(57)【要約】【課題】本発明の主題は、電池用積層体に伸びや切れ等を生じさせにくい、九十九折状の折り返しを有する電池用積層体をより効率よく製造する方法を提供することである。【解決手段】九十九折状の折り返しを有する電池用積層体を製造する本発明の製造方法は、少なくとも集電体及び電極活物質層を有し、かつ九十九折状の折り返しを有する電池用積層体を製造する方法である。本発明の製造方法は、（Ａ）電池用積層体の長手方向に間隔を有して並んでいる複数の折り返し形成ユニットに、電池用積層体を固定することを含む。また、本発明の製造方法は、（Ｂ）隣接する折り返し形成ユニット同士及び折り返し形成ユニット中の折曲げユニット同士を、互いに電池用積層体の長手方向に接近させること、及び（Ｃ）（Ｂ）と同時又は（Ｂ）の後で、電池用積層体が固定されている折曲げユニットの折曲げ部材を、受け部材に相対的に押し込むことを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも集電体及び電極活物質層を有し、かつ九十九折状の折り返しを有する電池用積層体を製造する方法であって、
（Ａ）前記電池用積層体の長手方向に間隔を有して並んでいる複数の折り返し形成ユニットに、前記電池用積層体を固定すること、
ここで、前記折り返し形成ユニットは、一つ又は隣接しかつ前記電池用積層体の積層方向に関して同一の向きである複数の折曲げユニットを有し、
ここで、前記折曲げユニットは、前記電池用積層体の積層方向に前記電池用積層体を挟んで対向する折曲げ部材及び受け部材を有しており、
前記折り返し形成ユニットは、前記折曲げ部材及び前記受け部材により前記電池用積層体を挟持することによって前記電池用積層体を固定しており、
前記受け部材は、前記電池用積層体と接する部分において前記折曲げ部材を押し込むことができる押し込み部分を有しており、かつ
隣接する前記折り返し形成ユニット同士の前記折曲げ部材及び前記受け部材は、互いに前記電池用積層体の積層方向に関して逆向きであり、
（Ｂ）隣接する前記折り返し形成ユニット同士、及び前記折り返し形成ユニットが複数の前記折曲げユニットを有する場合には、前記折り返し形成ユニット中の前記折曲げユニット同士を、互いに前記電池用積層体の長手方向に接近させること、
（Ｃ）前記（Ｂ）と同時又は前記（Ｂ）の後で、前記電池用積層体が固定されている前記折曲げユニットの前記折曲げ部材を、前記受け部材に相対的に押し込むこと、
を含む、九十九折状の折り返しを有する電池用積層体を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池用積層体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車、パソコン、携帯電話、及びタブレット端末等の電源として、小型で高性能な電池の開発が求められている。このような電池として、液体の電解質を用いた電解液電池と並んで、固体の電解質を用いた全固体電池の開発が盛んに行われている。
【０００３】
全固体電池及び電解液電池は、一般に、正極集電体、正極活物質層、固体電解質層又はセパレータ、負極活物質層、及び負極集電体を、この順に積層した単電池の構造を少なくとも一つ有し、任意に、複数の単電池を積層して積層体電池を形成している。このような積層体電池は種々提案されている。
【０００４】
積層電池を製造する方法として、様々な方法が知られている。製造上の効率性の観点から、集電体、電極活物質層及び随意にセパレータ等を含む電池用積層体を、九十九折状に折り曲げ、折り返しの内側に他極の電極活物質層及び集電体等の他の電池構成要素を挟んで積層する方法が知られている。
【０００５】
特許文献１は、電池用積層体を九十九折状に形成する方法において、電池用積層体の両端を保持具によって保持して、電池用積層体の折り返しの内側に複数の当て板を当てている。そして、電池用積層体に張力をかけつつ、電池用積層体を当て板で相対的に押し、保持具及び当て板を寄せ合わせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２４３２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術では、電池用積層体に張力をかけつつ折り曲げていたため、電池用積層体に伸びや切れが生じる可能性があった。また、従来技術では、電池用積層体の折り返しを一つずつ形成するため、積層電池の製造に時間を要した。
【０００８】
したがって、本発明の主題は、電池用積層体に伸びや切れ等を生じさせにくい、九十九折状の折り返しを有する電池用積層体をより効率よく製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための手段は、下記のとおりである：
少なくとも集電体及び電極活物質層を有し、かつ九十九折状の折り返しを有する電池用積層体を製造する方法であって、
（Ａ）前記電池用積層体の長手方向に間隔を有して並んでいる複数の折り返し形成ユニットに、前記電池用積層体を固定すること、
ここで、前記折り返し形成ユニットは、一つ又は隣接しかつ前記電池用積層体の積層方向に関して同一の向きである複数の折曲げユニットを有し、
ここで、前記折曲げユニットは、前記電池用積層体の積層方向に前記電池用積層体を挟んで対向する折曲げ部材及び受け部材を有しており、
前記受け部材は、前記電池用積層体と接する部分において前記折曲げ部材を押し込むことができる押し込み部分を有しており、
前記折り返し形成ユニットは、前記折曲げ部材及び前記受け部材により前記電池用積層体を挟持することによって前記電池用積層体を固定しており、
隣接する前記折り返し形成ユニット同士の前記折曲げ部材及び前記受け部材は、互いに前記電池用積層体の積層方向に関して逆向きであり、
（Ｂ）前記折り返し形成ユニット同士、及び前記折り返し形成ユニットが複数の前記折曲げユニットを有する場合には、前記折り返し形成ユニット中の前記折曲げユニット同士を、互いに前記電池用積層体の長手方向に接近させること、
（Ｃ）前記（Ｂ）と同時又は前記（Ｂ）の後で、前記電池用積層体が固定されている前記折曲げユニットの前記折曲げ部材を、前記受け部材に相対的に押し込むこと、
を含む、九十九折状の折り返しを有する電池用積層体を製造する方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電池用積層体に伸びや切れ等を生じさせにくい、九十九折状の折り返しを有する電池用積層体をより効率よく製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、九十九折状の折り返しを有する電池用積層体を側面から見た模式図である。図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の異なる実施形態に基づく方法により形成された、電池用積層体を示している。
【図２】図２は、九十九折状の折り返しを有する電池用積層体を上方から見た模式図である。
【図３】図３は、電池用積層体の模式断面図である。
【図４】図４は、電池用積層体を受け部材と折曲げ部材によって挟持している部分の構成例を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の製造方法において、複数の折曲げユニットに電池用積層体を固定する方法の一例を示す模式図である。図５（ａ）は、電池用積層体を側面から見た図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に記載のＡの方向から電池用積層体を見た図である。
【図６】図６は、本発明の製造方法において、複数の折曲げユニットによって電池用積層体を九十九折状に折り曲げる方法の一例を示す模式図である。図６（ａ）は、電池用積層体を側面から見た図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に記載のＡの方向から電池用積層体を見た図である。
【図７】図７は、九十九折状の折り返しを有する電池用積層体に電極体等の積層電池の他の構成要素を組み合わせて積層電池を製造している模式図である。図７（ａ）及び（ｂ）では、それぞれ本発明の異なる実施形態に基づく方法により形成された電池用積層体を用いている。
【図８】図８は、九十九折状の折り返しを有する電池用積層体を使用した、積層電池の構成例を示す模式図である。図８（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の異なる実施形態に基づく方法により形成された電池用積層体を用いて作成した積層電池を表している。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について詳述する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるのではなく、発明の本旨の範囲内で種々変形して実施できる。
【００１３】
九十九折状の折り返しを有する電池用積層体を製造する本発明の方法は、少なくとも集電体及び電極活物質層を有し、かつ九十九折状の折り返しを有する電池用積層体を製造する方法である。本発明の方法は、（Ａ）電池用積層体の長手方向に間隔を有して並んでいる複数の折り返し形成ユニットに、電池用積層体を固定することを含む。折り返し形成ユニットは、一つ又は隣接しかつ電池用積層体の積層方向に関して同一の向きである複数の前記折曲げユニットを有する。折曲げユニットは、電池用積層体の積層方向に電池用積層体を挟んで対向する折曲げ部材及び受け部材を有している。折り返し形成ユニットは、折曲げ部材及び受け部材により電池用積層体を挟持することによって電池用積層体を固定している。隣接する折り返し形成ユニット同士は、互いに電池用積層体の積層方向に関して逆向きである。また、本発明の方法は、（Ｂ）隣接する折り返し形成ユニット同士、及び前記折り返し形成ユニットが複数の前記折曲げユニットを有する場合には、前記折り返し形成ユニット中の前記折曲げユニット同士を、互いに電池用積層体の長手方向に接近させることを含む。本発明の方法は、さらに、（Ｃ）（Ｂ）と同時又は（Ｂ）の後で、電池用積層体が固定されている折曲げユニットの折曲げ部材を、受け部材に相対的に押し込むことを含む。
【００１４】
原理によって限定されるものではないが、本発明の作用原理は以下のとおりであると考える。
【００１５】
九十九折状の折り返しを有する電極用積層体形成するための従来の方法では、電池用積層体を折り曲げる際に、電池用積層体に張力がかけられていた。これは、折り曲げの際に電池用積層体がたるんでいると、折り曲げる部分がずれる、又は電池用積層体と当て板が擦れ合う等の問題が生じると考えられていたためである。
【００１６】
しかしながら、電池用積層体を折り曲げる際に電池用積層体にかかる張力をかけた場合には、張力により電池用積層体に伸びや切れが生じるという問題がある。
【００１７】
本発明では、九十九折状の折り返しを形成する部分を折り返し形成ユニットによって固定し、かつ折り曲げユニットによって電池用積層体を折り曲げる際に、折り返し形成ユニット同士を近づけるという構成を有する。
【００１８】
本発明では、折り返し形成ユニットによって電池用積層体を折り曲げると共に折り返し形成ユニット同士を近づけることにより、折り曲げ時にも電池用積層体に張力がかからないようにすることができる。そのため、折り曲げ時に電池用積層体に伸びや切れ等が生じにくい。
【００１９】
また、九十九折状の折り返しを形成する部分を折り返し形成ユニットによって固定しているため、電池用積層体がたるんでいる場合でも折り曲げる部分がずれる、又は電池用積層体と当て板が擦れ合う等の問題も生じない。
【００２０】
さらに、本発明では、折り返し形成ユニットは、電池用積層体に折り目を形成するための折曲げユニットを有する。折り返し形成ユニットが複数の折曲げユニットを有する場合には、電池用積層体に形成される折り返し部分は、複数の折り目を有する。これにより、折り返し部分に厚みを持たせることができる。
【００２１】
折り返し形成ユニットが複数の折曲げユニットを有する場合には、電池用積層体を折り曲げる際に、折り返し形成ユニット同士のみでなく、折り返し形成ユニット中の折曲げユニット同士を近づけることにより、折り曲げ時にも電池用積層体に張力がかからないようにすることができる。
【００２２】
さらに、本発明では、複数の折り返し形成ユニットによって電池用積層体の複数の折り返しを同時に形成することができるため、製造効率が良い。
【００２３】
《九十九折状の電池用積層体》
本発明の製造方法によって製造される九十九折状の電池用積層体は、例えば図１及び２に示されるような形状を有している。
【００２４】
図１は、九十九折状の折り返しを有する電池用積層体を側面から見た模式図である。図１（ａ）及び（ｂ）に示されるように、電池用積層体（１０）は、九十九折状の折り返しを有する。なお、図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の異なる実施形態に基づく方法により形成された電池用積層体を示している。図１（ａ）に示される電池用積層体（１０）は、各折り返し部分に一つの角部を有する。これに対して、図１（ｂ）に示される電池用積層体（１０）は、各折り返し部分に二つの角部を有する。なお、図２は、図１の電池用積層体（１０）を上面から見た模式図である。
【００２５】
〈電池用積層体〉
九十九折状の折り返しを有する電池用積層体を製造するために用いられる電池用積層体は、少なくとも集電体及び電極活物質層を有する。
【００２６】
電池用積層体は、集電体、第１の電極活物質層、並びに随意に電解質層又はセパレータ、及び第２の電極活物質層をこの順に有していてよい。また、第１の電極活物質層、電解質層又はセパレータ、及び第２の電極活物質層は、集電体の両面に配置されていてよい。なお、電解質層は、固体電解質又は電解液を吸着したポリマー等を含む層であってよい。
【００２７】
集電体、電極活物質、電解質、及びセパレータは、積層電池に用いることができるものであれば、特に限定されない。
【００２８】
図３は、電池用積層体の模式断面図である。
【００２９】
図３（ａ）は、電池用積層体の一つの例の模式断面図である。図３（ａ）において、電池用積層体（１０）は、集電体（１１）の両面に、それぞれ第１の電極活物質層（１２）、及び電解質層（１３ａ）を有する。
【００３０】
図３（ｂ）は、電池用積層体の他の例の模式断面図である。図３（ｂ）において、電池用積層体（１０）は、集電体（１１）の両面に、それぞれ第１の電極活物質層（１２）、電解質層（１３ａ）、及び第２の電極活物質層（１４）を有する。
【００３１】
図３（ｃ）は、電池用積層体のさらに他の例の模式断面図である。図３（ｃ）において、電池用積層体（１０）は、集電体（１１）の両面に、それぞれ第１の電極活物質層（１２）、及びセパレータ（１３ｂ）を有する。
【００３２】
《折り返し形成ユニット》
折り返し形成ユニットは、電池用積層体に九十九折状の折り返しを形成するユニットである。折り返し形成ユニットは、一つ又は隣接しかつ電池用積層体の積層方向に関して同一の向きである複数の折曲げユニットを有する。
折り返し形成ユニットが複数の折曲げユニットを有する場合、九十九折状の折り返しの部分に複数の角部を形成することができ、例えば図１（ｂ）のように、九十九折状の折り返しの部分に厚みを持たせることができる。
【００３３】
さらに、折り返し形成ユニットは、電池用積層体の長手方向に間隔を有して並んでいる。
【００３４】
また、隣接する折り返し形成ユニット同士は、互いに電池用積層体の積層方向に関して逆向きである。
【００３５】
〈折曲げユニット〉
折曲げユニットは、電池用積層体の積層方向に電池用積層体を挟んで対向する折曲げ部材及び受け部材を有している。また、受け部材は、前記電池用積層体と接する部分において折曲げ部材を押し込むことができる押し込み部分を有している。さらに、折曲げユニットは、折曲げ部材及び受け部材により電池用積層体を挟持することによって電池用積層体を固定している。
【００３６】
また、電池用積層体が固定されている折曲げユニットの折曲げ部材を、受け部材に相対的に押し込むことにより、電池用積層体を九十九状に折り曲げることができる。
【００３７】
図４は、電池用積層体（１０）を折曲げ部材（５０）と受け部材（６０）によって挟持している部分の構成例を示す模式図である。
【００３８】
図４（ａ）のように、電池用積層体（１０）は、折曲げ部材（５０）と受け部材（６０）によって挟持されている。受け部材（６０）は、折曲げ部材（５０）が押し込まれる押し込み部分（６５）がゴム等の軟体である。これにより、折曲げ部材（５０）のみを動かすことにより、受け部材（６０）に折曲げ部材（５０）を押し込むことが可能となる。
【００３９】
また、図４（ｂ）では、受け部材（６０）は、折曲げ部材（５０）が押し込まれる押し込み部分（６５）がＶ字形状の凹部（６７）を有している。これにより、折曲げ部材（５０）を相対的に受け部材（６０）に押し込むことが容易となる。
【００４０】
〈折曲げ部材〉
折曲げ部材の形状は特に限定されないが、厚さが薄く、かつ先端が鋭利なブレード等を用いることが好ましい。折曲げ部材がこのような形状を有することにより、形成される折り返し部分をより細くすることができるためである。
【００４１】
折曲げ部材の先端の角度は、２０度以上８５度以下であることが好ましい。折曲げ部材の先端の角度は、８５度以下、７０度以下、６０度以下、又は５０度以下であることが好ましく、２０度以上、２５度以上、３０度以上、３５度以上、又は４０度以上であることが好ましい。
【００４２】
〈受け部材〉
受け部材は、電池用積層体と接する部分に折曲げ部材を押し込むことが可能な押し込み部分を有している。押し込み部分の構成は特に限定されないが、例えば、ゴム等の軟体で構成すること、凹部を設けること等、又はこれらの組み合わせが好ましい。
【００４３】
《（Ａ）：折り返し形成ユニットへの電池用積層体の固定》
本発明の製造方法では、まず電池用積層体の長手方向に間隔を有して並んでいる複数の折り返し形成ユニットに、電池用積層体を固定する。
【００４４】
図５は、複数の折り返し形成ユニットに電池用積層体を固定する方法の一例を示す模式図である。
【００４５】
図５（ａ）に示されるように、本発明の製造方法では、電池用積層体（１０）を電池用積層体の長手方向に間隔を有して並んでいる複数の折り返し形成ユニットによって固定している。図５（ａ）において、折り返し形成ユニットは、一つの折曲げユニットを有する。折曲げユニットは、電池用積層体（１０）の積層方向に電池用積層体（１０）を挟んで対向する折曲げ部材（５０）及び受け部材（６０）を有している。折り返し形成ユニットは、折曲げユニットの折曲げ部材（５０）及び受け部材（６０）により、電池用積層体（１０）を挟持して固定している。受け部材（６０）は、折曲げ部材（５０）が押し込まれる部分に、押し込み部分（６５）を有している。
【００４６】
また、図５（ａ）に示すように、折り返し形成ユニットは、リニアガイドレール（８０）に接続されている。これにより、折り返し形成ユニットは電池用積層体の長手方向に可動である。また、折り返し形成ユニットは、リニアガイドブロック（９０）を有する。リニアガイドブロック（９０）は、折り返し形成ユニット同士を接近させたとき電池用積層体（１０）に過度の曲げ力がかからない様に折り返し形成ユニット同士の間隔を調整するために設けられている。
なお、図５（ａ）には示されていないが、折り返し形成ユニットが複数の折曲げユニットを有する場合には、複数の折曲げユニットは、それぞれリニアガイドレール（８０）に接続されており、かつリニアガイドブロック（９０）を有する。
【００４７】
図５（ｂ）は、図５（ａ）を「Ａ」の方向から見た図である。図５（ｂ）に示されるように、電池用積層体（１０）は、折曲げ部材（５０）と受け部材（６０）によって挟持されている。
【００４８】
《（Ｂ）及び（Ｃ）：電池用積層体の折り曲げ》
本発明の製造方法では、折り返し形成ユニットに電池用積層体を固定した後に、（Ｂ）電池用積層体が固定されている隣接する折り返し形成ユニットを、互いに電池用積層体の長手方向に接近させる。
また、折り返し形成ユニットが複数の折り曲げユニットを有する場合には、折り返し形成ユニット中の折曲げユニット同士も、互いに電池用積層体の長手方向に接近させる。
必要があれば同時に電池積層体（１０）に過度の曲げ力がかからない様にリニアガイドレール（８０）に沿って積層方向に垂直に隣接する折り返し形成ユニット及び折り曲げユニットの距離を調整する。
そして、（Ｂ）と同時又は（Ｂ）の後で、電池用積層体が固定されている折曲げユニットの折曲げ部材を、受け部材に相対的に押し込むことにより、電池用積層体を九十九折り状に折り曲げる。
【００４９】
折曲げ部材を、受け部材に相対的に押し込む深さは、０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下であってよい。押し込む深さは、０．３ｍｍ以上、０．４ｍｍ以上、０．５ｍｍ以上、又は０．６ｍｍ以上であってよく、１ｍｍ以下、０．９ｍｍ以下、０．８ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下であってよい。
【００５０】
図６は、本発明の製造方法において、複数の折曲げユニットによって電池用積層体を九十九折状に折り曲げる方法の一例を示す模式図である。
【００５１】
図６（ａ）では、折り返し形成ユニットをリニアガイドレール（８０）に沿って移動させ、隣接する折り返し形成ユニット同士を接近させている。同時に、電池用積層体（１０）は、各折曲げ部材（５０）を各受け部材（６０）の押し込み部分（６５）に押し込むことにより、電池用積層体（１０）を折り曲げている。なお、図６（ａ）では、折り返し形成ユニットは、一つの折曲げユニットを有する。
【００５２】
図６（ｂ）は、図６（ａ）を「Ａ」の方向から見た図である。図６（ｂ）に示されるように、電池用積層体（１０）は、折曲げ部材（５０）を受け部材（６０）に押し込むことによって折り曲げられている。
【００５３】
《九十九折状の折り返しを有する電池用積層体を使用した積層電池の製造例》
九十九折状の折り返しを有する電池用積層体に積層電池の他の構成要素と組み合わせることにより、積層電池を完成させることができる。
【００５４】
例えば、図７に示されるように、九十九折状の折り返しを有する電池用積層体（１０）の各折れ目の内側に積層電池の他の構成要素（２０）を挟んで、積層することが挙げられる。より具体的には、例えば九十九折状の折り返しを有する電池用積層体が第１の集電体、第１の電極活物質層、及び電解質層を有する場合、積層電池の他の構成要素として、第２の電極活物質層及び第２の集電体を有する積層体を挟むことができる。
図７（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の異なる実施態様の方法により作製された、九十九折状の折り返しを有する電池用積層体を用いている。図７（ｂ）において用いられている電池用積層体は、九十九折状の折り返し部分に２つの角部を有する。これにより、折り返し部分に厚みが与えられているため、積層電池の他の構成要素を折り返し部分の内側に挟む際に、電池用積層体に反りや歪が形成されにくい。
【００５５】
図８は、九十九折状の折り返しを有する電池用積層体を用いて作製した積層電池を表す模式図である。図８のように、この様な積層電池では、九十九折状の折り返しを有する電池用積層体（１０）の各折り返しの内側に、積層電池の他の構成要素（２０）が挟まれた構造を有する。図８（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の異なる実施態様の方法により作製された、九十九折状の折り返しを有する電池用積層体を用いて作製した積層電池を表している。
【００５６】
なお、本発明の製造方法を液系の積層電池に適用する場合には、例えば図８のような積層体を製造して容器に入れ、容器内に電解液を封入してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０    電池用積層体
１１    集電体
１２    第１の電極活物質層
１３ａ    電解質層
１３ｂ    セパレータ
１４    第２の電極活物質層
２０    積層電池の他の構成要素
５０    折曲げ部材
６０    受け部材
６５    押し込み部分
６７    Ｖ字形状の凹部
７０、９０    リニアガイドブロック
８０    リニアガイドレール
【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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【図８】
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