(57)【要約】【課題】製造時間の短縮化を図ることが可能な二次電池の製造方法を得る。【解決手段】二次電池の製造方法は、正極シートと負極シートとがセパレータを介して積層された母材シート５０を準備する工程と、母材シートから複数の単位電極シート６０を切り出す工程と、複数の単位電極シート６０を積層して電極組立体７０を作製する工程と、正極シートおよび負極シートの各々の厚みに関する情報か、もしくは母材シートの厚みに関する情報を、複数の単位電極シート６０を積層するよりも前に取得する工程と、複数の単位電極シート６０を積層して電極組立体７０を作製する工程と並行して、あるいは当該作製する工程よりも前に行なわれ、上記厚みに関する情報に基づいて算出された厚みを有するスペーサを準備する工程と、電極組立体７０をスペーサとともにケース内に収容する工程とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極シートと負極シートとがセパレータを介して積層された母材シートを準備する工程と、
前記母材シートから複数の単位電極シートを切り出す工程と、
複数の前記単位電極シートを積層して電極組立体を作製する工程と、
前記正極シートおよび前記負極シートの各々の厚みに関する情報か、もしくは前記母材シートの厚みに関する情報を、複数の前記単位電極シートを積層するよりも前に取得する工程と、
複数の前記単位電極シートを積層して前記電極組立体を作製する工程と並行して、あるいは当該作製する工程よりも前に行なわれ、前記厚みに関する情報に基づいて算出された厚みを有するスペーサを準備する工程と、
前記電極組立体を前記スペーサとともにケース内に収容する工程と、を備える、
二次電池の製造方法。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は再充電が可能であり、その種類としては、リチウムイオン二次電池、およびニッケル水素二次電池などが知られている。二次電池は、ＥＶ（Electric  Vehicle）やＰＨＶ（Plug-in  Hybrid  Vehicle）等に搭載され、振動が発生しやすい環境の中で使用されることもある。
【０００３】
特表２０１０−５２９６１７号公報（特許文献１）に開示されているように、二次電池を作製するためには、金属箔に負極活物質を塗布した負極シートと、金属箔に正極活物質を塗布した正極シートとを準備し、セパレータを介してこれらを積層して単位電極シートを作製する。その後、複数の単位電極シートを積層することで電極組立体を作製し、電極組立体をスペーサとともにケース内に収容することで二次電池が得られる。
【０００４】
ケース内のスペーサは、電極組立体とケースの内壁面との間に位置する。スペーサを用いない場合、ケース内で電極組立体に位置ずれが生じたり、正極シートと負極シートとの間に位置ずれ（積層ずれ）が生じたり、単位電極シート同士の間に位置ずれが生じたりして、電池出力が低下しやすくなる。電極組立体をスペーサとともにケース内に収容することで、電極組立体とケースとの間の相対移動が抑制され、積層ずれ等に起因した電池出力の低下を抑制することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１０−５２９６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複数の単位電極シートが一枚ずつ個別に独立した工程を経て作製されることはほとんどなく、製造効率の観点から一般的には、長尺状の母材シートがまず作製され、母材シートから切り出すことで複数の単位電極シートが作製される。その後、複数の単位電極シートを積層することで電極組立体を作製し、電極組立体をスペーサとともにケース内に収容することで二次電池が得られる。
【０００７】
複数の単位電極シートを作製するに当たり、たとえば、第１の母材シートから複数の単位電極シート（第１ロット）が切り出され、第２の母材シートから複数の単位電極シート（第２ロット）が切り出されたとする。第１の母材シートと第２の母材シートとを同一の厚みを有するように作製することは容易ではない。したがって、第１ロットに含まれる複数の単位電極シートの厚みと、第２ロットに含まれる複数の単位電極シートの厚みとは、しばしば相違する。
【０００８】
複数の単位電極シートがロット単位で作製されることに起因して、電極組立体の厚みにばらつきが生じることがある。たとえば、第１ロットに含まれる複数の単位電極シートを用いて第１の電極組立体を作製したとする。また、第１ロットに含まれる複数の単位電極シートと、第２ロットに含まれる複数の単位電極シートとを積層して第２の電極組立体を作製したとする。第１の電極組立体の厚みと第２の電極組立体の厚みとは、必ずしも同一にはならない。
【０００９】
一方、第１の電極組立体を収容するためのケースと、第２の電極組立体を収容するためのケースとを、略同一の形状および大きさを有するように作製することは、さほど難しくない。したがって、第１の電極組立体の厚みと第２の電極組立体の厚みとが必ずしも同一にはならないため、スペーサが機能を十分に発揮できるために必要なスペーサの厚みは、第１の電極組立体の場合と第２の電極組立体の場合とで相互に異なることがある。
【００１０】
従来は、必要な厚みを有するスペーサを準備するために、たとえば、第１の電極組立体を作製した後に第１の電極組立体の厚みを測定し、その後、第１の電極組立体の厚みに応じた厚みを有するスペーサを準備したり、第２の電極組立体を作製した後に第２の電極組立体の厚みを測定し、その後、第２の電極組立体の厚みに応じた厚みを有するスペーサを準備したりしていた。すなわち、従来の二次電池の製造方法においては、電極組立体を作製する度にその電極組立体の厚みを測定し、その後、電極組立体の厚みに応じた厚みを有するスペーサを準備していたため、製造時間の短縮化という点において改善の余地が存在していた。
【００１１】
本発明は、製造時間の短縮化を図ることが可能な二次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】
【００１２】
二次電池の製造方法は、正極シートと負極シートとがセパレータを介して積層された母材シートを準備する工程と、上記母材シートから複数の単位電極シートを切り出す工程と、複数の上記単位電極シートを積層して電極組立体を作製する工程と、上記正極シートおよび上記負極シートの各々の厚みに関する情報か、もしくは上記母材シートの厚みに関する情報を、複数の上記単位電極シートを積層するよりも前に取得する工程と、複数の上記単位電極シートを積層して上記電極組立体を作製する工程と並行して、あるいは当該作製する工程よりも前に行なわれ、上記厚みに関する情報に基づいて算出された厚みを有するスペーサを準備する工程と、上記電極組立体を上記スペーサとともにケース内に収容する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１３】
上記の製造方法によれば、複数の単位電極シートを積層して電極組立体を作製する工程と並行してあるいは当該作製する工程よりも前に、必要な厚みを有するスペーサが準備されるため、従来の方法とは異なり、電極組立体を作製する度にその電極組立体の厚みを測定して電極組立体の厚みに応じた厚みを有するスペーサを準備する必要が無く、製造時間の短縮化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態における二次電池の製造方法を使用して作製される二次電池の分解した様子を示す斜視図である。
【図２】実施の形態における二次電池の製造方法を説明するための斜視図である。
【図３】実施の形態における二次電池の製造方法を示すフロー図である。
【図４】実施の形態における二次電池の製造方法を実施している際に準備される電極組立体７０を示す断面図である。
【図５】比較例における二次電池の製造方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。同一の部品および相当部品には同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００１６】
（二次電池１００）
図１は、実施の形態における二次電池の製造方法を使用して作製される二次電池１００の分解した様子を示す斜視図である。二次電池１００は、電極組立体７０、電極端子７２、固定部材７４、ケース８０、およびスペーサ９０を備える。ケース８０は、ケース本体８１および蓋体８２を含む。ケース本体８１および蓋体８２は、金属製（たとえばステンレス製やアルミニウム製）の部材から構成される。
【００１７】
電極組立体７０は、複数の単位電極シート６０が積層されることにより構成されており、スペーサ９０とともにケース８０内に収容される。本実施の形態においては（図２参照）、複数の単位電極シート６０の各々は、複数の正極シート１４と複数の負極シート２４とが、セパレータ３２，４２を介して積層されることで構成されている（詳細は後述する）。
【００１８】
正極シート１４は、金属箔１１（図２）の表面に正極用の活物質層１２が形成されることで作製される。二次電池１００がリチウムイオン二次電池の場合、正極シート１４用の金属箔１１としてはたとえばアルミニウム箔が用いられる。図示上の便宜のため、図２においては、正極シート１４用の金属箔１１の表面のうち、活物質層１２が形成されている部分には右肩下がりのハッチングを付しており、正極用の活物質が塗布されていない部分（白地部分）は非塗布部１３を示している。
【００１９】
負極シート２４は、金属箔２１（図２）の表面に負極用の活物質層２２が形成されることで作製される。二次電池１００がリチウムイオン二次電池の場合、負極シート２４用の金属箔２１としてはたとえば銅箔が用いられる。図示上の便宜のため、図２においては、負極シート２４用の金属箔２１の表面のうち、活物質層２２が形成されている部分には右肩上がりのハッチングを付しており、負極用の活物質が塗布されていない部分（白地部分）は非塗布部２３を示している。
【００２０】
単位電極シート６０を構成しているセパレータ３２，４２は、絶縁性を有する樹脂製の部材から構成される。正極シート１４は、セパレータ３２のおもて面上に位置しており、負極シート２４は、セパレータ３２のうら面上に位置している。セパレータ３２，４２の間に、負極シート２４が位置している。
【００２１】
図１を再び参照して、電極端子７２は、板状の導電部材や電極タブを通して電極組立体７０に電気接続される。電極組立体７０がケース８０内に収容された状態においては、電極端子７２は蓋体８２に形成された孔と固定部材７４とを貫通するように配置され、ケース８０（蓋体８２）に対して固定される。
【００２２】
スペーサ９０は、樹脂製（たとえばポリプロピレン製）の部材から構成される。スペーサ９０は電極組立体７０に接合され、電極組立体７０の厚み方向（単位電極シート６０の積層方向）において電極組立体７０の表面に対向するように配置される。スペーサ９０は、電極組立体７０とケース本体８１の内壁面との隙間を埋めるように配置される。隙間の大きさやスペーサ９０の厚さによってスペーサ９０の必要枚数は異なるが、スペーサ９０は一枚で用いられてもよいし、複数枚で用いられてもよい。
【００２３】
［二次電池１００の製造方法］
図２は、実施の形態における二次電池の製造方法２００（図３）を説明するための斜視図である。図３は、実施の形態における二次電池の製造方法２００を示すフロー図である。二次電池の製造方法２００においては、まず、母材シート５０（図２）が準備される。
【００２４】
図２および図３を参照して、母材シート準備工程Ｓ１０においては、正極用の電極ロール１０および負極用の電極ロール２０を準備する工程Ｓ１１と、電極ロール１０から正極シート１４を切り出す工程Ｓ１２と、貼り合わせ工程Ｓ１３とが順に行なわれる。
【００２５】
工程Ｓ１１においては、金属箔（金属箔１１や金属箔２１）に塗工処理が行なわれた後、プレス加工工程Ｓ１４が行なわれる。たとえば２つの円柱状のプレスローラの間に塗工処理後の金属箔を挿入し、２本のプレスローラによって圧力をかける。２本のプレスローラの間の間隔により、プレス加工後に得られる金属箔（正極シート１４の母材や負極シート２４の母材）の厚さが規定される。
【００２６】
後工程において、正極シート１４の母材から複数の正極シート１４が切り出され、負極シート２４の母材から複数の負極シート２４が切り出される。したがって、正極シート１４にプレス加工を行なう２本のプレスローラの間の間隔は、正極シート１４の母材の厚みＴ２（図２参照）を規定するとともに、正極シート１４の母材から切り出される複数の正極シート１４の厚みも規定する。同様に、負極シート２４にプレス加工を行なう２本のプレスローラの間の間隔は、負極シート２４の母材の厚みＴ２０（図２）を規定するとともに、負極シート２４の母材から切り出される複数の負極シート２４の厚みも規定する。
【００２７】
すなわち、プレス加工工程Ｓ１４を行なうことに伴って、正極シート１４にプレス加工を行なう２本のプレスローラの間の間隔に基づいて、正極シート１４の厚みに関する情報をここで取得することができ、負極シート２４にプレス加工を行なう２本のプレスローラの間の間隔に基づいて、負極シート２４の厚みに関する情報をここで取得することができる。本実施の形態では、複数の単位電極シート６０を積層して電極組立体７０を作製する工程（後述するＳ３０）よりも前に、正極シート１４や負極シート２４の厚みに関する情報が取得される。
【００２８】
ここで、正極シート１４および負極シート２４の厚みに関する情報と、予め有しているセパレータ３１，４１（図２）の厚みに関する情報（たとえば製品仕様や設計データ）とに基づいて、後工程で得られる単位電極シート６０の厚みＴ６０（図２）を算出（推定）可能である。算出された単位電極シート６０の厚みＴ６０に基づいて、さらに後の工程で得られる電極組立体７０の厚みＴ７０（図１）も算出（推定）可能である。
【００２９】
そして、厚みＴ７０の値と、予め有しているケース本体８１の内寸Ｔ８０（図１）に関する情報（たとえば製品仕様や設計データ）とに基づいて、スペーサ９０がその機能を十分に発揮できるために必要なスペーサ９０の枚数が算出され（工程Ｓ１７）、その算出結果に基づいて、必要枚数分の厚さを有するスペーサ９０が準備される（工程Ｓ１８）。
【００３０】
工程Ｓ１７，Ｓ１８は、複数の単位電極シート６０を積層して電極組立体７０を作製する工程（後述するＳ３０）よりも前に行なうことが可能であり、あるいは、複数の単位電極シート６０を積層して電極組立体７０を作製する工程Ｓ３０と並行して（工程Ｓ３０が行なわれている最中に）行うことも可能である。
【００３１】
プレス加工工程Ｓ１４が完了した後、必要に応じてスリット加工工程Ｓ１５が行なわれ、正極シート１４の母材や負極シート２４の母材が所定の幅を有するように切断される。その後、正極シート１４の母材や負極シート２４の母材が巻回されることによって（工程Ｓ１６）、図２に示す正極用の電極ロール１０および負極用の電極ロール２０が得られる。
【００３２】
工程Ｓ１２においては、図２に示すように電極ロール１０から正極シート１４が切り出される。その後、工程Ｓ１２で得られた正極シート１４と、巻回体３０から送り出された長尺状のセパレータ３１と、負極用の電極ロール２０から送り出された負極シート２４の母材と、巻回体４０から送り出された長尺状のセパレータ４１とが貼り合わされる（工程Ｓ１３）。貼り合わせによって、長尺状の母材シート５０が得られる。
【００３３】
工程Ｓ２０において、母材シート５０から複数の単位電極シート６０が切り出される。本実施の形態の場合、単位電極シート６０の厚みＴ６０（図２）に関する情報は、上記のとおりこの時点で既に取得できているため、単位電極シート６０の厚みＴ６０をここで改めて測定する必要はない。
【００３４】
複数の単位電極シート６０が得られた後、これらを積層して電極組立体７０を作製する（工程Ｓ３０）。電極組立体７０が作製された時点で、スペーサ９０は必要な枚数分だけ準備されており、それらのスペーサ９０が電極組立体７０に接合（溶着）される。その後、必要に応じて電極組立体７０とスペーサ９０との組立体の全体の厚みを確認し（工程Ｓ５０）、適合性を判定した後（工程Ｓ６０）、電極組立体７０とスペーサ９０との組立体をケース８０内に収容する（工程Ｓ７０）。
【００３５】
（作用および効果）
冒頭で述べたように、複数の単位電極シート６０が一枚ずつ個別に独立した工程を経て作製されることはほとんどなく、製造効率の観点から一般的には、長尺状の母材シート５０がまず作製され、母材シート５０から切り出すことで複数の単位電極シート６０が作製される。複数の単位電極シート６０を作製するに当たり、たとえば、第１の母材シート５０から複数の単位電極シート６０（第１ロット）が切り出され、第２の母材シート５０から複数の単位電極シート６０（第２ロット）が切り出されたとする。
【００３６】
図４に示すように、第１ロットに含まれる複数の単位電極シート６０（６０Ａ）の厚みＴ６０Ａと、第２ロットに含まれる複数の単位電極シート６０（６０Ｂ）の厚みＴ６０Ｂとは、しばしば相違する。複数の単位電極シート６０がロット単位で作製されることに起因して、電極組立体７０の厚みＴ７０にばらつきが生じることがある。たとえば、第１ロットに含まれる複数の単位電極シート６０（６０Ａ）を用いて第１の電極組立体７０を作製したとする。また、第１ロットに含まれる複数の単位電極シート６０（６０Ａ）と、第２ロットに含まれる複数の単位電極シート６０（６０Ｂ）とを積層して第２の電極組立体７０を作製したとする。
【００３７】
第１の電極組立体７０の厚みＴ７０と第２の電極組立体７０の厚みＴ７０とは、必ずしも同一にはならない。図４に示すように、たとえば、１０枚の単位電極シート６０（６０Ａ）と６０枚の単位電極シート６０（６０Ｂ）とを用いて第２の電極組立体７０を作製したとすると、第２の電極組立体７０の厚みＴ７０は、たとえば、｛（厚みＴ６０Ａ×１０＋厚みＴ６０Ｂ×６０）×補正係数｝の式によって与えられる。
【００３８】
一方、第１の電極組立体７０を収容するためのケース８０（ケース本体８１）と、第２の電極組立体７０を収容するためのケース８０（ケース本体８１）とを、略同一の形状および大きさを有するように作製することは、さほど難しくない。第１の電極組立体７０の厚みＴ７０と第２の電極組立体７０の厚みＴ７０とが必ずしも同一にはならないため、スペーサ９０が機能を十分に発揮できるために必要なスペーサ９０の厚みは、第１の電極組立体７０の場合と第２の電極組立体７０の場合とで相互に異なることがある。
【００３９】
（比較例）
図５は、比較例における二次電池の製造方法３００を示すフロー図である。比較例の場合には、プレス加工工程Ｓ１４において厚みに関する情報が取得されることはない。必要な厚みを有するスペーサ９０を準備するために、たとえば、第１の電極組立体７０を作製した後に第１の電極組立体７０の厚みＴ７０を測定し（工程Ｓ３１）、その後、第１の電極組立体７０の厚みＴ７０に応じた厚みを有するスペーサ９０が準備される（工程Ｓ１７，Ｓ１８）。これと同様にして、第２の電極組立体７０を作製した後に第２の電極組立体７０の厚みＴ７０を測定し（工程Ｓ３１）、その後、第２の電極組立体７０の厚みＴ７０に応じた厚みを有するスペーサ９０がされる（工程Ｓ１７，Ｓ１８）。すなわち、比較例の場合には、電極組立体７０を作製する度にその電極組立体７０の厚みＴ７０を測定し、その後、電極組立体７０の厚みＴ７０に応じた厚みを有するスペーサ９０を準備する必要がある。
【００４０】
これに対して本実施の形態の製造方法によれば、複数の単位電極シート６０を積層して電極組立体７０を作製する工程（Ｓ３０）と並行してあるいは当該作製する工程（Ｓ３０）よりも前に、工程Ｓ１７，１８を経ることで必要な厚みを有するスペーサ９０が準備されるため、従来の方法や比較例の場合とは異なり、電極組立体７０を作製する度にその電極組立体７０の厚みＴ７０を測定して電極組立体７０の厚みに応じた厚みを有するスペーサ９０を準備する必要が無く、製造時間の短縮化を図ることが可能となる。
【００４１】
上述の実施の形態では、プレス加工工程Ｓ１４を行なうことに伴って、正極シート１４や負極シート２４の厚みに関する情報を取得するものとした。このような構成に代えて、貼り合わせ工程Ｓ１３を行なう際に、母材シート５０の厚みＴ５０に関する情報を取得しても構わない。たとえば、貼り合わせに用いる一対の部材同士の間の間隔に基づいて、母材シート５０の厚みに関する情報をここで取得することができる。母材シート５０の厚みＴ５０は、母材シート５０から切り出された単位電極シート６０の厚みＴ６０と略同一であるため、母材シート５０の厚みＴ５０に基づいて、後工程で得られる電極組立体７０の厚みＴ７０（図１）も算出（推定）可能である。
【００４２】
上記の実施の形態の場合と同様にして、厚みＴ７０の値と、予め有しているケース本体８１の内寸Ｔ８０（図１）に関する情報（たとえば製品仕様や設計データ）とに基づいて、スペーサ９０がその機能を十分に発揮できるために必要なスペーサ９０の枚数を算出することができ（工程Ｓ１７）、その算出結果に基づいて、必要枚数分の厚さを有するスペーサ９０を準備することが可能である（工程Ｓ１８）。
【００４３】
以上、実施の形態について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、二次電池の製造方法に利用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１０，２０  電極ロール、１１，２１  金属箔、１２，２２  活物質層、１３，２３  非塗布部、１４  正極シート、２４  負極シート、３０，４０  巻回体、３１，３２，４１，４２  セパレータ、５０  母材シート、６０  単位電極シート、７０  電極組立体、７２  電極端子、７４  固定部材、８０  ケース、８１  ケース本体、８２  蓋体、９０  スペーサ、１００  二次電池。
【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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