(57)【要約】【課題】熱処理を要することなく、従来に比して短時間で、かつ、簡易に、電極体における扁平形状の保持を可能にした二次電池の製造方法および二次電池を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る二次電池１の製造方法は、シート状の正極３１および負極３２を、セパレータ３３を介して重ねて捲回して略円筒状の電極体を得る工程と、略円筒状の電極体を、捲回軸に直交する一方向に押圧して扁平させる工程と、を備えるものであって、電極体３の捲回軸方向における端部において、電極合材が未塗工の集電箔８ａ・８ａ・・・および９ａ・９ａ・・・を電極体３の扁平時の押圧方向に向けて積層した集電部８・９を、前記扁平時の押圧方向に向けて圧縮して、集電部８・９における集電箔８ａ・８ａ・・・および集電箔９ａ・９ａ・・・を一体化させる工程、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の正極および負極を、セパレータを介して重ねて捲回して略円筒状の電極体を得る工程と、
略円筒状の前記電極体を、捲回軸に直交する一方向に押圧して扁平させる工程と、
を備える二次電池の製造方法であって、
前記電極体の捲回軸方向における端部において、電極合材が未塗工の集電箔を前記電極体の扁平時の押圧方向に向けて積層した集電部を、前記扁平時の押圧方向に向けて圧縮して、前記集電部における前記集電箔を一体化させる工程、
を備える、
ことを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項２】
前記集電部における前記集電箔を一体化させる工程において、
前記集電箔を溶接により接合して一体化させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の二次電池の製造方法。
【請求項３】
前記集電部における前記集電箔を一体化させる工程において、
前記集電箔を、
前記集電体とともに溶接して一体化させる、
ことを特徴とする請求項２に記載の二次電池の製造方法。
【請求項４】
シート状の正極および負極を、セパレータを介して重ねて捲回するとともに、捲回軸に直交する一方向に押圧して扁平された捲回型の電極体を備え、
前記電極体の捲回軸方向における端部において、電極合材が未塗工の集電箔を前記電極体の扁平時の押圧方向に向けて積層した集電部を備える二次電池であって、
前記集電部を前記扁平時の押圧方向に向けて圧縮して、前記集電部における前記集電箔を一体化させた部位である支持部を備える、
ことを特徴とする二次電池。
【請求項５】
前記支持部は、
前記集電部における前記集電箔を、溶接により互いに接合して一体化される、
ことを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
【請求項６】
前記支持部は、
前記集電部に、集電体を溶接して構成される、
ことを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の製造方法および二次電池の技術に関し、より詳しくは、捲回体を扁平させて電極体を作成するときに、扁平させた電極体の形態を容易に保持できるようにするための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二次電池を構成する電極体の製造において、シート状の正極、負極およびセパレータを重ね合わせた状態で捲回するとともに、その捲回体を扁平させることによって、扁平形状を有する捲回型の電極体を製造する方法が一般的に知られている。
そして従来、捲回型の電極体を有する二次電池に関し、電極体の扁平形状を保持するための技術が種々検討されており、例えば、以下に示す特許文献１にその技術が開示され公知となっている。
【０００３】
特許文献１に開示されている従来の二次電池では、捲回体を扁平させた後で、熱処理（加熱）をすることによって、スプリングバック（略円筒の形状に復元しようと変形する現象）の発生を抑制して、電極体の扁平形状を確実に保持するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５８４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に係る二次電池では、熱処理において、扁平させた捲回体を、例えば７０℃の温度で８０分間プレス状態を保持する必要があり、その熱処理のための工程に余分な時間を要するという問題があった。
【０００６】
本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、熱処理を要することなく、従来に比して短時間で、かつ、簡易に、電極体における扁平形状の保持を可能にした二次電池の製造方法および二次電池を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、シート状の正極および負極を、セパレータを介して重ねて捲回して略円筒状の電極体を得る工程と、略円筒状の前記電極体を、捲回軸に直交する一方向に押圧して扁平させる工程と、を備える二次電池の製造方法であって、前記電極体の捲回軸方向における端部において、電極合材が未塗工の集電箔を前記電極体の扁平時の押圧方向に向けて積層した集電部を、前記扁平時の押圧方向に向けて圧縮して、前記集電部における前記集電箔を一体化させる工程、を備えるものである。
【０００９】
請求項２においては、前記集電部における前記集電箔を一体化させる工程において、前記集電箔を溶接により接合して一体化させるものである。
【００１０】
請求項３においては、前記集電部における前記集電箔を一体化させる工程において、前記集電箔を、前記集電体とともに溶接して一体化させるものである。
【００１１】
請求項４においては、シート状の正極および負極を、セパレータを介して重ねて捲回するとともに、捲回軸に直交する一方向に押圧して扁平された捲回型の電極体を備え、前記電極体の捲回軸方向における端部において、電極合材が未塗工の集電箔を前記電極体の扁平時の押圧方向に向けて積層した集電部を備える二次電池であって、前記集電部を前記扁平時の押圧方向に向けて圧縮して、前記集電部における前記集電箔を一体化させた部位である支持部を備えるものである。
【００１２】
請求項５においては、前記支持部は、前記集電部における前記集電箔を、溶接により互いに接合して一体化されるものである。
【００１３】
請求項６においては、前記支持部は、前記集電部に、集電体を溶接して構成されるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１５】
請求項１においては、集電部において、集電箔を圧縮し一体化させた支持部を設けることで、熱処理を行うことなく、扁平した捲回型電極体のスプリングバックを抑制することができる。
これにより、従来熱処理に要していた時間分だけ、二次電池の製造時間の短縮を図ることができる。
【００１６】
請求項２および請求項３においては、新たな部材を要しない簡易な構成で、捲回型の電極体においてスプリングバックが生じることを抑制できる。
【００１７】
請求項４においては、集電部において、集電箔を圧縮し一体化させた支持部を設けることで、熱処理を行うことなく、扁平した捲回型電極体のスプリングバックを抑制することができる。
これにより、従来熱処理に要していた時間分だけ、二次電池の製造時間の短縮を図ることができる。
【００１８】
請求項５および請求項６においては、新たな部材を要しない簡易な構成で、捲回型の電極体においてスプリングバックが生じることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る二次電池を示す斜視模式図。
【図２】扁平形状を有する電極体の製造過程（扁平形状の加工状況）を示す斜視模式図。
【図３】扁平形状を有する電極体の製造過程（支持部の形成状況）を示す斜視模式図。
【図４】集電部における支持部の形成状況を示す模式図。
【図５】本発明の一実施形態に係る二次電池を構成する電極体の製造方法の流れを示すフロー図。
【図６】本発明の一実施形態に係る二次電池における支持部の形成状況を示す模式図、（ａ）第一の形態に係る支持部を示す模式図、（ｂ）第二の形態に係る支持部を示す模式図、（ｃ）第三の形態に係る支持部を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係る二次電池の構成について、図１および図２を用いて説明をする。
図１に示す如く、本発明の一実施形態に係る二次電池１は、一面（上面）が開口した有底角筒形状のケース本体２１と、平板状に形成されケース本体２１の開口部を閉塞する蓋体２２とで構成される電池ケース２に、電解液とともに捲回型の電極体３を収容することにより構成されている。
【００２１】
電池ケース２は、一面（上面）が開口した直方体状の有底角筒形状に形成されるケース本体２１の開口部を、平板状の蓋体２２にて閉塞した角型ケースに構成されている。
蓋体２２の長手方向一端部には正極端子４ａが設けられ、蓋体２２の長手方向他端部には負極端子４ｂが設けられている。
そして、正極および負極の各端子４ａは、電極体３と電気的に接続されている。
【００２２】
図２に示す如く、電極体３は、シート状の正極３１、負極３２およびセパレータ３３を、正極３１と負極３２との間にセパレータ３３が介在するように積層し、積層した正極３１、負極３２、およびセパレータ３３を捲回するとともに、その捲回したものを捲回軸に直交する一方向に押圧して、断面が略長円状となるように扁平させることにより構成されている。
即ち、本発明の一実施形態に係る二次電池１は、扁平形状を有する捲回型の電極体３を備える構成としている。
【００２３】
正極３１は、正極活物質、導電材、および結着材等の電極材料を溶媒とともに混練して得られたペースト状の正極合材を、箔状に形成される集電体の表面（片面又は両面）に塗布するとともに乾燥・加圧して構成されている。
【００２４】
同様に、負極３２は、負極活物質や増粘材や結着材等の電極材料を混練して得られたペースト状の負極合材を、箔状に形成される集電体の表面（片面又は両面）に塗布するとともに乾燥・加圧して構成されている。
セパレータ３３は、例えば多孔質ポリオレフィン系樹脂等で構成されるシート状部材であり、正極３１と負極３２との間に配置される。
【００２５】
そして、図１に示す如く、電極体３は、捲回軸方向における両側の端部に集電部８・９を備えており、集電部８・９に対して、集電体６・７を抵抗溶接等により接続して、電極体３と正極および負極の各端子４ａ・４ｂを電気的に接続する構成としている。
【００２６】
集電部８は、正極３１を構成する電極合材が未塗工である集電箔８ａ・８ａ・・・が積層されている部位であり、また集電部９は、負極３２を構成する電極合材が未塗工である集電箔９ａ・９ａ・・・が積層されている部位である。
【００２７】
そして、電池ケース２に電極体３および電解液を収容して二次電池１を構成する際には、まず電極体３の正極３１および負極３２に、それぞれ蓋体２２の正極端子４ａおよび負極端子４ｂを接続して、電極体３を蓋体２２に組み付けて、蓋体サブアッシーを形成する。
その後、電極体３および電解液をケース本体２１内に収容するとともに、ケース本体２１の開口部に蓋体２２を嵌合して、蓋体２２とケース本体２１とを溶接により密封することにより、二次電池１を構成する。
【００２８】
ここで、電極体３について、図３〜図５を用いて、さらに詳細に説明をする。
図３に示す如く、本発明の一実施形態に係る二次電池１を構成する電極体３では、捲回軸方向における両端部の集電部８・９において、支持部１１・１２を備える構成としている。
支持部１１・１２は、電極体３の扁平形状を保持するべく、電極体３をスプリングバックさせる応力（復元力）に抗するための部位である。
【００２９】
電極体３は、円筒状のものを扁平させることで扁平形状とされているものであり、もとの円筒状の形状に復元しようとする応力が常に作用している。
このような復元力は、扁平時における押圧方向に対する逆向きの応力として作用する。
支持部１１・１２は、このような復元力に抗することができるように構成され、さらに、支持部１１・１２自身が電極体３における骨組み（フレーム）として機能することで、電極体３の変形を抑制するように構成されている。
【００３０】
支持部１１は、電極体３の扁平形状を保持するべく、集電部８を構成する集電箔８ａ・８ａ・・・を圧縮して一体化させることにより形成され、また、支持部１２は、集電部９を構成する集電箔９ａ・９ａ・・・を圧縮して一体化させることにより形成される。
尚、支持部１１・１２の構成は共通しているため、以下では、正極側に形成される支持部１１について例示して説明を行うものとし、支持部１２についての説明は省略する。
【００３１】
図４に示す如く、集電部８は、直線状の部位である「直線部」と、円弧状の部位である「曲部」と、からなっており、集電部８における「直線部」の集電箔８ａ・８ａ・・・を圧縮して、「直線部」において支持部１１を形成する構成としている。
即ち、集電部８の「直線部」は、集電箔８ａ・８ａ・・・を電極体３の扁平時の押圧方向に向けて積層した部位である。
【００３２】
そして、支持部１１は、前記「直線部」の集電箔８ａ・８ａ・・・を圧縮して、該集電箔８ａ・８ａ・・・に張力を付与することで、該張力によって電極体３に生じる復元力に抗するように構成され、さらに、該集電箔８ａ・８ａ・・・を一体化して、支持部１１を電極体３における骨組み（フレーム）として機能させることで、電極体３の変更を抑止するように構成される。
【００３３】
ここで、電極体３の製造方法について、説明をする。
図５に示す如く、電極体３を製造するときには、まず、正極３１、負極３２およびセパレータ３３を捲回して、略円筒状の電極体３を作成する工程（捲回工程と呼ぶ）を行う（ＳＴＥＰ−１）。
そして次に、捲回工程（ＳＴＥＰ−１）で作成した略円筒状の電極体３を、捲回軸方向に直交する一方向に押圧して、扁平形状とする工程（扁平工程と呼ぶ）を行う（ＳＴＥＰ−２）。
そして次に、扁平工程（ＳＴＥＰ−２）で作成した扁平形状を有する電極体３に対して、集電部８・９の「直線部」を構成する集電箔８ａ・８ａ・・・および集電箔９ａ・９ａ・・・を、それぞれ電極体３の扁平時の押圧方向に向けて圧縮して一体化させ、支持部１１・１２を形成する工程（支持部形成工程と呼ぶ）を行う（ＳＴＥＰ−３）。
そして、（ＳＴＥＰ−１）〜（ＳＴＥＰ−３）の各工程を経て、本発明の一実施形態に係る二次電池１を構成する電極体３を製造する。
【００３４】
即ち、本発明の一実施形態に係る二次電池１の製造方法においては、電極体３を扁平形状とした後で、熱処理等を行わずに電極体３の形状を安定させることができるため、従来の熱処理工程を省略することができ、これにより、電極体３の製造に要する時間、ひいては、二次電池１の製造に要する時間の短縮を図ることができる。
【００３５】
また、本発明の一実施形態に係る二次電池１の製造方法においては、電極体３に熱処理を施すための装置が不要になるとともに、支持部１１・１２の形成に用いる装置は、従来から装備されている装置（抵抗溶接機等）がそのまま使用できるため、製造設備の簡略化を図ることもできる。
【００３６】
即ち、本発明の一実施形態に係る二次電池１は、シート状の正極３１および負極３２を、セパレータ３３を介して重ねて捲回するとともに、捲回軸に直交する一方向に押圧して扁平された捲回型の電極体３を備え、電極体３の捲回軸方向における端部において、電極合材が未塗工の集電箔８ａ・８ａ・・・および集電箔９ａ・９ａ・・・を電極体３の扁平時の押圧方向に向けて積層した集電部８・９を備えるものであって、集電部８・９を前記扁平時の押圧方向に向けて圧縮して、集電部８における集電箔８ａ・８ａ・・・および集電部９における集電箔９ａ・９ａ・・・を一体化させた部位である支持部１１・１２を備えるものである。
また、本発明の一実施形態に係る二次電池１の製造方法は、シート状の正極３１および負極３２を、セパレータ３３を介して重ねて捲回して略円筒状の電極体を得る工程と、略円筒状の電極体を、捲回軸に直交する一方向に押圧して扁平させる工程と、を備えるものであって、電極体３の捲回軸方向における端部において、電極合材が未塗工の集電箔８ａ・８ａ・・・および９ａ・９ａ・・・を電極体３の扁平時の押圧方向に向けて積層した集電部８・９を、前記扁平時の押圧方向に向けて圧縮して、集電部８・９における集電箔８ａ・８ａ・・・および集電箔９ａ・９ａ・・・を一体化させる工程、を備えるものである。
【００３７】
そして、集電部８・９において、集電箔８ａ・８ａ・・・および集電箔９ａ・９ａ・・・を圧縮し一体化した支持部１１・１２を備える二次電池１によれば、熱処理を行うことなく、扁平した捲回型の電極体に生じるスプリングバックを抑制することができる。
また、このような構成により、従来熱処理に要していた時間分だけ、二次電池の製造時間を短縮することができる。
【００３８】
次に、電極体３における支持部１１の態様について、図６を用いて説明をする。
まずここでは、第一の態様に係る支持部１１について、図６（ａ）を用いて説明をする。
図６（ａ）に示す如く、第一の態様に係る支持部１１は、集電部８における「直線部」の集電箔８ａ・８ａ・・・を、扁平時の押圧方向（図３中に示す矢印Ｘ参照）に向けて圧縮しつつ、「直線部」の集電箔８ａ・８ａ・・・を抵抗溶接して接合することによって、一体化することにより形成される。
【００３９】
尚、第一の態様に係る支持部１１では、集電箔８ａ・８ａ・・・を抵抗溶接して接合する場合を例示しているが、集電箔８ａ・８ａ・・・の溶接方法としては種々の方法を採用することができる。例えば、集電箔８ａ・８ａ・・・を溶接する方法としては、抵抗溶接により集電箔８ａ・８ａ・・・を溶融させて接合する方法や、または、抵抗溶接により各集電箔８ａ・８ａ・・・を圧接して固相接合する方法、あるいは、超音波溶接による方法等を採用することができる。
【００４０】
支持部１１は、集電箔８ａ・８ａ・・・が一体化している部位であり、電極体３に作用する復元力に抗することができる程度の強度を有している。
【００４１】
尚、第一の形態に係る支持部１１の場合、電極体３に作用する復元力に抗することができる程度の強度を確保するためには、「直線部」の範囲の５０％以上を抵抗溶接することにより接合して、支持部１１を形成することが好ましい。
【００４２】
また、ここでは第一の形態に係る支持部１１を例示しているが、支持部１２についても同様に、集電箔９ａ・９ａ・・・を抵抗溶接して形成することができるため、ここでの説明および図示は省略する。
【００４３】
即ち、本発明の一実施形態に係る二次電池１において、第一の形態に係る支持部１１は、集電部８における集電箔８ａ・８ａ・・・および集電部９における集電箔９ａ・９ａ・・・を、溶接により互いに接合して一体化されるものである。
また、本発明の一実施形態に係る二次電池１の製造方法は、集電部８・９における集電箔８ａ・８ａ・・・および集電箔９ａ・９ａ・・・を一体化させる工程において、集電箔８ａ・８ａ・・・および９ａ・９ａ・・・を溶接により接合して一体化させるものである。
【００４４】
このような構成により、新たな部材を要しない簡易な構成で、捲回型の電極体３においてスプリングバックが生じることを抑制できる。
【００４５】
次に、第二の態様に係る支持部１１について、図６（ｂ）を用いて説明をする。
図６（ｂ）に示す如く、第二の態様に係る支持部１１は、「直線部」の長さに合わせて作成した集電体６を、「直線部」に沿わせつつ、集電箔８ａ・８ａ・・・および集電体６を抵抗溶接することにより形成される。
尚、第二の態様に係る支持部１１においても、集電箔８ａ・８ａ・・・を接合するための溶接方法としては、先述したような種々の方法を採用することができる。
【００４６】
第二の態様に係る支持部１１は、集電箔８ａ・８ａ・・・と集電体６が一体化して形成されており、第一の態様に係る支持部１１に比して支持部１１の強度を高くすることで、電極体３に作用する復元力に対してより確実に抗することができるように構成されている。
【００４７】
尚、ここでは第二の形態に係る支持部１１を例示しているが、支持部１２についても同様に、集電箔９ａ・９ａ・・・に集電体７を沿わせて抵抗溶接することで形成することができるため、ここでの説明および図示は省略する。
【００４８】
即ち、本発明の一実施形態に係る二次電池１において、第二の形態に係る支持部１１は、集電部８・９に、集電体６・７を溶接して構成されるものである。
また、本発明の一実施形態に係る二次電池１の製造方法は、集電部８・９における集電箔８ａ・８ａ・・・および集電箔９ａ・９ａ・・・を一体化させる工程において、集電箔８ａ・８ａ・・・および集電箔９ａ・９ａ・・・を、集電体６・７とともに溶接して一体化させるものである。
【００４９】
このような構成により、新たな部材を要しない簡易な構成で、捲回型の電極体３においてスプリングバックが生じることを抑制できる。
【００５０】
さらに、第三の態様に係る支持部１１について、図６（ｃ）を用いて説明をする。
図６（ｃ）に示す如く、第三の態様に係る支持部１１は、「直線部」の集電箔８ａ・８ａ・・・にクリップ１５・１５・・・を留め付けて、集電箔８ａ・８ａ・・・を拘束することによって、「直線部」の集電箔８ａ・８ａ・・・を圧縮しつつ一体化させる構成としている。
【００５１】
即ち、第三の態様に係る支持部１１は、集電箔８ａ・８ａ・・・を溶接することなく一体化させる構成としており、第一および第二の態様に係る各支持部１１に比して、より簡易に、支持部１１を形成することができるように構成されている。
【００５２】
尚、ここでは第三の形態に係る支持部１１を例示しているが、支持部１２についても同様に、クリップ１５・１５・・・を用いて形成することができるため、ここでの説明および図示は省略する。
【００５３】
尚、第一〜第三の各態様では、集電部８において、２箇所の（即ち、図中において上下に分かれた）支持部１１・１１を備える構成としているが、本発明の一実施形態に係る二次電池１を構成する電極体３は、該電極体３の厚みが小さいような場合には、２箇所の支持部１１・１１を押圧方向における中心位置で束ねて１箇所にまとめてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１    二次電池
３    電極体
６    集電体（正極側）
７    集電体（負極側）
８    集電部（正極側）
８ａ  集電箔
９    集電部（負極側）
９ａ  集電箔
１１  支持部
１２  支持部
３１  正極
３２  負極
３３  セパレータ
【図１】
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【図２】
2014216076.tif 000004
【図３】
2014216076.tif 000005
【図４】
2014216076.tif 000006
【図５】
2014216076.tif 000007
【図６】
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