(57)【要約】【課題】捲回型の電極構造体を備えた電気化学セル、およびその電気化学セルの製造方法において、電極体のショートを抑制する。【解決手段】電気化学セルは、負極体２０および正極体３０がセパレータ４０を介して互いに重ね合わされて捲回された電極構造体２と、正極体３０とセパレータ４０とを固定する内周側テープ５１と、を備える。セパレータ４０は、負極体２０の両面を被覆するとともに、負極体２０の内端部２０ａよりも延びて正極体３０の内端部３０ａ側に折り返された折り返し部４１を備える。正極体３０の内端部３０ａは、負極体２０の内端部２０ａとセパレータ４０の折り返し部４１との間に配置されている。内周側テープ５１は、セパレータ４０の折り返し部４１および正極体３０に貼り付けられている。【選択図】図４
2020194930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の金属箔に活物質が担持された第１電極体および第２電極体、並びに前記第１電極体および前記第２電極体を分離するセパレータを有し、前記第１電極体および前記第２電極体が前記セパレータを介して互いに重ね合わされて捲回された電極構造体と、
前記第２電極体に電気的に接続され、前記電極構造体から延出したリードと、
前記電極構造体を収容する収容部、および前記収容部の底面に前記リードが接合されるパッドを有する外装体と、
前記第２電極体と前記セパレータとを固定するテープと、
を備え、
前記第１電極体および前記第２電極体それぞれは、内端部同士を揃えた状態で、短手方向に沿う複数の折り曲げ部において折り曲げられることで扁平に捲回され、
前記セパレータは、前記第１電極体の両面を被覆するとともに、前記第１電極体の内端部よりも延びて前記第２電極体の内端部側に折り返された折り返し部を備え、
前記第２電極体の内端部は、前記第１電極体の内端部と前記折り返し部との間に配置され、
前記テープは、前記折り返し部および前記第２電極体に貼り付けられている、
ことを特徴とする電気化学セル。
【請求項２】
前記リードは、前記第２電極体の前記複数の折り曲げ部のうち最内周の前記折り曲げ部よりも前記第２電極体の内端部側で前記第２電極体に接合されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気化学セル。
【請求項３】
前記折り返し部は、前記第２電極体の前記複数の折り曲げ部のうち最内周の前記折り曲げ部よりも前記第２電極体の内端部側まで延びている、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気化学セル。
【請求項４】
前記第２電極体の内端部は、前記第１電極体の内端部よりも前記電極構造体の捲回中心側に配置されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気化学セル。
【請求項５】
前記折り返し部は、２層構造を有する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電気化学セル。
【請求項６】
電気化学セルの製造方法であって、
前記電気化学セルは、
長尺の金属箔に活物質が担持された第１電極体および第２電極体、並びに前記第１電極体および前記第２電極体を分離するセパレータを有する電極構造体と、
前記第２電極体に電気的に接続され、前記電極構造体から延出したリードと、
前記電極構造体を収容する収容部、および前記収容部の底面に前記リードが接合されるパッドを有する外装体と、
を備え、
前記第１電極体の両面を前記セパレータで被覆するとともに、前記セパレータの一部を前記第１電極体の長手方向で前記第１電極体の一端部よりも外側に延出させる工程と、
前記第１電極体の前記一端部と前記第２電極体の一端部とを揃えた状態で、前記第１電極体および前記第２電極体を前記セパレータを介して互いに重ね合わせる工程と、
前記セパレータの前記一部を折り返して前記第２電極体の前記一端部を挟む工程と、
前記第２電極体および前記セパレータの前記一部にテープを貼り付ける工程と、
前記第１電極体の前記一端部および前記第２電極体の前記一端部が最内周に位置するように、前記第１電極体の短手方向に沿う折り曲げ部において折り曲げることで前記第１電極体および前記第２電極体を扁平に捲回する工程と、
を備えることを特徴とする電気化学セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気二重層キャパシタや非水電解質二次電池等の電気化学セルは、外装体の内部に発電要素の電極構造体を備えた構成となっている。電気化学セルの一例として、セラミックス等の凹状の容器の内部に電極構造体を収容するとともに、容器内部の底面のパッドに電極構造体から延出するリードを接合するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、電極構造体の一例として、金属箔の集電体に電極材料を担持させた一対の電極体を有し、一対の電極体をセパレータを介して重ね合わせた状態で捲回した捲回型のものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−３０７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、捲回型の電極構造体では、捲回時に一対の電極体の位置ずれが生じると、一対の電極体がショートする可能性がある。また、電極構造体を外装体に収容する際に、パッドに接合されたリードを介して電極体に力が加わると、一対の電極体が位置ずれしてショートする可能性がある。特に近年では電気化学セルの小型化が進み、一対の電極体の僅かな位置ずれでもショートが生じ得る。さらに、電気化学セルの小型化に併せてエネルギー密度の向上を図り、電極構造体を可能な限り大きくする場合がある。この場合には、電極構造体の配置スペースの寸法に余裕がなくなるため、電極構造体を外装体に収容する際に電極体に大きな力が加わりやすく、一対の電極体の位置ずれがより生じやすい。したがって、従来の捲回型の電極構造体を備えた電気化学セルにあっては、電極体の位置ずれによるショートを抑制するという課題がある。
【０００５】
そこで本発明は、捲回型の電極構造体を備えた電気化学セル、およびその電気化学セルの製造方法において、電極体のショートを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電気化学セルは、長尺の金属箔に活物質が担持された第１電極体および第２電極体、並びに前記第１電極体および前記第２電極体を分離するセパレータを有し、前記第１電極体および前記第２電極体が前記セパレータを介して互いに重ね合わされて捲回された電極構造体と、前記第２電極体に電気的に接続され、前記電極構造体から延出したリードと、前記電極構造体を収容する収容部、および前記収容部の底面に前記リードが接合されるパッドを有する外装体と、前記第２電極体と前記セパレータとを固定するテープと、を備え、前記第１電極体および前記第２電極体それぞれは、内端部同士を揃えた状態で、短手方向に沿う複数の折り曲げ部において折り曲げられることで扁平に捲回され、前記セパレータは、前記第１電極体の両面を被覆するとともに、前記第１電極体の内端部よりも延びて前記第２電極体の内端部側に折り返された折り返し部を備え、前記第２電極体の内端部は、前記第１電極体の内端部と前記折り返し部との間に配置され、前記テープは、前記折り返し部および前記第２電極体に貼り付けられている、ことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、折り返し部が第１電極体の内端部から延びるように設けられ、かつ第１電極体の内端部との間に第２電極体の内端部を挟んでいるので、折り返し部がテープによって第２電極体に固定されることで、折り返し部を介して第２電極体の内端部近傍を第１電極体の内端部に固定することができる。これにより、第１電極体および第２電極体は、それぞれの内端部を中心として捲回される際に、互いに位置ずれすることを抑制される。よって、第２電極体がセパレータからはみ出る等してセパレータに被覆された第１電極体に接触して、第１電極体および第２電極体がショートすることを抑制できる。したがって、電極体のショートが抑制された電気化学セルを提供できる。
【０００８】
上記の電気化学セルにおいて、前記リードは、前記第２電極体の前記複数の折り曲げ部のうち最内周の前記折り曲げ部よりも前記第２電極体の内端部側で前記第２電極体に接合されていてもよい。
【０００９】
上記構成では、リードが第２電極体の最内周の層に接合されるので、第２電極体の最内周の層にはリードを介して力が加わりやすくなる。このため、上述したように第２電極体の内端部近傍が第１電極体の内端部に固定されることで、第１電極体および第２電極体の位置ずれを効果的に抑制できる。
【００１０】
上記の電気化学セルにおいて、前記折り返し部は、前記第２電極体の前記複数の折り曲げ部のうち最内周の前記折り曲げ部よりも前記第２電極体の内端部側まで延びていてもよい。
【００１１】
上記構成によれば、第２電極体における最内周の折り曲げ部と内端部との間にテープを貼り付けることができる。これにより、第２電極体の全ての折り曲げ部が第２電極体におけるテープの貼り付け部よりも外端部側に位置するので、第１電極体および第２電極体を捲回するにあたり、最内周の折り曲げ部において第２電極体を折り曲げる際にも第１電極体および第２電極体が互いに位置ずれすることを抑制できる。したがって、電極体のショートをより確実に抑制できる。
【００１２】
上記の電気化学セルにおいて、前記第２電極体の内端部は、前記第１電極体の内端部よりも前記電極構造体の捲回中心側に配置されていてもよい。
【００１３】
上記構成によれば、第２電極体の最内周の層を挟んで第１電極体の最内周の層とは反対側に折り返し部を配置できる。これにより、折り返し部に貼り付けられたテープが第１電極体と第２電極体との間に配置されることを回避できるので、第１電極体および第２電極体の対向面積の減少を抑制できる。したがって、エネルギー密度の減少を抑制できる。
【００１４】
上記の電気化学セルにおいて、前記折り返し部は、２層構造を有していてもよい。
【００１５】
上記構成によれば、折り返し部が１層構造を有する構成と比較して、折り返し部の強度を向上させることができる。よって、折り返し部の破れ等を抑制でき、テープによって第２電極体と折り返し部とをより強固に固定できる。したがって、第１電極体および第２電極体の位置ずれをより確実に抑制できる。
【００１６】
本発明の電気化学セルの製造方法は、電気化学セルの製造方法であって、前記電気化学セルは、長尺の金属箔に活物質が担持された第１電極体および第２電極体、並びに前記第１電極体および前記第２電極体を分離するセパレータを有する電極構造体と、前記第２電極体に電気的に接続され、前記電極構造体から延出したリードと、前記電極構造体を収容する収容部、および前記収容部の底面に前記リードが接合されるパッドを有する外装体と、を備え、前記第１電極体の両面を前記セパレータで被覆するとともに、前記セパレータの一部を前記第１電極体の長手方向で前記第１電極体の一端部よりも外側に延出させる工程と、前記第１電極体の前記一端部と前記第２電極体の一端部とを揃えた状態で、前記第１電極体および前記第２電極体を前記セパレータを介して互いに重ね合わせる工程と、前記セパレータの前記一部を折り返して前記第２電極体の前記一端部を挟む工程と、前記第２電極体および前記セパレータの前記一部にテープを貼り付ける工程と、前記第１電極体の前記一端部および前記第２電極体の前記一端部が最内周に位置するように、前記第１電極体の短手方向に沿う折り曲げ部において折り曲げることで前記第１電極体および前記第２電極体を扁平に捲回する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
上記構成によれば、第１電極体を被覆するセパレータの一部に第２電極体をテープによって固定するので、セパレータの前記一部を介して第２電極体の一端部近傍を第１電極体の一端部に固定することができる。このため、第１電極体および第２電極体を捲回する際に、第１電極体および第２電極体が互いに位置ずれすることを抑制できる。よって、第２電極体がセパレータからはみ出る等してセパレータに被覆された第１電極体に接触して、第１電極体および第２電極体がショートすることを抑制できる。したがって、電極体のショートが抑制された電気化学セルを製造することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法によれば、電極体のショートを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態の電気化学セルの斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面を示す図である。
【図３】実施形態の電極構造体を示す斜視図である。
【図４】実施形態の電極構造体の中心部を示す展開図である。
【図５】実施形態の電極構造体の分解斜視図である。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ断面における電極構造体の中心部を示す図である。
【図７】実施形態の電気化学セルの製造方法を示すフローチャートである。
【図８】実施形態の電気化学セルの製造方法を示す工程図である。
【図９】実施形態の電気化学セルの製造方法を示す工程図である。
【図１０】実施形態の電気化学セルの製造方法を示す工程図である。
【図１１】実施形態の電気化学セルの製造方法を示す工程図である。
【図１２】実施形態の電気化学セルの製造方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、電気化学セルとして、電気二重層キャパシタを例に挙げて説明する。
【００２１】
（電気化学セルの構成）
図１は、実施形態の電気化学セルの斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面を示す図である。
図１および図２に示すように、電気化学セル１は、発電要素である捲回型の電極構造体２と、電極構造体２を電解液とともに収容する収容部４を有する外装体３と、電極構造体２に貼り付けられた内周側テープ５１（図４参照）および外周側テープ５２（図３参照）と、電極構造体２から延出する負極リード６１および正極リード６２と、を備える。
【００２２】
外装体３は、全体として直方体状に形成されている。外装体３は、凹状に形成されたセラミックス製のベース５と、ベース５の開口端面上に設けられたシールリング６と、シールリング６上に重ねられたリッド７と、を備える。ベース５の内側は、収容部４とされ、リッド７によって気密に封止されている。収容部４の底面には、負極リード６１および正極リード６２の位置に合せて一対のパッド８が並設されている。各パッド８は、ベース５の底部を貫通する貫通孔内に充填された一対のビア配線９それぞれを介して、ベース５の外面上に形成された一対の接続端子１０それぞれに接続している。
【００２３】
図３は、実施形態の電極構造体を示す斜視図である。図４は、実施形態の電極構造体の中心部を示す展開図である。図５は、実施形態の電極構造体の分解斜視図である。なお、図５では、後述する活物質１３の一部を剥した状態を図示している。
図３から図５に示すように、電極構造体２は、金属箔１２に活物質１３が担持された負極体２０（第１電極体）および正極体３０（第２電極体）と、負極体２０および正極体３０を分離するセパレータ４０と、を有する。電極構造体２は、負極体２０および正極体３０がセパレータ４０を介して互いに重ね合わされて捲回されることにより形成されている。
【００２４】
図５に示すように、負極体２０および正極体３０は、長尺に形成されている。具体的に、負極体２０および正極体３０は、一定の幅で延びる帯状に形成されている。本実施形態では、負極体２０の短手方向における寸法は、正極体３０の短手方向における寸法に等しくなっている。負極体２０および正極体３０それぞれの金属箔１２は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金により形成されている。負極体２０および正極体３０それぞれの活物質１３は、例えば活性炭や炭素等である。活物質１３は、導電助剤やバインダ、分散剤等とともに混合されたペーストとして、金属箔１２のうち負極体２０と正極体３０とが互いに対向する面に塗工されている。なお、活物質１３は、金属箔１２の両面に塗工されていてもよい。
【００２５】
セパレータ４０は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の樹脂材料で形成されている。セパレータ４０は、負極体２０の両面を被覆している。具体的に、セパレータ４０は、負極体２０の長手方向に沿う折り目Ｃで折られて重ねられ、負極体２０の全体を覆うように負極体２０を挟んでいる。これにより、セパレータ４０は、負極体２０を挟む２層が互いに直接連結されている。セパレータ４０は、負極体２０を挟む２層が互いに略同一形状になるように形成されている。
【００２６】
電極構造体２は、セパレータ４０によって両面が被覆された負極体２０に正極体３０を重ねた状態で負極体２０および正極体３０を捲回することで、負極体２０および正極体３０が１層のセパレータ４０を介して互いに対向した状態になる。図４に示すように、正極体３０は、対向するセパレータ４０に対して正極体３０の短手方向にはみ出さないように配置されている。例えば、負極体２０および正極体３０は、それぞれの短手方向で互いに完全に重なり合うように配置されている。
【００２７】
図６は、図３のＶＩ−ＶＩ断面における電極構造体の中心部を示す図である。
図６に示すように、負極体２０は、負極体２０の短手方向に沿う複数の負極体折り曲げ部２１と、複数の負極体折り曲げ部２１それぞれに隣接する複数の負極体平坦部２２と、を備える。正極体３０は、正極体３０の短手方向に沿う複数の正極体折り曲げ部３１と、複数の正極体折り曲げ部３１のそれぞれに隣接する複数の正極体平坦部３２と、を備える。負極体折り曲げ部２１および正極体折り曲げ部３１は、１層のセパレータ４０を介して互いに対向している。負極体平坦部２２および正極体平坦部３２は、１層のセパレータ４０を介して互いに対向している。
【００２８】
負極体２０および正極体３０それぞれは、内端部２０ａ，３０ａ同士を揃えた状態で、負極体折り曲げ部２１および正極体折り曲げ部３１において折り曲げられることで扁平に捲回されている。本実施形態では、正極体３０の内端部３０ａは、負極体２０の内端部２０ａよりも電極構造体２の捲回中心側に配置されている。換言すると、正極体３０の最内周の層は、負極体２０の最内周の層よりも内側に配置されている。電極構造体２は、扁平に捲回されることで、電極構造体２の捲回中心を通る軸線方向から見て角丸長方形状に形成されている（図３参照）。なお、内端部２０ａ，３０ａ同士を揃えた状態とは、最内周の負極体平坦部２２および正極体平坦部３２がセパレータ４０を介して対向し、かつ最内周の負極体折り曲げ部２１および正極体折り曲げ部３１がセパレータ４０を介して対向した状態である。
【００２９】
以下では、複数の負極体折り曲げ部２１について、最内周の負極体折り曲げ部２１から外周側に順に序数を付して説明する。換言すると、Ｎを自然数とし、最内周の負極体折り曲げ部２１から外周側に数えてＮ番目の負極体折り曲げ部２１を第Ｎ負極体折り曲げ部２１と称する。例えば、最内周の負極体折り曲げ部２１は、第１負極体折り曲げ部２１である。複数の負極体平坦部２２、並びに複数の正極体折り曲げ部３１、および複数の正極体平坦部３２についても同様である。
【００３０】
図４および図６に示すように、セパレータ４０は、負極体２０の内端部２０ａよりも延びて正極体３０の内端部３０ａ側に折り返された折り返し部４１を備える。折り返し部４１は、セパレータ４０が折り目Ｃにおいて折り曲げられているので、２層構造を有している。具体的に、折り返し部４１は、第１負極体平坦部２２を挟むセパレータ４０の２層が延長することによって２層構造を有している。折り返し部４１は、第１正極体平坦部３２を挟んで第１負極体平坦部２２とは反対側であって、第１正極体平坦部３２と第２正極体平坦部３２との間に位置している。正極体３０の内端部３０ａは、負極体２０の内端部２０ａと折り返し部４１との間に配置されている。正極体３０の内端部３０ａは、折り返し部４１によって周囲を覆われている。折り返し部は４１、第１正極体折り曲げ部３１よりも正極体３０の内端部３０ａ側まで延び、第１正極体平坦部３２の一部に重なっている。本実施形態では、折り返し部４１は、第１正極体平坦部３２と第２正極体平坦部３２との間でさらに折り返されることなく、第１正極体平坦部３２の中間位置まで延びている。
【００３１】
内周側テープ５１は、正極体３０とセパレータ４０とを固定している。内周側テープ５１は、電気絶縁性を有する。内周側テープ５１は、例えばポリイミドテープである。内周側テープ５１は、セパレータ４０の折り返し部４１の端縁を跨り、第１正極体平坦部３２における折り返し部４１に重なっていない部分、および折り返し部４１に貼り付けられて、第１正極体平坦部３２と折り返し部４１とを固定している。内周側テープ５１は、第１正極体平坦部３２と第２正極体平坦部３２との間に配置されている。内周側テープ５１は、正極体３０の短手方向で正極体３０よりも小さく形成され、第１正極体平坦部３２における正極体３０の短手方向の中間部に貼り付けられている。なお、内周側テープ５１は、第１正極体平坦部３２から第１正極体折り曲げ部３１および第２正極体平坦部３２にわたって貼り付けられていてもよい。
【００３２】
図３に示すように、外周側テープ５２は、捲回された電極構造体２の巻き解けを防止する。外周側テープ５２は、電気絶縁性を有する。外周側テープ５２は、例えばポリイミドテープである。外周側テープ５２は、電極構造体２の外周面に貼り付けられている。外周側テープ５２は、電極構造体２の外周面を形成する部材の端縁を跨ぐように電極構造体２の外周面に貼り付けられる。例えば、図示のように電極構造体２の最外周面にセパレータ４０が位置している場合、外周側テープ５２は、セパレータ４０の端縁を跨ぐように電極構造体２の外周面に貼り付けられる。
【００３３】
図４および図５に示すように、負極リード６１は、負極体２０に電気的に接続されている。負極リード６１は、負極体２０の短手方向に延びるタブ状に形成されている。負極リード６１は、負極体２０の第１負極体平坦部２２に接合されるとともに、電極構造体２から負極体２０の短手方向に延出している。負極リード６１は、例えば超音波溶着等によって負極体２０の金属箔１２に接合されている。例えば、負極リード６１は、第１負極体平坦部２２に対して第１正極体平坦部３２とは反対側で第１負極体平坦部２２に接合されている。
【００３４】
正極リード６２は、正極体３０に電気的に接続されている。正極リード６２は、正極体３０の短手方向に延びるタブ状に形成されている。正極リード６２は、正極体３０の第１正極体平坦部３２に接合されるとともに、電極構造体２から正極体３０の短手方向であって負極リード６１と同じ側に延出している。正極リード６２は、例えば超音波溶着等によって正極体３０の金属箔１２に接合されている。例えば、正極リード６２は、第１正極体平坦部３２に対する第１負極体平坦部２２側で第１正極体平坦部３２に接合されている。
【００３５】
負極リード６１および正極リード６２は、互いに重ならないように並んで配置されている。本実施形態では、正極リード６２は、負極リード６１よりも第１正極体折り曲げ部３１側に位置している。図３に示すように、負極リード６１および正極リード６２は、それぞれ電極構造体２の外側で同じ方向に折り返されて、電極構造体２の外周面に沿うように配置されている。図２に示すように、負極リード６１および正極リード６２は、電極構造体２と外装体３の収容部４の底面との間で外装体３のパッド８に接合されている。
【００３６】
（電気化学セルの製造方法）
図７は、実施形態の電気化学セルの製造方法を示すフローチャートである。図８から図１２は、実施形態の電気化学セルの製造方法を示す工程図である。
図７に示すように、本実施形態の電気化学セル１の製造方法は、セパレータ配置工程Ｓ１０と、電極体配置工程Ｓ２０と、セパレータ折り返し工程Ｓ３０と、正極体固定工程Ｓ４０と、捲回工程Ｓ５０と、を備える。
【００３７】
図８に示すように、セパレータ配置工程Ｓ１０では、負極リード６１が接合された負極体２０の両面をセパレータ４０で被覆する。具体的に、セパレータ４０を負極体２０の長手方向に沿う折り目Ｃに沿って折り曲げて、負極体２０を挟む。この際、図９に示すように、セパレータ４０の一部４２を負極体２０の長手方向で負極体２０の一端部２０ａよりも外側に延出させる。なお、負極体２０の前記一端部２０ａは、上述した内端部２０ａとなる。
【００３８】
続いて図１０に示すように、電極体配置工程Ｓ２０では、負極体２０を挟むセパレータ４０上に、正極リード６２が接合された正極体３０を配置し、負極体２０および正極体３０をセパレータ４０を介して互いに重ね合わせる。この際、負極体２０の長手方向と正極体３０の長手方向とを一致させるとともに、負極体２０の前記一端部２０ａと正極体３０の一端部３０ａとを揃えた状態とする。さらに、正極体３０の全体がセパレータ４０に重なるように正極体３０をセパレータ４０上に配置する。なお、正極体３０の前記一端部３０ａは、上述した内端部３０ａとなる。
【００３９】
続いて図１１に示すように、セパレータ折り返し工程Ｓ３０では、セパレータ４０の前記一部４２を折り返して、正極体３０の前記一端部３０ａをセパレータ４０で挟む。なお、セパレータ４０の前記一部４２は、折り返されることで上述した折り返し部４１となる。
【００４０】
続いて図１２に示すように、正極体固定工程Ｓ４０では、正極体３０およびセパレータ４０の折り返し部４１に内周側テープ５１を貼り付ける。具体的に、折り返し部４１の端縁を跨ぐようにして、正極体３０における負極体２０とは反対側に面する主面、および折り返し部４１に内周側テープ５１を貼り付ける。
【００４１】
続いて、捲回工程Ｓ５０では、負極体２０の前記一端部２０ａおよび正極体３０の前記一端部３０ａが最内周に位置するように、負極体２０および正極体３０を扁平に捲回する。具体的に、図中の２点鎖線で示すように負極体２０の短手方向に沿う折り曲げ部２１，３１において負極体２０および正極体３０を前記一端部２０ａ，３０ａ側から順次折り曲げることで、負極体２０および正極体３０を扁平に捲回する。この際、正極体３０が負極体２０よりも内層に位置するように、負極体２０および正極体３０を捲回する。負極体２０および正極体３０の全体を捲回して電極構造体２を形成し終えると、電極構造体２の外周面に外周側テープ５２を貼り付ける。
【００４２】
続いて、負極リード６１および正極リード６２を外装体３のベース５のパッド８に接合し、電極構造体２を外装体３のベース５の収容部４に収容する。その後、シールリング６およびリッド７により収容部４を封止して、電気化学セル１が完成する。
【００４３】
（電気化学セルの作用）
次に、本実施形態の電気化学セル１の作用について、比較例と併せて説明する。実施例の電気化学セルは、実施形態の電気化学セル１に相当する。比較例の電気化学セルは、実施形態の内周側テープ５１を有していない点を除き、実施例の電気化学セルと同様に形成されている。実施例の電気化学セルおよび比較例の電気化学セルについて不良率を評価した結果を表１に示す。実施例の電気化学セルおよび比較例の電気化学セルについて信頼性を評価した結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2020194930.tif 000003
【００４５】
表１において「開路電圧」は、常温環境下で電気化学セルを２．５Ｖで３分充電後、６分開放し、その後の測定電圧が２．３５Ｖ以上で良品と判定した場合の不良率である。なお、実施例および比較例ともにサンプル数ｎ＝４８とした。
【００４６】
表１において「２．５Ｖ連続充電」は、上記開路電圧評価にて良品と判定した電気化学セルのリーク電流測定結果である。具体的に、電気化学セルを常温環境下で２．５Ｖで４８時間連続充電し、充電完了時の充電電流が１μＡ以下に収束しているものを良品と判定した場合の不良率である。充電完了時の充電電流は、充電時間に対する充電電流の曲線から算出した。なお、実施例および比較例ともにサンプル数ｎ＝４８とした。
【００４７】
表１において「高温フロート試験７日後」は、上記２．５Ｖ連続充電評価にて良品と判定した電気化学セルの高温保存試験によるリーク電流測定結果である。具体的に、電気化学セルを７０℃環境下で２．５Ｖで７日（１６８時間）連続充電し、その後電気化学セルを２５℃環境下で２．５Ｖで２４時間連続充電し、充電完了時の充電電流が１μＡ以下に収束しているものを良品と判定した場合の不良率である。充電完了時の充電電流は、充電時間に対する充電電流の曲線から算出した。なお、実施例および比較例ともにサンプル数ｎ＝４８とした。
【００４８】
表１に示すように、いずれの評価でも実施例の電気化学セルは、比較例の電気化学セルと比べてショートおよびリーク電流の不良発生を防止できることが明らかになった。
【００４９】
【表２】
2020194930.tif 000004
【００５０】
表２において「初期容量」は、上記２．５Ｖ連続充電評価にてリーク電流を測定した後にショートさせた電気化学セルを、充電電圧２．５Ｖ、充電電流１０ｍＡで１０分充電した後、放電電流１０ｍＡ、終止電圧１．４Ｖまで放電したときの放電容量の測定結果である。リーク電流測定後のショートは、電気化学セルを６分短絡し、１分休止した後、再度６分短絡する操作を行った。なお、実施例および比較例ともにサンプル数ｎ＝４８とし、それらの平均値を表２に示す。
【００５１】
表２において「高温フロート試験７日後」は、上記高温フロート試験７日後評価にてリーク電流を測定した後にショートさせた電気化学セルを、充電電圧２．５Ｖ、充電電流１０ｍＡで１０分充電した後、放電電流１０ｍＡ、終止電圧１．４Ｖまで放電したときの放電容量の測定結果である。リーク電流測定後のショートは、電気化学セルを６分短絡し、１分休止した後、再度６分短絡する操作を行った。なお、実施例および比較例ともにサンプル数ｎ＝４８とし、それらの平均値を表２に示す。
【００５２】
表２に示すように、いずれの評価でも実施例の電気化学セルは、比較例の電気化学セルと比べて同等の放電容量を有している。すなわち、実施例の電気化学セルは、比較例の電気化学セルと比べて同等の信頼性を有していることが明らかになった。
【００５３】
以上に説明したように、本実施形態の電気化学セル１は、負極体２０および正極体３０がセパレータ４０を介して互いに重ね合わされて捲回された電極構造体２と、正極体３０とセパレータ４０とを固定する内周側テープ５１と、を備える。セパレータ４０は、負極体２０の両面を被覆するとともに、負極体２０の内端部２０ａよりも延びて正極体３０の内端部３０ａ側に折り返された折り返し部４１を備える。正極体３０の内端部３０ａは、負極体２０の内端部２０ａとセパレータ４０の折り返し部４１との間に配置されている。内周側テープ５１は、セパレータ４０の折り返し部４１および正極体３０に貼り付けられている。
この構成によれば、折り返し部４１が負極体２０の内端部２０ａから延びるように設けられ、かつ負極体２０の内端部２０ａとの間に正極体３０の内端部３０ａを挟んでいるので、折り返し部４１が内周側テープ５１によって正極体３０に固定されることで、折り返し部４１を介して正極体３０の内端部３０ａ近傍を負極体２０の内端部２０ａに固定することができる。これにより、負極体２０および正極体３０は、それぞれの内端部２０ａ，３０ａを中心として捲回される際に、互いに位置ずれすることを抑制される。よって、正極体３０がセパレータ４０からはみ出る等してセパレータ４０に被覆された負極体２０に接触して、負極体２０および正極体３０がショートすることを抑制できる。したがって、負極体２０および正極体３０のショートが抑制された電気化学セル１を提供できる。
【００５４】
また、正極リード６２は、正極体３０の第１正極体折り曲げ部３１よりも正極体３０の内端部３０ａ側で正極体３０に接合されている。
この構成では、正極リード６２が正極体３０の最内周の層に接合されるので、正極体３０の最内周の層には正極リード６２を介して力が加わりやすくなる。このため、上述したように正極体３０の内端部３０ａ近傍が負極体２０の内端部２０ａに固定されることで、負極体２０および正極体３０の位置ずれを効果的に抑制できる。
【００５５】
また、セパレータ４０の折り返し部４１は、正極体３０の第１正極体折り曲げ部３１よりも正極体３０の内端部３０ａ側まで延びている。
この構成によれば、正極体３０における第１正極体折り曲げ部３１と内端部３０ａとの間に内周側テープ５１を貼り付けることができる。これにより、正極体３０の全ての折り曲げ部３１が正極体３０における内周側テープ５１の貼り付け部よりも外端部側に位置するので、負極体２０および正極体３０を捲回するにあたり、第１正極体折り曲げ部３１において正極体３０を折り曲げる際にも負極体２０および正極体３０が互いに位置ずれすることを抑制できる。したがって、負極体２０および正極体３０のショートをより確実に抑制できる。
【００５６】
また、正極体３０の内端部３０ａは、負極体２０の内端部２０ａよりも電極構造体２の捲回中心側に配置されている。
この構成によれば、正極体３０の最内周の層を挟んで負極体２０の最内周の層とは反対側にセパレータ４０の折り返し部４１を配置できる。これにより、折り返し部４１に貼り付けられた内周側テープ５１が負極体２０と正極体３０との間に配置されることを回避できるので、負極体２０および正極体３０の対向面積の減少を抑制できる。したがって、エネルギー密度の減少を抑制できる。
【００５７】
また、セパレータ４０の折り返し部４１は、２層構造を有する。
この構成によれば、折り返し部が１層構造を有する構成と比較して、折り返し部４１の強度を向上させることができる。よって、折り返し部４１の破れ等を抑制でき、内周側テープ５１によって正極体３０と折り返し部４１とをより強固に固定できる。したがって、負極体２０および正極体３０の位置ずれをより確実に抑制できる。
【００５８】
本実施形態の電気化学セル１の製造方法は、負極体２０の両面を被覆するセパレータ４０の前記一部４２を折り返し、正極体３０の前記一端部３０ａを挟むセパレータ折り返し工程Ｓ３０と、正極体３０およびセパレータ４０の前記一部４２に内周側テープ５１を貼り付ける正極体固定工程Ｓ４０と、負極体２０の前記一端部２０ａおよび正極体３０の前記一端部３０ａが最内周に位置するように負極体２０および正極体３０を扁平に捲回する捲回工程Ｓ５０と、を備える。
この製造方法によれば、正極体固定工程Ｓ４０において、負極体２０を被覆するセパレータ４０の前記一部４２に正極体３０を内周側テープ５１によって固定するので、セパレータ４０の前記一部４２を介して正極体３０の前記一端部３０ａ近傍を負極体２０の前記一端部２０ａに固定することができる。このため、負極体２０および正極体３０を捲回する際に、負極体２０および正極体３０が互いに位置ずれすることを抑制できる。よって、正極体３０がセパレータ４０からはみ出る等してセパレータ４０に被覆された負極体２０に接触して、負極体２０および正極体３０がショートすることを抑制できる。したがって、負極体２０および正極体３０のショートが抑制された電気化学セル１を製造することができる。
【００５９】
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、電気化学セルとして電気二重層キャパシタを例に挙げているが、これに限定されない。本発明が適用される電気化学セルは、例えば非水電解質二次電池等の電池であってもよい。非水電解質二次電池の場合、電気化学セルは、銅や銅合金、ニッケル、ステンレス等の金属箔に、シリコン酸化物やグラファイト、ハードカーボン、チタン酸リチウム、ＬｉＡｌ等の負極活物質が担持された負極体と、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属箔に、コバルト酸リチウムやチタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等の正極活物質が担持された正極体と、を有する。
【００６０】
また、上記実施形態では、折り曲げられたセパレータ４０に負極体２０が挟まれることで、負極体２０の両面がセパレータ４０によって被覆されている。しかしながら、負極体の両面をセパレータによって被覆する構造はこれに限定されず、例えば袋状に形成されたセパレータに負極体を収容してもよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、負極体２０がセパレータ４０に被覆されているが、正極体がセパレータに被覆されていてもよい。すなわち、上記実施形態における負極体２０および正極体３０を置き換えてもよい。なお、上記実施形態では負極体２０の短手方向における寸法が正極体３０の短手方向における寸法に等しくなっているが、いずれか一方の電極体の寸法が他方の電極体の寸法よりも大きい場合には、大きい方の電極体をセパレータによって被覆することが望ましい。
【００６２】
また、上記実施形態では、正極リード６２が正極体３０とは別部材とされている。しかしながら、正極リードが正極体の金属箔と一体的に切り出され、正極体および正極リードが単一部材とされていてもよい。負極体および負極リードについても同様である。
【００６３】
また、上記実施形態では、正極体３０に接合されたタブ状の部材の全体を正極リード６２としている。しかしながら、正極リードの範囲はこれに限定されず、正極リードは電極構造体２から延出した部分のみであってもよく、この場合にはタブ状の部材のうち正極体３０の金属箔１２に重なる部分は正極体３０の構成部材としてもよい。負極リードおよび負極体についても同様である。
【００６４】
また、上記実施形態では、負極体２０および正極体３０が一定の幅で延びている。しかしながら負極体および正極体の形状はこれに限定されず、例えば負極体平坦部および正極体平坦部が円形状や長円形状等の矩形状以外の形状に形成されていてもよい。また、負極体折り曲げ部が負極体平坦部よりも幅狭に形成され、正極体折り曲げ部が正極体平坦部よりも幅狭に形成されていてもよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、外装体３のベース５がセラミックス製であるが、これに限定されない。外装体は、例えばラミネートフィルムや金属缶により形成されていてもよい。また、外装体の形状は、直方体状に限定されず、例えばコイン形や円筒形等であってもよい。
【００６６】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１…電気化学セル  ２…電極構造体  ８…パッド  １２…金属箔  １３…活物質  ２０…負極体（第１電極体）  ２０ａ…内端部（一端部）  ２１…負極体折り曲げ部（折り曲げ部）  ３０…正極体（第２電極体）  ３０ａ…内端部（一端部）  ３１…正極体折り曲げ部（折り曲げ部）  ４０…セパレータ  ４１…折り返し部  ５１…内周側テープ（テープ）  ６２…正極リード（リード）  Ｓ１０…セパレータ配置工程  Ｓ２０…電極体配置工程  Ｓ３０…セパレータ折り返し工程  Ｓ４０…正極体固定工程  Ｓ５０…捲回工程
【図１】
2020194930.tif 000005
【図２】
2020194930.tif 000006
【図３】
2020194930.tif 000007
【図４】
2020194930.tif 000008
【図５】
2020194930.tif 000009
【図６】
2020194930.tif 000010
【図７】
2020194930.tif 000011
【図８】
2020194930.tif 000012
【図９】
2020194930.tif 000013
【図１０】
2020194930.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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