(57)【要約】 【課題】歪み量の少ない電極の製造方法を提供する。【解決手段】実施形態によれば、圧縮成形工程と、張力付与工程とを含む電極の製造方法が提供される。圧縮成形工程は、帯状極板２５の活物質含有層に圧縮成形を施すものである。帯状極板２５は、帯状集電体と、帯状集電体の少なくとも一方の長辺に形成され、両面共に活物質含有層が存在しない集電体露出部と、帯状集電体の集電体露出部以外の少なくとも一部に形成された活物質含有層とを含む。張力付与工程は、円周面から突出した段部と、段部に隣接する凹部とを有するローラ上に、帯状極板２５を、集電体露出部が段部に位置し、かつ活物質含有層が凹部に位置するように配置し、帯状極板２５の長辺方向に張力を加えるものである。段部の段差が（１）式；７５０＜Ｈを満たす。但し、Ｈは、電極の活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さを１００％とした際の段差の大きさ（％）である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状集電体と、前記帯状集電体の少なくとも一方の長辺に形成され、両面共に活物質含有層が存在しない集電体露出部と、前記帯状集電体の前記集電体露出部以外の少なくとも一部に形成された活物質含有層とを含む帯状極板の前記活物質含有層に、圧縮成形を施す工程と、
円周面から突出した段部と、前記段部に隣接する凹部とを有するローラ上に、前記帯状極板を、前記集電体露出部が前記段部に位置し、かつ前記活物質含有層が前記凹部に位置するように配置し、前記帯状極板の長辺方向に張力を加える工程と
を含み、
前記段部の段差が下記（１）式を満たすことを特徴とする電極の製造方法。
７５０＜Ｈ      （１）
但し、Ｈは、前記電極の前記活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さを１００％とした際の前記段差の大きさ（％）である。
【請求項２】
前記段部のテーパーＲ（ｍｍ）を、Ｒ≦１５とすることを特徴とする請求項１記載の電極の製造方法。
【請求項３】
前記張力を加える工程での前記帯状極板の引張応力Ｆ（Ｎ／ｍｍ2）が、２０≦Ｆ≦１００を満たすことを特徴とする請求項２記載の電極の製造方法。
【請求項４】
前記張力を加える工程では、前記帯状極板に６０℃以上１５０℃以下の温度で加熱処理が施されることを特徴とする請求項２記載の電極の製造方法。
【請求項５】
前記活物質含有層は、前記帯状集電体の長手方向に連続的もしくは間欠的に形成されていることを特徴とする請求項３または４いずれか１項記載の電極の製造方法。
【請求項６】
前記帯状集電体は、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔または銅箔であることを特徴とする請求項３または４いずれか１項記載の電極の製造方法。
【請求項７】
正極と、負極と、非水電解質とを備える電池の製造方法であって、
前記正極及び前記負極のうち少なくとも一方の電極が、請求項１〜６いずれか１項記載の方法で製造されることを特徴とする電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電極の製造方法及び電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池は、従来の小型電子機器用途に加え、近年ではハイブリッド電気自動車の電源用途に用いられている。それに伴い、高容量、長サイクル寿命、急速充電性等を兼ね備えたバッテリが求められている。制限ある電池内に出来るだけ多くの活物質を充填するため、電極もより高密度に圧縮されるようになった。
【０００３】
電極の製造では、例えば金属箔からなる集電体に活物質含有スラリーを塗布し、乾燥した後、ロールプレス装置などで塗布部を圧縮する。圧縮された塗布部の下地集電体も塑性変形によって伸びるが、活物質含有スラリーが塗布されない未塗布部は集電体にプレス圧力が掛からないため、下地集電体程は伸びない。その結果、この集電体の伸びの差によって塗布部と未塗布部との境界に残留応力が働き、電極に歪みや反りが生じる。
【０００４】
このような電極をセパレータに積層し、これらを捲回する場合、歪みや反りが原因で捲きズレを起こしたり、あるいは捲きズレを補正する際に電極に皺や亀裂が生じたり、ひいては電極破断を起こす等が生じる。また、電極の歪みや反りは、品質・歩留の低下、および生産ライン高速稼動の阻害要因にもなっている。電極の歪みや反りの原因は、圧縮後のスラリー塗布部と未塗布部との下地集電体の伸びの差である。解決策として、例えば、プレスロールに溝を形成して未塗布部集電体も塗布部と同時に圧縮して延ばす方法や、さらに引張応力によって集電体を塑性変形させて延ばす方法などが提案されている。
【０００５】
しかしながら、プレスロールに溝を形成する方法は、集電体をプレスすることによって削れてしまうロール表面を、比較的高い頻度で再研磨する必要があることが推察されるため、プレスロールの溝形状を管理するのは技術的にも経済的にも効率的でない。更に、例えば電極の蛇行などにより未塗布部集電体が形成した溝から外れたような場合には、電極の圧縮密度ムラや電極破断が生じるという問題がある。
【０００６】
一方、引張応力によって集電体を塑性変形させて延ばす方法としては、鉄鋼材の圧延や加工などで一般的に用いられるテンションアニール処理の応用などがある。被加工材に加熱しながら引張応力を与えることにより、弾性変形させるのに必要な応力を軽減させる効果がある。例えば集電体にアルミニウム箔を用いる場合、その厚みやアルミニウム純度にもよるが、塑性変形させるのに必要な応力の目安は１００Ｎ／ｍｍ2以上になる。集電体を加熱することにより塑性変形に必要な応力を大幅に軽減させることが可能になる。ところが、電極の活物質含有層に高温で変質し電池性能を低下させる恐れのある材料・成分が含まれる場合等には加熱温度を制限せざるを得ない。結果的に、加熱温度の適用範囲内では引張応力の大幅な軽減は出来ず、本来電極を巻き取るのに必要な引張応力に比べて数倍の応力が必要となり、電極の破断や巻取り精度低下などが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２９７７５３号公報
【特許文献２】特開２００９−１０４８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、歪み量の少ない電極の製造方法と、この方法を用いた電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態によれば、圧縮成形工程と、張力付与工程とを含む電極の製造方法が提供される。圧縮成形工程は、帯状極板の活物質含有層に圧縮成形を施すものである。帯状極板は、帯状集電体と、帯状集電体の少なくとも一方の長辺に形成され、両面共に活物質含有層が存在しない集電体露出部と、帯状集電体の集電体露出部以外の少なくとも一部に形成された活物質含有層とを含む。張力付与工程は、円周面から突出した段部と、段部に隣接する凹部とを有するローラ上に、帯状極板を、集電体露出部が段部に位置し、かつ活物質含有層が凹部に位置するように配置し、帯状極板の長辺方向に張力を加えるものである。段部の段差が下記（１）式を満たす。
【００１０】
７５０＜Ｈ      （１）
但し、Ｈは、電極の活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さを１００％とした際の段差の大きさ（％）である。
【００１１】
また、実施形態によれば、正極と、負極と、非水電解質とを備える電池の製造方法が提供される。正極及び負極のうち少なくとも一方の電極が、実施形態に係る電極の製造方法で製造される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る方法の一工程を示す模式図である。
【図２】図２は、図１におけるガイドローラと帯状極板との位置関係を示す模式図である。
【図３】図３は、第１の実施形態で用いられるガイドローラと帯状極板との位置関係を示す断面図である。
【図４】図４は、第１の実施形態で用いられるガイドローラと帯状極板との位置関係を示す断面図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る方法で製造される電池の展開斜視図である。
【図６】図６は、図５に示す電池で用いられる電極群の部分展開斜視図である。
【図７】図７は、実施例の電極の歪み量の測定方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、電極の製造に用いるプレス装置、ガイドローラ装置、及び、巻取り装置を示す模式図である。図２は、湾曲矯正工程におけるガイドローラと帯状極板との位置関係を示す模式図である。図２の（ａ）は、ガイドローラ上を走行している帯状極板をガイドローラ側から見た平面図であり、図２の（ｂ）はガイドローラを回転軸に平行に裁断することにより得られる断面図である。図３の（ａ）は、段部のコーナーにテーパーが形成されたガイドローラを回転軸に平行に切断した際に得られる断面図で、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）に示すガイドローラに帯状極板を配置した状態を示す断面図である。図４の（ａ）は、ガイドローラ上を走行している帯状極板をガイドローラ側から見た平面図であり、図４の（ｂ）はガイドローラを回転軸に平行に裁断することにより得られる断面図である。
【００１５】
図1に示すように、製造工程の前段側から後段に向かってプレス装置２１、ガイドローラ装置２２、巻取り装置２３が配置されている。プレス装置２１は、１対のプレスロール２１ａ，２１ｂを有する。プレスロール２１ａ，２１ｂは、駆動部（図示しない）によって図１に示す矢印の方向に回転することにより、プレスロール２１ａ，２１間に挿入された帯状極板２５を圧縮成形する。巻取り装置２３は、駆動部（図示しない）によって回転軸２３ａが図１に示す矢印の方向に回転することで、帯状極板２５がフープ状に巻き取られるようになっている。ガイドローラ装置２２は、プレス装置２１から巻取り装置２３に帯状極板２５を搬送するためのもので、複数の金属製ガイドローラ２４1〜２４5（従動ローラ）を有する。プレスロール２１ａ，２１ｂから巻取り装置２３に搬送される帯状極板２５には、長手方向に張力（巻取り張力）が加わる。ガイドローラ２４1〜２４5は、帯状極板２５に加わる張力が巻取りに適した所望の範囲となるように、帯状極板２５の上下面に交互に配置されている。ガイドローラ２４3は、湾曲矯正装置を兼ねている。ガイドローラ２４3は、図２の（ｂ）に示すように、回転軸方向の一方の端部に円周面から突出した段部２６を有する。ガイドローラ２４3では、段部２６に隣接する残りの部分が凹部２７となっている。
【００１６】
以下、図１に示す装置を用いた電極の製造方法を説明する。まず、帯状極板２５を作製する。帯状極板２５は、図２の（ａ）及び図３の（ｂ）に示すように、帯状集電体と、帯状集電体の一方の長辺に形成され、両面共に活物質含有層が存在しない集電体露出部２５ａと、帯状集電体の集電体露出部２５ａ以外の箇所に両面とも形成された活物質含有層２５ｂとを含む。活物質含有層２５ｂは、帯状集電体の長辺方向に連続的に形成されている。短辺方向の幅は、活物質含有層２５ｂの方が集電体露出部２５ａよりも広くなっている。帯状極板２５は、例えば、活物質含有スラリーを帯状集電体に一方の長辺を除いて両面に塗布し、乾燥することにより得られる。あるいは、活物質含有スラリーを集電体の両面に部分的に塗布し、乾燥した後、集電体露出部となる未塗布部が長辺に位置するように裁断することにより帯状極板２５を得る。
【００１７】
活物質含有スラリーは、例えば、活物質に、必要に応じて導電剤及び結着剤を添加し、これらを溶媒の存在下で混練することにより調製される。活物質には、正極用、負極用のいずれを用いても良い。
【００１８】
正極の活物質は、特に限定されるものではなく、種々の酸化物、例えば、リチウム含有コバルト酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ2）、二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＭｎＯ2）、リチウム含有ニッケル酸化物（例えば、ＬｉＮｉＯ2）、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物（例えば、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2）、リチウム含有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫化チタンや二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物などを挙げることができる。
【００１９】
負極の活物質は、特に限定されるものではなく、例えば、黒鉛質材料もしくは炭素質材料（例えば、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素、熱分解気相炭素質物、樹脂焼成体など）、カルコゲン化合物（例えば、二硫化チタン、二硫化モリブデン、セレン化ニオブなど）、軽金属（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、リチウム、リチウム合金など）、リチウムチタン酸化物（例えば、スピネル型のチタン酸リチウム）等を挙げることができる。
【００２０】
導電剤は、特に限定されるものではなく、例えば、黒鉛、炭素質物、アセチレンブラック、カーボンブラック等を挙げることができる。また、結着剤は、特に限定されるものではなく、例えば、例えばポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン(ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴムを用いることができる。
【００２１】
帯状集電体には、金属箔を使用することができる。金属箔は、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔等を挙げることができる。帯状集電体の厚さは５０μｍ以下にすることができる。
【００２２】
次いで、得られた帯状極板２５を、図１に示す矢印方向に回転しているプレスロール２１ａ，２１ｂ間に挿入し、圧縮成形を施す。帯状極板２５の挿入方向が帯状極板２５の長手方向に平行であるため、プレス圧力は、活物質含有層２５ｂに主に加わり、活物質含有層２５ｂが圧縮成形され、密度が高められる。集電体露出部２５ａには、プレス圧力がほとんど加わらないため、活物質含有層２５ｂの下地集電体に比して伸びが小さくなる。その結果、帯状極板２５に歪みや反りが生じる。
【００２３】
プレスロール２１ａ，２１ｂ間を通過した帯状極板２５は、ガイドローラ２４1〜２４5を経由して巻取り装置２３まで搬送される。湾曲矯正装置を兼ねたガイドローラ２４3では、図２及び図３に示すように、段部２６と凹部２７との境界Ｘに、集電体露出部２５ａと活物質含有層２５ｂとの境界が位置し、集電体露出部２５ａのみが段部２６上に配置される。活物質含有層２５ｂは、凹部２７に配置される。これにより、帯状極板２５の搬送方向（長手方向）に加わる巻取り張力を、集電体露出部２５ａに集中させることができる。その結果、集電体露出部２５ａを巻取り張力によって十分に伸ばすことができるため、帯状極板２５に生じた歪み及び反りを矯正することができる。ガイドローラ２４3を通過した帯状極板２５は、ガイドローラ２４4，２４5を経由して巻取り装置２３に巻き取られる。次いで、フープ状の帯状極板２５を必要に応じて所望のサイズに裁断することにより、電極が得られる。なお、帯状極板２５をそのまま電極として用いることもできる。
【００２４】
圧縮成形前の帯状極板２５では、帯状集電体全体が伸びていないため、圧縮成形前の帯状極板２５をガイドローラ２４3と接触させると、段部２６上の集電体露出部２５ａのみならず、活物質含有層２５ｂにも巻取り張力（応力）が分散する。圧縮成形後は、活物質含有層２５ｂの下地集電体が伸びて弛むため、巻取り張力（応力）が活物質含有層２５ｂの下地集電体にほとんど加わらず、伸ばされていない集電体露出部２５ａに巻取り張力を集中させることができる。この時、電極の歪み量は、圧縮後の歪み量に対し、電極を圧縮時の巻き取り張力と同じ張力で巻取り装置２３に巻き換えた後では約１０％軽減させることができる。
【００２５】
但し、ガイドローラ２４3の段部２６上に活物質含有層２５ｂが配置されると、巻取り張力が活物質含有層２５ｂにも分散するため、集電体露出部２５ａへの巻取り張力の集中は不十分になり、且つ、既に伸びている活物質含有層２５ｂの下地集電体をさらに延ばしてしまう恐れがあり、電極の歪みと反りが矯正されない。
【００２６】
ガイドローラ２４3に設ける段部２６の段差Ｈ（％）は、活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さを１００％とした際に下記（１）式を満たす。ここで、活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さは、製造後の電極における活物質含有層の帯状集電体片面当たりの厚さである。
【００２７】
７５０＜Ｈ      （１）
例えば段差Ｈが７５０％以下の場合であっても、電極の歪みや反りを矯正することは可能である。ただし、集電体を塑性変形させて十分に延ばし、十分な矯正効果を得るためには一定の時間が必要になるため、加工速度に制限がある。段差Ｈを７５０％より大きくすることで、極めて短い加工時間で十分な効果を得ることが可能になり，製造ラインの高速稼動を実現し，ひいては矯正工程における生産能力を向上させることが出来る。なお、帯状集電体の厚さが５０μｍ以下の場合に、段差Ｈが２０００％を超えると、亀裂や破断を生じる恐れがある。
【００２８】
ガイドローラ２４3に設ける段部２６のコーナーは、図２の（ｂ）に例示されるように直角あるいは略直角でも良いが、テーパーを設けても良い。テーパーは、図３の（ａ），（ｂ）に示すように、段部２６と凹部２７との境界Ｘと、段部２６の上面とが交わる部分に形成することが望ましい。テーパーＲ（ｍｍ）は、Ｒ≦１５であることが好ましい。テーパーＲを１５ｍｍ以下にすることによって、集電体露出部に応力を十分に集中させて伸ばすことができる。テーパーＲが小さいほど、集電体露出部を伸ばす効果が大きくなるものの、電極が蛇行した場合に電極破断が生じる等の恐れがあるため、０．５≦Ｒ≦７の範囲がより好ましい。
【００２９】
テーパーＲは、段部２６のＲ部のＲ面の数点を三次元測定器にて座標プロットすることにより、算出される。三次元測定器には、例えば、カールツァイス（ＺＥＩＳＳ）株式会社製の三次元測定機（型式：ＷＭＭ５５０）を使用することができる。
【００３０】
少なくとも湾曲矯正工程では、帯状極板２５の短辺方向に平行な断面での引張応力Ｆ（Ｎ／ｍｍ2）を、２０≦Ｆ≦１００の範囲にすることが好ましい。引張応力Ｆを２０（Ｎ／ｍｍ2）以上にすることによって、電極を精度よく巻き取るために必要な応力を満たしつつ、集電体露出部を十分に伸ばすことができる。引張応力Ｆを１００（Ｎ／ｍｍ2）以下にすることによって、電極の破断及び巻取り精度低下の問題を生じさせることなく、集電体露出部を十分に伸ばすことができる。よって、引張応力Ｆ（Ｎ／ｍｍ2）を２０≦Ｆ≦１００の範囲にすることによって、電極を破断させることなく、かつ電極を精度よく巻き取りつつ、集電体露出部を十分に伸ばすことができる。前述した段差ＨやテーパーＲの条件にも依るが、電極の破断及び巻取り精度低下を防止する効果を高めるためには２０≦Ｆ≦４０の範囲がより好ましい。
【００３１】
帯状極板には、６０℃以上１５０℃以下の温度で加熱処理を施しつつ、湾曲矯正を行うことが望ましい。加熱処理温度Ｔを６０℃以上にすることによって、塑性変形に必要となる応力を低減させる効果を高めることができる。また、帯状極板に掛ける応力が同じ場合には、加熱することによって電極の歪みや反りを矯正する効果を高めることができる。これらの効果は、加熱処理温度Ｔが高い方が得られやすいが、活物質含有層の熱による変質を避けるため、加熱処理温度Ｔは６０℃以上１５０℃以下の範囲にすることが望ましい。
【００３２】
図１では、プレス装置２１としてプレスロールを用いたが、活物質含有層を高密度化できるものであればプレスロールの代わりに使用することができる。例えば、プレスロールの代わりに平板プレスを用いることができる。また、プレス工程は、プレス圧力を多段階に変化させて行っても良い。
【００３３】
図１では、複数のガイドローラのうち一つのガイドローラを湾曲矯正装置として使用したが、湾曲矯正装置として使用するガイドローラの数は一つに限らず、全部または全部のうちの複数個にすることができる。また、湾曲矯正装置として使用するガイドローラの位置も前段側から３つ目のガイドローラ２４3に限られるものではなく、任意の位置のガイドローラを用いることができる。
【００３４】
図２では、ガイドローラ２４3の回転軸方向の一方の端部に円周面から突出した段部２６を設けたが、段部の形成方法はこれに限定されず、集電体露出部を伸ばす効果が得られるものであれば良い。例えば図４に例示されるように、回転軸方向の中央付近に円周面から突出した環状の段部２６を設け、段部２６に隣接する両側の円周面を凹部２７とすることができる。
【００３５】
図２〜図４では、帯状極板の片側の長辺にのみ集電体露出部を設けたが、帯状極板の両方の長辺に集電体露出部を設けても良い。帯状極板の両方の長辺に集電体露出部を設けると、電極の反りと歪を防止する効果をより高めることができる。一方、図２のように、帯状極板の片側の長辺にのみ集電体露出部を設けると、高い電池容量とエネルギー密度を得ることができる。
【００３６】
図２〜図４では、帯状極板の両面に活物質含有層を設けたが、帯状極板の片面のみに活物質含有層を設けることもできる。
【００３７】
図２〜図４では、帯状集電体の長辺方向に連続的に活物質含有層を形成したが、帯状集電体の長辺方向に間欠的に活物質含有層を形成し、活物質含有層の間に活物質含有層未形成部を設けても良い。
【００３８】
以上説明した第１の実施形態によれば、圧縮成形が施された帯状極板を、集電体露出部がローラの段部に位置し、かつ活物質含有層がローラの凹部に位置するように配置し、帯状極板の長辺方向に張力を加えるため、張力を集電体露出部に集中させることができ、集電体露出部を塑性変形させて十分に伸ばすことができる。また、段部の段差Ｈを７５０％より大きくすることで、極めて短い加工時間で十分な効果を得ることが可能になり，製造ラインの高速稼動を実現し，ひいては生産能力を向上させることが出来る。よって、圧縮成形で電極に生じた歪みや反りを短時間で矯正することができる。また、電極群を作製する際の電極の破断を防止することができる。その結果、品質の優れた電極を高い生産効率で製造することが可能となる。
【００３９】
（第２の実施形態）
第２の実施形態によれば、正極と、負極と、非水電解質とを備える電池の製造方法が提供される。正極及び負極のうち少なくとも一方の電極は、第１の実施形態に係る方法で製造される。図５は、第２の実施形態に係る方法で製造される非水電解質電池の展開斜視図である。図６は、図５示す電池で用いられる電極群の部分展開斜視図である。
【００４０】
図５に示す電池は、密閉型の角型非水電解質二次電池である。非水電解質二次電池は、外装缶１と、蓋２と、正極出力端子３と、負極出力端子４と、電極群５とを備える。図５に示すように、外装缶１は、有底角筒形状をなし、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成される。
【００４１】
図６に示すように、偏平型の電極群５は、正極６と負極７がその間にセパレータ８を介して偏平形状に捲回されたものである。正極６は、例えば金属箔からなる帯状の正極集電体と、正極集電体の集電体露出部からなる正極集電タブ６ａと、少なくとも正極集電タブ６ａの部分を除いて正極集電体に形成された正極活物質層６ｂとを含む。一方、負極７は、例えば金属箔からなる帯状の負極集電体と、負極集電体の集電体露出部からなる負極集電タブ７ａと、少なくとも負極集電タブ７ａの部分を除いて負極集電体に形成された負極活物質層７ｂとを含む。
【００４２】
このような正極６、セパレータ８及び負極７は、正極集電タブ６ａが電極群の捲回軸方向にセパレータ８から突出し、かつ負極集電タブ７ａがこれとは反対方向にセパレータ８から突出するよう、正極６及び負極７の位置をずらして捲回されている。このような捲回により、電極群５は、図６に示すように、一方の端面から渦巻状に捲回された正極集電タブ６ａが突出し、かつ他方の端面から渦巻状に捲回された負極集電タブ７ａが突出している。
【００４３】
電解液（図示しない）は、電極群５に含浸されている。矩形板状の蓋２は、外装缶１の開口部に例えばレーザでシーム溶接される。蓋２は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄あるいはステンレスなどの金属から形成される。蓋２と外装缶１は、同じ種類の金属から形成されることが望ましい。
【００４４】
図５に示すように、蓋２の外面の中央付近に安全弁９が設けられている。安全弁９は、蓋２の外面に設けられた矩形状の凹部９ａと、凹部９ａ内に設けられたＸ字状の溝部９ｂとを有する。溝部９ｂは、例えば、蓋２を板厚方向にプレス成型することにより形成される。注液口１０は、蓋２に開口され、電解液の注液後に封止される。
【００４５】
蓋２の外面には、安全弁９を間に挟んだ両側に正負極出力端子３，４が絶縁ガスケット（図示しない）を介してかしめ固定されている。負極活物質に炭素系材料を使用するリチウムイオン二次電池の場合、正極出力端子３には、例えば、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が使用され、負極出力端子４には、例えば、銅、ニッケル、ニッケルメッキされた鉄などの金属が使用される。また、負極活物質にチタン酸リチウムを使用する場合は、上記に加え、負極出力端子４にアルミニウムあるいはアルミニウム合金を使用してもかまわない。
【００４６】
正極リード１１は、一端が、正極出力端子３にかしめ固定あるいは溶接によって電気的に接続され、かつ他端が正極集電タブ６ａに電気的に接続されている。負極リード１２は、一端が、負極出力端子４にかしめ固定あるいは溶接によって電気的に接続され、かつ他端が負極集電タブ７ａに電気的に接続されている。正負極リード１１，１２を正負極集電タブ６ａ，７ａに電気的に接続する方法は、特に限定されるものではないが、例えば超音波溶接やレーザ溶接等の溶接が挙げられる。
【００４７】
このように、正極出力端子３と正極集電タブ６ａとが正極リード１１を介して電気的に接続され、負極出力端子４と負極集電タブ７ａとが負極リード１２を介して電気的に接続されることにより、正負極出力端子３，４から電流を取り出せるようになる。
【００４８】
正負極リード１１，１２の材質は、特に指定しないが、正負極出力端子３，４と同じ材質にすることが望ましい。例えば、出力端子の材質がアルミニウム又はアルミニウム合金の場合は、リードの材質をアルミニウム、アルミニウム合金にすることが好ましい。また、出力端子が銅の場合は、リードの材質を銅などにすることが望ましい。
【００４９】
ここで、セパレータ及び非水電解質について説明する。
【００５０】
セパレータは、特に限定されるものではなく、例えば、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物などを用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー、セルロースなどをあげることができる。
【００５１】
非水電解質には、非水溶媒に電解質（例えば、リチウム塩）を溶解させた非水電解液を用いることができる。非水溶媒は、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフランなどを挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質は、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）などのリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、０．２ｍｏｌ／Ｌ〜３ｍｏｌ／Ｌとすることが望ましい。電解質の濃度が低すぎると十分なイオン導電性を得ることができない場合がある。一方、高すぎると電解液に完全に溶解できない場合がある。
【００５２】
以上説明した第２の実施形態によれば、圧縮成形が施された帯状極板を、集電体露出部がローラの段部に位置し、かつ活物質含有層がローラの凹部に位置するように配置し、帯状極板の長辺方向に張力を加えるため、張力を集電体露出部に集中させることができ、集電体露出部を塑性変形させて十分に伸ばすことができる。また、段部の段差Ｈを７５０％より大きくすることで、極めて短い加工時間で十分な効果を得ることが可能になり，製造ラインの高速稼動を実現し，ひいては矯正工程における生産能力を向上させることが出来る。よって、圧縮成形で電極に生じた歪みや反りを短時間で矯正することができる。また、捲回型電極群を作製する工程において生じていた電極の破断、巻きズレや皺・亀裂などの問題を解消することができるため、品質、生産効率に優れた電極の製造を実現することができる。
【実施例】
【００５３】
以下に実施例を説明するが、実施形態の主旨を超えない限り、実施形態は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。
【００５４】
（実施例１）
以下に、リチウムイオン二次電池用の正極および負極の実施例を示す。
【００５５】
正極活物質としてＬｉＣｏＯ2と、導電剤として黒鉛粉末と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを混合し、これらを有機溶媒に分散させ、スラリーを調製した。得られたスラリーを集電体としての帯状アルミニウム箔に長辺一辺の両面を除いて塗布した後、乾燥することにより、帯状の正極板を作製した。
【００５６】
負極活物質としてＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12と、導電剤として炭素粉末と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを混合し、これらを有機溶媒に分散させ、スラリーを調製した。得られたスラリーを集電体としての帯状アルミニウム箔に長辺一辺の両面を除いて塗布した後、乾燥することにより、帯状の負極板を作製した。
【００５７】
帯状の正極板、帯状の負極板それぞれについて、図1に示すプレス装置２１で活物質含有層を圧縮した後、ガイドローラ装置２２を経由して巻取り装置２３によりフープ状に巻き取った。湾曲矯正装置を兼ねたガイドローラ２４3では、段部２６と凹部２７との境界Ｘに、集電体露出部２５ａと活物質含有層２５ｂとの境界を位置させ、集電体露出部２５ａを段部２６上に配置し、活物質含有層２５ｂを凹部２７に配置した。表１に、段部２６の段差Ｈ、テーパーＲを示す。また、プレス装置２１による圧縮成形工程から巻取り装置２３によりフープ状に巻き取られるまで、帯状の正極板、帯状の負極板それぞれの長手方向に引張張力（巻取り張力）が加わった。帯状の正極板、帯状の負極板それぞれの短辺方向に平行な断面での引張応力Ｆを下記表１に示す。帯状の正極板、帯状の負極板それぞれについて、湾曲矯正工程では加熱処理を行わず、室温（ＲＴ）雰囲気で湾曲矯正を行った。
【００５８】
巻取り装置２３によりフープ状に巻き取った正極板及び負極板をそれぞれ、１ｍの長さに切り出し、歪み量を計測した。歪み量は、正極６の場合、図７に示すように、正極６の長さＬ（１ｍ）と平行な地点と、正極６の最も湾曲した部分との最短距離Ｙ1である。負極７の場合、負極７の長さＬ（１ｍ）と平行な地点と、負極７の最も湾曲した部分との最短距離Ｙ2を歪み量とする。歪み量の測定結果を表１に示す。
【００５９】
歪み量の測定後、正極と負極の間にセパレータを配置し、集電体露出部からなる正極集電タブを電極群の捲回軸方向にセパレータから突出させ、かつ集電体露出部からなる負極集電タブをこれとは反対方向にセパレータから突出させ、扁平形状に捲回することにより、図６に示す電極群を作製した。
【００６０】
（実施例２〜１３および比較例１，２）
ガイドローラに設ける段部の段差Ｈ、テーパーＲ、帯状の正負極板の引張応力Ｆ、さらに電極の加熱温度Ｔの条件を表１に示した様にすること以外は、実施例１と同様にした。なお、比較例１では、ガイドローラに段部を設けず、電極の歪み、反りの矯正を一切行わなかった。また、加熱温度Ｔが「ＲＴ」と表示されているものは、室温（ＲＴ）雰囲気で湾曲矯正を行った。加熱温度Ｔに１４０℃と記載されている実施例１３では、正負極板に１４０℃の加熱処理を施しながら湾曲矯正を行った。
【００６１】
実施例及び比較例について、矯正加工の生産能力（加工に要するタクトタイム）を測定し、その結果を比較例２を１として表２に示す。また、電極群作製時の捲回工程における電極に起因して生じた不良（電極の捲きズレ）の発生率と、電極群作製時の捲回工程における生産能力（捲回工程に要するタクトタイム）とを測定し、これらの結果を比較例２を１として表２に示す。
【００６２】
さらに、電極群作製における捲回工程時の、皺、亀裂及び電極破断の有無を測定し、その結果を表２に示す。
【表１】
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【００６３】
【表２】
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【００６４】
表１，２から明らかなように、実施例１〜１３によると、正極歪み量及び負極歪み量の双方が、比較例１に比して小さくなることがわかる。また、実施例１〜１３によると、電極作製時の電極破断、電極に生じる皺及び亀裂が皆無であり、電極に起因する電極群作製時の不良率が比較例１に比して小さい。一方、比較例２では、段部の段差が７５０％であるため、矯正加工及び捲回工程の双方の生産能力が実施例１に比して劣っていた。
【００６５】
実施例１〜４の比較から、段差Ｈが大きい方が、正負極の歪みが小さくなり、矯正加工及び捲回工程の双方の生産能力が高くなり、電極群作製時の不良率が小さくなる傾向を示すことがわかる。
【００６６】
なお、前述した実施例では、捲回型の電極群に適用した例を説明したが、正極と負極をその間にセパレータを介在させながら交互に積層する、いわゆる積層型の電極群にも適用することができる。実施例によれば、圧縮成形で電極に生じた歪み及び反りを高い生産効率で矯正することができるため、正極と負極をその間にセパレータを介在させながら交互に積層することにより積層型の電極群を作製すると、正極及び負極に皺、亀裂及び破断が生じず、電極群作製における不良率を減少させることができる。
【００６７】
以上述べた少なくとも一つの実施形態及び実施例によれば、段部の段差Ｈが７５０％を超えるローラを用い、圧縮成形が施された帯状極板を、集電体露出部がローラの段部に位置し、かつ活物質含有層がローラの凹部に位置するように配置し、帯状極板の長辺方向に張力を加えるため、張力を集電体露出部に集中させることができ、集電体露出部を塑性変形させて短時間のうちに十分に伸ばすことができる。これにより、帯状極板に加える張力を大幅に増加させることなく、圧縮成形で電極に生じた歪みや反りを高い生産効率で矯正することができる。また、電極群を作製する際の電極破断を防止することができる。
【００６８】
以上に実施形態及び実施例を説明したが、説明したものに限定されるものではない。例えば、活物質含有ペーストを塗布した厚さや重量、塗布部と未塗布部との比率、電極板の圧縮密度、または第二の工程の影響などに応じて、ガイドローラに設ける段部の段差や形状、引っ張り応力などを適宜変更することで同等の効果を得ることが出来る。さらに、活物質ペーストの塗布は連続であっても間欠であっても同等の効果が得ることが出来、電極の集電基材もアルミニウム箔に限定されるものではなく、その材質や厚み、引っ張り強度や硬度に応じて、前記した段差の高さや形状、引っ張り応力などを適宜変更することで、やはり同等の効果を得ることが出来る。
【００６９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７０】
１…外装缶、２…蓋、３…正極出力端子、４…負極出力端子、５…電極群、６…正極、６ａ…正極集電タブ、６ｂ…正極活物質含有層、７…負極、７ａ…負極集電タブ、７ｂ…負極活物質含有層、８…セパレータ、９…安全弁、９ａ…凹部、９ｂ…溝部、１０…注液口、１１…正極リード、１２…負極リード、２１…プレス装置、２１ａ，２１ｂ…プレスロール、２２…ガイドローラ装置、２３…巻取り装置、２４1〜２４5…ガイドローラ、２５…帯状極板、２５ａ…集電体露出部、２５ｂ…活物質含有層、２６…段部、２７…凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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