(57)【要約】  生産性を高めることができ、かつ、簡単なプロセスで、正極部材と負極部材の間に帯状セパレータを介在させた状態で正極部材と負極部材が交互に位置付けられる構造を有する電池とその製造方法を提供する。帯状セパレータ（１０）の長手方向に沿って短冊状の正極部材（２０）と短冊状の負極部材（３０）とを帯状セパレータ（１０）の表面上に配置し、帯状セパレータ（１０）の一方端部から帯状セパレータ（１０）を折り曲げて巻き取ることによって、正極部材（２０）と負極部材（３０）との間に帯状セパレータ（１０）が介在した積層型の電池要素（１）を形成する。
2010087123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状のセパレータの長手方向に沿って短冊状の正極部材と短冊状の負極部材とを前記帯状のセパレータの表面上に配置し、前記帯状のセパレータの一方端部から前記帯状のセパレータを折り曲げて巻き取ることによって、前記正極部材と前記負極部材との間に前記帯状のセパレータが介在した積層型の電池を形成する、電池の製造方法。
【請求項２】
前記正極部材と前記負極部材とを前記帯状のセパレータの一方側の表面のみに配置し、前記帯状のセパレータの一方端部から前記帯状のセパレータを折り曲げて一方向に巻き取ることによって、前記正極部材と前記負極部材との間に前記帯状のセパレータが介在した積層型の電池を形成する、請求項１に記載の電池の製造方法。
【請求項３】
前記正極部材と前記負極部材とを複数組、前記帯状のセパレータの表面上に予め配置した状態で、前記帯状のセパレータの一方端部から前記帯状のセパレータを折り曲げて巻き取ることによって、前記正極部材と前記負極部材との間に前記帯状のセパレータが介在した積層型の電池を形成する、請求項１または請求項２に記載の電池の製造方法。
【請求項４】
前記帯状のセパレータの一方端部から前記帯状のセパレータを連続して折り曲げて巻き取る、請求項３に記載の電池の製造方法。
【請求項５】
二つの前記正極部材と二つの前記負極部材とを交互に前記帯状のセパレータの表面上に配置する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の電池の製造方法。
【請求項６】
帯状のセパレータの長手方向に沿って正極部材と負極部材とが前記帯状のセパレータの表面上に配置され、前記帯状のセパレータの一方端部を中心として前記帯状のセパレータが折り曲げられて巻かれることによって、前記正極部材と前記負極部材との間に前記帯状のセパレータが介在した積層型の電池が形成されている、電池。
【請求項７】
前記正極部材と前記負極部材とが前記帯状のセパレータの一方側の表面のみに配置されている、請求項６に記載の電池。
【請求項８】
二つの前記正極部材と二つの前記負極部材とが交互に前記帯状のセパレータの表面上に配置されている、請求項６または請求項７に記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には電池とその製造方法に関し、特定的には、リチウムイオン二次電池、リチウム二次電池、ポリマー二次電池などの二次電池において正極板と負極板の間にセパレータを介在させた状態で正極板と負極板が交互に位置付けられるように積層された積層型二次電池とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、たとえば、枚葉状の正極板と負極板の間に帯状のセパレータを介在させた状態で正極板と負極板が交互に位置付けられるように、ジグザグにセパレータが折り畳まれて二次電池が形成される積層型の二次電池の製造方法が、たとえば、特許第３７９４６３２号公報（以下、特許文献１という）で提案されている。【０００３】
特許文献１で提案された製造方法では、まず、帯状のセパレータ上に負極板供給機構によって負極板が載置されて、その上にセパレータが折り重ねられる。次に、その折り重ねられた帯状のセパレータ上に正極板供給機構によって正極板が載置されて、その上に帯状のセパレータが折り重ねられる。これらの動作が所定回数繰り返されて負極板と正極板の間に帯状のセパレータが介在された状態で積層される。【０００４】
また、たとえば、枚葉状の正極板と負極板の間に帯状のセパレータを介在させた状態で正極板と負極板が交互に位置付けられるように、帯状のセパレータが一方向に巻かれて二次電池が形成される積層型の二次電池の製造方法が、たとえば、特許第４０３５１０２号公報（以下、特許文献２という）で提案されている。【０００５】
特許文献２で提案された製造方法では、まず、帯状のセパレータの片面側に正極板を、その反対面側に負極板を同時に配置し、その正極板と負極板の間に帯状のセパレータを介在して正極板と負極板の両端部をクランプする。次に、そのクランプ部を一方向に半回転する。この動作を繰り返して、正極板と負極板の間に帯状のセパレータを介在させて、一方向に帯状のセパレータが巻かれた積層型の二次電池が製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３７９４６３２号公報
【特許文献２】特許第４０３５１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された製造方法では、正極板と負極板を交互に一枚ずつ、帯状セパレータの上に載置して、正極板の載置動作と負極板の載置動作との間で、帯状セパレータを折り曲げる動作が間欠的に行われる。このため、必要枚数の正極板と負極板を帯状セパレータの上に載置して正負極板の積層が完了するまでに相対的に長い時間を要する。このため、生産性が極めて低いという問題がある。【０００８】
一方、特許文献２に開示された製造方法では、正極板と負極板を帯状セパレータの両側に同時に載置することができるので、特許文献１に開示された製造方法に比べて生産性が高くなる。しかしながら、正極板と負極板を帯状セパレータの両側に同時に載置した後、正極板と負極板の両端部をクランプして間欠的に半回転させるので、必要枚数の正極板と負極板を帯状セパレータの上に載置して正負極板の積層が完了するまでには相対的に長い時間を要する。このため、生産性を高めるのに限度がある。また、正極板と負極板を帯状セパレータの両側に同時に載置するので、複雑な動作や機構になるという問題がある。【０００９】
そこで、この発明の目的は、上述のような従来技術の問題点に鑑みて、生産性を高めることができ、かつ、簡単なプロセスで、正極部材と負極部材の間に帯状セパレータを介在させた状態で正極部材と負極部材が交互に位置付けられる構造を有する電池とその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に従った電池の製造方法は、帯状のセパレータの長手方向に沿って短冊状の正極部材と短冊状の負極部材とを帯状のセパレータの表面上に配置し、帯状のセパレータの一方端部から帯状のセパレータを折り曲げて巻き取ることによって、正極部材と負極部材との間に帯状のセパレータが介在した積層型の電池を形成することを特徴とする。【００１１】
この発明の製造方法では、短冊状の正極部材と短冊状の負極部材とを帯状のセパレータの表面上に配置し、帯状のセパレータの一方端部から帯状のセパレータを折り曲げて巻き取るので、帯状セパレータの一方端部を中心にして巻き取るという簡単なプロセスで、正極部材と負極部材の間に帯状セパレータを介在させた状態で正極部材と負極部材が交互に位置付けられる構造を実現することができる。【００１２】
この発明の電池の製造方法において、正極部材と負極部材とを帯状のセパレータの一方側の表面のみに配置し、帯状のセパレータの一方端部から帯状のセパレータを折り曲げて一方向に巻き取ることによって、正極部材と負極部材との間に帯状のセパレータが介在した積層型の電池を形成することを特徴とすることが好ましい。【００１３】
このように正極部材と負極部材とを帯状のセパレータの一方側の表面のみに配置し、帯状のセパレータの一方端部から帯状のセパレータを折り曲げて一方向に巻き取るので、帯状セパレータを交互にジグザグに折り曲げる方法や、帯状セパレータの両面に正極部材と負極部材を載置して帯状セパレータを巻き取る方法に比べて、より簡単なプロセスで、正極部材と負極部材の間に帯状セパレータを介在させた状態で正極部材と負極部材が交互に位置付けられる構造を実現することができる。【００１４】
また、この発明の電池の製造方法において、正極部材と負極部材とを複数組、帯状のセパレータの表面上に予め配置した状態で、帯状のセパレータの一方端部から帯状のセパレータを折り曲げて巻き取ることによって、正極部材と負極部材との間に帯状のセパレータが介在した積層型の電池を形成することを特徴とすることが好ましい。【００１５】
このように正極部材と負極部材とを複数組、帯状のセパレータの表面上に予め配置した状態で、帯状のセパレータの一方端部から帯状のセパレータを折り曲げて巻き取るので、帯状セパレータの片面上に正極部材または負極部材を一つずつ載置した後、帯状セパレータを交互に折り曲げる方法や、帯状セパレータの両面上に正極部材と負極部材を一組ずつ載置した後、帯状セパレータを半回転する方法に比べて、工程を簡略化することができるとともに、必要数の正極部材と負極部材を帯状セパレータの上に載置して正負極部材の積層が完了するまでの生産時間を短縮することができる。【００１６】
さらに、上記の場合、帯状のセパレータの一方端部から帯状のセパレータを連続して折り曲げて巻き取ることを特徴とすることが好ましい。【００１７】
このようにすることにより、必要数の正極部材と負極部材を帯状セパレータの上に載置して正負極部材の積層が完了するまでの生産時間をより短縮することができる。【００１８】
なお、この発明の電池の製造方法において、二つの正極部材と二つの負極部材とを交互に帯状のセパレータの表面上に配置することを特徴とすることが好ましい。【００１９】
このようにすることにより、帯状のセパレータの一方端部から帯状のセパレータを折り曲げて一方向に巻き取るだけで、正極部材と負極部材の間に帯状セパレータを介在させた状態で正極部材と負極部材が交互に位置付けられる構造を簡単に実現することができる。【００２０】
この発明に従った電池は、帯状のセパレータの長手方向に沿って正極部材と負極部材とが帯状のセパレータの表面上に配置され、帯状のセパレータの一方端部を中心として帯状のセパレータが折り曲げられて巻かれることによって、正極部材と負極部材との間に帯状のセパレータが介在した積層型の電池が形成されていることを特徴とする。【００２１】
この発明の電池は、高い生産性で、正極部材と負極部材との間に帯状のセパレータが介在した積層型の電池を実現することができる構造であるので、低コストで製造可能である。また、この発明の電池は、安定した構造を有するので、製造物としての特性のバラツキが少なく、その結果、信頼性が高いという利点を有する。【００２２】
この発明の電池において、正極部材と負極部材とが帯状のセパレータの一方側の表面のみに配置されていることを特徴とすることが好ましい。【００２３】
また、この発明の電池において、二つの正極部材と二つの負極部材とが交互に帯状のセパレータの表面上に配置されていることを特徴とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
以上のようにこの発明によれば、正極部材と負極部材の間に帯状セパレータを介在させた状態で正極部材と負極部材が交互に位置付けられる積層型の電池の構造を、高い生産性で、かつ、簡単なプロセスで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】この発明の一つの実施の形態である電池の製造方法の第１工程を示す概略的な斜視図である。
【図２】この発明の一つの実施の形態である電池の製造方法の第２工程を示す概略的な斜視図である。
【図３】この発明の一つの実施の形態である電池の製造方法の第３工程を示す概略的な斜視図である。
【図４】この発明の一つの実施の形態である電池の製造方法の第４工程を示す概略的な斜視図である。
【図５】この発明の一つの実施の形態である電池の製造方法の第５工程を示す概略的な斜視図である。
【図６】この発明の一つの実施の形態である電池の製造方法の第６工程を示す概略的な斜視図である。
【図７】この発明の一つの実施の形態である電池の製造方法の第７工程を示す概略的な斜視図である。
【図８】この発明の一つの実施の形態である電池の製造方法においてセパレータが折り曲げられて巻かれる工程を順に示す模式的な斜視図または断面図である。
【図９】この発明の一つの実施の形態である製造方法によって製造された電池要素の一部分を示す概略的な断面図である。
【図１０】この発明の一つの実施の形態である製造方法によって製造された電池要素の外観を示す概略的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、この発明の電池とその製造方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１〜図８を参照して本発明の電池、たとえば、リチウムイオン二次電池の製造方法の一つの実施の形態について説明する。
【００２８】
まず、図１に示すように、電池製造装置１０００は、セパレータロール１００と、セパレータ巻き取り装置２００と、接着剤付与装置３００と、正負極部材吸引移動装置４００とを備える。長尺の帯状セパレータ１０がセパレータロール１００に巻かれた状態で準備される。セパレータロール１００から帯状セパレータ１０を繰り出し、かつ、繰り出された帯状セパレータ１０を支持することができるように、補助ロール１０１、１０２、セパレータ支持台１０３、および、昇降台１０４が順に配置されている。セパレータ支持台１０３の一方側には、帯状セパレータ１０の表面上に接着剤を塗布するための接着剤付与装置３００が配置され、他方側には、接着剤が塗布された帯状セパレータ１０の表面上に正負極部材を載置するための正負極部材吸引移動装置４００が配置されている。複数の短冊状の正極部材２０と負極部材３０が正負極部材支持台４０１の上に予め載置されている。セパレータ巻き取り装置２００からセパレータロール１００に向かって、正極部材２０、負極部材３０、負極部材３０、正極部材２０、正極部材２０、負極部材３０、負極部材３０、正極部材２０、正極部材２０、・・・の順に、先頭の一つの正極部材２０を除いては、二つの正極部材２０と二つの負極部材３０とが交互に並ぶように正負極部材支持台４０１の上に配置されている。帯状セパレータ１０の幅方向に対して、正極部材２０の端縁が一方向（図１では左上方向）に突出し、負極部材３０の端縁が他の方向（図１では右下方向）に突出するように、二つの正極部材２０と二つの負極部材３０とが正負極部材支持台４０１の上に交互に配置されている。
【００２９】
なお、ここで、正極部材２０は、正極集電体の両面に正極活物質を含む正極合剤層が予め積層されることにより形成されたものである。一例として、正極集電体はアルミニウムからなり、正極活物質はコバルト酸リチウム複合酸化物（ＬｉＣｏＯ２）からなる。一方、負極部材３０は、負極集電体の両面に負極活物質を含む負極合剤層が予め積層されて形成されたものである。一例として、負極集電体は銅からなり、負極活物質は炭素材料からなる。
【００３０】
セパレータロール１００から帯状セパレータ１０を繰り出すために、帯状セパレータ１０の先端部をアーム１０５で保持して引っ張り装置１０６によって矢印Ｐで示す方向に引っ張る。これにより、一つの電池の所定部分の作製に必要な長さの帯状セパレータ１０が補助ロール１０１、１０２を介してセパレータ支持台１０３と昇降台１０４の上に引き出される。昇降台１０４は、矢印Ｒで示す方向に上下移動可能である。
【００３１】
次に、図２に示すように、帯状セパレータ１０の先端部の下方には、矢印Ｑで示す方向に上下移動可能なカッター１０７が設けられている。このカッター１０７が上方に移動することによって帯状セパレータ１０の先端縁部を切断することができる。
【００３２】
そして、図３に示すように、帯状セパレータ１０の先端部を保持するチャック部２０１は、矢印Ｓで示す方向に移動可能である。セパレータ巻き取り装置２００の一方側部からチャック部２０１が突出して、帯状セパレータ１０の先端部を上下で挟むことによって、帯状セパレータ１０の一方端部が保持される。この状態で、カッター１０７が上方に移動することによって帯状セパレータ１０の先端縁部が切断される。その後、カッター１０７が下方に移動するとともに、帯状セパレータ１０の先端部を支持していた昇降台１０４が下方に移動する。このようにして、帯状セパレータ１０の先端縁部が切断された一方端部がセパレータ巻き取り装置２００のチャック部２０１によって保持される。
【００３３】
図４に示すように、矢印Ｔで示す方向に左右に移動可能な接着剤付与装置３００は、帯状セパレータ１０の一方側の表面上にノズル３０１から接着剤を塗布することができるように移動する。複数のノズル３０１と接着剤保持部３０２は、帯状セパレータ１０の上に配置される正極部材２０と負極部材３０の所定の間隔に合うように接着剤付与装置３００に配置されている。一つの正極部材２０または負極部材３０を帯状セパレータ１０の表面上に固着するのに必要な量の接着剤が接着剤保持部３０２に保持されている。接着剤は、タンク（図示せず）から複数の接着剤保持部３０２に供給される。そして、各ノズル３０１から接着剤が吐出され、帯状セパレータ１０の所定の箇所に塗布される。
【００３４】
その後、図５に示すように接着剤付与装置３００が元の位置に移動する。正負極部材吸引移動装置４００は、矢印Ｕに示す方向に上下と矢印Ｖで示す方向に左右に移動可能である。正負極部材吸引移動装置４００が上下方向に移動することにより、複数の吸引部４０２が複数の正極部材２０と負極部材３０を吸引保持する。その後、正負極部材吸引移動装置４００が、矢印Ｖで示す方向に沿って、帯状セパレータ１０の表面の上方に向かって（図５では右下方向に）移動し、移動セパレータ支持台１０３で支持された帯状セパレータ１０の表面の上方に位置付けられる。そして、正負極部材吸引移動装置４００が下方向に移動し、複数の吸引部４０２が複数の正極部材２０と負極部材３０の吸引保持を解除することにより、接着剤（図示せず）が塗布された帯状セパレータ１０の表面上に、複数の正極部材２０と負極部材３０が置かれて固着される。正負極部材吸引移動装置４００が元の位置に移動する。この場合、複数の正極部材２０を帯状セパレータ１０の表面の上方に移動させるための複数の吸引部４０２の左右の移動ストロークと、複数の負極部材３０を帯状セパレータ１０の表面の上方に移動させるための複数の吸引部４０２の左右の移動ストロークとは同じに設定される。
【００３５】
このようにして、図６と図８（Ａ）に示すように、セパレータ巻き取り装置２００からセパレータロール１００に向かって、正極部材２０、負極部材３０、負極部材３０、正極部材２０、正極部材２０、負極部材３０、負極部材３０、正極部材２０、正極部材２０、・・・の順に、先頭の一つの正極部材２０を除いては、二つの正極部材２０と二つの負極部材３０とが交互に並ぶように帯状セパレータ１０の一方の表面上に配置されて固着される。複数の正極部材２０の端縁が帯状セパレータ１０の一方側から突出し、複数の負極部材３０の端縁が帯状セパレータ１０の他方側から突出するように位置付けられる。
【００３６】
そして、図７と図８（Ｂ）に示すように、セパレータ巻き取り装置２００が矢印Ｗで示す方向に回転することにより、チャック部２０１によって保持された帯状セパレータ１０の一方端部が上方に回動する。
【００３７】
その後、セパレータ巻き取り装置２００を連続的に矢印Ｗで示す方向に回転することにより、帯状セパレータ１０の一方端部から帯状セパレータ１０を折り曲げて、図８（Ｃ）〜（Ｅ）に示すように一方向に帯状セパレータ１０を順に巻き取っていく。図７に示されるように所定の数の正極部材２０と負極部材３０が固着された帯状セパレータ１０の部分が巻き取られる。この帯状セパレータ１０の部分の巻き取りが終了すると、セパレータ巻き取り装置２００の回転が停止される。
【００３８】
以上で説明された図１〜図７の工程が順次繰り返される。一つの電池要素の製造において必要な長さの帯状セパレータ１０の巻き取りが完了すると、チャック部２０１を後退させて、巻き取られた帯状セパレータ１０の芯部から抜く。そして、帯状セパレータ１０の一方端部側、あるいはセパレータロール１００側の他方端部にて帯状セパレータ１０を切断装置（図示せず）で切断する。なお、余剰の帯状セパレータ１０は、さらにセパレータ巻き取り装置２００を回転させて帯状セパレータ１０のみを巻き取ってもよい。これにより、図９と図１０に示されるような形態の積層型の電池要素が製造される。
【００３９】
なお、図８（Ｃ）に示すように、チャック部２０１の幅Ｗ１は、正極部材２０（または負極部材３０）の幅Ｗ２よりも大きく、幅Ｗ２の２倍よりも小さい（Ｗ２＜Ｗ１＜２×Ｗ２）。正極部材２０（または負極部材３０）の幅方向の両側におけるセパレータ１０のマージンを考慮して、上記の幅Ｗ１とＷ２の関係はＷ２＜Ｗ１＜１．２×Ｗ２を満たすのが好ましい。
【００４０】
図９は上述した製造方法によって製造された電池要素の一部分を示す概略的な断面図、図１０はその電池要素の外観を示す概略的な斜視図である。
【００４１】
図９に示すように、電池要素では、複数の短冊状の正極部材２０と複数の短冊状の負極部材３０とが、帯状セパレータ１０を介して、交互に積層されて形成されている。
【００４２】
図１０に示すように、複数の重なった正極部材２０の集電体端部が巻かれた帯状セパレータ１０の一方側から突出し、複数の重なった負極部材３０の集電体端部が巻かれた帯状セパレータ１０の他方側から突出している。
【００４３】
その後、図９と図１０に示すように製造された電池要素１は、複数の正極部材２０の集電体端部が集約されて正極接続端子に電気的に接続され、複数の負極部材３０の集電体端部が集約されて負極接続端子に電気的に接続される。そして、電池要素１を外包材に収容し、開口部を残してそれ以外の部分を封止した後、非水系溶媒に電解質を溶解させた非水電解液を開口部から注入する。最後に外包材の開口部を封止することにより、リチウムイオン二次電池を作製する。
【００４４】
外包材は、たとえば、電池要素１に面する内面側に位置付けられ、合成樹脂からなる内面層と、リチウムイオン二次電池の外側に位置付けられた外面層と、内面層と外面層との間に介在し、金属からなる中間層とから構成される単一のフィルム、すなわち、三層構造のラミネートフィルムで形成されている。内面層は、一例として、ヒートシール可能な熱可塑性樹脂であるポリプロピレンからなり、中間層は、一例として、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔からなり、外面層は、一例として、ナイロン（登録商標）からなる。
【００４５】
以上のようにこの発明に従った電池の製造方法では、要約すれば、帯状セパレータ１０の長手方向に沿って正極部材２０と負極部材３０とを帯状セパレータ１０の表面上に配置し、帯状セパレータ１０の一方端部から帯状セパレータ１０を折り曲げて巻き取ることによって、正極部材２０と負極部材３０との間に帯状セパレータ１０が介在した積層型の電池を形成する。
【００４６】
このように正極部材２０と負極部材３０とを帯状セパレータ１０の表面上に配置し、帯状セパレータ１０の一方端部から帯状セパレータ１０を折り曲げて巻き取るので、帯状セパレータ１０の一方端部を中心にして巻き取るという簡単なプロセスで、正極部材２０と負極部材３０の間に帯状セパレータ１０を介在させた状態で正極部材２０と負極部材３０が交互に位置付けられる構造を実現することができる。
【００４７】
また、この発明の電池の製造方法の一つの局面では、正極部材２０と負極部材３０とを帯状セパレータ１０の一方側の表面のみに配置し、帯状セパレータ１０の一方端部から帯状セパレータ１０を折り曲げて一方向に巻き取ることによって、正極部材２０と負極部材３０との間に帯状セパレータ１０が介在した積層型の電池を形成する。
【００４８】
このように正極部材２０と負極部材３０とを帯状セパレータ１０の一方側の表面のみに配置し、帯状セパレータ１０の一方端部から帯状セパレータ１０を折り曲げて一方向に巻き取るので、帯状セパレータ１０を交互にジグザグに折り曲げる方法や、帯状セパレータ１０の両面に正極部材２０と負極部材３０を載置して帯状セパレータ１０を巻き取る方法に比べて、より簡単なプロセスで、正極部材２０と負極部材３０の間に帯状セパレータ１０を介在させた状態で正極部材２０と負極部材３０が交互に位置付けられる構造を実現することができる。
【００４９】
また、この発明の電池の製造方法の別の局面では、正極部材２０と負極部材３０とを複数組、帯状セパレータ１０の表面上に予め配置した状態で、帯状セパレータ１０の一方端部から帯状セパレータ１０を折り曲げて巻き取ることによって、正極部材２０と負極部材３０との間に帯状セパレータ１０が介在した積層型の電池を形成する。
【００５０】
このように正極部材２０と負極部材３０とを複数組、帯状セパレータ１０の表面上に予め配置した状態で、帯状セパレータ１０の一方端部から帯状セパレータ１０を折り曲げて巻き取るので、帯状セパレータ１０の片面上に正極部材２０または負極部材３０を一つずつ載置した後、帯状セパレータ１０を交互に折り曲げる方法や、帯状セパレータ１０の両面上に正極部材２０と負極部材３０を一組ずつ載置した後、帯状セパレータ１０を半回転する方法に比べて、工程を簡略化することができるとともに、必要数の正極部材２０と負極部材３０を帯状セパレータ１０の上に載置して正負極部材の積層が完了するまでの生産時間を短縮することができる。
【００５１】
上記の実施形態では、図１に示すように、帯状セパレータ１０の表面上に正極部材２０と負極部材３０とを載せる前に、帯状セパレータ１０の幅方向に対して、正極部材２０の端縁が一方向（図１では左上方向）に突出し、負極部材３０の端縁が他の方向（図１では右下方向）に突出するように、二つの正極部材２０と二つの負極部材３０とを交互に正負極部材支持台４０１の上に予め配置している。しかし、帯状セパレータ１０の表面上に正極部材２０と負極部材３０とを載せる前には、帯状セパレータ１０の幅方向に対して、正極部材２０の端縁と負極部材３０の端縁を整列させて、二つの正極部材２０と二つの負極部材３０とを交互に正負極部材支持台４０１の上に予め配置しておいてもよい。このようにした場合には、図５〜図６に示す工程では、複数の正極部材２０を帯状セパレータ１０の表面の上方に移動させるための複数の吸引部４０２の左右の移動ストロークと、複数の負極部材３０を帯状セパレータ１０の表面の上方に移動させるための複数の吸引部４０２の左右の移動ストロークとを、同じに設定しないで、両者の移動ストロークを異ならせて複数の正極部材２０と負極部材３０を移動させる。このようにすることにより、帯状セパレータ１０の表面上では、複数の正極部材２０の端縁が帯状セパレータ１０の一方側から突出し、複数の負極部材３０の端縁が帯状セパレータ１０の他方側から突出するように位置付けられるように、二つの正極部材２０と二つの負極部材３０とを帯状セパレータ１０の表面上に載せることができる。
【００５２】
さらに、上記の実施形態では、帯状セパレータ１０の一方端部から帯状セパレータ１０を連続して折り曲げて巻き取る。このようにすることにより、必要数の正極部材２０と負極部材３０を帯状セパレータ１０の上に載置して正負極部材の積層が完了するまでの生産時間をより短縮することができる。このように生産性をより向上させるためにセパレータ巻き取り装置２００を連続回転させることが好ましいが、間欠回転させてもよい。なお、上記の実施形態では、図７に示すように、セパレータ巻き取り装置２００を矢印Ｗで示す方向に回転させているが、矢印Ｗと逆の方向に回転させることにより、帯状セパレータ１０の一方端部から帯状セパレータ１０を折り曲げて一方向に巻き取ってもよい。
【００５３】
さらにまた、上記の実施形態では、二つの正極部材２０と二つの負極部材３０とを交互に帯状セパレータ１０の表面上に配置する。このようにすることにより、帯状セパレータ１０の一方端部から帯状セパレータ１０を折り曲げて一方向に巻き取るだけで、正極部材２０と負極部材３０の間に帯状セパレータ１０を介在させた状態で正極部材２０と負極部材３０が交互に位置付けられる構造を簡単に実現することができる。
【００５４】
なお、この発明の製造方法によれば、帯状セパレータ１０の長手方向に沿って正極部材２０と負極部材３０とが帯状セパレータ１０の表面上に配置され、帯状セパレータ１０の一方端部を中心として帯状セパレータ１０が折り曲げられて巻かれることによって、正極部材２０と負極部材３０との間に帯状セパレータ１０が介在した積層型の電池要素１が形成される。このようにして、高い生産性で、正極部材２０と負極部材３０との間に帯状セパレータ１０が介在した積層型の電池を実現することができる構造であるので、低コストで電池を製造可能である。また、この発明の電池は、安定した構造を有するので、製造物としての特性のバラツキが少なく、その結果、信頼性が高いという利点を有する。
【００５５】
上記の実施形態では、製造された電池要素１をリチウムイオン二次電池の電池要素に適用した例を説明したが、リチウム二次電池、ポリマー二次電池などの電池要素に適用してもよい。
【００５６】
帯状セパレータ１０としては、特に限定されるべきものではなく、従来から公知のものを用いることができる。なお、本発明においては、帯状セパレータ１０は、その名称によって限定されるべきものではなく、セパレータとしての機能（役割）を有するものであればよい。また、アルミナやジルコニアなどの無機材料を含有させた帯状セパレータ１０を用いてもよい。
【００５７】
正極部材２０を構成する正極活物質としては、コバルト酸リチウム複合酸化物（ＬｉＣｏＯ２）以外に、スピネル型のマンガン酸リチウム複合酸化物（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、ニッケル酸リチウム複合酸化物（ＬｉＮｉＯ２）を用いてもよい。また、正極活物質としてＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏｚＯ２（式中、ｘ、ｙ、ｚは０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０＜ｚ＜１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１を満たす数値である）、好ましくはＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２といった３元系材料やＬｉＭｎｙＮｉ１−ｙＯ２、ＬｉＭｎｙＣｏ１−ｙＯ２、ＬｉＮｉｙＣｏ１−ｙＯ２（式中、ｙは０＜ｙ＜１を満たす数値である）といった２元系材料を用いてもよい。さらに、正極活物質は、これらの主材料を混合したものでもよい。正極活物質は、ＬｉＦｅＰＯ４といったオリビン系材料でもよい。
【００５８】
負極部材３０を構成する負極活物質の炭素材料としては、グラファイトやハードカーボンなどが用いられる。また、負極活物質は、これらの主材料を混合したものでもよい。負極活物質はチタン酸リチウムのようなセラミックや合金系材料でもよい。
【００５９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は以上の実施の形態ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものであることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
この発明によれば、正極部材と負極部材の間に帯状セパレータを介在させた状態で正極部材と負極部材が交互に位置付けられる積層型の電池の構造を、高い生産性で、かつ、簡単なプロセスで実現することができるので、本発明は、リチウムイオン二次電池、リチウム二次電池、ポリマー二次電池などの二次電池において正極板と負極板の間にセパレータを介在させた状態で正極板と負極板が交互に位置付けられるように積層された積層型二次電池とその製造方法に適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１：電池要素、１０：帯状セパレータ、２０：正極部材、３０：負極部材、１００：セパレータロール、２００：セパレータ巻き取り装置、３００：接着剤付与装置、４００：正負極部材吸引移動装置、１０００：電池製造装置。
【図１】
2010087123.tif 000003
【図２】
2010087123.tif 000004
【図３】
2010087123.tif 000005
【図４】
2010087123.tif 000006
【図５】
2010087123.tif 000007
【図６】
2010087123.tif 000008
【図７】
2010087123.tif 000009
【図８】
2010087123.tif 000010
【図９】
2010087123.tif 000011
【図１０】
2010087123.tif 000012
【国際調査報告】
2010087123.tif 000013
2010087123.tif 000014
2010087123.tif 000015
2010087123.tif 000016