(57)【要約】【課題】セパレータ同士の熱融着形状の工夫によりセパレータと電極板とを積層する際の位置決め精度及び作業効率を向上させ得る二次電池の電池要素及びその製造方法を提供する。【解決手段】正極板２及び負極板３の一方をセパレータ４同士で挟んでなる電極ユニット５と正極板２及び負極板３の他方とを順次積層することにより形成される二次電池の電池要素１であって、前記電極ユニット５は、その外周に複数の切り欠き９を備え、前記切り欠き９の縁部に、前記電極ユニット５を積層するときの位置決め基準となり前記セパレータ４同士を融着して接合する第一融着部１０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板（２）及び負極板（３）の一方をセパレータ（４）同士で挟んでなる電極ユニット（５）と正極板（２）及び負極板（３）の他方とを順次積層することにより形成される二次電池の電池要素（１）であって、
前記電極ユニット（５）は、その外周に複数の切り欠き（９）を備え、
前記切り欠き（９）の縁部に、前記電極ユニット（５）を積層するときの位置決め基準となり前記セパレータ（４）同士を融着して接合する第一融着部（１０）を備えることを特徴とする二次電池の電池要素。
【請求項２】
前記切り欠き（９）の形状は、Ｖ字状であることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の電池要素。
【請求項３】
前記切り欠き（９）の形状は、矩形又は台形であることを特徴とする請求項１に記載の二次電池の電池要素。
【請求項４】
前記電極ユニット（５）は、その外周端面と前記正極板（２）又は前記負極板（３）の端面との間に、前記セパレータ（４）同士を融着・接合して不連続に列設された第二融着部（１１）を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の二次電池の電池要素。
【請求項５】
前記第一融着部（１０）の一部は、前記電極ユニット（５）内で、前記正極板（２）又は前記負極板（３）の端面に当接することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の二次電池の電池要素。
【請求項６】
前記電極ユニット（５）は、前記第一融着部（１０）より内側で前記正極板（２）又は前記負極板（３）の端面に当接し前記セパレータ（４）同士を融着して接合する第三融着部（１２）を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の二次電池の電池要素。
【請求項７】
正極板（２）及び負極板（３）の一方をセパレータ（４）同士で挟んでなる電極ユニット（５）と正極板（２）及び負極板（３）の他方とを順次積層して製造する二次電池の電池要素（１）の製造方法であって、
前記電極ユニット（５）の切り欠き（９）の縁部を融着して第一融着部（１０）を形成する融着工程と、
前記電極ユニット（５）を順次積層する積層工程と
を有し、
前記積層工程は、前記第一融着部（１０）を案内部材（８）に係合させることにより前記各電極ユニット（５）を位置決めすることを特徴とする二次電池の電池要素の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、袋状の電極ユニットを備えた二次電池の電池要素とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な製品に使用されている二次電池は、正極板、セパレータ及び負極板が順次積層された電池要素を備える。電池要素において、セパレータを介して積層された正極板と負極板との相互の位置ずれは、電池性能を低下させたり電池寿命を短命化させたりする要因になることから、正極板と負極板とが位置ずれしないように積層を実施することが肝要である。
【０００３】
従来の積層方式は、長尺帯状のセパレータを折り畳み、その折り目の間に正極板及び負極板を交互に挟みながら積層するいわゆる葛折式が一般的であった。
【０００４】
そのようななかで、例えば特許文献１に示すように、セパレータの端部の少なくとも一部を熱溶着により接合して袋を形成し、当該袋内に正極板を配置した袋詰正極と、袋詰正極に積層され、正極板よりも大きい負極板とを有し、熱溶着によりセパレータに形成される溶着部は、積層方向から見て、負極板の外周よりも外側に設けられているという技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２２７１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１には、袋詰正極と正極板よりも大きい負極板とを順次積層する際、袋詰正極同士を位置決めする手段を有しない。そのため、袋詰極板相互間には位置ずれが発生するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、セパレータ同士の熱融着形状の工夫によりセパレータと電極板とを積層する際の位置決め精度及び作業効率を向上させ得る二次電池の電池要素及びそ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】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、正極板（２）及び負極板（３）の一方をセパレータ（４）同士で挟んでなる電極ユニット（５）と正極板（２）及び負極板（３）の他方とを順次積層することにより形成される二次電池の電池要素（１）であって、前記電極ユニット（５）は、その外周に複数の切り欠き（９）を備え、前記切り欠き（９）の縁部に、前記電極ユニット（５）を積層するときの位置決め基準となり前記セパレータ（４）同士を融着して接合する第一融着部（１０）を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、電極ユニット（５）は、その外周に複数の切り欠き（９）を備え、切り欠き（９）の縁部に、電極ユニット（５）を積層するときの位置決め基準となりセパレータ（４）同士を融着して接合する第一融着部（１０）を備える。そのため、セパレータ（４）からなる電極ユニット（５）を積層する際の位置決め精度と作業効率が向上するという優れた効果を奏する。
【００１０】
また、請求項７に記載の発明は、正極板（２）及び負極板（３）の一方をセパレータ（４）同士で挟んでなる電極ユニット（５）と正極板（２）及び負極板（３）の他方とを順次積層して製造する二次電池の電池要素（１）の製造方法であって、前記電極ユニット（５）の切り欠き（９）の縁部を融着して第一融着部（１０）を形成する融着工程と、前記電極ユニット（５）を順次積層する積層工程とを有し、前記積層工程は、前記第一融着部（１０）を案内部材（８）に係合させることにより前記各電極ユニット（５）を位置決めすることを特徴とする。
【００１１】
この方法によれば、電極ユニット（５）の切り欠き（９）の縁部を融着して第一融着部（１０）を形成する融着工程と、電極ユニット（５）を順次積層する積層工程とを有し、積層工程は、第一融着部（１０）を案内部材（８）に係合させることにより各電極ユニット（５）を位置決めする。そのため、電極ユニット（５）の位置決めは極めて正確かつ容易に行われ、電池要素の生産性向上に大きく貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の電池要素を、位置決めした電極ユニットと負極板との積層形態とともに示す斜視図である。
【図２】図１のII-II矢視部分を拡大して示す平面図である。
【図３】図２の他の態様を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分又は同一の機能を有する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
【００１４】
図１に示すように、電池要素１は、正極板２を二枚のセパレータ４で挟んでなる電極ユニット５と負極板３とを順次積層することにより形成される。なお、正極板２に代えて負極板３を挟んだ電極ユニットが、正極板２と順次積層されるように構成してもよい。
【００１５】
図示しない二次電池は、電池要素１をラミネートフィルムや金属板などからなる気密な電池容器に、正負の電極端子が突出するように、電解液とともに収納したものである。
【００１６】
正極板２は、正極活物質、導電剤及び結着剤からなる正極合材を適切な溶媒に懸濁させて混合し、スラリーとしたものを正極集電体の片面または両面に塗布し、乾燥することで作製することができる。正極板２は、それから電力を取り出し電池容器の外部へ導くタブ状の部材である正極端子６を有する。
【００１７】
負極板３は、負極活物質、導電剤及び結着剤からなる負極合材を適切な溶媒に懸濁させて混合し、スラリーとしたものを負極集電体の片面または両面に塗布し、乾燥することで作製することができる。負極板３は、それから電力を取り出し電池容器の外部へ導くタブ状の部材である負極端子７を有する。
【００１８】
セパレータ４は、正極板２及び負極板３を電気的に絶縁し、電解質を非水溶媒に溶解させて生成した電解液を保持する役割を有する。セパレータ４は、例えば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子（ポリエチレン、ポリプロピレン）の多孔膜を用いることができる。なお、セパレータ４は、正極板２と負極板３との絶縁を担保するため、正極板２及び負極板３よりもさらに大きい外形状を有することが好ましい。
【００１９】
電極ユニット５は、同一形状の二枚のセパレータ４の間に正極端子６を突出させた状態で正極板２を収容し外周を融着して袋状になしたものである。但し、一枚のセパレータを二つ折りにして、折り目の辺が正極板２の正極端子６を有しない辺に対応するように正極板２を収容して形成してもよい。
【００２０】
電極ユニット５は、正極端子６を有しない各対辺に切り欠き９を備える。図２及び図３には、各対辺にそれぞれ二の切り欠き９を有する例を示したが、各一辺には一又は複数の切り欠き９を備えるようにすることができる。すなわち、電極ユニット５はその外周に複数の切り欠き９を備えるのである。
【００２１】
切り欠き９の形状は、図２に示すように、電極ユニット５の各辺の端面に開口するＶ字状であることが好ましいが、図３に示すように、矩形であってもよい。また、矩形の開口側を拡張して台形としてもよい。さらに、これらの形状のものを任意に組み合わせて設けるようにしてもよい。
【００２２】
各切り欠き９の縁部には、切り欠き９の端面に沿って所定幅で融着された第一融着部１０が設けられている。また、セパレータ４外周端面とセパレータ４の間に挟まれた正極板２の端面との間には、セパレータ４同士を融着・接合して適宜な間隔で不連続となるように列設された−符号状又は・符号状の第二融着部１１が設けられている。第二融着部１１は、これらの形状に限定されるものではなく、他の如何なる形状であってもよい。
【００２３】
第一融着部１０及び第二融着部１１は、同位置で重ね合わされた二枚のセパレータ４が、セパレータ４の面に垂直な方向に加熱され押圧されることにより、セパレータ４の樹脂同士が溶融し合い融着・接合して形成される。第一融着部１０及び第二融着部１１により、二枚のセパレータ４が袋状の電極ユニット５として形成されるとともに、適度な開口部が形成されることにより、電解液の流通を容易にさせる。
【００２４】
第一融着部１０は、切り欠き９の端面を硬化して剛性を向上させるので、電極ユニット５を積層させる図示しないスタッキング装置に設けられた案内部材８と効果的に係合することができる。そして、第一融着部１０を有する切り欠き９は、電極ユニット５の位置決めの基準となるので、電極ユニット５が位置ずれを起こすことなく正確に積層され得る。
【００２５】
第一融着部１０の最奥行部分である頂点又は辺は、正極板２の端面に当接している。そのため、電極ユニット５内での正極板２は適正な位置に保持される。
【００２６】
なお、正極板２が比較的小さくて、電極ユニット５内で、第一融着部１０の最奥行部分である頂点又は辺に正極板２の端面が当接しない場合には、電極ユニット５は、第一融着部１０より内側（奥）で正極板２の端面に当接しセパレータ４同士を融着して接合する第三融着部１２を備えることが好ましい。
【００２７】
案内部材８は、切り欠き９と二点又は三点で確実に係合できることから、丸棒であることが好ましいが、三角棒又は四角棒等であってもよい。
【００２８】
（製造方法）
製造工程には、電極ユニット５の切り欠き９の縁部を融着して第一融着部１０を形成する融着工程と、電極ユニット５を順次積層する積層工程とを有する。そして、積層工程では、第一融着部１０が案内部材８と係合することにより各電極ユニット５は位置決めされる。図１に示すように、スタッキング装置では、積層前の搬送時に位置決めされた負極板３と案内部材８により位置決めされた電極ユニット５とが交互に積層される。そして、積層工程の後、電極ユニット５間の位置ずれを防止するため、必要に応じて電極ユニット５同士を融着させる。
【００２９】
以上詳述したことから明らかなように、本実施形態の二次電池の電池要素によれば、電極ユニット５は、その外周に複数の切り欠き９を備え、切り欠き９の縁部に、電極ユニット５を積層するときの位置決め基準となりセパレータ４同士を融着して接合する第一融着部１０を備える。そのため、セパレータ４からなる電極ユニット５を積層する際の位置決め精度と作業効率が向上するという優れた効果を奏する。
【００３０】
また、切り欠き９の形状は、Ｖ字状であるから、案内部材８と二点で確実に係合する。そのため、正確で効果的な位置決めを行うことができる。
【００３１】
また、切り欠き９の形状は、矩形又は台形であるから、三点で係合できる。そのため、確実で効果的な位置決めを行うことができる。また、電極ユニット５内での正負電極板の端面との当接を辺全体で行うことができるので、正負電極板の保持がより確実となる。
【００３２】
また、電極ユニット５は、その外周端面と正極板２又は負極板３の端面との間に、セパレータ４同士を融着・接合して不連続に列設された第二融着部１１を備える。そのため、電極ユニット５が効果的に袋状に形成されるとともに、電極ユニット５に適度な開口部が形成されることにより、電解液の流通が容易となり、電池性能が向上する。
【００３３】
また、第一融着部１０の一部は、電極ユニット５内で、正極板２又は負極板３の端面に当接する。そのため、正極板２又は負極板３は電極ユニット５内の適正な位置に保持される。
【００３４】
また、電極ユニット５は、第一融着部１０より内側で正極板２又は負極板３の端面に当接しセパレータ４同士を融着して接合する第三融着部１２を備える。そのため、正極板２又は負極板３は、第一融着部１０の一部に当接しないような小さい形状のものであっても、電極ユニット５内で移動することなく、適正な位置に保持され得る。
【００３５】
また、本実施形態の二次電池の電池要素の製造方法によれば、電極ユニット５の切り欠き９の縁部を融着して第一融着部１０を形成する融着工程と、電極ユニット５を順次積層する積層工程とを有し、積層工程は、第一融着部１０を案内部材８に係合させることにより各電極ユニット５を位置決めする。そのため、電極ユニット５の位置決めは極めて正確かつ容易に行われ、電池要素の生産性向上に大きく貢献する。
【００３６】
なお、本発明は、当業者の知識に基づいて様々な変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものを含む。また、前記変更等を加えた実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りいずれも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３７】
１    電池要素
２    正極板
３    負極板
４    セパレータ
５    電極ユニット
８    案内部材
９    切り欠き
１０    第一融着部
１１    第二融着部
１２    第三融着部
【図１】
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【図２】
2014232591.tif 000004
【図３】
2014232591.tif 000005