(57)【要約】【課題】溶着部の形状を適切な形状とすることができるセパレータ付き電極、及びセパレータ付き電極製造方法を提供する。【解決手段】溶着部５０は、補強部５２，５４，５７，５９によって、縁部におけるセパレータ１０を補強することができる。ここで、位置決め部５１，５３，５６，５８と補強部５２，５４，５７，５９とは、互いに離間して配置されている。これにより、溶着部５０の各片の一片あたりの面積を小さくすることができるため、熱収縮による変形を低減することができる。また、位置決め部５１，５３，５６，５８と補強部５２，５４，５７，５９とは、セパレータ１０の内側と外側との間で延びる内外方向において互いに重なり合う部分を有する。従って、溶着部５０の一片あたりの面積を小さくしつつも、セパレータ１０の縁部が折れ曲がり易くなることを抑制する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極がセパレータに包まれることで構成されるセパレータ付き電極であって、
前記電極と、
前記電極を挟んで対向し、前記セパレータを形成する一対のセパレータ部材と、
一対の前記セパレータ部材の縁部同士を溶着する溶着部と、を備え、
前記溶着部は、
前記電極を位置決めする位置決め部と、
前記セパレータを補強する補強部と、を備え、
前記位置決め部と前記補強部とは、互いに離間して配置され、且つ、前記セパレータの内側と外側との間で延びる内外方向において互いに重なり合う部分を有する、セパレータ付き電極。
【請求項２】
前記補強部の溶着強度に比して、前記位置決め部の溶着強度が低い、請求項１に記載のセパレータ付き電極。
【請求項３】
電極をセパレータで包むことによってセパレータ付き電極を製造するセパレータ付き電極製造方法であって、
前記電極を一対のセパレータ部材で挟むセパレータ部材配置工程と、
一対の前記セパレータ部材の縁部同士を溶着する溶着工程と、を備え、
前記溶着工程では、
位置決め部を形成することで前記電極の位置決めを行い、
補強部を形成することで前記セパレータを補強し、
前記位置決め部と前記補強部とは、互いに離間して配置され、且つ、前記セパレータの内側と外側との間で延びる内外方向において互いに重なり合う部分を有する、セパレータ付き電極製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セパレータ付き電極、及びセパレータ付き電極製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セパレータ付き電極として特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載されたセパレータ付き電極は、電極を一対のセパレータ部材で挟み、セパレータ部材の縁部を溶着することによって形成される。このセパレータ付き電極の溶着部は、凹凸形状を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０９２１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、セパレータ付き電極においては、セパレータ内での電極のずれを防止するために、溶着部が電極を支持することで位置決めを行う。この場合、特許文献１のように、溶着部が凹凸形状を有するような構造が採用され得るが、この際にはセパレータの縁部の剛性が過度に低下しないことも求められる。その一方、剛性を確保するために一片あたりの溶着部の面積が大きくした場合、熱収縮による変形が生じやすくなる。従って、溶着部の形状を適切な形状とすることが求められていた。
【０００５】
本発明は、溶着部の形状を適切な形状とすることができるセパレータ付き電極、及びセパレータ付き電極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】
【０００６】
本発明の一側面に係るセパレータ付き電極は、電極がセパレータに包まれることで構成されるセパレータ付き電極であって、電極と、電極を挟んで対向し、セパレータを形成する一対のセパレータ部材と、一対のセパレータ部材の縁部同士を溶着する溶着部と、を備え、溶着部は、電極を位置決めする位置決め部と、セパレータを補強する補強部と、を備え、位置決め部と補強部とは、互いに離間して配置され、且つ、セパレータの内側と外側との間で延びる内外方向において互いに重なり合う部分を有する。
【０００７】
セパレータ付き電極の溶着部は、電極を位置決めする位置決め部と、セパレータを補強する補強部と、を備える。従って、溶着部は、位置決め部によってセパレータ内で電極の位置決めを行うことができる。その一方で、溶着部は、補強部によって、縁部におけるセパレータを補強することができる。ここで、位置決め部と補強部とは、互いに離間して配置されている。これにより、溶着部の各片の一片あたりの面積を小さくすることができるため、溶着部の熱収縮による変形を低減することができる。また、位置決め部と補強部とは、セパレータの内側と外側との間で延びる内外方向において互いに重なり合う部分を有する。従って、溶着部の一片あたりの面積を小さくしつつも、セパレータの縁部が折れ曲がり易くなることを抑制する。以上により、溶着部の形状を適切な形状とすることができる。
【０００８】
セパレータ付き電極において、補強部の溶着強度に比して、位置決め部の溶着強度が低くてよい。強い補強が要されない位置決め部については溶着強度を抑えつつ、セパレータの縁部の十分な補強のため、補強部の溶着強度を高くすることができる。これにより、溶着部の面積を少なくしつつも必要な機能を十分に発揮することができる。
【０００９】
本発明の一側面に係るセパレータ付き電極製造方法は、電極をセパレータで包むことによってセパレータ付き電極を製造するセパレータ付き電極製造方法であって、電極を一対のセパレータ部材で挟むセパレータ部材配置工程と、一対のセパレータ部材の縁部同士を溶着する溶着工程と、を備え、溶着工程では、位置決め部を形成することで電極の位置決めを行い、補強部を形成することでセパレータを補強し、位置決め部と補強部とは、互いに離間して配置され、且つ、セパレータの内側と外側との間で延びる内外方向において互いに重なり合う部分を有する。
【００１０】
このセパレータ付き電極製造方法によれば、上述のセパレータ付き電極と同様の作用・効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、溶着部の形状を適切な形状とすることができるセパレータ付き電極、及びセパレータ付き電極製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るセパレータ付き正極を適用して製造される蓄電装置の内部を示す断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】セパレータ付き正極を模式的に示す図である。
【図４】各溶着領域の拡大図である。
【図５】本実施形態に係るセパレータ付正極を製造する製造装置の概略側面図である。
【図６】図６（ａ）は、前段側のローラヒータで溶着を行った時の溶着領域の様子を示し、図６（ｂ）は、前段側のローラヒータの表面を展開して示した模式図である。
【図７】図７（ａ）は、後段側のローラヒータで溶着を行った時の溶着領域の様子を示し、図７（ｂ）は、後段側のローラヒータの表面を展開して示した模式図である。
【図８】本実施形態に係るセパレータ付き正極の製造方法の工程図である。
【図９】変形例に係るセパレータ付き正極を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係るセパレータ付き正極を用いた蓄電装置の内部を示す断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図１及び図２において、蓄電装置１は、積層型の電極組立体を有するリチウムイオン二次電池である。
【００１５】
蓄電装置１は、例えば略直方体形状のケース２と、このケース２内に収容された電極組立体３とを備えている。ケース２は、例えばアルミニウム等の金属により形成されている。ケース２の内部には、図示はしないが、例えば非水系（有機溶媒系）の電解液が注液されている。ケース２上には、正極端子４及び負極端子５が互いに離間して配置されている。正極端子４は、絶縁リング６を介してケース２に固定され、負極端子５は、絶縁リング７を介してケース２に固定されている。また、電極組立体３とケース２の内側の側面及び底面との間には絶縁フィルムが配置されており、絶縁フィルムによってケース２と電極組立体３との間が絶縁されている。図１では便宜上、電極組立体３の下端とケース２の底面との間には僅かな隙間が設けられているが、実際には電極組立体３の下端が絶縁フィルムを介してケース２の内側の底面に接触している。
【００１６】
電極組立体３は、複数の正極８と複数の負極９とが袋状のセパレータ１０を介して交互に積層された構造を有している。正極８は、袋状のセパレータ１０に包まれている。袋状のセパレータ１０に包まれた状態の正極８は、セパレータ付き正極１１として構成されている。従って、電極組立体３は、複数のセパレータ付き正極１１と複数の負極９とが交互に積層された構造を有している。なお、電極組立体３の両端に位置する電極は、負極９である。
【００１７】
図３は、セパレータ付き正極１１を模式的に示す図である。図１〜３に示されるように、正極８は、例えばアルミニウム箔からなる正極集電体である金属箔１４と、この金属箔１４の両面に形成された正極活物質層１５とを有している。金属箔１４は、平面視矩形状の箔本体部１４ａと、この箔本体部１４ａと一体化されたタブ１４ｂとを有している。箔本体部１４ａは、下端部１４ｘ、下端部１４ｘの反対側の上端部１４ｙ、及び、下端部１４ｘと上端部１４ｙとを互いに接続する一対の側端部１４ｒ，１４ｐを含む。側端部１４ｒ，１４ｐは、下端部１４ｘ及び上端部１４ｙに交差する。タブ１４ｂは、正極端子４の位置に対応するように箔本体部１４ａの上端部１４ｙから突出して、セパレータ１０を突き抜けている。タブ１４ｂは、導電部材１２を介して正極端子４に接続されている。なお、図２では、便宜上タブ１４ｂを省略している。
【００１８】
正極活物質層１５は、箔本体部１４ａの表裏両面に形成されている。正極活物質層１５は、正極活物質とバインダとを含んで形成された多孔質の層である。正極活物質としては、例えば複合酸化物、金属リチウムまたは硫黄等が挙げられる。複合酸化物には、例えばマンガン、ニッケル、コバルト及びアルミニウムの少なくとも１つとリチウムとが含まれる。
【００１９】
負極９は、例えば銅箔からなる負極集電体である金属箔１６と、この金属箔１６の両面に形成された負極活物質層１７とを有している。金属箔１６は、平面視矩形状の箔本体部１６ａと、この箔本体部１６ａと一体化されたタブ１６ｂとを有している。タブ１６ｂは、箔本体部１６ａの長手方向の一端部近傍の縁から突出している。タブ１６ｂは、導電部材１３を介して負極端子５に接続されている。なお、図２では、便宜上タブ１６ｂを省略している。
【００２０】
負極活物質層１７は、箔本体部１６ａの表裏両面に形成されている。負極活物質層１７は、負極活物質とバインダとを含んで形成された多孔質の層である。負極活物質としては、例えば黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）等の金属酸化物またはホウ素添加炭素等が挙げられる。
【００２１】
セパレータ１０は、一例として、正極８を内部に収容している。すなわち、正極８は、袋状のセパレータ１０に包まれている。セパレータ１０は、平面視矩形状を呈している。セパレータ１０は、一対の長尺シート状のセパレータ部材１８ａ，１８ｂを互いに溶着して袋状に形成される。具体的には、セパレータ１０は、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを互いに溶着して形成される溶着領域Ｗ１、溶着領域Ｗ２、溶着領域Ｗ３、及び溶着領域Ｗ４によって外縁が規定される袋状である。溶着領域Ｗ１〜溶着領域Ｗ４は、セパレータ１０の四方の縁部をそれぞれ構成している。なお、図３においては、説明のために溶着領域Ｗ１〜溶着領域Ｗ４のうち、溶着がなされた溶着部５０に網掛けを施している。なお、溶着部５０の詳細については後述する。
【００２２】
溶着領域Ｗ１は、箔本体部１４ａの側端部１４ｒに対向すると共に側端部１４ｒに沿って延びる領域である。溶着領域Ｗ３は、箔本体部１４ａの側端部１４ｐに対向すると共に側端部１４ｐに沿って延びる領域である。溶着領域Ｗ２は、箔本体部１４ａの下端部１４ｘに対向すると共に下端部１４ｘに沿って延びる領域である。溶着領域Ｗ４は、箔本体部１４ａの上端部１４ｙに対向すると共に上端部１４ｙに沿って延びる領域である。溶着領域Ｗ１〜溶着領域Ｗ４は、矩形環状となるように互いに接続されている。互いに離間した複数（ここでは、２つ）の溶着領域Ｗ４間には、非溶着領域Ｗ５が介在されている。なお、図３などでは、説明の為、溶着領域Ｗ１〜Ｗ４を誇張して示しているが、溶着領域Ｗ１〜Ｗ４の幅は、例えば、２ｍｍ〜５ｍｍ程度である。
【００２３】
セパレータ１０は、非溶着領域Ｗ５において開口している。セパレータ１０においては、非溶着領域Ｗ５を介して、タブ１４ｂが突出している。セパレータ１０の材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、或いはポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布または不織布等が例示される。本実施形態においては、セパレータは、熱によって溶融・溶着可能な材質よりなる。
【００２４】
以上のように構成された蓄電装置１を製造する場合は、まず、帯状の金属箔に活物質層の前駆体が形成された帯状のシート部材を製作する。次に、シート部材を所定の形状に切断し、その後、正極８のみセパレータで包装することで、セパレータ付き正極１１及び負極９を製作する。セパレータ付き正極１１及び負極９を製作した後、セパレータ付き正極１１と負極９とを交互に積層し、積層体を形成する。この積層体を加圧することでセパレータ付き正極１１及び負極９を密着させた後、セパレータ付き正極１１及び負極９をテープ等で固定することで電極組立体３を得る。そして、セパレータ付き正極１１のタブ１４ｂを導電部材１２を介して正極端子４に接続すると共に、負極９のタブ１６ｂを導電部材１３を介して負極端子５に接続した後、電極組立体３をケース２内に収容する。例えば、セパレータ付き正極１１の製作工程では、より具体的には、活物質層を備えた帯状の電極母材の製造が行われ、その電極母材をカットすることで、正極８の製造が行われる。製造された正極８をセパレータ１０で包むことで、セパレータ付き正極１１が製造される。
【００２５】
次に、図３及び図４を参照して、セパレータ付き正極１１の構成についてより詳細に説明する。なお、図４（ａ）は溶着領域Ｗ２の拡大断面図であり、図４（ｂ）は溶着領域Ｗ１の拡大断面図であり、セパレータ１０を厚み方向における中途位置で切断した様子を示している。
【００２６】
セパレータ付き正極１１は、一対のセパレータ部材１８ａ，１８ｂの縁部同士が溶着した溶着部５０を備える。溶着部５０は、セパレータ部材１８ａ，１８ｂの四方の縁部、すなわち溶着領域Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４に形成される。溶着領域Ｗ４の溶着部５０は、位置決め部５１と、補強部５２と、を備えている。溶着領域Ｗ２の溶着部５０は、位置決め部５３と、補強部５４と、を備えている。溶着領域Ｗ３の溶着部５０は、位置決め部５８と、補強部５９と、を備えている。溶着領域Ｗ１の溶着部５０は、位置決め部５６と、補強部５７と、を備えている。
【００２７】
なお、以降の説明においては、セパレータ付き正極１１に対してＸＹＺ軸座標を設定して説明する場合がある。Ｘ軸方向は、正極８の端部１４ｘ，１４ｙと平行な方向である。Ｙ軸方向は、正極８の側端部１４ｐ，１４ｒが延びる方向である。Ｚ軸方向は、セパレータ付き正極１１の厚み方向を示す。また、正極８の中心から見て、側端部１４ｒ側がＸ軸方向の正側であり、側端部１４ｐ側がＸ軸方向の負側である。正極８の中心から見て、上端部１４ｙ側がＹ軸方向の正側であり、下端部１４ｘ側がＹ軸方向の負側である。また、以降の説明では、「延在方向」及び「内外方向」という語を用いて説明を行う場合がある。「延在方向」とは、セパレータ１０の縁部が延びる方向、すなわち溶着領域Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４が延びる方向である。溶着領域Ｗ１，Ｗ３では、Ｙ軸方向が延在方向に該当する。溶着領域Ｗ２，Ｗ４では、Ｘ軸方向が延在方向に該当する。「内外方向」とは、セパレータ１０の内側と外側との間で延びる方向である。内外方向は、延在方向に垂直で、セパレータ部材１８ａ，１８ｂと平行な方向である。溶着領域Ｗ１では、Ｘ軸方向が内外方向に該当し、Ｘ軸方向の正側が内外方向の外側、負側が内外方向の内側に該当する。溶着領域Ｗ３では、Ｘ軸方向が内外方向に該当し、Ｘ軸方向の負側が内外方向の外側、正側が内外方向の内側に該当する。溶着領域Ｗ２では、Ｙ軸方向が内外方向に該当し、Ｙ軸方向の負側が内外方向の外側、正側が内外方向の内側に該当する。溶着領域Ｗ４では、Ｙ軸方向が内外方向に該当し、Ｙ軸方向の正側が内外方向の外側、負側が内外方向の内側に該当する。
【００２８】
位置決め部５１，５３，５６，５８は、正極１１を位置決めする部分である。位置決め部５１，５３，５６，５８は、正極１１の各端部と接触することによって、セパレータ１０内部における正極１１の位置決めを行う。補強部５２，５４，５７，５９は、セパレータ１０の溶着領域Ｗ１〜Ｗ４において、特に外周端を補強する部分である。すなわち、補強部５２，５４，５７，５９は、シート部材であるセパレータ１０の外周端にあり、コシを確保するための部分である。セパレータ１０のコシとは、セパレータ１０の曲がり難さ（撓み難さ）を示す、いわゆる剛性である。セパレータ１０のコシが弱い場合は、セパレータ１０が撓みやすくなり、強い場合はセパレータ１０が撓み難くなる。
【００２９】
位置決め部５１，５３，５６，５８と補強部５２，５４，５７，５９とは、互いに離間して配置される。すなわち、位置決め部５１，５３，５６，５８と補強部５２，５４，５７，５９とは、互いに隙間を空けて配置されている。位置決め部５１，５３，５６，５８と補強部５２，５４，５７，５９とは、延在方向において互いに離間している。位置決め部５１，５３，５６，５８と補強部５２，５４，５７，５９とは、内外方向において互いに重なり合う部分を有する。すなわち、延在方向から見たときに、位置決め部５１，５３，５６，５８と補強部５２，５４，５７，５９とは、少なくとも一部において互いに重なり合う。
【００３０】
補強部５２，５４，５７，５９では、セパレータ１０の空孔の全部又は一部が潰れることで、潰れの無い部位よりも剛性が高く、溶着強度も高くなっている。位置決め部５１，５３，５６，５８においても同様であるが、補強部５２，５４，５７，５９に比較すると、潰れが少なく、剛性と溶着強度は低い。これにより、補強部５２，５４，５７，５９は、セパレータ付き正極１１が壁などに衝突した際であっても、衝突箇所が変形しにくくなる。一方、位置決め部５１，５３，５６，５８は、通常の使用時に正極８を支持できる程度の溶着強度があればよいため、低い溶着強度であっても十分に機能を発揮できる。
【００３１】
本実施形態では、位置決め部５１，５３，５６，５８は、セパレータ１０の外周側の端部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと正極１１の各端部１４ｙ，１４ｘ，１４ｒ，１４ｐとの間で内外方向に延びる矩形状の形状を有している。位置決め部５１，５３，５６，５８の内側の端部５１ａ，５３ａ，５６ａ，５８ａは、正極１１の端部１４ｙ，１４ｘ，１４ｒ，１４ｐに当接し、規制する。ただし、ここでの「規制」とは、位置決め部５１，５３，５６，５８が完全に正極１１に接触している場合のみならず、製造誤差などの関係で僅かに隙間が形成されている場合も含まれる。僅かな隙間とは、正極１１の端部が移動し得る場合、例えば釘刺し試験などのように正極１１が広がる場合などに、正極１１の端部を支持可能な程度の広さの隙間である。
【００３２】
位置決め部５１，５３，５６，５８の外側の端部５１ｂ，５３ｂ，５６ｂ，５８ｂは、セパレータ１０の外周側の端部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと同位置に配置される。位置決め部５１，５３，５６，５８の両側の側面５１ｃ，５３ｃ，５６ｃ，５８ｃは、端部５１ａ，５３ａ，５６ａ，５８ａと端部５１ｂ，５３ｂ，５６ｂ，５８ｂとの間で、内外方向に沿って延びている。両側の側面５１ｃ，５３ｃ，５６ｃ，５８ｃは、互いに平行となるように延びている。位置決め部５１，５３，５６，５８はセパレータ１０の縁部の延在方向に隙間を空けて互いに離間するように複数個配置される。なお、位置決め部５１，５３，５６，５８は、セパレータ１０の厚み方向において、セパレータ部材１８ａ，１８ｂ間の全域にわたって延びている。すなわち、位置決め部５１，５３，５６，５８は、セパレータ部材１８ａと固定され、セパレータ部材１８ｂと固定される。
【００３３】
本実施形態では、補強部５２，５４，５７，５９は、セパレータ１０の外周側の端部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄから内側へ向かって延びる矩形状の形状を有している。補強部５２，５４，５７，５９の内側の端部５２ａ，５４ａ，５７ａ，５９ａは、正極１１の端部１４ｙ，１４ｘ，１４ｒ，１４ｐから外側へ離間した位置に形成される。
【００３４】
補強部５２，５４，５７，５９の外側の端部５２ｂ，５４ｂ，５７ｂ，５９ｂは、セパレータ１０の外周側の端部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと同位置に配置される。補強部５２，５４，５７，５９の両側の側面５２ｃ，５４ｃ，５７ｃ，５９ｃは、端部５２ａ，５４ａ，５７ａ，５９ａと端部５２ｂ，５４ｂ，５７ｂ，５９ｂとの間で、内外方向に沿って延びている。両側の側面５２ｃ，５４ｃ，５７ｃ，５９ｃは、互いに平行となるように延びている。補強部５２，５４，５７，５９は、一対の位置決め部５１，５３，５６，５８間において、当該位置決め部５１，５３，５６，５８から延在方向に隙間を空けて離間するように複数個配置される。従って、補強部５２，５４，５７，５９と位置決め部５１，５３，５６，５８とは、一つずつ交互に設けられている。ただし、補強部５２，５４，５７，５９と位置決め部５１，５３，５６，５８とは、交互に設けられていなくともよく、他の配列パターンで形成されてもよい。なお、補強部５２，５４，５７，５９は、セパレータ１０の厚み方向において、セパレータ部材１８ａ，１８ｂ間の全域にわたって延びている。すなわち、補強部５２，５４，５７，５９は、セパレータ部材１８ａと固定され、セパレータ部材１８ｂと固定される。
【００３５】
上述のような構成により、図４（ａ）に示すように、溶着領域Ｗ２では、位置決め部５３と補強部５４とは、重なり領域Ｒ１にて内外方向にて互いに重なり合う。ここでは、内外方向において補強部５４の全体が位置決め部５３と重なり合う。従って、重なり領域Ｒ１は、内外方向において、セパレータ１０の端部１０ｂと補強部５４の端部５４ａとの間の領域となる。なお、溶着領域Ｗ４での重なり領域も同趣旨である。図４（ｂ）に示すように、溶着領域Ｗ１では、位置決め部５６と補強部５７とは、重なり領域Ｒ２にて内外方向にて互いに重なり合う。ここでは、内外方向において補強部５７の全体が位置決め部５６と重なり合う。従って、重なり領域Ｒ２は、内外方向において、セパレータ１０の端部１０ｃと補強部５７の端部５７ａとの間の領域となる。なお、溶着領域Ｗ３での重なり領域も同趣旨である。
【００３６】
次に、図５〜図７を参照して、本発明の実施形態に係るセパレータ付き正極１１の製造装置２０について説明する。図５は、本実施形態に係る製造装置２０の概略側面図である。図６（ａ）は、前段側のローラヒータで溶着を行った時の溶着領域の様子を示し、図６（ｂ）は、前段側のローラヒータの表面を展開して示した模式図である。図７（ａ）は、後段側のローラヒータで溶着を行った時の溶着領域の様子を示し、図７（ｂ）は、後段側のローラヒータの表面を展開して示した模式図である。図５に示される製造装置２０は、電極（ここでは、正極８）にセパレータ１０を設けることによりセパレータ付き電極（ここでは、セパレータ付き正極１１）を製造するセパレータ付き電極の製造装置である。製造装置２０は、セパレータ１０のための長尺シート状のセパレータ部材１８ａ及びセパレータ部材１８ｂを互いに溶着する。ここでは、製造装置２０は、セパレータ部材１８ａ，１８ｂの溶着により、正極８が収容される袋状のセパレータ１０を形成する。
【００３７】
製造装置２０は、前工程の設備から供給された正極８を搬送経路（ここでは、Ｘ軸に沿った経路）に沿って搬送しながら正極８にセパレータ１０を設ける。前工程の設備は、例えば、電極母材（不図示）の切断により正極８を製造する電極製造装置（不図示）である。正極８は、搬送コンベア４０に搬送されて製造装置２０に供給される。搬送コンベア４０は、例えば、サン付のベルトコンベアである。なお、本実施形態では、搬送コンベア４０は、一列に配列された状態の正極８を製造装置２０に供給するものとする。ただし、正極８は、二列以上で供給されてもよい。
【００３８】
製造装置２０は、供給部２１と、供給部２２と、ガイドローラ２３と、押圧ローラ２８と、ガイドローラ２４と、ヒータローラ２５と、ヒータローラ２６と、搬送ローラ２７と、切断部３１と、受取部３２と、支持部４４と、を備えている。供給部２１は、回転族と、回転軸に支持された原反ロールとよりなり、セパレータ部材１８ａは、原反ロールから繰り出される。供給部２１は、正極８の一方面８ａ側から、搬送経路に向けてセパレータ部材１８ａを供給する。セパレータ部材１８ｂは、供給部２２の原反ロールが回転されることにより原反ロールから繰り出される。供給部２２は、正極８の一方面８ａと反対側の他方面８ｂ側から、搬送経路に向けてセパレータ部材１８ｂを供給する。
【００３９】
ガイドローラ２３は、供給部２１によって供給されたセパレータ部材１８ａを搬送経路に沿うようにガイドする。ガイドローラ２３は、正極８の一方面８ａ側に配置されている。ガイドローラ２３は、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ軸方向）を回転軸として回転する。ガイドローラ２３にガイドされたセパレータ部材１８ａは、正極８の一方面８ａ側において、搬送経路に沿って搬送される。ここでは、正極８は、セパレータ部材１８ａ上に載置されて一体的に搬送される。したがって、セパレータ部材１８ａの上面は、正極８の搬送面を形成する。
【００４０】
押圧ローラ２８は、正極８をガイドローラ２３側へ押圧する。押圧ローラ２８は、上下動可能に設けられ、例えば弾性部材（不図示）により、正極８をガイドローラ２３側に押圧する。搬送コンベア４０から搬送された正極８は、押圧ローラ２８を押し上げながら押圧ローラ２８及びガイドローラ２３間に進入し、セパレータ部材１８ａの搬送によって、下流側へ搬送される。
【００４１】
ガイドローラ２４は、搬送経路においてガイドローラ２３よりも下流側に配置されている。ガイドローラ２４は、供給部２２によって供給されたセパレータ部材１８ｂを搬送経路に沿うようにガイドする。ガイドローラ２４は、正極８の他方面８ｂ側に配置されている。ガイドローラ２４は、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ軸方向）に沿って回転軸が配置される。ガイドローラ２４にガイドされたセパレータ部材１８ｂは、正極８の他方面８ｂ側において、搬送経路に沿って搬送される。
【００４２】
セパレータ部材１８ｂは、ガイドローラ２４よりも下流側において、上述したように正極８の搬送面を提供するセパレータ部材１８ａに対して、上下方向に対向すると共に略平行な状態で搬送される。換言すれば、ガイドローラ２４よりも下流側において、正極８は、セパレータ部材１８ａとセパレータ部材１８ｂとに挟まれた状態とされる。
【００４３】
ヒータローラ２５は、搬送経路（搬送面）に交差する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に沿って、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを挟んでガイドローラ２４に対向して配置されている。ヒータローラ２５は、正極８の一方面８ａ側（下側）であってセパレータ部材１８ａの下側に配置されている。ヒータローラ２５は、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ軸方向）を回転軸として回転する。
【００４４】
ヒータローラ２５は、搬送経路に沿って搬送されているセパレータ部材１８ａ，１８ｂを、その短手方向に沿って互いに溶着する。そのために、ヒータローラ２５は、その回転軸に沿った方向に延びる凸部を一つ、又は複数有しており、本実施形態では、一例として一対の凸部２５ｓを有している。一対の凸部２５ｓは、ここでは、ヒータローラ２５の径方向に沿って互いに対向して配置されている。また、ヒータローラ２５は、その内部にヒータを有している。ヒータローラ２５は、ヒータにより熱せられた凸部２５ｓの頂面がセパレータ部材１８ａに接触することにより、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを加熱してセパレータ部材１８ａ，１８ｂを互いに溶着する。これにより、ヒータローラ２５は、溶着領域Ｗ６を形成する（図６参照）。
【００４５】
図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、溶着領域Ｗ６は、切断されることによって、上述した溶着領域Ｗ１及び溶着領域Ｗ３となる。溶着領域Ｗ６には、切断前においては、溶着部６１と、溶着部６２とが形成される。溶着部６１は、略中央位置にて切断されることによって、溶着領域Ｗ１の位置決め部５８及び溶着領域Ｗ３の位置決め部５６となる部分である。溶着部６２は、略中央位置にて切断されることによって、溶着領域Ｗ１の補強部５９及び溶着領域Ｗ３の補強部５７となる部分である。
【００４６】
図６（ｂ）に示すように、ヒータローラ２５の凸部２５ｓは、溶着部６１を形成するためのブロック７１と、溶着部６２を形成するためのブロック７２と、を有する。ブロック７１は、溶着部６１に対応する形状、位置に形成される。ブロック７２は、溶着部６２に対応する形状、位置に形成される。ブロック７１，７２の表面は、ローレット形状をなす微小な凹凸を有する。ここで、補強部５７，５９の硬さに比して、位置決め部５６，５８の硬さは劣る。このような構成とするために、例えば、ブロック７２の高さはブロック７１よりも高くてよく、ブロック７２の表面の凹凸はブロック７１に比して高密度であってよい。
【００４７】
ヒータローラ２６は、搬送経路においてガイドローラ２３，２４及びヒータローラ２５よりも下流側に配置されている。ヒータローラ２６は、一対のローラ２６ａ，２６ｂを有している。ローラ２６ａ，２６ｂは、搬送経路（搬送面）に交差する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に沿って、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを挟んで互いに対向して配置されている。ローラ２６ａは、正極８の一方面８ａ側（下側）に配置されている。ローラ２６ａは、セパレータ部材１８ａの下側に配置されている。ローラ２６ｂは、正極８の他方面８ｂ側（上側）に配置されている。ローラ２６ｂは、セパレータ部材１８ｂの上側に配置されている。ローラ２６ａ，２６ｂは、それぞれ、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ軸方向）を回転軸として回転する。
【００４８】
ヒータローラ２６は、搬送経路に沿って搬送されているセパレータ部材１８ａ，１８ｂを、その長手方向に沿って互いに溶着する。一例として、ヒータローラ２６は、搬送経路に沿って搬送されているセパレータ部材１８ａ，１８ｂを、その長手方向に延びる縁部に沿って互いに溶着する。ローラ２６ａ，２６ｂのうちの一方（ここでは、ローラ２６ａ）は、その周方向に沿って延びる二つの凸部２６ｓを有している。また、ローラ２６ａは、その内部にヒータを有している。凸部２６ｓは、Ｙ軸方向における両端部に形成される。
【００４９】
二つの凸部２６ｓのうちの一方のものは、ローラ２６ａの周方向の全体に亘って延び、所定パターンの形状が連続した略円環状となっている。他方のものは、ローラ２６ａの周方向の全体にわたって所定パターンの形状が連続していない。すなわち、凸部２６ｓには、所定パターンの形状が連続していない欠落部分が設けられている。ヒータにより熱せられた凸部２６ｓのそれぞれの頂面がセパレータ部材１８ａに接触することにより、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを加熱してセパレータ部材１８ａ，１８ｂを互いに溶着する。これにより、ローラ２６ａは、溶着領域Ｗ２及び溶着領域Ｗ４を形成する（図７（ａ）参照）。凸部２５ｓの欠落部分においてはセパレータ部材１８ａ，１８ｂが互いに溶着されず、非溶着領域Ｗ５が形成される。非溶着領域Ｗ５からは、正極８のタブ１４ｂが突出する。
【００５０】
図７（ａ）に示すように、溶着領域Ｗ４は位置決め部５１及び補強部５２を有する。溶着領域Ｗ２は位置決め部５３及び補強部５４を有する。図７（ｂ）に示すように、ローラ２６ａの凸部２６ｓは、位置決め部５１を形成するためのブロック７４と、補強部５２を形成するためのブロック７６と、を有する。ローラ２６ａの凸部２６ｓは、位置決め部５３を形成するためのブロック７７と、補強部５４を形成するためのブロック７８と、を有する。ブロック７４，７７は、位置決め部５１，５３に対応する形状、位置に形成される。ブロック７６，７８は、補強部５２，５４に対応する形状、位置に形成される。ブロック７４，７６，７７，７８の表面は、ローレット形状をなす微小な凹凸を有する。ここで、補強部５２，５４の溶着強度に比して、位置決め部５１，５３の溶着強度が低い。このような構成とするために、例えば、ブロック７６，７８の高さはブロック７４，７７よりも高くてよく、ブロック７６，７８の表面の凹凸はブロック７４，７７に比して高密度であってよい。
【００５１】
搬送ローラ２７は、搬送経路においてヒータローラ２６よりも下流側に配置されている。搬送ローラ２７は、搬送経路に沿うようにガイドされたセパレータ部材１８ａ，１８ｂを搬送経路に沿って搬送する。搬送ローラ２７は、一対のローラ２７ａ，２７ｂを有している。ローラ２７ａ，２７ｂは、搬送経路（搬送面）に交差する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に沿って、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを挟んで互いに対向して配置されている。ローラ２７ａ，２７ｂは、それぞれ、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ軸方向）を回転軸として回転する。ローラ２７ａ，２７ｂは、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを挟み込みながら、駆動源（不図示）によって回転することにより、セパレータ部材１８ａ，１８ｂにテンションを生じさせて搬送方向に駆動する（搬送する）。
【００５２】
切断部３１は、搬送経路において搬送ローラ２７よりも下流側に配置されている。切断部３１は、搬送方向に隣り合う正極８間において、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを切断する。切断部３１は、溶着領域Ｗ６を切断することによって、溶着領域Ｗ１，Ｗ３を形成する。切断部３１は、一対のローラ３１ａ，３１ｂを有している。ローラ３１ａ，３１ｂは、搬送経路（搬送面）に交差する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に沿って、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを挟んで互いに対向して配置されている。ローラ３１ａ，３１ｂは、それぞれ、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ軸方向）を回転軸として回転する。ローラ３１ｂは、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを切断するための刃部３１ｃを有する。溶着領域Ｗ６を切断するための刃部３１ｃは、Ｙ軸方向に沿って延び、ローラ３１ｂの周方向に所定のピッチ（ここでは１８０°ピッチ）で設けられる。ローラ３１ａ，３１ｂは、セパレータ部材１８ａ，１８ｂを切断しながら、駆動源（不図示）によって回転することにより、切断したセパレータ部材１８ａ，１８ｂを搬送方向に送り出す（搬送する）。
【００５３】
受取部３２は、搬送経路において切断部３１及び支持部４４よりも下流側に配置されている。受取部３２は、切断部３１で切断されたセパレータ部材１８ａ，１８ｂ（以降、セパレータ１０と称する）を受け取る。受取部３２は、ニップロール３２ａ，３２ｂを有している。ニップロール３２ａ，３２ｂは、搬送経路（搬送面）に交差する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に沿って、セパレータ１０を挟んで互いに対向して配置されている。ニップロール３２ａ，３２ｂは、それぞれ、円柱状であり、搬送経路に交差する方向（ここでは、Ｙ軸方向）を回転軸として回転する。ニップロール３２ａ，３２ｂは、切断されたセパレータ１０を挟み込みながら、駆動源（不図示）によって回転することにより、切断されたセパレータ１０を引き込むように搬送方向に駆動する（搬送する）。
【００５４】
なお、ここでは、上述したガイドローラ２３，２４、押圧ローラ２８、ヒータローラ２５、及びヒータローラ２６（ローラ２６ａ，２６ｂ）は、セパレータ部材１８ａ，１８ｂが搬送されるのに伴って回転する従動ローラである。ただし、ガイドローラ２３，２４、ヒータローラ２５、及びヒータローラ２６（ローラ２６ａ，２６ｂ）は、独立した駆動源を有する駆動ローラであってもよい。
【００５５】
支持部４４は、搬送経路において切断部３１よりも下流側に配置され、受取部３２よりも上流側に配置されている。支持部４４は、切断部３１の下流側において、切断されたセパレータ１０を支持する。支持部４４は、切断されたセパレータ１０を支持する支持部材によって構成される。
【００５６】
次に、図８を参照して、本実施形態に係るセパレータ付き正極１１の製造方法について説明する。まず、製造装置２０は、正極８を一対のセパレータ部材１８ａ，１８ｂで挟むセパレータ部材配置工程を実行する（ステップＳ１０）。製造装置２０は、一対のセパレータ部材１８ａ，１８ｂの縁部同士を溶着する溶着工程を実行する（ステップＳ２０）。この工程では、ヒータローラ２５，２６がそれぞれの溶着領域に対して溶着を行う。溶着工程Ｓ２０では、正極８と当接する位置決め部５１，５３，５６，５８を形成することで位置決めを行い、補強部５２，５４，５７，５９を形成することでセパレータ１０を補強する。次に、製造装置２０は、切断部３１にてセパレータ部材１８ａ，１８ｂを切断する切断工程を実行する（ステップＳ３０）。以上により、セパレータ付き正極１１が得られる。
【００５７】
次に、本実施形態に係るセパレータ付き正極１１、及び製造方法の作用・効果について説明する。
【００５８】
セパレータ付き電極の溶着部５０は、正極８を位置決めする位置決め部５１，５３，５６，５８と、セパレータ１０を補強する補強部５２，５４，５７，５９と、を備える。従って、溶着部５０は、位置決め部５１，５３，５６，５８によってセパレータ１０内で正極８の位置決めを行うことができる。その一方で、溶着部５０は、補強部５２，５４，５７，５９によって、縁部におけるセパレータ１０を補強することができる。ここで、位置決め部５１，５３，５６，５８と補強部５２，５４，５７，５９とは、互いに離間して配置されている。これにより、溶着部５０の各片の一片あたりの面積を小さくすることができるため、熱収縮による変形を低減することができる。また、位置決め部５１，５３，５６，５８と補強部５２，５４，５７，５９とは、セパレータ１０の内側と外側との間で延びる内外方向において互いに重なり合う部分を有する。従って、溶着部５０の一片あたりの面積を小さくしつつも、セパレータ１０の縁部が折れ曲がり易くなることを抑制する。以上により、溶着部５０の形状を適切な形状とすることができる。
【００５９】
例えば、特開２０１４−１７９３０４号公報に示される如く、セパレータ付き正極１１と負極９とを積層する際には、積層部へ向かって各電極を投入し、各電極の縁部を壁に衝突させて積層してゆく場合がある。あるいは、特開平１１−３３９８４１号公報に示される如く、セパレータ付き正極１１を搬送する過程で搬送方向を変更し、又は位置を揃える為に、壁に衝突させる場合がある。このような場合、セパレータの縁部が壁と衝突した際に撓みが発生すると、位置精度が低下する。従って、撓みが抑制されることが求められるが、本実施形態のセパレータ付き正極１１では、上述の構造により十分な剛性を確保することができる。ここで、位置決め部と補強部とが、セパレータ１０の内側と外側との間で延びる内外方向において互いに重なり合う部分を有していない場合について検討する。例えば、位置決め部が内外方向の内側にのみ形成され、補強部が外側にのみ形成されており、内外方向の中央付近に、溶着部が形成されていない領域が生じる構造を採用するものとする。この場合、補強部により、直接衝突する外周端の撓みは抑制されるが、溶着領域全体の撓み、変形については、溶着部が形成されていない領域にて生じやすくなる。従って、積層時にセパレータの縁部が壁と衝突した場合、当該領域で折れ曲がりやすくなる。これに対し、本実施形態に係るセパレータ付き正極１１は、重なり領域Ｒ１，Ｒ２（図４参照）で剛性が確保されるため、上述の様な折れ曲がりを抑制できる。
【００６０】
また、電池においては、事故等により異物が電池を貫通した場合の安全性を評価する手段として、釘刺し試験が行われる場合がある。当該試験では、電池を貫通するように、釘が刺しこまれる。このとき、溶着部が正極８の全周を支持するような構造の場合、セパレータの伸び代が少ない為、釘の位置にてセパレータが巻き込まれず、正極８と負極９と、相対的に短絡しやすい。これに対し、本実施形態のセパレータ付き正極１１においては、位置決め部５１，５３，５６，５８が正極８の各端部を部分的に支持しており、補強部５２，５４，５７，５９も正極８の各端部から離間するように配置されている。従って、釘刺し試験の際に、セパレータが変形しやすく、釘に追従して、正極８との間に侵入することで、短絡を抑制できる。また、位置決め部５１，５３，５６，５８の溶着強度が低い為、位置決め部５１，５３，５６，５８が剥離した場合には、セパレータはさらに追従しやすくなる。
【００６１】
セパレータ付き正極１１において、補強部５２，５４，５７，５９の溶着強度に比して、位置決め部５１，５３，５６，５８の溶着強度が低くてよい。強い補強が要されない位置決め部５１，５３，５６，５８については溶着強度を抑えつつ、セパレータ１０の縁部の十分な補強のため、補強部５２，５４，５７，５９の溶着強度を高くすることができる。これにより、溶着部５０の面積を少なくしつつも必要な機能を十分に発揮することができる。
【００６２】
セパレータ付き電極製造方法は、正極８をセパレータ１０で包むことによってセパレータ付き正極１１を製造するセパレータ付き電極製造方法であって、正極８を一対のセパレータ部材１８ａ，１８ｂで挟むセパレータ部材配置工程Ｓ１０と、一対のセパレータ部材１８ａ，１８ｂの縁部同士を溶着する溶着工程Ｓ２０と、を備え、溶着工程Ｓ２０では、位置決め部５１，５３，５６，５８を形成することで正極８の位置決めを行い、補強部５２，５４，５７，５９を形成することでセパレータ１０を補強し、位置決め部５１，５３，５６，５８と補強部５２，５４，５７，５９とは、互いに離間して配置され、且つ、セパレータ１０の内側と外側との間で延びる内外方向において互いに重なり合う部分を有する。
【００６３】
このセパレータ付き電極製造方法によれば、上述のセパレータ付き正極１１と同様の作用・効果を得ることができる。
【００６４】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００６５】
例えば、図９に示すセパレータ付き正極１１を採用してもよい。このセパレータ付き正極１１では、位置決め部５１，５３，５６，５８の外側の端部５１ｂ，５３ｂ，５６ｂ，５８ｂが、セパレータの各端部から離間している。この場合、溶着領域Ｗ２，Ｗ４において、位置決め部５１，５３と補強部５２，５４とが内外方向において重なる重なり領域Ｒ１は、端部５１ｂ，５３ｂと端部５２ａ，５４ａとの間の領域となる。溶着領域Ｗ１，Ｗ３において、位置決め部５６，５８と補強部５７，５９とが内外方向において重なる重なり領域Ｒ２は、端部５６ｂ，５８ｂと端部５７ａ，５９ａとの間の領域となる。
【００６６】
また、位置決め部及び補強部は長方形状をなしていたが、形状は特に限定されず、各種形状を採用してよい。例えば、位置決め部及び補強部の面が湾曲するような構造を採用してもよい。その他、位置決め部及び補強部の形状は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更してよい。
【００６７】
例えば、製造装置の全体的な構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更してもよい。
【００６８】
例えば、上述の実施形態では、溶着部としてヒータローラを採用したが、他の溶着方法による構造を採用してもよく、例えば超音波溶着の構造を採用してよい。また、上述の実施形態では、溶着領域Ｗ６と溶着領域Ｗ２，Ｗ４の溶着を異なるタイミングで行ったが、同時に行ってもよい。
【符号の説明】
【００６９】
８…正極（電極）、１０…セパレータ、１１…セパレータ付き正極（セパレータ付き電極）、２０…製造装置、５０…溶着部、５１，５３，５６，５８…位置決め部、５２，５４，５７，５９…補強部。
【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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【図８】
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【図９】
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