内部短絡を効果的に防止することができる。つまり、本実施の形態１における特徴によれば、サイズの小さな金属異物による内部短絡からサイズの大きな金属異物による内部短絡まで、幅広くリチウムイオン電池の内部短絡を防止することができ、この結果、リチウムイオン電池の充分な信頼性向上を図ることができる。
【００５８】
なお、本実施の形態１で使用されるセパレータＳＰ１やセパレータＳＰ２の材質は、従来技術における材質と異なる。なぜなら、本実施の形態１では、後述するように、セパレータＳＰ１やセパレータＳＰ２の製造工程が従来技術と異なるとともに、セパレータＳＰ１やセパレータＳＰ２と正極ＰＥＬとを接着させる必要があるからである。すなわち、従来技術におけるセパレータは、正極ＰＥＬと別部品（別体）で構成されているとともに、正極ＰＥＬと接着していない構成をしているのに対し、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）は、正極ＰＥＬと接着して一体的に形成されているからである。具体的に、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）は、例えば、バインダ（結着剤）と絶縁物質であるセラミックを含む材料から構成することができる。このときのセラミックとしては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）を挙げることができる。さらに、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）は、例えば、バインダと、１２０℃以上の耐熱性を有する絶縁樹脂を含む材料から構成することもできる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態１によれば、正極ＰＥＬの両面にセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２を接着して一体化するように構成しているので、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に生じる隙間を無くすことができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
【００６０】
そして、本実施の形態１におけるリチウムイオン電池によれば、製造工程（組立工程）中に発生する金属異物に起因する内部短絡を抑制することができるので、リチウムイオン電池の製造歩留まりを向上させることができる。この結果、本実施の形態１によれば、リチウムイオン電池のコスト削減も実現できる。特に、本実施の形態１では、製造歩留まりの向上によるコスト削減の効果の他に、セパレータを別部品として用意する必要がなくなる観点からも、リチウムイオン電池のコスト削減を図ることができる。例えば、従来のリチウムイオン電池では、別部品であるセパレータのコストが高いため、リチウムイオン電池のコスト削減を図ることが困難であったが、本実施の形態１では、別部品であるセパレータを用意する必要が無くなるとともに、別部品であるセパレータを製造する設備も不要となることから、リチウムイオン電池の大幅なコスト削減効果が期待できる。つまり、後述するように、本実施の形態１では、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を一体的に形成するため、正極ＰＥＬを製造する工程を多少変更するだけでよく、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）自体を製造する設備を設ける必要がなくなるので、リチウムイオン電池のコスト削減を図ることができる。
【００６１】
本実施の形態１では、特に、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡を防止する観点と、大きな金属異物が直接セパレータＳＰ１（ＳＰ２）を突き破ることによるリチウムイオン電池の内部短絡も防止する観点の両方から、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成する構成を取っているが、本実施の形態１における技術的思想は、これに限らない。つまり、本実施の形態１における技術的思想は、隙間を無くすことにあり、この隙間が無くなることで、金属異物がリチウムイオン電池の内部に侵入することを防止することにある。このため、上述した本実施の形態１のように、必ずしも、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成する構成にする必要はなく、隙間を無くす別の構成例も考えることができる。以下に、この変形例について説明する。
【００６２】
＜実施の形態１における変形例＞
図８は、第１変形例の構成を示す断面図である。図８において、前記実施の形態１と相違する点は、本第１変形例では、負極ＮＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成する構成を取っている点である。具体的に、負極ＮＥＬは、例えば、銅からなる負極板ＮＥＰを有しており、この負極板ＮＥＰの両面に、例えば、炭素材料（カーボン材料）などからなる負極活物質ＮＡＳが形成されている。そして、負極板ＮＥＰの両面に形成された負極活物質ＮＡＳと接着するように、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２が形成されている。すなわち、本第１変形例では、例えば、負極ＮＥＬの第１面に負極活物質ＮＡＳに接着するようにセパレータＳＰ１が形成され、かつ、負極ＮＥＬの第１面とは反対側の第２面に負極活物質ＮＡＳに接着するセパレータＳＰ２が形成されている。このように、本第１変形例では、負極板ＮＥＰと負極活物質ＮＡＳからなる負極ＮＥＬと、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２が一体的に形成されている。したがって、本第１変形例によれば、負極ＮＥＬとセパレータＳＰ１との間、あるいは、負極ＮＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が存在しないことから、負極ＮＥＬに付着する金属異物の侵入を防止することができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
【００６３】
一方、図８に示すように、正極ＰＥＬは、例えば、アルミニウムからなる正極板ＰＥＰの両面に、例えば、コバルト酸リチウムからなる正極活物質ＰＡＳが形成された構造をしている。このようにして、本第１変形例におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き負極ＮＥＬと、正極ＰＥＬが構成されている。
【００６４】
続いて、図９は、第２変形例の構成を示す断面図である。図９において、前記実施の形態１と相違する点は、本第２変形例では、正極ＰＥＬの片面にセパレータＳＰ１が接着して一体化されているとともに、負極ＮＥＬの片面にセパレータＳＰ２が接着して一体化されている点である。具体的に、図９に示すように、正極ＰＥＬは、正極板ＰＥＰの両面に正極活物質ＰＡＳが形成されており、一方の面に形成されている正極活物質ＰＡＳと接着するようにセパレータＳＰ１が形成されている。一方、負極ＮＥＬは、負極板ＮＥＰの両面に負極活物質ＮＡＳが形成されており、一方の面に形成されている負極活物質ＮＡＳと接着するようにセパレータＳＰ２が形成されている。このように構成されている本第２変形例においても、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１との間、あるいは、負極ＮＥＬとセパレータＳＰ２との間で隙間を無くすことができるので、リチウムイオン電池の内部への金属異物の侵入を防止することができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
【００６５】
＜本実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造方法＞
本実施の形態１におけるリチウムイオン電池は上記のように構成されており、以下に、その製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００６６】
まず、本実施の形態１の特徴であるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬを形成する工程について説明する。図１０に示すように、例えば、コバルト酸リチウムからなる正極活物質ＰＡＳと導電助剤としてのカーボンを混合する。そして、図１１に示すように、例えば、ポリフッ化ビニリデンからなる結着剤（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液を形成し、この溶液に正極活物質ＰＡＳおよび導電助剤を混練してスラリーＳＬ１を作製する。
【００６７】
同様に、図１２に示すように、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）などのセラミック粉体ＣＲＳ（粒径は、例えば、４μｍ）とフィラーを混合する。そして、図１３に示すように、例えば、ポリフッ化ビニリデンからなる結着剤（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液を形成し、この溶液にセラミック粉体ＣＲＳおよびフィラーを混練してスラリーＳＬ２を作製する。
【００６８】
その後、図１４に示すように、正極活物質ＰＡＳと結着剤（バインダ）を含有するスラリーＳＬ１を正極板（正極集電体）ＰＥＰに塗布する。具体的には、図１５に示すように、例えば、ダイコータＤＣを使用して、アルミニウムからなる正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳ（導電助剤も含む）を塗布する。続いて、図１６に示すように、正極板ＰＥＰに塗布した正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ２を塗布する。具体的には、図１７に示すように、ダイコータＤＣを使用して。正極板ＰＥＰに塗布した正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ２を塗布することにより、正極活物質ＰＡＳ上に、セラミック粉体ＣＲＳとバインダを含むセパレータＳＰ１を形成する。ここでは、まず、ダイコータＤＣを使用して、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳを混練させたスラリーＳＬ１を塗布した後、この正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ２を塗布する逐次塗布法について説明したが、例えば、図１８に示すように、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳを混練させたスラリーＳＬ１と、セラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ２とをダイコータＤＣを使用して同時に正極板ＰＥＰ上に塗布する同時塗布法を使用することもできる。
【００６９】
次に、正極板ＰＥＰに塗布した正極活物質ＰＡＳおよびセラミック粉体ＣＲＳを乾燥させる。具体的には、例えば、１５０℃以下（１２０℃程度）で正極板ＰＥＰを加熱することにより、正極板ＰＥＰ上に塗布されている正極活物質ＰＡＳおよびセラミック粉体ＣＲＳを乾燥させる。ここでの加熱処理は、セパレータＳＰ１を耐熱性の高いセラミックから構成する場合には問題ないが、例えば、セパレータＳＰ１を耐熱性の低い樹脂から構成する場合には、上述した加熱処理によっても樹脂が耐えられる必要がある。このため、例えば、セパレータＳＰ１を樹脂から構成する場合には、１２０℃以上の耐熱性を有する樹脂を使用する必要がある。
【００７０】
そして、正極板ＰＥＰの片面に塗布された正極活物質ＰＡＳ、および、セパレータＳＰ１を構成するセラミックを乾燥させた後、図１９に示すように、正極板ＰＥＰのもう一方の面に正極活物質ＰＡＳを混練させたスラリーＳＬ１と、セラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ２を塗布する。その後、例えば、１５０℃以下（１２０℃程度）で正極板ＰＥＰを加熱することにより、正極板ＰＥＰのもう一方の面に塗布されている正極活物質ＰＡＳおよびセラミック粉体ＣＲＳを乾燥させる。
【００７１】
このようにして、正極板ＰＥＰの両面に正極活物質ＰＡＳおよびセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を形成した後、正極板ＰＥＰに対して、加熱・加圧処理を実施する。この加熱・加圧処理は、例えば、１５０℃以下（１００℃程度）で実施される。これにより、正極板ＰＥＰに塗着された正極活物質ＰＡＳの高密度化を図ることができる。以上のようにして、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を接着した正極板ＰＥＰを形成することができる。言い換えれば、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２と一体化した正極板ＰＥＰを形成することができる。本実施の形態１によれば、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）を別部品として形成するのではなく、正極板ＰＥＰと一体的に形成しているので、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）自体を製造する独自の設備を設ける必要がなく、正極ＰＥＬを作成する工程を多少変更するだけで、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）を形成できる。このことから、本実施の形態１によれば、リチウムイオン電池の製造コストを大幅に削減できる利点が得られる。
【００７２】
続いて、負極ＮＥＬを形成する工程について説明する。図２０に示すように、例えば、炭素材料（カーボン材料）からなる負極活物質ＮＡＳを作製する。そして、図２１に示すように、例えば、ポリフッ化ビニリデンからなる結着剤（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液を形成し、この溶液に負極活物質ＮＡＳを混練してスラリーＳＬ３を作製する。
【００７３】
その後、図２２に示すように、負極活物質ＮＡＳと結着剤（バインダ）を含有するスラリーＳＬ３を負極板（負極集電体）ＮＥＰに塗布する。具体的には、図２３に示すように、例えば、ダイコータＤＣを使用して、銅からなる負極板ＮＥＰ上に負極活物質ＮＡＳを塗布する。そして、負極板ＮＥＰに塗布した負極活物質ＮＡＳを乾燥させる。具体的には、例えば、１５０℃以下（１２０℃程度）で負極板ＮＥＰを加熱することにより、負極板ＮＥＰ上に塗布されている負極活物質ＮＡＳを乾燥させる。
【００７４】
そして、負極板ＮＥＰの片面に塗布された負極活物質ＮＡＳを乾燥させた後、負極板ＮＥＰのもう一方の面に負極活物質ＮＡＳを混練させたスラリーＳＬ３を塗布する。その後、例えば、１５０℃以下（１２０℃程度）で負極板ＮＥＰを加熱することにより、負極板ＮＥＰのもう一方の面に塗布されている負極活物質ＮＡＳを乾燥させる。
【００７５】
このようにして、負極板ＮＥＰの両面に負極活物質ＮＡＳを形成した後、負極板ＮＥＰに対して、加熱・加圧処理を実施する。この加熱・加圧処理は、例えば、１５０℃以下（１００℃程度）で実施される。これにより、負極板ＮＥＰに塗着された負極活物質ＮＡＳの高密度化を図ることができる。以上のようにして、負極板ＮＥＰを形成することができる。
【００７６】
続いて、図２４に示すように、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）および正極活物質ＰＡＳを塗着した正極板ＰＥＰを切断して加工する。これにより、正極板ＰＥＰの一辺（上辺）に矩形形状をした複数の正極集電タブＰＴＡＢを形成することができる。このようにして、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）と一体化して加工された正極ＰＥＬを形成することができる。
【００７７】
同様に、負極活物質ＮＡＳを塗着した負極板ＮＥＰを切断して加工する。これにより、負極板ＮＥＰの一辺（下辺）に矩形形状をした複数の負極集電タブＮＴＡＢを形成することができる。このようにして、図２５に示すように、負極板ＮＥＰに負極活物質ＮＡＳを塗着して加工された負極ＮＥＬを形成することができる。
【００７８】
次に、図２６に示すように、セパレータＳＰ１（ＳＰ２（図示されず））と一体化して形成された正極ＰＥＬと、負極ＮＥＬとを重ね合わせる。このとき、正極ＰＥＬに形成されている正極集電タブＰＴＡＢと、負極ＮＥＬに形成されている負極集電タブＮＴＡＢとが反対方向に配置されるようにする。
【００７９】
その後、図２７に示すように、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと、負極ＮＥＬとを重ね合わせた状態で軸芯ＣＲに捲回して電極捲回体ＷＲＦを形成する。このようにして、電極捲回体ＷＲＦを形成することができる。このとき、本実施の形態１では、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）が一体化して形成しているので、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、および、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が存在しないように構成することができる。この結果、電極捲回体ＷＲＦを形成した後も、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、および、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が存在しないことになる。つまり、本実施の形態１では、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）が接着して形成したので、電極捲回体ＷＲＦを形成した後も、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、および、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が存在しないようにすることができる。
【００８０】
続いて、図２８に示すように、電極捲回体ＷＲＦの上端部から突出している正極集電タブＰＴＡＢを正極集電リングＰＲに接続する。同様に、電極捲回体ＷＲＦの下端部から突出している負極集電タブＮＴＡＢを負極集電リングＮＲに接続する。ここで、正極集電タブＰＴＡＢの正極集電リングＰＲへの接続、および、負極集電タブＮＴＡＢの負極集電リングＮＲへの接続は、例えば、超音波溶着によって行われる。このため、正極ＰＥＬと、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）が別部品で分離して構成されている場合、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）との間に隙間が存在することになるため、上述した超音波溶着時に金属異物が飛散して、金属異物が正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）の間に形成されている隙間に侵入する可能性がある。これに対し、本実施の形態１では、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）が一体的に形成されて隙間が存在しないため、超音波溶着時に発生する金属異物が電極捲回体ＷＲＦの内部に侵入して正極ＰＥＬに付着することを防止できる。
【００８１】
次に、図２９に示すように、電極捲回体ＷＲＦを外装缶ＣＳの内部に挿入する。そして、図３０に示すように、外装缶ＣＳを加工して溝ＤＴを形成する。この溝ＤＴは、外装缶ＣＳの内部に挿入されている電極捲回体ＷＲＦが上下方向に移動しないように固定するために設けられるものである。この工程でも、金属材料からなる外装缶ＣＳを加工しているため、金属異物が発生する可能性がある。しかし、本実施の形態１では、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）が一体的に形成されて隙間が存在しないため、電極捲回体ＷＲＦの内部へ金属異物が侵入して正極ＰＥＬに付着することを抑制できる。
【００８２】
そして、図３１に示すように、電極捲回体ＷＲＦを挿入した外装缶ＣＳの内部に電解液ＥＬを注入する。その後、外装缶ＣＳの上部をキャップで封止することにより、本実施の形態１におけるリチウムイオン電池を製造することができる。ここで、例えば、外装缶ＣＳの上部をキャップで封止するために溶接（アーク溶接）が使用される場合があるが、この場合であっても、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）が一体的に形成されて隙間が存在しないため、溶接時に生成された金属異物（溶接屑）が電極捲回体ＷＲＦの内部へ侵入して正極ＰＥＬに付着することを抑制できる。
【００８３】
＜本実施の形態１における効果＞
以上のようにして製造されるリチウムイオン電池によれば、以下に示す効果が得られる。
【００８４】
（１）正極ＰＥＬの両面にセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２を接着して一体化するように構成しているので、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に生じる隙間を無くすことができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
【００８５】
（２）本実施の形態１におけるリチウムイオン電池によれば、製造工程（組立工程）中に発生する金属異物に起因する内部短絡を抑制することができるので、リチウムイオン電池の製造歩留まりを向上させることができる。この結果、本実施の形態１によれば、リチウムイオン電池のコスト削減も実現できる。特に、本実施の形態１では、製造歩留まりの向上によるコスト削減の効果の他に、セパレータを別部品として用意する必要がなくなる観点からも、リチウムイオン電池のコスト削減を図ることができる。
【００８６】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）だけでなく、さらに、負極ＮＥＬもすべて一体化して形成される例について説明する。図３２は、本実施の形態２における正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）および負極ＮＥＬの構成を示す断面図である。図３２に示すように、正極ＰＥＬは、例えば、アルミニウムから形成された正極板ＰＥＰの両面に正極活物質ＰＡＳが形成された構造をしており、この正極板ＰＥＰの一方の面（上面）に形成されている正極活物質ＰＡＳ上にセパレータＳＰ１が接着している。一方、正極板ＰＥＰの他方の面（下面）に形成されている正極活物質ＰＡＳに接着するようにセパレータＳＰ２が形成されている。そして、このセパレータＳＰ２は、正極ＰＥＬに接着されているだけでなく、負極ＮＥＬとも接着されている。具体的に、セパレータＳＰ２は、例えば、銅から形成され負極板ＮＥＰの一方の面（上面）に形成されている負極活物質ＮＡＳと接着している。そして、負極板ＮＥＰのもう一方の面（下面）にも負極活物質ＮＡＳが形成されている。以上のように構成されている本実施の形態２における正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）および負極ＮＥＬは一体的に形成されている。このため、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）の間だけでなく、負極ＮＥＬとセパレータＳＰ２の間にも隙間が存在しない。したがって、本実施の形態２によれば、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を効果的に防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。つまり、本実施の形態２では、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）および負極ＮＥＬのすべてが一体的に形成されているので、金属異物による内部短絡の可能性を前記実施の形態１よりもさらに低減することができる。
【００８７】
具体的に、図３３は、一体化した正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１（ＳＰ２（図示されず））および負極ＮＥＬを示す平面図である。このように、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１（ＳＰ２（図示されず））および負極ＮＥＬを一体化した構造を形成するには、例えば、前記実施の形態１の図１４〜図１９で説明したようにして、まず、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）とを一体化した構造を作製し、その後、セパレータＳＰ２を乾燥させる前に負極ＮＥＬとセパレータＳＰ２を接着させることにより形成することができる。
【００８８】
そして、図３４は、一体化した正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１（ＳＰ２（図示されず））および負極ＮＥＬを軸芯ＣＲの回りに捲回する様子を示す図である。図３４に示すように、本実施の形態２では、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）および負極ＮＥＬは一体的に形成されており、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）の間だけでなく、負極ＮＥＬとセパレータＳＰ２の間にも隙間が存在しないことがわかる。このため、電極捲回体ＷＲＦを形成した後も隙間が存在せず、電極捲回体ＷＲＦを形成した後に実施されるリチウムイオン電池の組立工程において、たとえ、金属異物が発生しても、電極捲回体ＷＲＦの内部に金属異物が侵入することを効果的に抑制することができる。この結果、本実施の形態２におけるリチウムイオン電池によっても、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を効果的に防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を飛躍的に向上させることができる。
【００８９】
（実施の形態３）
＜セパレータへの要求特性および主な機能＞
リチウムイオン電池では、正極と負極の間にセパレータが挿入される。このセパレータに要求される特性と主な機能について説明する。図３５は、セパレータに要求される特性と主な機能を示す表である。図３５に示すように、まず、セパレータには、正極と負極とを隔離（分離）する特性が要求されるため、セパレータは、活物質の通過阻止機能と電気絶縁機能を有している。一方、セパレータには、リチウムイオンを透過するイオン透過性が要求され、セパレータは、電解液との親和性、含浸性および電解液保持性という機能を有している。さらに、セパレータには、化学的・電気的安定性という特性も要求されており、この要求を満たすため、セパレータには、耐アルカリ性、耐酸性、耐有機溶剤性や耐熱性を有している。また、セパレータには、電池反応阻害物の非溶出という特性も要求されるとともに、電池組立容易性という特性も要求される。このことから、セパレータには、不純物（重金属）を含まない材料を使用することが望ましく、かつ、機械的強度や切断性に優れた機能を有する材料を使用することが望ましい。以上の特性を容易に実現するため、現状のセパレータは、正極や負極とは別部品（別体）で構成され、例えば、高強度で薄い微多孔質膜が使用されている。具体的に、現状のセパレータは、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、あるいは、これらの材料の組み合わせから構成されている。
【００９０】
＜現状のセパレータの製造方法＞
以下に、正極や負極とは別部品（別体）で構成される現状のセパレータの製造方法の一例について、図３６を参照しながら説明する。図３６は、相分離法によって、現状のセパレータを製造する工程フローを示す図である。図３６に示すように、まず、樹脂を溶剤に混練させた溶液を生成した後、この溶液を加熱する。これにより、均一組成の溶液が生成される。その後、均一組成の溶液を冷却させると樹脂が相分離するように析出する。この後、相分離した樹脂から溶剤を抽出すると、多孔構造を有する樹脂が形成され、これを延伸することによって、大孔径の多孔構造を有するセパレータを形成することができる。一方、相分離した樹脂を、まず、延伸すると、多孔構造を有する樹脂が形成され、この多孔構造を有する樹脂から溶剤を抽出する場合には、小孔径の多孔構造を有するセパレータを形成することができる。つまり、現状のセパレータの製造方法では、相分離した樹脂に対する延伸工程と溶剤の抽出工程との順番を入れ替えることにより、大孔径や小孔径の多孔構造を有するセパレータが形成される。
【００９１】
＜現状のセパレータの問題点＞
以上のように製造される現状のセパレータは、正極や負極と別部品（別体）で構成されるため、リチウムイオン電池の組立工程において、前記実施の形態１で説明した問題点が発生する。例えば、リチウムイオン電池では、正極板と負極板との間に別部品で構成されるセパレータを挟んだ状態で電極捲回体を形成するが、電極捲回体を形成する前後に実施される工程によって、電極捲回体の内部に金属異物が侵入するポテンシャルが高くなる。特に、通常のリチウムイオン電池では、正極板と負極板とセパレータが別部品で構成されているため、例えば、正極板とセパレータとの間に隙間が存在し、この隙間に上述した製造工程で発生した金属異物が侵入しやすくなるのである。このようにして、金属異物が電極捲回体の内部に侵入すると、正極と負極との間で内部短絡が引き起こされる可能性が高まり、リチウムイオン電池の信頼性低下を招くことになる。
【００９２】
さらに、前記実施の形態１では、強調していないが、セパレータを別部品で構成する場合、リチウムイオン電池のコスト削減を図ることが困難になるのである。つまり、セパレータ自体のコストを削減できれば、リチウムイオン電池全体のコスト削減に効果的に実現することができる。
【００９３】
そこで、本実施の形態３では、前記実施の形態１と同様に、リチウムイオン電池の信頼性向上を図ることを前提として、さらに、リチウムイオン電池のコスト削減に着目した工夫を施している。具体的に、本実施の形態３の特徴は、リチウムイオン電池の製造工程に存在する。以下に、この工夫を施した本実施の形態３における技術的思想について説明する。
【００９４】
＜実施の形態３における基本思想＞
本実施の形態３における基本思想は、前記実施の形態１における技術的思想と同様である。すなわち、本実施の形態３における技術的思想でも、例えば、正極とセパレータが別部品となっていることから、電極捲回体を形成した場合に、正極とセパレータとの間に隙間が生じ、この隙間に金属異物が侵入することで、リチウムイオン電池に内部短絡が発生するポテンシャルが高まることに着目している。そして、この着目点を考慮し、本実施の形態３では、電極捲回体を構成した場合でも、例えば、正極とセパレータとの間に形成される隙間が無くなれば、金属異物がリチウムイオン電池の内部に侵入することを抑制できるため、リチウムイオン電池の信頼性を向上することができるという知見に基づいてなされたものである。具体的に、本実施の形態３における特徴は、例えば、正極とセパレータを一体的に形成すれば、そもそも、正極とセパレータとの間に隙間が生じなくなるので、正極とセパレータとの間に金属異物が侵入することを防止できるのではないかという知見に基づいてなされている。そして、本実施の形態３では、この知見を具現化することによって、本実施の形態３の特徴を実現している。つまり、本実施の形態３でも、前記実施の形態１と同様に、正極とセパレータとを一体的に形成し、正極とセパレータとの間に隙間が存在しないように構成することに特徴がある。そして、この特徴的構成を具現化するリチウムイオン電池の製造方法に、本実施の形態３の特徴点が存在する。
【００９５】
＜実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（製造容易型）＞
まず、正極とセパレータとを一体的に形成することが容易なリチウムイオン電池の製造方法について説明する。図３７は、製造容易型のリチウムイオン電池の製造工程の一部を示すフローチャートである。図３７に示すように、まず、正極板の一方の面に電極材を塗布する（Ｓ１０１）。この電極材（スラリー）は、例えば、正極活物質を溶剤に混練することにより形成される。その後、電極材を塗布した正極板を加熱することにより、電極材を乾燥させる（Ｓ１０２）。すなわち、正極板を加熱することにより、電極材から溶剤を除去して、正極板上に正極活物質を残存させる。そして、正極活物質の密度を上昇させるため、例えば、ローラを使用することにより、正極板上に付着している正極活物質に対して、加熱下で加圧処理を実施する（Ｓ１０３）。この加熱下での加圧処理は、カレンダとも呼ばれる。続いて、高密度に圧縮された正極活物質上に、セパレータ材を塗布する（Ｓ１０４）。このセパレータ材（スラリー）は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）などのセラミック粉体（セラミック粒子）を溶剤に混練することにより形成される。その後、正極活物質上にセパレータ材を塗布した正極板を加熱することにより、セパレータ材を乾燥させる（Ｓ１０５）。これにより、セパレータ材に含まれる溶剤が除去されて、セラミック粉体が残存することになる。このようにして、正極板上に正極活物質を形成し、この正極活物質上にセラミック粉体からなるセパレータを一体的に形成することができる。これにより、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（製造容易型）によれば、正極とセパレータとを一体的に形成するように構成しているので、正極とセパレータの間に生じる隙間を無くすことができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。さらに、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（製造容易型）によれば、セパレータを別部品として構成していないため、セパレータを別部品として構成する場合に比べて、コストの低減を図ることができる。特に、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（製造容易型）では、正極活物質を乾燥させた後、この乾燥させた正極活物質上にセパレータ材（スラリー）を塗布するように構成しているため、正極とセパレータとの一体化を比較的容易に実現することができる利点がある。このようなリチウムイオン電池の製造方法（製造容易型）は、乾燥させた正極活物質上に、スラリー状のセパレータ材を塗布することから、ウェットオンドライ方式と呼ばれることもある。
【００９６】
＜ウェットオンドライ方式の問題点＞
上述したウェットオンドライ方式では、例えば、図３７のフローチャートに示すように、電極材を塗布する工程と、セパレータ材を塗布する工程が別々となっているため、塗布工程が複数存在することになる。このため、電極材を塗布して正極板上に正極活物質を付着させて正極を製造する従来の製造設備の他に、セパレータ材を塗布する工程を実現する新たな製造設備が必要となる。このことから、リチウムイオン電池の製造工程が長くなるともに、充分なコスト低減を図ることができない問題点が存在する。つまり、ウェットオンドライ方式は、製造容易性に重点を置いた技術であり、コスト低減をさらに推進する観点からは、改良する余地がある技術ということができる。
【００９７】
＜実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（コスト低減型）＞
そこで、以下では、正極とセパレータとを一体的に形成することを前提として、コスト低減を重要視したリチウムイオン電池の製造方法について説明する。図３８は、コスト低減型のリチウムイオン電池の製造工程の一部を示すフローチャートである。図３８に示すように、正極板上に電極材とセパレータ材とを一括して塗布する。具体的には、正極板上に電極材を塗布しながら、この電極材上にセパレータ材を塗布する（Ｓ２０１）。電極材は、例えば、正極活物質を溶剤に混練することにより形成されたスラリーであり、セパレータ材は、例えば、セラミック粉体を溶剤に混練することにより形成されたスラリーである。続いて、正極板上に電極材を塗布し、この電極材上にセパレータ材を塗布した状態で、正極板を一括加熱する。これにより、正極板上に塗布された電極材と、電極材上に塗布されたセパレータ材を一括乾燥する（Ｓ２０２）。この結果、電極材およびセパレータ材から溶剤が除去されて、正極板上に正極活物質が形成されるとともに、正極活物質上にセラミック粉体からなるセパレータが形成される。その後、正極板上に積層形成された正極活物質とセラミック粉体とに対し、加熱下において、例えば、ローラを使用して加圧する。これにより、正極活物質の密度を高密度にすることができる。このようにして、正極板上に正極活物質を形成し、この正極活物質上にセラミック粉体からなるセパレータを一体的に形成することができる。これにより、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（コスト低減型）によれば、正極とセパレータとを一体的に形成するように構成しているので、正極とセパレータの間に生じる隙間を無くすことができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
【００９８】
さらに、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（コスト低減型）によれば、電極材とセパレータ材とを正極板上に一括塗布している。このことから、別々に電極材とセパレータ材を塗布するウェットオンドライ方式に比べて、さらなるコスト低減を図ることができる。つまり、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（コスト低減型）では、従来から存在する正極の製造設備をそのまま応用して、セパレータ材も電極材上に塗布することができる。このことから、セパレータ材を塗布するためだけの別の製造設備を新たに設ける必要がないため、コスト低減を充分に図ることができるのである。すなわち、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（コスト低減型）では、電極の製造ラインをそのまま使用することにより、電極材およびセパレータ材の一括塗布、一括乾燥、一括カレンダを実現できるため、充分なコスト低減を図ることができるのである。このコスト低減に着目した方式は、電極材上にセパレータ材を塗布するため、ウェットオンウェット方式と呼ばれることもある。
【００９９】
＜ウェットオンウェット方式の問題点＞
ところが、ウェットオンウェット方式では、ウェットオンドライ方式では問題とならなかったことが問題点として顕在化する。以下に、この顕在化する問題点について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【０１００】
まず、ウェットオンウェット方式では、図３９に示すように、ダイコータＤＣを使用することにより、正極板ＰＥＰ上に電極材ＥＬＭを塗布し、この電極材ＥＬＭ上にセパレータ材ＳＰＭを塗布する。このとき、電極材ＥＬＭは、溶剤ＳＶに正極活物質ＰＡＳを分散させたスラリーＳＬ１から構成され、セパレータ材ＳＰＭは、溶剤ＳＶにセラミック粉体ＣＲＳを分散させたスラリーＳＬ２から構成される。なお、図示はしないが、電極材ＥＬＭやセパレータ材ＳＰＭに含まれる溶剤には結着剤（バインダ）も溶解している。
【０１０１】
その後、図４０に示すように、電極材ＥＬＭおよびセパレータ材ＳＰＭを塗布した正極板ＰＥＰに加熱処理を施すことにより、電極材ＥＬＭおよびセパレータ材ＳＰＭを乾燥させる。具体的には、電極材ＥＬＭおよびセパレータ材ＳＰＭから溶剤が除去されて、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳが析出し、この正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳが析出する。
【０１０２】
続いて、図４１に示すように、正極板ＰＥＰ上に析出した正極活物質ＰＡＳの密度を上げるために、正極活物質ＰＡＳ上に形成されているセラミック粉体ＣＲＳの表面をローラＲＬで加圧する。このとき、正極板ＰＥＰを加熱した状態で、上述した加圧処理が行なわれる。この加熱下での加圧処理はカレンダとも呼ばれ、このカレンダによって、正極活物質ＰＡＳが圧縮されて、正極活物質ＰＡＳの高密度化を図ることができる。この正極活物質ＰＡＳの高密度化は、リチウムイオン電池の電流密度の向上を図るために行われるものである。
【０１０３】
ところが、ウェットオンウェット方式では、正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳが形成されており、このセラミック粉体ＣＲＳの表面にローラＲＬを回転させながら圧力を加えることにより、間接的に正極活物質ＰＡＳの加圧処理を施すことになる。このことから、必然的に、ローラＲＬと直接接触しているセラミック粉体ＣＲＳにも加圧処理が加わることになり、セラミック粉体ＣＲＳの密度が高密度化することになる。このことは、セラミック粉体ＣＲＳから構成されるセパレータの空孔率が低下してしまうことを意味する。ここで、セパレータの重要な機能として、リチウムイオンを通過させる機能があり、この機能を実現するために、セパレータには、リチウムイオンを通過させる程度に空孔率が高いことが要求される。しかし、セラミック粉体ＣＲＳが加圧処理によって高密度化すると、セラミック粉体ＣＲＳから構成されるセパレータの空孔率が低下することになる。この結果、セパレータに要求されるイオン透過性が低下してしまうことになる。つまり、ウェットオンウェット方式では、正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳが形成された状態で加圧処理を施すため、必然的に、正極活物質ＰＡＳだけでなく、セラミック粉体ＣＲＳにも加圧処理が施されてしまう。この結果、セラミック粉体ＣＲＳから構成されるセパレータの空孔率の低下を招き、これによって、セパレータのイオン透過性が低下してしまう問題点が顕在化するのである。
【０１０４】
この問題点は、ウェットオンウェット方式特有の問題であり、ウェットオンドライ方式では発生しない問題である。なぜなら、ウェットオンドライ方式では、正極板に電極材を塗布した後、この電極材を乾燥させることにより、正極板に正極活物質を析出させる。そして、正極板に形成されている正極活物質に加圧処理を実施した後、正極活物質上にセパレータ材を塗布するからである。その後は、セパレータ材を乾燥させて、正極活物質上にセラミック粉体を析出させる。このことから、ウェットオンドライ方式では、セラミック粉体に加圧処理が施されないため、加圧処理によるセパレータの空孔率の低下は生じないのである。したがって、ウェットオンウェット方式は、ウェットオンドライ方式に比べて、コスト低減の観点から優れた技術ということができるが、その副作用として、加圧処理に起因したセパレータの空孔率の低下というウェットオンウェット方式に特有の課題が顕在化するのである。このことから、本願発明では、ウェットオンウェット方式を採用して、リチウムイオン電池の製造コストを大幅に削減しながらも、セパレータのイオン透過性を確保する工夫を施している、以下に、この工夫点について説明する。
【０１０５】
＜実施の形態３における特徴＞
本実施の形態３の特徴点は、セパレータを構成するセラミック粉体の粒径ばらつきを、正極活物質の粒径ばらつきよりも小さくする点にある。これにより、加圧処理に起因したセパレータの空孔率の低下を抑制することができる。具体的に、加圧処理を施した際、粒径ばらつきの大きい物質のほうが粒径ばらつきの小さな物質よりも充填率が高くなることについて説明する。言い換えれば、加圧処理を施した際、粒径ばらつきの大きい物質のほうが粒径ばらつきの小さな物質よりも空孔率が小さくなることを説明する。
【０１０６】
例えば、粒径ばらつきが小さい物質では、粒径以下の隙間を埋め込むことができないため、ある一定の隙間が形成され、この結果、粒径ばらつきの小さい物質では、充填率がある一定値以下には小さくならず、空孔率がある一定値以上となる。これに対し、粒径ばらつきの大きな物質では、粒径の大きな物質間にできた隙間に、粒径の小さな物質が埋め込まれるため、隙間のサイズが小さくなる。この結果、粒径ばらつきの大きな物質では、充填率が高くなる。言い換えれば、粒径ばらつきの大きな物質では、空孔率が小さくなるのである。したがって、高密度化が要求される正極活物質においては、正極活物質の粒径ばらつきを大きくすることが望ましく、高空孔率化が要求されるセラミック粉体においては、セラミック粉体の粒径ばらつきを小さくすることが望ましいことがわかる。つまり、本実施の形態３では、物質の粒径ばらつきを制御することにより、加圧処理に起因した空孔率を制御できるという知見に基づき、セパレータを構成するセラミック粉体の粒径ばらつきを、正極活物質の粒径ばらつきよりも小さくなるように構成している。これにより、本実施の形態３によれば、コスト低減の観点から優れた技術であるウェットオンウェット方式を採用しながら、加圧処理に起因したセパレータの空孔率の低下というウェットオンウェット方式に特有の課題も解決することができるのである。
【０１０７】
以下に、粒径ばらつきと空孔率の関係を示す実験データについて説明する。図４２は、粒径ばらつきと空孔率の関係を示すグラフである。図４２において、縦軸は、物質の空孔率（体積％）を示しており、横軸は、例えば、粉末Ｂへの微細粉末の添加量（体積％）を示している。具体的に、図４２では、異なる粒径の粉末Ａ〜粉末Ｄを使用し、粉末Ｂに粉末Ｃや粉末Ｄを添加する割合を変化させることにより、空孔率がどのように変化するかについての実験データが示されている。また、図４３は、粉末Ａ〜粉末Ｄの粒径ばらつきを示すグラフである。図４３において、横軸は、粒径（μｍ）を示しており、縦軸は、それぞれの粒径における粒子数を示している。図４３に示すように、粉末Ｂの平均粒径（ピーク値）は粉末Ａ〜粉末Ｄの中で最も大きく、かつ、粒径ばらつき（例えば、半値幅）も最も小さくなっている。そして、粉末Ｂの次に平均粒径が大きい物質が粉末Ａであり、粉末Ａよりも平均粒径が小さい物質が粉末Ｃとなっている。さらに、粉末Ｃよりも平均粒径が小さい物質が粉末Ｄとなっている。特に、粉末Ｃと粉末Ｄは、粒径ばらつきが大きくなっていることがわかる。なお、粉末Ａ〜粉末Ｄの粒径は、例えば、光（レーザ光）の散乱を使用した測定技術によって測定することが可能となっており、粉末Ａ〜粉末Ｄの平均粒径は、粒径分布のうちピーク値を示す粒径として定義することができる。また、粒径ばらつきは、粒径分布のうちの半値幅の大きさとして定義することができる。
【０１０８】
以上の前提条件のもと、図４２を見ると、加圧・加熱工程後、粉末Ｂの空孔率は、粉末Ａの空孔率よりも大きくなっていることがわかる。これは、例えば、図４３に示すように、粉末Ｂの粒径ばらつきが、粉末Ａの粒径ばらつきよりも小さくなっていることから理解することができる。そして、粉末Ｂに粒径ばらつきの大きな粉末Ｃや粉末Ｄを添加する割合を大きくすると、空孔率が低下する傾向のあることがわかる。これは、粉末Ｂに、平均粒径と粒径ばらつきの相違する粉末Ｃや粉末Ｄを添加することにより、粉末Ｂの粒径ばらつきが大きくなった結果、空孔率が低下したものと考えることができる。特に、図４３に示すように、粉末Ｃの粒径ばらつきに比べて、粉末Ｄの粒径ばらつきの方が大きいため、粉末Ｂへの粉末Ｃの添加量を増加させる場合よりも、粉末Ｂへの粉末Ｄの添加量を増加させる場合のほうが空孔率をより低くすることができることがわかる。このように、加圧処理を施した際、粒径ばらつきの大きな物質のほうが、粒径ばらつきの小さな物質よりも、空孔率が小さくなるという知見が妥当であるということが、図４２と図４３に示す実験データからも裏付けられていることがわかる。したがって、本実施の形態３にように、セパレータを構成するセラミック粉体の粒径ばらつきを、正極活物質の粒径ばらつきよりも小さくなるように構成することにより、正極活物質とセラミック粉体に対して一括加圧処理を施す場合であっても、正極活物質の高密度化を図りながら、セパレータの空孔率を充分に確保することができることわかる。つまり、本実施の形態３によれば、ウェットオンウェット方式を採用することにより、充分なコスト削減を図ることができるとともに、加圧処理に起因したセパレータの空孔率の低下というウェットオンウェット方式に特有の課題も解決して、リチウムイオン電池の性能向上も図ることができる。
【０１０９】
以上のように、本実施の形態３は、セパレータを構成するセラミック粉体の粒径ばらつきを制御することにより、セパレータの空孔率を制御できる点に着目した技術的思想であり、これによって、セパレータの空孔率を１０％（体積％）〜７０％（体積％）にすることができる。この場合、セパレータの空孔率の上限は、セパレータの機械的強度を確保する観点から規定されるものである一方、セパレータの空孔率の下限は、リチウムイオンの透過性（イオン透過性）の観点から規定される。したがって、セパレータの機械的強度の確保と、セパレータのイオン透過性とを両立する観点からは、例えば、セパレータの空孔率を３０％（体積％）〜５０％（体積％）の範囲に設定することが望ましい。
【０１１０】
＜ウェットオンウェット方式の詳細工程＞
続いて、上述した本実施の形態３の特徴を取り入れたウェットオンウェット方式によるリチウムイオン電池の製造方法の詳細工程について、図面を参照しながら説明する。
【０１１１】
まず、例えば、コバルト酸リチウムからなる正極活物質ＰＡＳと導電助剤としてのカーボンを混合する。そして、例えば、ポリフッ化ビニリデンからなる結着剤（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液を形成し、この溶液に正極活物質ＰＡＳおよび導電助剤を混練して電極材ＥＬＭ（スラリーＳＬ１）を作製する。
【０１１２】
同様に、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）などのセラミック粉体ＣＲＳとフィラーを混合する。そして、例えば、ポリフッ化ビニリデンからなる結着剤（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液を形成し、この溶液にセラミック粉体ＣＲＳおよびフィラーを混練してセパレータ材ＳＰＭ（スラリーＳＬ２）を作製する。ここで、本実施の形態３では、正極活物質ＰＡＳの粒径ばらつきが、セラミック粉体ＣＲＳの粒径ばらつきよりも大きくなるように調整される。言い換えれば、セラミック粉体ＣＲＳの粒径ばらつきが、正極活物質ＰＡＳの粒径ばらつきよりも小さくなるように調整される。
【０１１３】
次に、図４４に示すように、例えば、ダイコータＤＣを使用することにより、正極板ＰＥＰの第１面上に電極材ＥＬＭ１を塗布し、この電極材ＥＬＭ１上にセパレータ材ＳＰＭを塗布する。具体的に、電極材ＥＬＭおよびセパレータ材ＳＰＭの一括塗布工程は、例えば、図４５に示す塗布装置で行われる。図４５は、本実施の形態３で使用する塗布装置の一例を示す模式図である。図４５において、塗布装置は、例えば、回転自在なローラＲＬ１を有しており、このローラＲＬ１の表面に正極板ＰＥＰが配置される。そして、ローラＲＬ１の表面に配置された正極板ＰＥＰに対して、ダイコータＤＣ１とダイコータＤＣ２が配置される。このダイコータＤＣ１は、例えば、供給ポンプＰＭＰ１を介して電極材ＥＬＭが蓄えられたタンクと接続されており、タンクに蓄積されている電極材ＥＬＭは、供給ポンプＰＭＰ１によってダイコータＤＣ１に流入し、このダイコータＤＣ１から正極板ＰＥＰ上に電極材ＥＬＭが塗布されるように構成されている。同様に、ダイコータＤＣ２は、例えば、供給ポンプＰＭＰ２を介してセパレータ材ＳＰＭが蓄えられたタンクと接続されており、タンクに蓄積されているセパレータ材ＳＰＭは、供給ポンプＰＭＰ２によってダイコータＤＣ２に流入し、このダイコータＤＣ２から正極板ＰＥＰ上にセパレータ材ＳＰＭが塗布されるように構成されている。以上のように構成されている塗布装置を使用することにより、まず、正極板ＰＥＰ上に電極材ＥＬＭを塗布し、この電極材ＥＬＭ上にセパレータ材ＳＰＭを塗布することができる。
【０１１４】
続いて、図４６に示すように、正極板ＰＥＰに対して加熱処理を実施することにより、第１面に塗布されている電極材ＥＬＭおよびセパレータ材ＳＰＭを乾燥させる。具体的には、例えば、１５０℃以下（１２０℃程度）の加熱処理を施すことにより、電極材ＥＬＭおよびセパレータ材ＳＰＭに含まれる溶剤を除去する。この結果、正極板ＰＥＰ上には、正極活物質ＰＡＳが形成され、この正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳが形成される。
【０１１５】
次に、図４７に示すように、正極板ＰＥＰの第１面とは反対側の第２面に、例えば、図４５に示す塗布装置を使用することにより、電極材ＥＬＭを塗布し、この電極材ＥＬＭ上にセパレータ材ＳＰＭを塗布する。そして、図４８に示すように、正極板ＰＥＰに対して加熱処理を実施することにより、第２面に塗布されている電極材ＥＬＭおよびセパレータ材ＳＰＭを乾燥させる。具体的には、例えば、１５０℃以下（１２０℃程度）の加熱処理を施すことにより、電極材ＥＬＭおよびセパレータ材ＳＰＭに含まれる溶剤を除去する。この結果、正極板ＰＥＰ上には、正極活物質ＰＡＳが形成され、この正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳが形成される。以上のようにして、正極板ＰＥＰの両面に、正極活物質ＰＡＳを形成し、正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳを形成することができる。
【０１１６】
その後、図４９に示すように、正極板ＰＥＰの両面に形成されている正極活物質ＰＡＳおよびセラミック粉体ＣＲＳに対して、例えば、ローラＲＬを使用して、加熱下での加圧処理（カレンダ）を実施する。これにより、図５０に示すように、正極板ＰＥＰの両面に形成されている正極活物質ＰＡＳおよびセラミック粉体ＣＲＳが圧縮される。ただし、本実施の形態３では、セパレータを構成するセラミック粉体ＣＲＳの粒径ばらつきを、正極活物質ＰＡＳの粒径ばらつきよりも小さくなるように構成しているので、正極活物質ＰＡＳとセラミック粉体ＣＲＳに対して一括加圧処理を施す場合であっても、正極活物質ＰＡＳの高密度化を図りながら、セラミック粉体ＣＲＳの空孔率を充分に確保することができる。このように本実施の形態３では、加圧処理後の段階において、セパレータを構成するセラミック粉体ＣＲＳの空孔率は、正極活物質ＰＡＳの空孔率よりも大きくなっている。言い換えれば、加圧処理後の段階において、セパレータを構成するセラミック粉体ＣＲＳの充填率は、正極活物質ＰＡＳの充填率よりも小さくなっている。したがって、本実施の形態３によれば、加圧処理に起因したセラミック粉体ＣＲＳの空孔率の低下というウェットオンウェット方式に特有の課題を解決することができ、これによって、リチウムイオン電池の性能向上を図ることができる。
【０１１７】
その後の工程は、前記実施の形態１と同様であるため、これ以降の工程の説明は省略する。以上のようにして、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池を製造することができる。
【０１１８】
＜実施の形態３における効果＞
以上のようにして製造されるリチウムイオン電池によれば、以下に示す効果が得られる。
【０１１９】
（１）本実施の形態３によれば、正極の両面にセパレータを一体化するように構成しているので、正極とセパレータの間に生じる隙間を無くすことができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
【０１２０】
（２）また、本実施の形態３によれば、製造工程（組立工程）中に発生する金属異物に起因する内部短絡を抑制することができるので、リチウムイオン電池の製造歩留まりを向上させることができる。この結果、本実施の形態３によれば、リチウムイオン電池のコスト削減も実現できる。特に、本実施の形態３では、製造歩留まりの向上によるコスト削減の効果の他に、セパレータを別部品として用意する必要がなくなる観点からも、リチウムイオン電池のコスト削減を図ることができる。さらには、本実施の形態３によれば、ウェットオンウェット方式を採用しているので、セパレータ自体を製造する独自の設備を設ける必要がなく、電極を作成する工程を利用して、セパレータを形成できる。このことから、本実施の形態３によれば、リチウムイオン電池の製造コストを大幅に削減できる利点を得ることができる。
【０１２１】
（３）また、本実施の形態３に特有の効果としては、セパレータを構成するセラミック粉体ＣＲＳの粒径ばらつきを、正極活物質ＰＡＳの粒径ばらつきよりも小さくなるように構成しているので、正極活物質ＰＡＳとセラミック粉体ＣＲＳに対して一括加圧処理を施す場合であっても、正極活物質ＰＡＳの高密度化を図りながら、セラミック粉体ＣＲＳの空孔率を充分に確保することができる。したがって、本実施の形態３によれば、加圧処理に起因したセラミック粉体ＣＲＳの空孔率の低下というウェットオンウェット方式に特有の課題を解決することができ、これによって、リチウムイオン電池の性能向上を図ることができる。
【０１２２】
＜実施の形態３の変形例＞
前記実施の形態３では、正極の両面にセパレータを一体的に形成する例について説明したが、本願発明の技術的思想は、これに限られるものではない。例えば、正極の片面にセパレータを一体的に形成し、かつ、負極の片面にもう１つのセパレータを一体的に形成することもできるし、さらには、負極の両面にセパレータを一体的に形成する場合にも、本願発明の技術的思想を適用することができる。
【０１２３】
なお、前記実施の形態１でも説明したように、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡は、正極に金属異物が付着することが原因となる。したがって、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡を効果的に抑制するためには、正極に金属異物が付着しないようにすることが重要である。このことから、本願発明の技術的思想において、セパレータと一体的に形成される電極は、正極と負極のいずれでも構わないが、特に、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡を効果的に抑制する観点からは、前記実施の形態３で説明したように、正極の両面にセパレータを一体的に形成する構成が望ましい。
【０１２４】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１２５】
前記実施の形態では、リチウムイオン電池を例に挙げて、本発明の技術的思想について説明したが、本発明の技術的思想は、リチウムイオン電池に限定されるものではなく、正極、負極、および、正極と負極とを電気的に分離するセパレータとを備える蓄電デバイス（例えば、電池やキャパシタなど）に幅広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は、例えば、リチウムイオン電池に代表される電池を製造する製造業に幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
ＣＡＰ 電池蓋
ＣＲ 軸芯
ＣＲＳ セラミック粉体
ＣＳ 外装缶
ＣＵ 充電器
ＤＣ ダイコータ
ＤＣ１ ダイコータ
ＤＣ２ ダイコータ
ＤＴ 溝
ＥＬ 電解液
ＥＬＭ 電極材
ＬＩＢ リチウムイオン電池
ＮＡＳ 負極活物質
ＮＥＬ 負極
ＮＥＰ 負極板
ＮＲ 負極集電リング
ＮＴ 負極リード板
ＮＴＡＢ 負極集電タブ
ＰＡＳ 正極活物質
ＰＥＬ 正極
ＰＥＰ 正極板
ＰＭＰ１ 供給ポンプ
ＰＭＰ２ 供給ポンプ
ＰＲ 正極集電リング
ＰＴ 正極リード板
ＰＴＡＢ 正極集電タブ
ＲＬ ローラ
ＲＬ１ ローラ
ＳＰ セパレータ
ＳＰＭ セパレータ材
ＳＰ１ セパレータ
ＳＰ２ セパレータ
ＳＬ１ スラリー
ＳＬ２ スラリー
ＳＬ３ スラリー
ＳＶ 溶剤
ＷＲＦ 電極捲回体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池に関し、特に、正極、負極、および、正極と負極とを電気的に分離するセパレータとを備えるリチウムイオン電池に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００５−２７６５０３号公報（特許文献１）や特開２００６−３５１３８６号公報（特許文献２）には、正極、あるいは、負極と、セパレータとを別部品で構成する例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７６５０３号公報
【特許文献２】特開２００６−３５１３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
携帯電子機器の発達に伴い、これらの携帯電子機器の電力供給源として、繰り返し充電が可能な小型二次電池が使用されている。中でも、エネルギー密度が高く、サイクルライフが長いとともに、自己放電性が低く、かつ、作動電圧が高いリチウムイオン電池が注目されている。リチウムイオン電池は、上述した利点を有するため、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機などの携帯電子機器に多用されている。さらに、近年では、電気自動車用電池や電力貯蔵用電池として、高容量、高出力、かつ、高エネルギー密度を実現できる大型のリチウムイオン電池の研究開発が進められている。特に、自動車産業においては、環境問題に対応するため、動力源としてモータを使用する電気自動車や、動力源としてエンジン（内燃機関）とモータとの両方を使用するハイブリッド車の開発が進められている。このような電気自動車やハイブリッド車の電源としてもリチウムイオン電池が注目されている。
【０００５】
リチウムイオン電池は、例えば、正極活物質を塗着した正極板と、負極活物質を塗着した負極板と、正極板と負極板の接触を防止するセパレータとを捲回した電極捲回体を備えている。そして、リチウムイオン電池では、この電極捲回体が外装缶に挿入されるとともに、外装缶内に電解液が注入されている。つまり、リチウムイオン電池では、金属箔に正極活物質を塗着した正極板と、金属箔に負極活物質を塗着した負極版とが帯状に形成され、帯状に形成された正極板と負極板が直接接触しないように、セパレータを介して断面渦巻状に捲回されて電極捲回体が形成される。
【０００６】
このように、正極板と負極板とセパレータとを軸芯の回りに捲回して電極捲回体が形成されるが、通常のリチウムイオン電池では、正極板と負極板とセパレータが別部品（別体）により構成されているため、例えば、正極板とセパレータとの間に隙間が存在する。そして、リチウムイオン電池の製造工程では、上述した捲回体を形成する前に正極板と負極板を所定の大きさに切断し、加えて正極並びに負極の集電タブをやはり正極板と負極板を切断して形成する。さらに、上述した電極捲回体を形成した後、例えば、正極板に形成されている正極集電タブを正極集電リングに超音波溶着したり、負極板に形成されている負極集電タブを負極集電リングに超音波溶着する工程が存在する。さらには、電極捲回体は外装缶（容器）に挿入されて、この外装缶に電解液を注入した後、外装缶の内部を密閉するために、外装缶と蓋とを溶接などで接続する工程が存在する。
【０００７】
具体的に、正極集電タブと正極集電リングとは、正極集電タブにアルミニウムリボンを捲きつけ、このアルミニウムリボンに正極集電タブを超音波溶着で接続することが行われている。このとき使用される超音波溶着は、アルミニウムリボンと正極集電タブとを擦りつけることによる原子相互拡散によって、アルミニウムリボンと正極集電タブとを接続するものである。したがって、正極集電タブとアルミニウムリボンとを超音波溶着で接続する場合、アルミニウムリボンと正極集電タブとの擦り合いによって金属異物（アルミニウム）が発生するおそれが高くなる。同様の現象は、負極集電タブと銅リボンの接続でも生じる。つまり、負極集電タブと銅リボンとを超音波溶着で接続する場合、銅リボンと負極集電タブとの擦り合いによって金属異物（銅）が発生するおそれが高くなる。さらに、外装缶と蓋とを接続する工程で使用される溶接（アーク溶接）では、例えば、溶接屑が発生しやすくなる。
【０００８】
以上のことから、電極捲回体を形成する前後に実施される工程によって、電極捲回体の内部に金属異物が侵入するポテンシャルが高くなる。特に、通常のリチウムイオン電池では、正極板と負極板とセパレータが別部品で構成されているため、例えば、正極板とセパレータとの間に隙間が存在し、この隙間に上述した製造工程で発生した金属異物が侵入しやすくなる。このようにして、電極捲回体の内部に金属異物が侵入すると、侵入した金属異物がセパレータを突き破って、正極と負極が金属異物で短絡したり、例えば、正極とセパレータの隙間に侵入した金属異物が正極に付着すると、付着した金属異物が電解液中に溶解し、その後、負極に析出する現象が生じる。そして、負極からの析出によって成長した金属が正極まで達すると、正極と負極とが短絡してしまう問題点が生じる。
【０００９】
以上、通常のリチウムイオン電池である電極捲回体を形成するタイプのリチウムイオン電池を用いて説明したが、例えば、正極活物質を塗着した正極板と、負極活物質を塗着した負極板と、正極板と負極板の接触を防止するセパレータからなるリチウムイオン電池であれば、電極捲回体を形成しないラミネートタイプのリチウムイオン電池でも、正極板と負極板を所定の大きさに切断するための切断工程によって生じる金属異物が、正極板と負極板とセパレータとの間に侵入すると、金属異物がセパレータを突き破って、正極と負極が金属異物で短絡したり、例えば、正極とセパレータの隙間に侵入した金属異物が正極に付着すると、付着した金属異物が電解液中に溶解し、その後、負極に析出する現象が生じる。そして、負極からの析出によって成長した金属が正極まで達すると、正極と負極とが短絡してしまう問題点が生じる。
【００１０】
本発明の目的は、金属異物に起因する内部短絡を抑制して信頼性向上を図ることができるリチウムイオン電池を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１３】
本発明におけるリチウムイオン電池は、（ａ）正極と、（ｂ）負極と、（ｃ）前記正極と前記負極とを電気的に分離する第１セパレータと、（ｄ）前記正極と前記負極とを電気的に分離する第２セパレータと、を備える。このとき、前記第１セパレータと前記第２セパレータは、前記正極、あるいは、前記負極と接着していることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明におけるリチウムイオン電池は、（ａ）正極と、（ｂ）負極と、（ｃ）前記正極と前記負極とを電気的に分離する第１セパレータと、（ｄ）前記正極と前記負極とを電気的に分離する第２セパレータと、を備える。このとき、前記第１セパレータと前記第２セパレータは、前記正極、あるいは、前記負極と一体化していることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明におけるリチウムイオン電池の製造方法は、（ａ）金属板上に電極材を塗布し、前記電極材上にセパレータ材を塗布する工程と、（ｂ）前記（ａ）工程後、塗布した前記電極材および前記セパレータ材を乾燥させる工程と、（ｃ）前記（ｂ）工程後、乾燥させた前記電極材および前記セパレータ材に対して、加熱下での加圧処理を施す工程と、を備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１７】
金属異物に起因する内部短絡を抑制して、リチウムイオン電池の信頼性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】リチウムイオン電池の模式的な構成を示す図である。
【図２】円筒形のリチウムイオン電池の内部構造を示す断面図である。
【図３】電極捲回体を構成する前段階の構成要素を示す図である。
【図４】正極、第１セパレータ、負極ＮＥＬ、および、第２セパレータを軸芯の回りに捲回して電極捲回体を形成する様子を示す模式図である。
【図５】実施の形態１における正極および負極の構成を示す断面図である。
【図６】実施の形態１におけるセパレータ付き正極と、負極とを重ね合わせた状態を示す図である。
【図７】軸芯の回りに、セパレータ付き正極と負極とを捲回させる様子を示す図である。
【図８】第１変形例の構成を示す断面図である。
【図９】第２変形例の構成を示す断面図である。
【図１０】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１１】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１２】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１３】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１４】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１５】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１６】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１７】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１８】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図１９】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２０】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２１】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２２】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２３】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２４】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２５】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２６】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２７】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２８】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図２９】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図３０】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図３１】実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図３２】実施の形態２における正極、セパレータおよび負極の構成を示す断面図である。
【図３３】実施の形態２において、一体化した正極、セパレータおよび負極を示す平面図である。
【図３４】実施の形態２において、一体化した正極、セパレータおよび負極を軸芯の回りに捲回する様子を示す図である。
【図３５】セパレータに要求される特性と主な機能を示す表である。
【図３６】相分離法によって、現状のセパレータを製造する工程フローを示す図である。
【図３７】製造容易型のリチウムイオン電池の製造工程の一部を示すフローチャートである。
【図３８】コスト低減型のリチウムイオン電池の製造工程の一部を示すフローチャートである。
【図３９】ウェットオンウェット方式で顕在化する問題点を説明する図である。
【図４０】ウェットオンウェット方式で顕在化する問題点を説明する図である。
【図４１】ウェットオンウェット方式で顕在化する問題点を説明する図である。
【図４２】粒径ばらつきと空孔率の関係を示すグラフである。
【図４３】複数種類の粉末のそれぞれの粒径ばらつきを示すグラフである。
【図４４】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図４５】実施の形態３で使用する塗布装置の一例を示す図である。
【図４６】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図４７】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図４８】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図４９】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【図５０】実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００２０】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００２１】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２２】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２３】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００２４】
（実施の形態１）
＜リチウムイオン電池の概要＞
リチウムは、酸化還元電位が−３．０３Ｖ（ｖｓ．ＮＨＥ）であり、地球上に存在する最も卑な金属である。電池の電圧は、正極と負極との電位差によって決まるので、リチウムを負極活物質に使用すると、最も高い起電力が得られる。また、リチウムの原子量は６．９４であり、密度も０．５３４ｇ／ｃｍ３であってともに小さいことから、単位電気量あたりの重量が小さく、エネルギー密度も高くなる。したがって、リチウムを負極活物質に使用すると小型で軽量の電池を製造することができる。
【００２５】
このように、リチウムは電池の負極活物質として魅力的な物質であるが、充放電可能な二次電池に適用する場合に問題が生じる。すなわち、リチウムを負極に使用した電池で充放電を繰り返すと、リチウムの溶解による放電反応と、リチウムの析出による充電反応が起こる。この場合、繰り返し充電によって、リチウムの析出反応が生じるため、二次電池の性能劣化や安全性に問題が生じる。例えば、充電過程で生成されるリチウムは活性表面で電解液溶媒と反応し、その一部はＳＥＩ（Solid Electrolyte Interface）（固定電解質界面）と呼ばれる皮膜の形成に消費される。このため、電池の内部抵抗が高くなり、放電効率も低下してくる。つまり、充放電のサイクルを繰り返すごとに電池容量が小さくなる。さらに、急速に充電すると、リチウムは針状・樹枝状の結晶形態（リチウムデンドライト）で析出し、二次電池での様々なトラブルを引き起こす元となる。例えば、リチウムデンドライトは、比表面積が大きく、副反応による電流効率の低下を加速するとともに、針状であるためにセパレータを突き破って正極と負極との間の内部短絡を引き起こすこともある。このような状態になると、自己放電が大きく電池として使用できなくなったり、内部短絡による発熱でガス噴出や発火に至る場合もある。以上のことから、リチウムを負極に使用した二次電池では、性能劣化や安全性に問題が生じることがわかる。
【００２６】
そこで、溶解と析出という従来の原理と相違する原理の新型二次電池が検討されている。具体的には、正極と負極の両方にリチウムイオンを挿入・放出する活物質を使用する二次電池が検討されている。この二次電池の充放電過程では、リチウムの溶解と析出という現象は起こらず、リチウムイオンが電極活物質の間で挿入・脱離されるだけである。このタイプの二次電池は、「ロッキング・チェア」型、あるいは、「シャトルコック」型と呼ばれており、充放電の繰り返しに対して、リチウムイオンが挿入・脱離されるだけであるので、安定であるという特徴がある。この種類の電池を本明細書ではリチウムイオン電池と呼ぶことにする。上述したように、リチウムイオン電池では、正極と負極の両方とも充放電においてその構造は変化せず、リチウムイオンが挿入・脱離されるだけであるので（ただし、活物質の結晶格子は、リチウムイオンの挿入・脱離に対して膨張収縮する）、格段に長寿命のサイクル特性を有するとともに、電極に金属リチウムを使用しないので、安全性も飛躍的に高まっているという特徴を有する。
【００２７】
ここで、リチウムイオンを挿入・脱離できる材料が電極の活物質に使用されるが、この活物質に要求される条件は以下に示すようなものである。すなわち、リチウムイオンという有限の大きさのイオンが挿入・脱離するので、リチウムイオンの納まるべきサイト（位置）と、リチウムイオンが拡散可能なチャンネル（経路）が活物質に必要とされる。さらに、活物質には、リチウムイオンの挿入（吸蔵）に伴い電子が材料中に導入される必要がある。
【００２８】
以上のような条件を満たす正極活物質としては、リチウム含有遷移金属酸化物が挙げられる。例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムなどが代表的な正極活物質として挙げられるが、これらに限定されるものではない。具体的に、正極活物質としては、リチウムを挿入・脱離可能な材料であり、予め充分な量のリチウムを挿入したリチウム含有遷移金属酸化物であればよく、遷移金属として、マンガン（Ｍｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）などの単体、または、２種類以上の遷移金属を主成分とする材料であってもよい。また、スピネル結晶構造や層状結晶構造などの結晶構造についても、上述したサイトとチャンネルが確保されるものであれば特に限定されない。さらに、結晶中の遷移金属やリチウムの一部をＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇなどの元素で置換した材料や、結晶中にＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇなどの元素をドープした材料を正極活物質として使用してもよい。
【００２９】
さらに、上述した条件を満たす負極活物質として、結晶質の炭素材料や非晶質の炭素材料を使用することができる。ただし、負極活物質はこれらの物質に限定されるものではなく、例えば、天然黒鉛や、人造の各種黒鉛剤、コークスなどの炭素材料などを使用してもよい。そして、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状など様々な粒子形状のものが適用可能である。
【００３０】
＜リチウムイオン電池の模式的な構成＞
以下に、上述したリチウムイオン電池の模式的な構成について図面を参照しながら説明する。図１は、リチウムイオン電池の模式的な構成を示す図である。図１において、リチウムイオン電池は、外装缶ＣＳを有しており、この外装缶ＣＳの内部に電解液ＥＬが充填されている。この電解液ＥＬが充填されている外装缶ＣＳには、正極板ＰＥＰと負極板ＮＥＰが対向して設けられており、対向して設けられた正極板ＰＥＰと負極板ＮＥＰの間にセパレータＳＰが配置されている。
【００３１】
そして、正極板ＰＥＰには、正極活物質が塗着されており、負極板ＮＥＰには負極活物質が塗着されている。例えば、正極活物質は、リチウムイオンを挿入・脱離可能なリチウム含有遷移金属酸化物から形成されている。図１では、このリチウム含有遷移金属酸化物が正極板ＰＥＰに塗着されている様子を模式的に示している。つまり、図１には、正極板ＰＥＰに塗着されているリチウム含有遷移金属酸化物として、酸素と金属原子とリチウムが配置されている模式的な結晶構造が示されている。この正極板ＰＥＰと正極活物質により正極が構成されている。
【００３２】
一方、例えば、負極活物質は、リチウムイオンを挿入・脱離可能な炭素材料から形成されている。図１では、この炭素材料が負極板ＮＥＰに塗着されている様子を模式的に示している。つまり、図１には、負極板ＮＥＰに塗布されている炭素材料として、炭素が配置されている模式的な結晶構造が示されている。この負極板ＮＥＰと負極活物質により負極が構成されている。
【００３３】
セパレータＳＰは、正極と負極との電気的な接触を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるスペーサとしての機能を有している。近年では、このセパレータＳＰとして、高強度で薄い微多孔質膜が使用されている。この微多孔質膜は、電池短絡による異常電流、急激な内圧や温度の上昇および発火を防ぐという機能も合わせもっている。つまり、現在のセパレータＳＰは、正極と負極の電気的接触を防止し、かつ、リチウムイオンを通過させる機能の他に、短絡と過充電防止のための熱ヒューズとしての機能を有していることになる。この微多孔質膜の持つシャットダウン機能によって、リチウムイオン電池の安全性を保つことができる。例えば、リチウムイオン電池が何らかの原因で外部短絡を引き起こした場合、瞬時ではあるが大電流が流れ、ジュール熱により異常に温度が上昇する危険性がある。このとき、セパレータＳＰとして微多孔質膜を使用すれば、微多孔質膜は、膜材料の融点近傍で空孔（微多孔）が閉塞するため、正極と負極との間のリチウムイオンの透過を阻止することができる。言い換えれば、セパレータＳＰとして微多孔質膜を使用することにより、外部短絡時に電流を遮断し、リチウムイオン電池の内部の温度上昇をストップさせることができる。この微多孔質膜から構成されるセパレータＳＰとしては、例えば、従来技術として、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、あるいは、これらの材料の組み合わせから構成されている。
【００３４】
電解液ＥＬは、非水電解液が使用される。リチウムイオン電池は、活物質でのリチウムイオンの挿入・脱離を利用して充放電を行う電池であり、電解液ＥＬ中をリチウムイオンが移動する。リチウムは、強い還元剤であり、水と激しく反応して水素ガスを発生する。したがって、リチウムイオンが電解液ＥＬ中を移動するリチウムイオン電池では、従来の電池のように水溶液を電解液ＥＬに使用することができない。このことから、リチウムイオン電池では、電解液ＥＬとして非水電解液が使用される。具体的に、非水電解液の電解質としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉなどやこれらの混合物を使用することができる。また、有機溶媒としては、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリルなどや、これらの混合液を使用することができる。
【００３５】
＜充放電のメカニズム＞
リチウムイオン電池は上記のように構成されており、以下に充放電のメカニズムについて説明する。まず、充電のメカニズムについて説明する。図１に示すように、リチウムイオン電池を充電する際、正極と負極との間に充電器ＣＵを接続する。この場合、リチウムイオン電池では、正極活物質内に挿入されているリチウムイオンが脱離し、電解液ＥＬ中に放出される。このとき、正極活物質からリチウムイオンが脱離することにより、正極から充電器へ電子が流れる。そして、電解液ＥＬ中に放出されたリチウムイオンは、電解液ＥＬ中を移動し、微多孔質膜からなるセパレータＳＰを通過して、負極に到達する。この負極に到達したリチウムイオンは、負極を構成する負極活物質内に挿入される。このとき、負極活物質にリチウムイオンが挿入することにより、負極に電子が流れ込む。このようにして、充電器を介して正極から負極に電子が移動することにより充電が完了する。
【００３６】
続いて、放電のメカニズムについて説明する。図１に示すように、正極と負極の間に外部負荷を接続する。すると、負極活物質内に挿入されていたリチウムイオンが脱離して電解液ＥＬ中に放出される。このとき、負極から電子が放出される。そして、電解液ＥＬ中に放出されたリチウムイオンは、電解液ＥＬ中を移動し、微多孔質膜からなるセパレータＳＰを通過して、正極に到達する。この正極に到達したリチウムイオンは、正極を構成する正極活物質内に挿入される。このとき、正極活物質にリチウムイオンが挿入することにより、正極に電子が流れ込む。このようにして、負極から正極に電子が移動することにより放電が行われる。言い換えれば、正極から負極に電流が流れて負荷を駆動することができる。以上のようにして、リチウムイオン電池においては、リチウムイオンを正極活物質と負極活物質との間で挿入・脱離することにより、充放電することができる。
【００３７】
＜リチウムイオン電池の構成＞
次に、実際のリチウムイオン電池ＬＩＢの構成例について説明する。図２は、円筒形のリチウムイオン電池ＬＩＢの内部構造を示す断面図である。図２に示すように、底部を有する円筒形の外装缶ＣＳの内部には、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１、ＳＰ２と負極ＮＥＬからなる電極捲回体ＷＲＦが形成されている。具体的に、電極捲回体ＷＲＦは、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬの間にセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を挟むように積層され、外装缶ＣＳの中心部にある軸芯ＣＲの回りに捲回されている。そして、負極ＮＥＬは外装缶ＣＳの底部に設けられている負極リード板ＮＴと電気的に接続されており、正極ＰＥＬは外装缶ＣＳの上部に設けられている正極リード板ＰＴと電気的に接続されている。外装缶ＣＳの内部に形成されている電極捲回体の内部には電解液が注入されている。そして、外装缶ＣＳは、電池蓋ＣＡＰにより密閉されている。
【００３８】
正極ＰＥＬは、正極活物質ＰＡＳと結着剤（バインダ）を含有する塗液を正極板（正極集電体）ＰＥＰに塗布して乾燥させた後、加圧することにより形成されている。この正極ＰＥＬの上端部には複数の矩形状の正極集電タブＰＴＡＢが形成されており、この複数の正極集電タブＰＴＡＢが正極集電リングＰＲと接続されている。そして、この正極集電リングＰＲが正極リード板ＰＴと電気的に接続されている。したがって、正極ＰＥＬは、正極集電タブＰＴＡＢおよび正極集電リングＰＲを介して正極リード板ＰＴと電気的に接続されていることになる。複数の正極集電タブＰＴＡＢは、正極ＰＥＬの低抵抗化および電流の取り出しを迅速にするために設けられている。
【００３９】
正極ＰＥＬを構成する正極活物質ＰＡＳは、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムなどに代表される上述した材料を使用することができる。また、結着剤は、例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどを使用することができる。さらに、正極板には、例えば、アルミニウムなどの導電性金属からなる金属箔や網状金属などが使用される。
【００４０】
負極ＮＥＬは、負極活物質ＮＡＳと結着剤（バインダ）を含有する塗液を負極板（負極集電体）ＮＥＰに塗布して乾燥させた後、加圧することにより形成されている。この負極ＮＥＬの下端部には複数の矩形状の負極集電タブＮＴＡＢが形成されており、この複数の負極集電タブＮＴＡＢが負極集電リングＮＲと接続されている。そして、この負極集電リングＮＲが負極リード板ＮＴと電気的に接続されている。したがって、負極ＮＥＬは、負極集電タブＮＴＡＢおよび負極集電リングＮＲを介して負極リード板ＮＴと電気的に接続されていることになる。
【００４１】
負極ＮＥＬを構成する負極活物質ＮＡＳは、例えば、炭素材料などに代表される上述した材料を使用することができる。また、結着剤は、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどを使用することができる。さらに、負極板には、例えば、銅などの導電性金属からなる金属箔や網状金属などが使用される。
【００４２】
＜本発明者が新たに見出した課題＞
まず、従来の電極捲回体の詳細な構成について説明する。図３は、電極捲回体を構成する前段階の構成要素を示す図である。図３において、電極捲回体を構成する構成要素は、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１、負極ＮＥＬ、および、セパレータＳＰ２である。このとき、正極ＰＥＬは、正極板ＰＥＰの両面に正極活物質ＰＡＳが塗布された構造をしており、負極ＮＥＬは、負極板ＮＥＰの両面に負極活物質ＮＡＳが塗布された構造をしている。そして、正極ＰＥＬの上辺側には矩形状の正極集電タブＰＴＡＢが複数形成されている。同様に、負極ＮＥＬの下辺側には矩形状の負極集電タブＮＴＡＢが複数形成されている。すなわち、従来技術においては、正極ＰＥＬや負極ＮＥＬと、セパレータＳＰ１やセパレータＳＰ２は、別部品（別体）として構成されている。
【００４３】
具体的に、従来技術における電極捲回体ＷＲＦの構成について説明する。図４は、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１、負極ＮＥＬ、および、セパレータＳＰ２を軸芯ＣＲの回りに捲回して電極捲回体ＷＲＦを形成する様子を示す模式図である。図４に示すように、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬの間に別部品であるセパレータＳＰ１を挟み、かつ、別部品であるセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２で負極ＮＥＬを挟むようにして、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１、負極ＮＥＬ、および、セパレータＳＰ２が捲回される。このとき、正極ＰＥＬに形成されている正極集電タブＰＴＡＢは電極捲回体ＷＲＦの上部側に配置される一方、負極ＮＥＬに形成されている負極集電タブ（図示せず）は電極捲回体ＷＲＦの下部側に配置される。以上のようにして、従来技術における電極捲回体ＷＲＦが構成されている。
【００４４】
通常のリチウムイオン電池では、正極板と負極板とセパレータが別部品（別体）により構成されているため、電極捲回体ＷＲＦを形成した後でも、例えば、正極板とセパレータとの間に隙間が存在する。そして、リチウムイオン電池の製造工程では、上述した捲回体を形成する前に正極板と負極板を所定の大きさに切断し、加えて正極並びに負極の集電タブをやはり正極板と負極板を切断して形成する。さらに、電極捲回体を形成した後、例えば、正極板に形成されている正極集電タブを正極集電リングに超音波溶着したり、負極板に形成されている負極集電タブを負極集電リングに超音波溶着する工程が存在する。さらには、電極捲回体は外装缶（容器）に挿入されて、この外装缶に電解液を注入した後、外装缶の内部を密閉するために、外装缶と蓋とを溶接などで接続する工程が存在する。
【００４５】
具体的に、正極集電タブと正極集電リングとは、正極集電タブにアルミニウムリボンを捲きつけ、このアルミニウムリボンに正極集電タブを超音波溶着で接続することが行われている。このとき使用される超音波溶着は、アルミニウムリボンと正極集電タブとを擦りつけることによる原子相互拡散によって、アルミニウムリボンと正極集電タブとを接続するものである。したがって、正極集電タブとアルミニウムリボンとを超音波溶着で接続する場合、アルミニウムリボンと正極集電タブとの擦り合いによって金属異物（アルミニウム）が発生するおそれが高くなる。同様の現象は、負極集電タブと銅リボンの接続でも生じる。つまり、負極集電タブと銅リボンとを超音波溶着で接続する場合、銅リボンと負極集電タブとの擦り合いによって金属異物（銅）が発生するおそれが高くなる。さらに、外装缶と蓋とを接続する工程で使用される溶接（アーク溶接）では、例えば、溶接屑が発生しやすくなる。
【００４６】
以上のことから、電極捲回体を形成する前後に実施される工程によって、電極捲回体の内部に金属異物が侵入するポテンシャルが高くなる。特に、通常のリチウムイオン電池では、正極板と負極板とセパレータが別部品で構成されているため、例えば、正極板とセパレータとの間に隙間が存在し、この隙間に上述した製造工程で発生した金属異物が侵入しやすくなる問題点があることを本発明者は見出した。
【００４７】
このようにして発生した金属異物が電極捲回体ＷＲＦの内部に侵入すると、正極と負極との間で内部短絡が引き起こされる可能性がある。具体的に、電極捲回体の内部に金属異物が侵入する状態とは、正極板とセパレータとの間に形成されている隙間や負極板とセパレータとの間に形成されている隙間に金属異物が浸入する状態を意味している。例えば、金属異物が銅の場合、隙間に浸入した銅が正極に付着すると、正極の高い電位によって銅が酸化され（電子が奪われ）、金属イオンとなって電解液中に溶解する。そして、この金属イオンが負極に到達すると、金属イオンが還元されて（電子が供給されて）金属（銅）として負極に析出する。このようなメカニズムによって負極に金属が析出し続けると、負極から成長した金属がセパレータの孔を通過して正極に達し、この析出した金属を介して正極と負極が内部短絡するのである。一方、金属異物がアルミニウムの場合、酸化還元反応による溶解・析出の現象は生じないが、侵入する金属異物の大きさが大きくなると、セパレータを突き破って正極と負極が金属異物（アルミニウム）により内部短絡する。正極と負極が内部短絡すると、リチウムイオン電池として機能しなくなる。このように、リチウムイオン電池の製造工程では、金属異物が発生する可能性があり、発生した金属異物が、正極板とセパレータとの間に形成されている隙間や負極板とセパレータとの間に形成されている隙間に侵入すると、正極と負極が内部短絡するおそれがあることがわかる。
【００４８】
そこで、本実施の形態１では、金属異物に起因する内部短絡を抑制して、リチウムイオン電池の信頼性向上を図ることができる工夫を施している。以下に、この工夫を施した本実施の形態１における技術的思想について説明する。
【００４９】
＜本実施の形態１における特徴＞
本実施の形態１における技術的思想は、例えば、正極とセパレータが別部品となっていることから、電極捲回体を形成した場合に、正極とセパレータとの間に隙間が生じ、この隙間に金属異物が侵入することで、リチウムイオン電池に内部短絡が発生するポテンシャルが高まることに着目している。そして、この着目点を考慮し、本実施の形態１では、電極捲回体を構成した場合でも、例えば、正極とセパレータとの間に形成される隙間が無くなれば、金属異物がリチウムイオン電池の内部に侵入することを抑制できるため、リチウムイオン電池の信頼性を向上することができることに基づいてなされたものである。そして、本実施の形態１における基本思想に基づき、以下に示す本実施の形態１の特徴が想到されている。この本実施の形態１における特徴について説明する。
【００５０】
本実施の形態１における特徴は、例えば、正極とセパレータを一体的に形成すれば、そもそも、正極とセパレータとの間に隙間が生じなくなるので、正極とセパレータとの間に金属異物が侵入することを防止できるのではないかという知見に基づいてなされている。そして、本実施の形態１では、この知見を具現化することによって、本実施の形態１の特徴を実現している。つまり、本実施の形態１では、例えば、正極とセパレータとを一体的に形成し、正極とセパレータとの間に隙間が存在しないように構成することに特徴がある。言い換えれば、正極とセパレータが一体化しているということは、正極とセパレータが接着しているということもできる。具体的に、正極とセパレータが一体的に構成されている構成について、図面を参照しながら説明する。
【００５１】
図５は、本実施の形態１における正極ＰＥＬおよび負極ＮＥＬの構成を示す断面図である。図５に示すように、まず、正極ＰＥＬは、例えば、アルミニウムからなる正極板ＰＥＰを有しており、この正極板ＰＥＰの両面に、例えば、コバルト酸リチウムなどからなる正極活物質ＰＡＳが形成されている。そして、正極板ＰＥＰの両面に形成された正極活物質ＰＡＳと接着するように、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２が形成されている。すなわち、本実施の形態１では、例えば、正極ＰＥＬの第１面に形成された正極活物質ＰＡＳと接着するようにセパレータＳＰ１が形成され、かつ、正極ＰＥＬの第１面とは反対側の第２面に形成された正極活物質ＰＡＳと接着するセパレータＳＰ２が形成されている。このように、本実施の形態１では、正極板ＰＥＰと正極活物質ＰＡＳからなる正極ＰＥＬと、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２が一体的に形成されている。したがって、本実施の形態１によれば、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１との間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が存在しないことから、正極ＰＥＬに付着する金属異物の侵入を防止することができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
【００５２】
一方、図５に示すように、負極ＮＥＬは、例えば、銅からなる負極板ＮＥＰの両面に、例えば、炭素材料（カーボン材料）からなる負極活物質ＮＡＳが形成された構造をしている。このようにして、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと、負極ＮＥＬが構成されている。
【００５３】
例えば、図３に示す従来技術では、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１、セパレータＳＰ２、および、負極ＮＥＬが別部品（別体）で構成されているため、図４に示すように、電極捲回体ＷＲＦを形成した場合、必ず、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（セパレータＳＰ２）の間に隙間が生じてしまう。この結果、従来技術では、その後の組立工程で実施される超音波溶着やアーク溶接で発生した金属異物が上述した隙間に侵入するポテンシャルが高まる。そして、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（セパレータＳＰ２）との間に形成された隙間に金属異物が侵入すると、金属異物に起因するリチウムイオン電池の内部短絡が生じることから、リチウムイオン電池の信頼性が低下してしまう。
【００５４】
これに対し、本実施の形態１では、図５に示すように、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２が一体的に形成されている。言い換えれば、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２は接着している。このため、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、および、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が生じる余地はない。したがって、本実施の形態１によれば、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１との間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が存在しないことから、正極ＰＥＬに付着する金属異物の侵入を防止することができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
【００５５】
具体的に、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとを捲回して電極捲回体ＷＲＦを形成する状態について説明する。図６は、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと、負極ＮＥＬとを重ね合わせた状態を示している。そして、このようにセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとを重ね合わせた状態で、図７に示すように、軸芯ＣＲの回りに、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとを捲回させる。このとき、図７に示すように、正極ＰＥＬの両面には、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２が接着しているので、電極捲回体ＷＲＦを形成した後も、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が形成されないことがわかる。
【００５６】
ここで、本実施の形態１で重要な点は、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成している点である。つまり、本実施の形態１では、正極ＰＥＬの両面にセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２を接着させるように構成することにより、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２との間に隙間が生じないようにしている。このように正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２とを一体的に形成しているのは、以下に示す理由による。すなわち、本発明者が新たに見出した課題の欄で説明したように、正極ＰＥＬに、例えば、銅などの金属異物が付着すると、正極ＰＥＬに付着した金属異物が電解液中に溶解し、電解液に溶解した金属異物が負極ＮＥＬに析出する。この現象が継続すると、負極ＮＥＬに析出した金属異物が正極ＰＥＬに達して、正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとの内部短絡を引き起こすことになる。したがって、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡は、正極ＰＥＬに金属異物が付着することが原因となる。このことは、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡を効果的に抑制するためには、正極ＰＥＬに金属異物が付着しないようにすることが重要であることがわかる。このことから、本実施の形態１では、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成している。この構成によれば、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が無くなるので、隙間から金属異物が侵入して、正極ＰＥＬに付着することを防止できる。つまり、本実施の形態１では、リチウムイオン電池の内部短絡を発生させる一因として考えられている金属異物の溶解・析出を防止する観点からなされたものであり、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成することによって、金属異物の溶解・析出によるリチウムイオン電池の内部短絡を効果的に防止することができるのである。
【００５７】
ただし、本実施の形態１における特徴構成によれば、隙間を無くすことができるので、金属異物の溶解・析出によるリチウムイオン電池の内部短絡を防止できるだけでなく、大きな金属異物自体の侵入も防止することができ、これによって、大きな金属異物自体がセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を突き破ることによる正極ＰＥＬと負極ＮＥＬとの短絡も防止することができる。すなわち、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成するという本実施の形態１の特徴構成は、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡を防止することができるとともに、大きな金属異物が直接セパレータＳＰ１（ＳＰ２）を突き破ることによるリチウムイオン電池の内部短絡も防止することができるのである。言い換えれば、本実施の形態１における特徴構成によれば、主に、サイズの小さな金属異物による溶解・析出現象による内部短絡から、主に、サイズの大きな金属異物でのセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を直接突き破ることによる内部短絡という異なるメカニズムに起因する内部短絡を効果的に防止することができる。つまり、本実施の形態１における特徴によれば、サイズの小さな金属異物による内部短絡からサイズの大きな金属異物による内部短絡まで、幅広くリチウムイオン電池の内部短絡を防止することができ、この結果、リチウムイオン電池の充分な信頼性向上を図ることができる。
【００５８】
なお、本実施の形態１で使用されるセパレータＳＰ１やセパレータＳＰ２の材質は、従来技術における材質と異なる。なぜなら、本実施の形態１では、後述するように、セパレータＳＰ１やセパレータＳＰ２の製造工程が従来技術と異なるとともに、セパレータＳＰ１やセパレータＳＰ２と正極ＰＥＬとを接着させる必要があるからである。すなわち、従来技術におけるセパレータは、正極ＰＥＬと別部品（別体）で構成されているとともに、正極ＰＥＬと接着していない構成をしているのに対し、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）は、正極ＰＥＬと接着して一体的に形成されているからである。具体的に、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）は、例えば、バインダ（結着剤）と絶縁物質であるセラミックを含む材料から構成することができる。このときのセラミックとしては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）を挙げることができる。さらに、本実施の形態１におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）は、例えば、バインダと、１２０℃以上の耐熱性を有する絶縁樹脂を含む材料から構成することもできる。
【００５９】
以上のように、本実施の形態１によれば、正極ＰＥＬの両面にセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２を接着して一体化するように構成しているので、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に生じる隙間を無くすことができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
【００６０】
そして、本実施の形態１におけるリチウムイオン電池によれば、製造工程（組立工程）中に発生する金属異物に起因する内部短絡を抑制することができるので、リチウムイオン電池の製造歩留まりを向上させることができる。この結果、本実施の形態１によれば、リチウムイオン電池のコスト削減も実現できる。特に、本実施の形態１では、製造歩留まりの向上によるコスト削減の効果の他に、セパレータを別部品として用意する必要がなくなる観点からも、リチウムイオン電池のコスト削減を図ることができる。例えば、従来のリチウムイオン電池では、別部品であるセパレータのコストが高いため、リチウムイオン電池のコスト削減を図ることが困難であったが、本実施の形態１では、別部品であるセパレータを用意する必要が無くなるとともに、別部品であるセパレータを製造する設備も不要となることから、リチウムイオン電池の大幅なコスト削減効果が期待できる。つまり、後述するように、本実施の形態１では、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を一体的に形成するため、正極ＰＥＬを製造する工程を多少変更するだけでよく、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）自体を製造する設備を設ける必要がなくなるので、リチウムイオン電池のコスト削減を図ることができる。
【００６１】
本実施の形態１では、特に、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡を防止する観点と、大きな金属異物が直接セパレータＳＰ１（ＳＰ２）を突き破ることによるリチウムイオン電池の内部短絡も防止する観点の両方から、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成する構成を取っているが、本実施の形態１における技術的思想は、これに限らない。つまり、本実施の形態１における技術的思想は、隙間を無くすことにあり、この隙間が無くなることで、金属異物がリチウムイオン電池の内部に侵入することを防止することにある。このため、上述した本実施の形態１のように、必ずしも、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成する構成にする必要はなく、隙間を無くす別の構成例も考えることができる。以下に、この変形例について説明する。
【００６２】
＜実施の形態１における変形例＞
図８は、第１変形例の構成を示す断面図である。図８において、前記実施の形態１と相違する点は、本第１変形例では、負極ＮＥＬとセパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を一体的に形成する構成を取っている点である。具体的に、負極ＮＥＬは、例えば、銅からなる負極板ＮＥＰを有しており、この負極板ＮＥＰの両面に、例えば、炭素材料（カーボン材料）などからなる負極活物質ＮＡＳが形成されている。そして、負極板ＮＥＰの両面に形成された負極活物質ＮＡＳと接着するように、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２が形成されている。すなわち、本第１変形例では、例えば、負極ＮＥＬの第１面に負極活物質ＮＡＳに接着するようにセパレータＳＰ１が形成され、かつ、負極ＮＥＬの第１面とは反対側の第２面に負極活物質ＮＡＳに接着するセパレータＳＰ２が形成されている。このように、本第１変形例では、負極板ＮＥＰと負極活物質ＮＡＳからなる負極ＮＥＬと、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２が一体的に形成されている。したがって、本第１変形例によれば、負極ＮＥＬとセパレータＳＰ１との間、あるいは、負極ＮＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が存在しないことから、負極ＮＥＬに付着する金属異物の侵入を防止することができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
【００６３】
一方、図８に示すように、正極ＰＥＬは、例えば、アルミニウムからなる正極板ＰＥＰの両面に、例えば、コバルト酸リチウムからなる正極活物質ＰＡＳが形成された構造をしている。このようにして、本第１変形例におけるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き負極ＮＥＬと、正極ＰＥＬが構成されている。
【００６４】
続いて、図９は、第２変形例の構成を示す断面図である。図９において、前記実施の形態１と相違する点は、本第２変形例では、正極ＰＥＬの片面にセパレータＳＰ１が接着して一体化されているとともに、負極ＮＥＬの片面にセパレータＳＰ２が接着して一体化されている点である。具体的に、図９に示すように、正極ＰＥＬは、正極板ＰＥＰの両面に正極活物質ＰＡＳが形成されており、一方の面に形成されている正極活物質ＰＡＳと接着するようにセパレータＳＰ１が形成されている。一方、負極ＮＥＬは、負極板ＮＥＰの両面に負極活物質ＮＡＳが形成されており、一方の面に形成されている負極活物質ＮＡＳと接着するようにセパレータＳＰ２が形成されている。このように構成されている本第２変形例においても、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１との間、あるいは、負極ＮＥＬとセパレータＳＰ２との間で隙間を無くすことができるので、リチウムイオン電池の内部への金属異物の侵入を防止することができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
【００６５】
＜本実施の形態１におけるリチウムイオン電池の製造方法＞
本実施の形態１におけるリチウムイオン電池は上記のように構成されており、以下に、その製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００６６】
まず、本実施の形態１の特徴であるセパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬを形成する工程について説明する。図１０に示すように、例えば、コバルト酸リチウムからなる正極活物質ＰＡＳと導電助剤としてのカーボンを混合する。そして、図１１に示すように、例えば、ポリフッ化ビニリデンからなる結着剤（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液を形成し、この溶液に正極活物質ＰＡＳおよび導電助剤を混練してスラリーＳＬ１を作製する。
【００６７】
同様に、図１２に示すように、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）などのセラミック粉体ＣＲＳ（粒径は、例えば、４μｍ）とフィラーを混合する。そして、図１３に示すように、例えば、ポリフッ化ビニリデンからなる結着剤（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液を形成し、この溶液にセラミック粉体ＣＲＳおよびフィラーを混練してスラリーＳＬ２を作製する。
【００６８】
その後、図１４に示すように、正極活物質ＰＡＳと結着剤（バインダ）を含有するスラリーＳＬ１を正極板（正極集電体）ＰＥＰに塗布する。具体的には、図１５に示すように、例えば、ダイコータＤＣを使用して、アルミニウムからなる正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳ（導電助剤も含む）を塗布する。続いて、図１６に示すように、正極板ＰＥＰに塗布した正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ２を塗布する。具体的には、図１７に示すように、ダイコータＤＣを使用して。正極板ＰＥＰに塗布した正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ２を塗布することにより、正極活物質ＰＡＳ上に、セラミック粉体ＣＲＳとバインダを含むセパレータＳＰ１を形成する。ここでは、まず、ダイコータＤＣを使用して、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳを混練させたスラリーＳＬ１を塗布した後、この正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ２を塗布する逐次塗布法について説明したが、例えば、図１８に示すように、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳを混練させたスラリーＳＬ１と、セラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ２とをダイコータＤＣを使用して同時に正極板ＰＥＰ上に塗布する同時塗布法を使用することもできる。
【００６９】
次に、正極板ＰＥＰに塗布した正極活物質ＰＡＳおよびセラミック粉体ＣＲＳを乾燥させる。具体的には、例えば、１５０℃以下（１２０℃程度）で正極板ＰＥＰを加熱することにより、正極板ＰＥＰ上に塗布されている正極活物質ＰＡＳおよびセラミック粉体ＣＲＳを乾燥させる。ここでの加熱処理は、セパレータＳＰ１を耐熱性の高いセラミックから構成する場合には問題ないが、例えば、セパレータＳＰ１を耐熱性の低い樹脂から構成する場合には、上述した加熱処理によっても樹脂が耐えられる必要がある。このため、例えば、セパレータＳＰ１を樹脂から構成する場合には、１２０℃以上の耐熱性を有する樹脂を使用する必要がある。
【００７０】
そして、正極板ＰＥＰの片面に塗布された正極活物質ＰＡＳ、および、セパレータＳＰ１を構成するセラミックを乾燥させた後、図１９に示すように、正極板ＰＥＰのもう一方の面に正極活物質ＰＡＳを混練させたスラリーＳＬ１と、セラミック粉体ＣＲＳを混練させたスラリーＳＬ２を塗布する。その後、例えば、１５０℃以下（１２０℃程度）で正極板ＰＥＰを加熱することにより、正極板ＰＥＰのもう一方の面に塗布されている正極活物質ＰＡＳおよびセラミック粉体ＣＲＳを乾燥させる。
【００７１】
このようにして、正極板ＰＥＰの両面に正極活物質ＰＡＳおよびセパレータＳＰ１（ＳＰ２）を形成した後、正極板ＰＥＰに対して、加熱・加圧処理を実施する。この加熱・加圧処理は、例えば、１５０℃以下（１００℃程度）で実施される。これにより、正極板ＰＥＰに塗着された正極活物質ＰＡＳの高密度化を図ることができる。以上のようにして、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２を接着した正極板ＰＥＰを形成することができる。言い換えれば、セパレータＳＰ１およびセパレータＳＰ２と一体化した正極板ＰＥＰを形成することができる。本実施の形態１によれば、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）を別部品として形成するのではなく、正極板ＰＥＰと一体的に形成しているので、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）自体を製造する独自の設備を設ける必要がなく、正極ＰＥＬを作成する工程を多少変更するだけで、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）を形成できる。このことから、本実施の形態１によれば、リチウムイオン電池の製造コストを大幅に削減できる利点が得られる。
【００７２】
続いて、負極ＮＥＬを形成する工程について説明する。図２０に示すように、例えば、炭素材料（カーボン材料）からなる負極活物質ＮＡＳを作製する。そして、図２１に示すように、例えば、ポリフッ化ビニリデンからなる結着剤（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液を形成し、この溶液に負極活物質ＮＡＳを混練してスラリーＳＬ３を作製する。
【００７３】
その後、図２２に示すように、負極活物質ＮＡＳと結着剤（バインダ）を含有するスラリーＳＬ３を負極板（負極集電体）ＮＥＰに塗布する。具体的には、図２３に示すように、例えば、ダイコータＤＣを使用して、銅からなる負極板ＮＥＰ上に負極活物質ＮＡＳを塗布する。そして、負極板ＮＥＰに塗布した負極活物質ＮＡＳを乾燥させる。具体的には、例えば、１５０℃以下（１２０℃程度）で負極板ＮＥＰを加熱することにより、負極板ＮＥＰ上に塗布されている負極活物質ＮＡＳを乾燥させる。
【００７４】
そして、負極板ＮＥＰの片面に塗布された負極活物質ＮＡＳを乾燥させた後、負極板ＮＥＰのもう一方の面に負極活物質ＮＡＳを混練させたスラリーＳＬ３を塗布する。その後、例えば、１５０℃以下（１２０℃程度）で負極板ＮＥＰを加熱することにより、負極板ＮＥＰのもう一方の面に塗布されている負極活物質ＮＡＳを乾燥させる。
【００７５】
このようにして、負極板ＮＥＰの両面に負極活物質ＮＡＳを形成した後、負極板ＮＥＰに対して、加熱・加圧処理を実施する。この加熱・加圧処理は、例えば、１５０℃以下（１００℃程度）で実施される。これにより、負極板ＮＥＰに塗着された負極活物質ＮＡＳの高密度化を図ることができる。以上のようにして、負極板ＮＥＰを形成することができる。
【００７６】
続いて、図２４に示すように、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）および正極活物質ＰＡＳを塗着した正極板ＰＥＰを切断して加工する。これにより、正極板ＰＥＰの一辺（上辺）に矩形形状をした複数の正極集電タブＰＴＡＢを形成することができる。このようにして、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）と一体化して加工された正極ＰＥＬを形成することができる。
【００７７】
同様に、負極活物質ＮＡＳを塗着した負極板ＮＥＰを切断して加工する。これにより、負極板ＮＥＰの一辺（下辺）に矩形形状をした複数の負極集電タブＮＴＡＢを形成することができる。このようにして、図２５に示すように、負極板ＮＥＰに負極活物質ＮＡＳを塗着して加工された負極ＮＥＬを形成することができる。
【００７８】
次に、図２６に示すように、セパレータＳＰ１（ＳＰ２（図示されず））と一体化して形成された正極ＰＥＬと、負極ＮＥＬとを重ね合わせる。このとき、正極ＰＥＬに形成されている正極集電タブＰＴＡＢと、負極ＮＥＬに形成されている負極集電タブＮＴＡＢとが反対方向に配置されるようにする。
【００７９】
その後、図２７に示すように、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）付き正極ＰＥＬと、負極ＮＥＬとを重ね合わせた状態で軸芯ＣＲに捲回して電極捲回体ＷＲＦを形成する。このようにして、電極捲回体ＷＲＦを形成することができる。このとき、本実施の形態１では、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）が一体化して形成しているので、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、および、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が存在しないように構成することができる。この結果、電極捲回体ＷＲＦを形成した後も、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、および、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が存在しないことになる。つまり、本実施の形態１では、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）が接着して形成したので、電極捲回体ＷＲＦを形成した後も、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、および、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に隙間が存在しないようにすることができる。
【００８０】
続いて、図２８に示すように、電極捲回体ＷＲＦの上端部から突出している正極集電タブＰＴＡＢを正極集電リングＰＲに接続する。同様に、電極捲回体ＷＲＦの下端部から突出している負極集電タブＮＴＡＢを負極集電リングＮＲに接続する。ここで、正極集電タブＰＴＡＢの正極集電リングＰＲへの接続、および、負極集電タブＮＴＡＢの負極集電リングＮＲへの接続は、例えば、超音波溶着によって行われる。このため、正極ＰＥＬと、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）が別部品で分離して構成されている場合、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）との間に隙間が存在することになるため、上述した超音波溶着時に金属異物が飛散して、金属異物が正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）の間に形成されている隙間に侵入する可能性がある。これに対し、本実施の形態１では、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）が一体的に形成されて隙間が存在しないため、超音波溶着時に発生する金属異物が電極捲回体ＷＲＦの内部に侵入して正極ＰＥＬに付着することを防止できる。
【００８１】
次に、図２９に示すように、電極捲回体ＷＲＦを外装缶ＣＳの内部に挿入する。そして、図３０に示すように、外装缶ＣＳを加工して溝ＤＴを形成する。この溝ＤＴは、外装缶ＣＳの内部に挿入されている電極捲回体ＷＲＦが上下方向に移動しないように固定するために設けられるものである。この工程でも、金属材料からなる外装缶ＣＳを加工しているため、金属異物が発生する可能性がある。しかし、本実施の形態１では、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）が一体的に形成されて隙間が存在しないため、電極捲回体ＷＲＦの内部へ金属異物が侵入して正極ＰＥＬに付着することを抑制できる。
【００８２】
そして、図３１に示すように、電極捲回体ＷＲＦを挿入した外装缶ＣＳの内部に電解液ＥＬを注入する。その後、外装缶ＣＳの上部をキャップで封止することにより、本実施の形態１におけるリチウムイオン電池を製造することができる。ここで、例えば、外装缶ＣＳの上部をキャップで封止するために溶接（アーク溶接）が使用される場合があるが、この場合であっても、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）が一体的に形成されて隙間が存在しないため、溶接時に生成された金属異物（溶接屑）が電極捲回体ＷＲＦの内部へ侵入して正極ＰＥＬに付着することを抑制できる。
【００８３】
＜本実施の形態１における効果＞
以上のようにして製造されるリチウムイオン電池によれば、以下に示す効果が得られる。
【００８４】
（１）正極ＰＥＬの両面にセパレータＳＰ１とセパレータＳＰ２を接着して一体化するように構成しているので、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１の間、あるいは、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ２の間に生じる隙間を無くすことができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
【００８５】
（２）本実施の形態１におけるリチウムイオン電池によれば、製造工程（組立工程）中に発生する金属異物に起因する内部短絡を抑制することができるので、リチウムイオン電池の製造歩留まりを向上させることができる。この結果、本実施の形態１によれば、リチウムイオン電池のコスト削減も実現できる。特に、本実施の形態１では、製造歩留まりの向上によるコスト削減の効果の他に、セパレータを別部品として用意する必要がなくなる観点からも、リチウムイオン電池のコスト削減を図ることができる。
【００８６】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）だけでなく、さらに、負極ＮＥＬもすべて一体化して形成される例について説明する。図３２は、本実施の形態２における正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）および負極ＮＥＬの構成を示す断面図である。図３２に示すように、正極ＰＥＬは、例えば、アルミニウムから形成された正極板ＰＥＰの両面に正極活物質ＰＡＳが形成された構造をしており、この正極板ＰＥＰの一方の面（上面）に形成されている正極活物質ＰＡＳ上にセパレータＳＰ１が接着している。一方、正極板ＰＥＰの他方の面（下面）に形成されている正極活物質ＰＡＳに接着するようにセパレータＳＰ２が形成されている。そして、このセパレータＳＰ２は、正極ＰＥＬに接着されているだけでなく、負極ＮＥＬとも接着されている。具体的に、セパレータＳＰ２は、例えば、銅から形成され負極板ＮＥＰの一方の面（上面）に形成されている負極活物質ＮＡＳと接着している。そして、負極板ＮＥＰのもう一方の面（下面）にも負極活物質ＮＡＳが形成されている。以上のように構成されている本実施の形態２における正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）および負極ＮＥＬは一体的に形成されている。このため、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）の間だけでなく、負極ＮＥＬとセパレータＳＰ２の間にも隙間が存在しない。したがって、本実施の形態２によれば、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を効果的に防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。つまり、本実施の形態２では、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）および負極ＮＥＬのすべてが一体的に形成されているので、金属異物による内部短絡の可能性を前記実施の形態１よりもさらに低減することができる。
【００８７】
具体的に、図３３は、一体化した正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１（ＳＰ２（図示されず））および負極ＮＥＬを示す平面図である。このように、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１（ＳＰ２（図示されず））および負極ＮＥＬを一体化した構造を形成するには、例えば、前記実施の形態１の図１４〜図１９で説明したようにして、まず、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）とを一体化した構造を作製し、その後、セパレータＳＰ２を乾燥させる前に負極ＮＥＬとセパレータＳＰ２を接着させることにより形成することができる。
【００８８】
そして、図３４は、一体化した正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１（ＳＰ２（図示されず））および負極ＮＥＬを軸芯ＣＲの回りに捲回する様子を示す図である。図３４に示すように、本実施の形態２では、正極ＰＥＬ、セパレータＳＰ１（ＳＰ２）および負極ＮＥＬは一体的に形成されており、正極ＰＥＬとセパレータＳＰ１（ＳＰ２）の間だけでなく、負極ＮＥＬとセパレータＳＰ２の間にも隙間が存在しないことがわかる。このため、電極捲回体ＷＲＦを形成した後も隙間が存在せず、電極捲回体ＷＲＦを形成した後に実施されるリチウムイオン電池の組立工程において、たとえ、金属異物が発生しても、電極捲回体ＷＲＦの内部に金属異物が侵入することを効果的に抑制することができる。この結果、本実施の形態２におけるリチウムイオン電池によっても、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を効果的に防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を飛躍的に向上させることができる。
【００８９】
（実施の形態３）
＜セパレータへの要求特性および主な機能＞
リチウムイオン電池では、正極と負極の間にセパレータが挿入される。このセパレータに要求される特性と主な機能について説明する。図３５は、セパレータに要求される特性と主な機能を示す表である。図３５に示すように、まず、セパレータには、正極と負極とを隔離（分離）する特性が要求されるため、セパレータは、活物質の通過阻止機能と電気絶縁機能を有している。一方、セパレータには、リチウムイオンを透過するイオン透過性が要求され、セパレータは、電解液との親和性、含浸性および電解液保持性という機能を有している。さらに、セパレータには、化学的・電気的安定性という特性も要求されており、この要求を満たすため、セパレータには、耐アルカリ性、耐酸性、耐有機溶剤性や耐熱性を有している。また、セパレータには、電池反応阻害物の非溶出という特性も要求されるとともに、電池組立容易性という特性も要求される。このことから、セパレータには、不純物（重金属）を含まない材料を使用することが望ましく、かつ、機械的強度や切断性に優れた機能を有する材料を使用することが望ましい。以上の特性を容易に実現するため、現状のセパレータは、正極や負極とは別部品（別体）で構成され、例えば、高強度で薄い微多孔質膜が使用されている。具体的に、現状のセパレータは、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、あるいは、これらの材料の組み合わせから構成されている。
【００９０】
＜現状のセパレータの製造方法＞
以下に、正極や負極とは別部品（別体）で構成される現状のセパレータの製造方法の一例について、図３６を参照しながら説明する。図３６は、相分離法によって、現状のセパレータを製造する工程フローを示す図である。図３６に示すように、まず、樹脂を溶剤に混練させた溶液を生成した後、この溶液を加熱する。これにより、均一組成の溶液が生成される。その後、均一組成の溶液を冷却させると樹脂が相分離するように析出する。この後、相分離した樹脂から溶剤を抽出すると、多孔構造を有する樹脂が形成され、これを延伸することによって、大孔径の多孔構造を有するセパレータを形成することができる。一方、相分離した樹脂を、まず、延伸すると、多孔構造を有する樹脂が形成され、この多孔構造を有する樹脂から溶剤を抽出する場合には、小孔径の多孔構造を有するセパレータを形成することができる。つまり、現状のセパレータの製造方法では、相分離した樹脂に対する延伸工程と溶剤の抽出工程との順番を入れ替えることにより、大孔径や小孔径の多孔構造を有するセパレータが形成される。
【００９１】
＜現状のセパレータの問題点＞
以上のように製造される現状のセパレータは、正極や負極と別部品（別体）で構成されるため、リチウムイオン電池の組立工程において、前記実施の形態１で説明した問題点が発生する。例えば、リチウムイオン電池では、正極板と負極板との間に別部品で構成されるセパレータを挟んだ状態で電極捲回体を形成するが、電極捲回体を形成する前後に実施される工程によって、電極捲回体の内部に金属異物が侵入するポテンシャルが高くなる。特に、通常のリチウムイオン電池では、正極板と負極板とセパレータが別部品で構成されているため、例えば、正極板とセパレータとの間に隙間が存在し、この隙間に上述した製造工程で発生した金属異物が侵入しやすくなるのである。このようにして、金属異物が電極捲回体の内部に侵入すると、正極と負極との間で内部短絡が引き起こされる可能性が高まり、リチウムイオン電池の信頼性低下を招くことになる。
【００９２】
さらに、前記実施の形態１では、強調していないが、セパレータを別部品で構成する場合、リチウムイオン電池のコスト削減を図ることが困難になるのである。つまり、セパレータ自体のコストを削減できれば、リチウムイオン電池全体のコスト削減に効果的に実現することができる。
【００９３】
そこで、本実施の形態３では、前記実施の形態１と同様に、リチウムイオン電池の信頼性向上を図ることを前提として、さらに、リチウムイオン電池のコスト削減に着目した工夫を施している。具体的に、本実施の形態３の特徴は、リチウムイオン電池の製造工程に存在する。以下に、この工夫を施した本実施の形態３における技術的思想について説明する。
【００９４】
＜実施の形態３における基本思想＞
本実施の形態３における基本思想は、前記実施の形態１における技術的思想と同様である。すなわち、本実施の形態３における技術的思想でも、例えば、正極とセパレータが別部品となっていることから、電極捲回体を形成した場合に、正極とセパレータとの間に隙間が生じ、この隙間に金属異物が侵入することで、リチウムイオン電池に内部短絡が発生するポテンシャルが高まることに着目している。そして、この着目点を考慮し、本実施の形態３では、電極捲回体を構成した場合でも、例えば、正極とセパレータとの間に形成される隙間が無くなれば、金属異物がリチウムイオン電池の内部に侵入することを抑制できるため、リチウムイオン電池の信頼性を向上することができるという知見に基づいてなされたものである。具体的に、本実施の形態３における特徴は、例えば、正極とセパレータを一体的に形成すれば、そもそも、正極とセパレータとの間に隙間が生じなくなるので、正極とセパレータとの間に金属異物が侵入することを防止できるのではないかという知見に基づいてなされている。そして、本実施の形態３では、この知見を具現化することによって、本実施の形態３の特徴を実現している。つまり、本実施の形態３でも、前記実施の形態１と同様に、正極とセパレータとを一体的に形成し、正極とセパレータとの間に隙間が存在しないように構成することに特徴がある。そして、この特徴的構成を具現化するリチウムイオン電池の製造方法に、本実施の形態３の特徴点が存在する。
【００９５】
＜実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（製造容易型）＞
まず、正極とセパレータとを一体的に形成することが容易なリチウムイオン電池の製造方法について説明する。図３７は、製造容易型のリチウムイオン電池の製造工程の一部を示すフローチャートである。図３７に示すように、まず、正極板の一方の面に電極材を塗布する（Ｓ１０１）。この電極材（スラリー）は、例えば、正極活物質を溶剤に混練することにより形成される。その後、電極材を塗布した正極板を加熱することにより、電極材を乾燥させる（Ｓ１０２）。すなわち、正極板を加熱することにより、電極材から溶剤を除去して、正極板上に正極活物質を残存させる。そして、正極活物質の密度を上昇させるため、例えば、ローラを使用することにより、正極板上に付着している正極活物質に対して、加熱下で加圧処理を実施する（Ｓ１０３）。この加熱下での加圧処理は、カレンダとも呼ばれる。続いて、高密度に圧縮された正極活物質上に、セパレータ材を塗布する（Ｓ１０４）。このセパレータ材（スラリー）は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）などのセラミック粉体（セラミック粒子）を溶剤に混練することにより形成される。その後、正極活物質上にセパレータ材を塗布した正極板を加熱することにより、セパレータ材を乾燥させる（Ｓ１０５）。これにより、セパレータ材に含まれる溶剤が除去されて、セラミック粉体が残存することになる。このようにして、正極板上に正極活物質を形成し、この正極活物質上にセラミック粉体からなるセパレータを一体的に形成することができる。これにより、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（製造容易型）によれば、正極とセパレータとを一体的に形成するように構成しているので、正極とセパレータの間に生じる隙間を無くすことができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。さらに、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（製造容易型）によれば、セパレータを別部品として構成していないため、セパレータを別部品として構成する場合に比べて、コストの低減を図ることができる。特に、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（製造容易型）では、正極活物質を乾燥させた後、この乾燥させた正極活物質上にセパレータ材（スラリー）を塗布するように構成しているため、正極とセパレータとの一体化を比較的容易に実現することができる利点がある。このようなリチウムイオン電池の製造方法（製造容易型）は、乾燥させた正極活物質上に、スラリー状のセパレータ材を塗布することから、ウェットオンドライ方式と呼ばれることもある。
【００９６】
＜ウェットオンドライ方式の問題点＞
上述したウェットオンドライ方式では、例えば、図３７のフローチャートに示すように、電極材を塗布する工程と、セパレータ材を塗布する工程が別々となっているため、塗布工程が複数存在することになる。このため、電極材を塗布して正極板上に正極活物質を付着させて正極を製造する従来の製造設備の他に、セパレータ材を塗布する工程を実現する新たな製造設備が必要となる。このことから、リチウムイオン電池の製造工程が長くなるともに、充分なコスト低減を図ることができない問題点が存在する。つまり、ウェットオンドライ方式は、製造容易性に重点を置いた技術であり、コスト低減をさらに推進する観点からは、改良する余地がある技術ということができる。
【００９７】
＜実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（コスト低減型）＞
そこで、以下では、正極とセパレータとを一体的に形成することを前提として、コスト低減を重要視したリチウムイオン電池の製造方法について説明する。図３８は、コスト低減型のリチウムイオン電池の製造工程の一部を示すフローチャートである。図３８に示すように、正極板上に電極材とセパレータ材とを一括して塗布する。具体的には、正極板上に電極材を塗布しながら、この電極材上にセパレータ材を塗布する（Ｓ２０１）。電極材は、例えば、正極活物質を溶剤に混練することにより形成されたスラリーであり、セパレータ材は、例えば、セラミック粉体を溶剤に混練することにより形成されたスラリーである。続いて、正極板上に電極材を塗布し、この電極材上にセパレータ材を塗布した状態で、正極板を一括加熱する。これにより、正極板上に塗布された電極材と、電極材上に塗布されたセパレータ材を一括乾燥する（Ｓ２０２）。この結果、電極材およびセパレータ材から溶剤が除去されて、正極板上に正極活物質が形成されるとともに、正極活物質上にセラミック粉体からなるセパレータが形成される。その後、正極板上に積層形成された正極活物質とセラミック粉体とに対し、加熱下において、例えば、ローラを使用して加圧する。これにより、正極活物質の密度を高密度にすることができる。このようにして、正極板上に正極活物質を形成し、この正極活物質上にセラミック粉体からなるセパレータを一体的に形成することができる。これにより、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（コスト低減型）によれば、正極とセパレータとを一体的に形成するように構成しているので、正極とセパレータの間に生じる隙間を無くすことができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
【００９８】
さらに、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（コスト低減型）によれば、電極材とセパレータ材とを正極板上に一括塗布している。このことから、別々に電極材とセパレータ材を塗布するウェットオンドライ方式に比べて、さらなるコスト低減を図ることができる。つまり、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（コスト低減型）では、従来から存在する正極の製造設備をそのまま応用して、セパレータ材も電極材上に塗布することができる。このことから、セパレータ材を塗布するためだけの別の製造設備を新たに設ける必要がないため、コスト低減を充分に図ることができるのである。すなわち、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池の製造方法（コスト低減型）では、電極の製造ラインをそのまま使用することにより、電極材およびセパレータ材の一括塗布、一括乾燥、一括カレンダを実現できるため、充分なコスト低減を図ることができるのである。このコスト低減に着目した方式は、電極材上にセパレータ材を塗布するため、ウェットオンウェット方式と呼ばれることもある。
【００９９】
＜ウェットオンウェット方式の問題点＞
ところが、ウェットオンウェット方式では、ウェットオンドライ方式では問題とならなかったことが問題点として顕在化する。以下に、この顕在化する問題点について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【０１００】
まず、ウェットオンウェット方式では、図３９に示すように、ダイコータＤＣを使用することにより、正極板ＰＥＰ上に電極材ＥＬＭを塗布し、この電極材ＥＬＭ上にセパレータ材ＳＰＭを塗布する。このとき、電極材ＥＬＭは、溶剤ＳＶに正極活物質ＰＡＳを分散させたスラリーＳＬ１から構成され、セパレータ材ＳＰＭは、溶剤ＳＶにセラミック粉体ＣＲＳを分散させたスラリーＳＬ２から構成される。なお、図示はしないが、電極材ＥＬＭやセパレータ材ＳＰＭに含まれる溶剤には結着剤（バインダ）も溶解している。
【０１０１】
その後、図４０に示すように、電極材ＥＬＭおよびセパレータ材ＳＰＭを塗布した正極板ＰＥＰに加熱処理を施すことにより、電極材ＥＬＭおよびセパレータ材ＳＰＭを乾燥させる。具体的には、電極材ＥＬＭおよびセパレータ材ＳＰＭから溶剤が除去されて、正極板ＰＥＰ上に正極活物質ＰＡＳが析出し、この正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳが析出する。
【０１０２】
続いて、図４１に示すように、正極板ＰＥＰ上に析出した正極活物質ＰＡＳの密度を上げるために、正極活物質ＰＡＳ上に形成されているセラミック粉体ＣＲＳの表面をローラＲＬで加圧する。このとき、正極板ＰＥＰを加熱した状態で、上述した加圧処理が行なわれる。この加熱下での加圧処理はカレンダとも呼ばれ、このカレンダによって、正極活物質ＰＡＳが圧縮されて、正極活物質ＰＡＳの高密度化を図ることができる。この正極活物質ＰＡＳの高密度化は、リチウムイオン電池の電流密度の向上を図るために行われるものである。
【０１０３】
ところが、ウェットオンウェット方式では、正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳが形成されており、このセラミック粉体ＣＲＳの表面にローラＲＬを回転させながら圧力を加えることにより、間接的に正極活物質ＰＡＳの加圧処理を施すことになる。このことから、必然的に、ローラＲＬと直接接触しているセラミック粉体ＣＲＳにも加圧処理が加わることになり、セラミック粉体ＣＲＳの密度が高密度化することになる。このことは、セラミック粉体ＣＲＳから構成されるセパレータの空孔率が低下してしまうことを意味する。ここで、セパレータの重要な機能として、リチウムイオンを通過させる機能があり、この機能を実現するために、セパレータには、リチウムイオンを通過させる程度に空孔率が高いことが要求される。しかし、セラミック粉体ＣＲＳが加圧処理によって高密度化すると、セラミック粉体ＣＲＳから構成されるセパレータの空孔率が低下することになる。この結果、セパレータに要求されるイオン透過性が低下してしまうことになる。つまり、ウェットオンウェット方式では、正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳが形成された状態で加圧処理を施すため、必然的に、正極活物質ＰＡＳだけでなく、セラミック粉体ＣＲＳにも加圧処理が施されてしまう。この結果、セラミック粉体ＣＲＳから構成されるセパレータの空孔率の低下を招き、これによって、セパレータのイオン透過性が低下してしまう問題点が顕在化するのである。
【０１０４】
この問題点は、ウェットオンウェット方式特有の問題であり、ウェットオンドライ方式では発生しない問題である。なぜなら、ウェットオンドライ方式では、正極板に電極材を塗布した後、この電極材を乾燥させることにより、正極板に正極活物質を析出させる。そして、正極板に形成されている正極活物質に加圧処理を実施した後、正極活物質上にセパレータ材を塗布するからである。その後は、セパレータ材を乾燥させて、正極活物質上にセラミック粉体を析出させる。このことから、ウェットオンドライ方式では、セラミック粉体に加圧処理が施されないため、加圧処理によるセパレータの空孔率の低下は生じないのである。したがって、ウェットオンウェット方式は、ウェットオンドライ方式に比べて、コスト低減の観点から優れた技術ということができるが、その副作用として、加圧処理に起因したセパレータの空孔率の低下というウェットオンウェット方式に特有の課題が顕在化するのである。このことから、本願発明では、ウェットオンウェット方式を採用して、リチウムイオン電池の製造コストを大幅に削減しながらも、セパレータのイオン透過性を確保する工夫を施している、以下に、この工夫点について説明する。
【０１０５】
＜実施の形態３における特徴＞
本実施の形態３の特徴点は、セパレータを構成するセラミック粉体の粒径ばらつきを、正極活物質の粒径ばらつきよりも小さくする点にある。これにより、加圧処理に起因したセパレータの空孔率の低下を抑制することができる。具体的に、加圧処理を施した際、粒径ばらつきの大きい物質のほうが粒径ばらつきの小さな物質よりも充填率が高くなることについて説明する。言い換えれば、加圧処理を施した際、粒径ばらつきの大きい物質のほうが粒径ばらつきの小さな物質よりも空孔率が小さくなることを説明する。
【０１０６】
例えば、粒径ばらつきが小さい物質では、粒径以下の隙間を埋め込むことができないため、ある一定の隙間が形成され、この結果、粒径ばらつきの小さい物質では、充填率がある一定値以下には小さくならず、空孔率がある一定値以上となる。これに対し、粒径ばらつきの大きな物質では、粒径の大きな物質間にできた隙間に、粒径の小さな物質が埋め込まれるため、隙間のサイズが小さくなる。この結果、粒径ばらつきの大きな物質では、充填率が高くなる。言い換えれば、粒径ばらつきの大きな物質では、空孔率が小さくなるのである。したがって、高密度化が要求される正極活物質においては、正極活物質の粒径ばらつきを大きくすることが望ましく、高空孔率化が要求されるセラミック粉体においては、セラミック粉体の粒径ばらつきを小さくすることが望ましいことがわかる。つまり、本実施の形態３では、物質の粒径ばらつきを制御することにより、加圧処理に起因した空孔率を制御できるという知見に基づき、セパレータを構成するセラミック粉体の粒径ばらつきを、正極活物質の粒径ばらつきよりも小さくなるように構成している。これにより、本実施の形態３によれば、コスト低減の観点から優れた技術であるウェットオンウェット方式を採用しながら、加圧処理に起因したセパレータの空孔率の低下というウェットオンウェット方式に特有の課題も解決することができるのである。
【０１０７】
以下に、粒径ばらつきと空孔率の関係を示す実験データについて説明する。図４２は、粒径ばらつきと空孔率の関係を示すグラフである。図４２において、縦軸は、物質の空孔率（体積％）を示しており、横軸は、例えば、粉末Ｂへの微細粉末の添加量（体積％）を示している。具体的に、図４２では、異なる粒径の粉末Ａ〜粉末Ｄを使用し、粉末Ｂに粉末Ｃや粉末Ｄを添加する割合を変化させることにより、空孔率がどのように変化するかについての実験データが示されている。また、図４３は、粉末Ａ〜粉末Ｄの粒径ばらつきを示すグラフである。図４３において、横軸は、粒径（μｍ）を示しており、縦軸は、それぞれの粒径における粒子数を示している。図４３に示すように、粉末Ｂの平均粒径（ピーク値）は粉末Ａ〜粉末Ｄの中で最も大きく、かつ、粒径ばらつき（例えば、半値幅）も最も小さくなっている。そして、粉末Ｂの次に平均粒径が大きい物質が粉末Ａであり、粉末Ａよりも平均粒径が小さい物質が粉末Ｃとなっている。さらに、粉末Ｃよりも平均粒径が小さい物質が粉末Ｄとなっている。特に、粉末Ｃと粉末Ｄは、粒径ばらつきが大きくなっていることがわかる。なお、粉末Ａ〜粉末Ｄの粒径は、例えば、光（レーザ光）の散乱を使用した測定技術によって測定することが可能となっており、粉末Ａ〜粉末Ｄの平均粒径は、粒径分布のうちピーク値を示す粒径として定義することができる。また、粒径ばらつきは、粒径分布のうちの半値幅の大きさとして定義することができる。
【０１０８】
以上の前提条件のもと、図４２を見ると、加圧・加熱工程後、粉末Ｂの空孔率は、粉末Ａの空孔率よりも大きくなっていることがわかる。これは、例えば、図４３に示すように、粉末Ｂの粒径ばらつきが、粉末Ａの粒径ばらつきよりも小さくなっていることから理解することができる。そして、粉末Ｂに粒径ばらつきの大きな粉末Ｃや粉末Ｄを添加する割合を大きくすると、空孔率が低下する傾向のあることがわかる。これは、粉末Ｂに、平均粒径と粒径ばらつきの相違する粉末Ｃや粉末Ｄを添加することにより、粉末Ｂの粒径ばらつきが大きくなった結果、空孔率が低下したものと考えることができる。特に、図４３に示すように、粉末Ｃの粒径ばらつきに比べて、粉末Ｄの粒径ばらつきの方が大きいため、粉末Ｂへの粉末Ｃの添加量を増加させる場合よりも、粉末Ｂへの粉末Ｄの添加量を増加させる場合のほうが空孔率をより低くすることができることがわかる。このように、加圧処理を施した際、粒径ばらつきの大きな物質のほうが、粒径ばらつきの小さな物質よりも、空孔率が小さくなるという知見が妥当であるということが、図４２と図４３に示す実験データからも裏付けられていることがわかる。したがって、本実施の形態３にように、セパレータを構成するセラミック粉体の粒径ばらつきを、正極活物質の粒径ばらつきよりも小さくなるように構成することにより、正極活物質とセラミック粉体に対して一括加圧処理を施す場合であっても、正極活物質の高密度化を図りながら、セパレータの空孔率を充分に確保することができることわかる。つまり、本実施の形態３によれば、ウェットオンウェット方式を採用することにより、充分なコスト削減を図ることができるとともに、加圧処理に起因したセパレータの空孔率の低下というウェットオンウェット方式に特有の課題も解決して、リチウムイオン電池の性能向上も図ることができる。
【０１０９】
以上のように、本実施の形態３は、セパレータを構成するセラミック粉体の粒径ばらつきを制御することにより、セパレータの空孔率を制御できる点に着目した技術的思想であり、これによって、セパレータの空孔率を１０％（体積％）〜７０％（体積％）にすることができる。この場合、セパレータの空孔率の上限は、セパレータの機械的強度を確保する観点から規定されるものである一方、セパレータの空孔率の下限は、リチウムイオンの透過性（イオン透過性）の観点から規定される。したがって、セパレータの機械的強度の確保と、セパレータのイオン透過性とを両立する観点からは、例えば、セパレータの空孔率を３０％（体積％）〜５０％（体積％）の範囲に設定することが望ましい。
【０１１０】
＜ウェットオンウェット方式の詳細工程＞
続いて、上述した本実施の形態３の特徴を取り入れたウェットオンウェット方式によるリチウムイオン電池の製造方法の詳細工程について、図面を参照しながら説明する。
【０１１１】
まず、例えば、コバルト酸リチウムからなる正極活物質ＰＡＳと導電助剤としてのカーボンを混合する。そして、例えば、ポリフッ化ビニリデンからなる結着剤（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液を形成し、この溶液に正極活物質ＰＡＳおよび導電助剤を混練して電極材ＥＬＭ（スラリーＳＬ１）を作製する。
【０１１２】
同様に、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やシリカ（ＳｉＯ２）などのセラミック粉体ＣＲＳとフィラーを混合する。そして、例えば、ポリフッ化ビニリデンからなる結着剤（バインダ）をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解させた溶液を形成し、この溶液にセラミック粉体ＣＲＳおよびフィラーを混練してセパレータ材ＳＰＭ（スラリーＳＬ２）を作製する。ここで、本実施の形態３では、正極活物質ＰＡＳの粒径ばらつきが、セラミック粉体ＣＲＳの粒径ばらつきよりも大きくなるように調整される。言い換えれば、セラミック粉体ＣＲＳの粒径ばらつきが、正極活物質ＰＡＳの粒径ばらつきよりも小さくなるように調整される。
【０１１３】
次に、図４４に示すように、例えば、ダイコータＤＣを使用することにより、正極板ＰＥＰの第１面上に電極材ＥＬＭ１を塗布し、この電極材ＥＬＭ１上にセパレータ材ＳＰＭを塗布する。具体的に、電極材ＥＬＭおよびセパレータ材ＳＰＭの一括塗布工程は、例えば、図４５に示す塗布装置で行われる。図４５は、本実施の形態３で使用する塗布装置の一例を示す模式図である。図４５において、塗布装置は、例えば、回転自在なローラＲＬ１を有しており、このローラＲＬ１の表面に正極板ＰＥＰが配置される。そして、ローラＲＬ１の表面に配置された正極板ＰＥＰに対して、ダイコータＤＣ１とダイコータＤＣ２が配置される。このダイコータＤＣ１は、例えば、供給ポンプＰＭＰ１を介して電極材ＥＬＭが蓄えられたタンクと接続されており、タンクに蓄積されている電極材ＥＬＭは、供給ポンプＰＭＰ１によってダイコータＤＣ１に流入し、このダイコータＤＣ１から正極板ＰＥＰ上に電極材ＥＬＭが塗布されるように構成されている。同様に、ダイコータＤＣ２は、例えば、供給ポンプＰＭＰ２を介してセパレータ材ＳＰＭが蓄えられたタンクと接続されており、タンクに蓄積されているセパレータ材ＳＰＭは、供給ポンプＰＭＰ２によってダイコータＤＣ２に流入し、このダイコータＤＣ２から正極板ＰＥＰ上にセパレータ材ＳＰＭが塗布されるように構成されている。以上のように構成されている塗布装置を使用することにより、まず、正極板ＰＥＰ上に電極材ＥＬＭを塗布し、この電極材ＥＬＭ上にセパレータ材ＳＰＭを塗布することができる。
【０１１４】
続いて、図４６に示すように、正極板ＰＥＰに対して加熱処理を実施することにより、第１面に塗布されている電極材ＥＬＭおよびセパレータ材ＳＰＭを乾燥させる。具体的には、例えば、１５０℃以下（１２０℃程度）の加熱処理を施すことにより、電極材ＥＬＭおよびセパレータ材ＳＰＭに含まれる溶剤を除去する。この結果、正極板ＰＥＰ上には、正極活物質ＰＡＳが形成され、この正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳが形成される。
【０１１５】
次に、図４７に示すように、正極板ＰＥＰの第１面とは反対側の第２面に、例えば、図４５に示す塗布装置を使用することにより、電極材ＥＬＭを塗布し、この電極材ＥＬＭ上にセパレータ材ＳＰＭを塗布する。そして、図４８に示すように、正極板ＰＥＰに対して加熱処理を実施することにより、第２面に塗布されている電極材ＥＬＭおよびセパレータ材ＳＰＭを乾燥させる。具体的には、例えば、１５０℃以下（１２０℃程度）の加熱処理を施すことにより、電極材ＥＬＭおよびセパレータ材ＳＰＭに含まれる溶剤を除去する。この結果、正極板ＰＥＰ上には、正極活物質ＰＡＳが形成され、この正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳが形成される。以上のようにして、正極板ＰＥＰの両面に、正極活物質ＰＡＳを形成し、正極活物質ＰＡＳ上にセラミック粉体ＣＲＳを形成することができる。
【０１１６】
その後、図４９に示すように、正極板ＰＥＰの両面に形成されている正極活物質ＰＡＳおよびセラミック粉体ＣＲＳに対して、例えば、ローラＲＬを使用して、加熱下での加圧処理（カレンダ）を実施する。これにより、図５０に示すように、正極板ＰＥＰの両面に形成されている正極活物質ＰＡＳおよびセラミック粉体ＣＲＳが圧縮される。ただし、本実施の形態３では、セパレータを構成するセラミック粉体ＣＲＳの粒径ばらつきを、正極活物質ＰＡＳの粒径ばらつきよりも小さくなるように構成しているので、正極活物質ＰＡＳとセラミック粉体ＣＲＳに対して一括加圧処理を施す場合であっても、正極活物質ＰＡＳの高密度化を図りながら、セラミック粉体ＣＲＳの空孔率を充分に確保することができる。このように本実施の形態３では、加圧処理後の段階において、セパレータを構成するセラミック粉体ＣＲＳの空孔率は、正極活物質ＰＡＳの空孔率よりも大きくなっている。言い換えれば、加圧処理後の段階において、セパレータを構成するセラミック粉体ＣＲＳの充填率は、正極活物質ＰＡＳの充填率よりも小さくなっている。したがって、本実施の形態３によれば、加圧処理に起因したセラミック粉体ＣＲＳの空孔率の低下というウェットオンウェット方式に特有の課題を解決することができ、これによって、リチウムイオン電池の性能向上を図ることができる。
【０１１７】
その後の工程は、前記実施の形態１と同様であるため、これ以降の工程の説明は省略する。以上のようにして、本実施の形態３におけるリチウムイオン電池を製造することができる。
【０１１８】
＜実施の形態３における効果＞
以上のようにして製造されるリチウムイオン電池によれば、以下に示す効果が得られる。
【０１１９】
（１）本実施の形態３によれば、正極の両面にセパレータを一体化するように構成しているので、正極とセパレータの間に生じる隙間を無くすことができる。この結果、金属異物によるリチウムイオン電池内の内部短絡を防止することができ、これによって、リチウムイオン電池の信頼性を向上させることができる。
【０１２０】
（２）また、本実施の形態３によれば、製造工程（組立工程）中に発生する金属異物に起因する内部短絡を抑制することができるので、リチウムイオン電池の製造歩留まりを向上させることができる。この結果、本実施の形態３によれば、リチウムイオン電池のコスト削減も実現できる。特に、本実施の形態３では、製造歩留まりの向上によるコスト削減の効果の他に、セパレータを別部品として用意する必要がなくなる観点からも、リチウムイオン電池のコスト削減を図ることができる。さらには、本実施の形態３によれば、ウェットオンウェット方式を採用しているので、セパレータ自体を製造する独自の設備を設ける必要がなく、電極を作成する工程を利用して、セパレータを形成できる。このことから、本実施の形態３によれば、リチウムイオン電池の製造コストを大幅に削減できる利点を得ることができる。
【０１２１】
（３）また、本実施の形態３に特有の効果としては、セパレータを構成するセラミック粉体ＣＲＳの粒径ばらつきを、正極活物質ＰＡＳの粒径ばらつきよりも小さくなるように構成しているので、正極活物質ＰＡＳとセラミック粉体ＣＲＳに対して一括加圧処理を施す場合であっても、正極活物質ＰＡＳの高密度化を図りながら、セラミック粉体ＣＲＳの空孔率を充分に確保することができる。したがって、本実施の形態３によれば、加圧処理に起因したセラミック粉体ＣＲＳの空孔率の低下というウェットオンウェット方式に特有の課題を解決することができ、これによって、リチウムイオン電池の性能向上を図ることができる。
【０１２２】
＜実施の形態３の変形例＞
前記実施の形態３では、正極の両面にセパレータを一体的に形成する例について説明したが、本願発明の技術的思想は、これに限られるものではない。例えば、正極の片面にセパレータを一体的に形成し、かつ、負極の片面にもう１つのセパレータを一体的に形成することもできるし、さらには、負極の両面にセパレータを一体的に形成する場合にも、本願発明の技術的思想を適用することができる。
【０１２３】
なお、前記実施の形態１でも説明したように、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡は、正極に金属異物が付着することが原因となる。したがって、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡を効果的に抑制するためには、正極に金属異物が付着しないようにすることが重要である。このことから、本願発明の技術的思想において、セパレータと一体的に形成される電極は、正極と負極のいずれでも構わないが、特に、金属異物の溶解・析出というメカニズムによるリチウムイオン電池の内部短絡を効果的に抑制する観点からは、前記実施の形態３で説明したように、正極の両面にセパレータを一体的に形成する構成が望ましい。
【０１２４】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１２５】
前記実施の形態では、リチウムイオン電池を例に挙げて、本発明の技術的思想について説明したが、本発明の技術的思想は、リチウムイオン電池に限定されるものではなく、正極、負極、および、正極と負極とを電気的に分離するセパレータとを備える蓄電デバイス（例えば、電池やキャパシタなど）に幅広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は、例えば、リチウムイオン電池に代表される電池を製造する製造業に幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
ＣＡＰ 電池蓋
ＣＲ 軸芯
ＣＲＳ セラミック粉体
ＣＳ 外装缶
ＣＵ 充電器
ＤＣ ダイコータ
ＤＣ１ ダイコータ
ＤＣ２ ダイコータ
ＤＴ 溝
ＥＬ 電解液
ＥＬＭ 電極材
ＬＩＢ リチウムイオン電池
ＮＡＳ 負極活物質
ＮＥＬ 負極
ＮＥＰ 負極板
ＮＲ 負極集電リング
ＮＴ 負極リード板
ＮＴＡＢ 負極集電タブ
ＰＡＳ 正極活物質
ＰＥＬ 正極
ＰＥＰ 正極板
ＰＭＰ１ 供給ポンプ
ＰＭＰ２ 供給ポンプ
ＰＲ 正極集電リング
ＰＴ 正極リード板
ＰＴＡＢ 正極集電タブ
ＲＬ ローラ
ＲＬ１ ローラ
ＳＰ セパレータ
ＳＰＭ セパレータ材
ＳＰ１ セパレータ
ＳＰ２ セパレータ
ＳＬ１ スラリー
ＳＬ２ スラリー
ＳＬ３ スラリー
ＳＶ 溶剤
ＷＲＦ 電極捲回体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）正極と、
（ｂ）負極と、
（ｃ）前記正極と前記負極とを電気的に分離する第１セパレータと、
（ｄ）前記正極と前記負極とを電気的に分離する第２セパレータと、を備えるリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータと前記第２セパレータは、前記正極、あるいは、前記負極と接着していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項２】
請求項１記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータは、前記正極の第１面に接着しており、
前記第２セパレータは、前記正極の前記第１面とは反対側の第２面に接着していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項３】
請求項１記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータは、前記負極の第３面に接着しており、
前記第２セパレータは、前記負極の前記第３面とは反対側の第４面に接着していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項４】
請求項１記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータは、前記正極と接着しており、
前記第２セパレータは、前記負極と接着していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項５】
請求項１記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータは、前記正極の第１面に接着しており、
前記第２セパレータは、前記正極の前記第１面と反対側の第２面に接着しているとともに、前記負極の第３面とも接着していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項６】
請求項１記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータと前記第２セパレータは、バインダと、セラミックとを含むように構成されていることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項７】
請求項６記載のリチウムイオン電池であって、
前記セラミックは、アルミナ、あるいは、シリカから構成されていることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項８】
請求項１記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータと前記第２セパレータは、バインダと、１２０℃以上の耐熱性を有する樹脂とを含むように構成されていることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項９】
（ａ）正極と、
（ｂ）負極と、
（ｃ）前記正極と前記負極とを電気的に分離する第１セパレータと、
（ｄ）前記正極と前記負極とを電気的に分離する第２セパレータと、を備えるリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータと前記第２セパレータは、前記正極、あるいは、前記負極と一体化していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項１０】
請求項９記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータは、前記正極の第１面と一体化しており、
前記第２セパレータは、前記正極の前記第１面とは反対側の第２面と一体化していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項１１】
請求項９記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータは、前記負極の第３面と一体化しており、
前記第２セパレータは、前記負極の前記第３面とは反対側の第４面と一体化していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項１２】
請求項９記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータは、前記正極と一体化しており、
前記第２セパレータは、前記負極と一体化していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項１３】
請求項９記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータ、前記正極、前記第２セパレータ、および、前記負極は、すべて一体化していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項１４】
（ａ）金属板上に電極材を塗布し、前記電極材上にセパレータ材を塗布する工程と、
（ｂ）前記（ａ）工程後、塗布した前記電極材および前記セパレータ材を乾燥させる工程と、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、乾燥させた前記電極材および前記セパレータ材に対して、加熱下での加圧処理を施す工程と、を備えることを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記（ａ）工程の段階で、
前記電極材は、電極活物質と、前記電極活物質を分散させた溶剤と、を含み、
前記セパレータ材は、セラミック粒子と、前記セラミック粒子を分散させた溶剤と、を含むことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記セパレータ材に含まれる前記セラミック粒子の粒径ばらつきは、前記電極材に含まれる前記電極活物質の粒径ばらつきよりも小さいことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記（ｃ）工程後の段階で、
前記セパレータ材の空孔率は、前記電極材の空孔率よりも大きいことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１８】
請求項１６記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記（ｃ）工程後の段階で、
前記セパレータ材の充填率は、前記電極材の充填率よりも小さいことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１９】
（ａ）金属板の第１面上に電極材を塗布し、前記電極材上にセパレータ材を塗布する工程と、
（ｂ）前記（ａ）工程後、前記第１面上に塗布した前記電極材および前記セパレータ材を乾燥させる工程と、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記金属板の前記第１面とは反対側の第２面上に前記電極材を塗布し、前記電極材上に前記セパレータ材を塗布する工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第２面上に塗布した前記電極材および前記セパレータ材を乾燥させる工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第１面に形成されている前記電極材および前記セパレータ材と、前記第２面に形成されている前記電極材および前記セパレータ材と、に対して、加熱下での加圧処理を施す工程と、を備えることを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記（ａ）工程の段階で、
前記電極材は、電極活物質と、前記電極活物質を分散させた溶剤と、を含み、
前記セパレータ材は、セラミック粒子と、前記セラミック粒子を分散させた溶剤と、を含むことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項２１】
請求項２０記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記セパレータ材に含まれる前記セラミック粒子の粒径ばらつきは、前記電極材に含まれる前記電極活物質の粒径ばらつきよりも小さいことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項２２】
請求項２１記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記（ｃ）工程後の段階で、
前記セパレータ材の空孔率は、前記電極材の空孔率よりも大きいことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項２３】
請求項２１記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記（ｃ）工程後の段階で、
前記セパレータ材の充填率は、前記電極材の充填率よりも小さいことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１】
（ａ）正極と、
（ｂ）負極と、
（ｃ）前記正極と前記負極とを電気的に分離する第１セパレータと、
（ｄ）前記正極と前記負極とを電気的に分離する第２セパレータと、を備えるリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータと前記第２セパレータは、前記正極、あるいは、前記負極と接着していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項２】
請求項１記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータは、前記正極の第１面に接着しており、
前記第２セパレータは、前記正極の前記第１面とは反対側の第２面に接着していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項３】
請求項１記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータは、前記負極の第３面に接着しており、
前記第２セパレータは、前記負極の前記第３面とは反対側の第４面に接着していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項４】
請求項１記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータは、前記正極と接着しており、
前記第２セパレータは、前記負極と接着していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項５】
請求項１記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータは、前記正極の第１面に接着しており、
前記第２セパレータは、前記正極の前記第１面と反対側の第２面に接着しているとともに、前記負極の第３面とも接着していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項６】
請求項１記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータと前記第２セパレータは、バインダと、セラミックとを含むように構成されていることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項７】
請求項６記載のリチウムイオン電池であって、
前記セラミックは、アルミナ、あるいは、シリカから構成されていることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項８】
請求項１記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータと前記第２セパレータは、バインダと、１２０℃以上の耐熱性を有する樹脂とを含むように構成されていることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項９】
（ａ）正極と、
（ｂ）負極と、
（ｃ）前記正極と前記負極とを電気的に分離する第１セパレータと、
（ｄ）前記正極と前記負極とを電気的に分離する第２セパレータと、を備えるリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータと前記第２セパレータは、前記正極、あるいは、前記負極と一体化していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項１０】
請求項９記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータは、前記正極の第１面と一体化しており、
前記第２セパレータは、前記正極の前記第１面とは反対側の第２面と一体化していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項１１】
請求項９記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータは、前記負極の第３面と一体化しており、
前記第２セパレータは、前記負極の前記第３面とは反対側の第４面と一体化していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項１２】
請求項９記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータは、前記正極と一体化しており、
前記第２セパレータは、前記負極と一体化していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項１３】
請求項９記載のリチウムイオン電池であって、
前記第１セパレータ、前記正極、前記第２セパレータ、および、前記負極は、すべて一体化していることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項１４】
（ａ）金属板上に電極材を塗布し、前記電極材上にセパレータ材を塗布する工程と、
（ｂ）前記（ａ）工程後、塗布した前記電極材および前記セパレータ材を乾燥させる工程と、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、乾燥させた前記電極材および前記セパレータ材に対して、加熱下での加圧処理を施す工程と、を備えることを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記（ａ）工程の段階で、
前記電極材は、電極活物質と、前記電極活物質を分散させた溶剤と、を含み、
前記セパレータ材は、セラミック粒子と、前記セラミック粒子を分散させた溶剤と、を含むことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記セパレータ材に含まれる前記セラミック粒子の粒径ばらつきは、前記電極材に含まれる前記電極活物質の粒径ばらつきよりも小さいことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記（ｃ）工程後の段階で、
前記セパレータ材の空孔率は、前記電極材の空孔率よりも大きいことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１８】
請求項１６記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記（ｃ）工程後の段階で、
前記セパレータ材の充填率は、前記電極材の充填率よりも小さいことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項１９】
（ａ）金属板の第１面上に電極材を塗布し、前記電極材上にセパレータ材を塗布する工程と、
（ｂ）前記（ａ）工程後、前記第１面上に塗布した前記電極材および前記セパレータ材を乾燥させる工程と、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記金属板の前記第１面とは反対側の第２面上に前記電極材を塗布し、前記電極材上に前記セパレータ材を塗布する工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程後、前記第２面上に塗布した前記電極材および前記セパレータ材を乾燥させる工程と、
（ｅ）前記（ｄ）工程後、前記第１面に形成されている前記電極材および前記セパレータ材と、前記第２面に形成されている前記電極材および前記セパレータ材と、に対して、加熱下での加圧処理を施す工程と、を備えることを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記（ａ）工程の段階で、
前記電極材は、電極活物質と、前記電極活物質を分散させた溶剤と、を含み、
前記セパレータ材は、セラミック粒子と、前記セラミック粒子を分散させた溶剤と、を含むことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項２１】
請求項２０記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記セパレータ材に含まれる前記セラミック粒子の粒径ばらつきは、前記電極材に含まれる前記電極活物質の粒径ばらつきよりも小さいことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項２２】
請求項２１記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記（ｃ）工程後の段階で、
前記セパレータ材の空孔率は、前記電極材の空孔率よりも大きいことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【請求項２３】
請求項２１記載のリチウムイオン電池の製造方法であって、
前記（ｃ）工程後の段階で、
前記セパレータ材の充填率は、前記電極材の充填率よりも小さいことを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【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】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【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】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【公開番号】特開２０１２−１９０７８４（Ｐ２０１２−１９０７８４Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５３５８（Ｐ２０１２−１５３５８）
【出願日】平成２４年１月２７日（２０１２．１．２７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１月２７日（２０１２．１．２７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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