(57)【要約】【課題】セパレータに対する電極板の変位を抑制することができる。【解決手段】積層電極体１０は、襞折り形状を有するセパレータ２０と、セパレータ２０を挟んで交互に設けられた正極板３０及び負極板４０とを含む積層電極体１０を備える。セパレータ２０の各襞壁２１ａ，２１ｂには切り込み２２が形成されている。正極板３０は当該襞壁２１ａの切り込み２２に挿通されて当該襞壁２１ａの表側及び裏側の双方に位置している。また、負極板４０は正極板３０が挿通されている当該襞壁２１ａに隣接する他の襞壁２１ｂの切り込み２２に挿通されて同他の襞壁２１ｂの表側及び裏側の双方に位置している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状のセパレータと、前記セパレータを挟んで交互に設けられた正極板及び負極板と、を含む積層電極体において、
前記セパレータには切り込みが形成され、
前記正極板は前記切り込みに挿通されて当該セパレータの表側及び裏側の双方に位置し、
前記負極板は前記正極板が挿通されている当該セパレータに隣接するセパレータの前記切り込みに挿通されて同隣接するセパレータの表側及び裏側の双方に位置している、
積層電極体。
【請求項２】
前記セパレータは襞折り形状を有し、
前記切り込みは前記セパレータの各襞壁に形成され、
前記正極板は当該襞壁の前記切り込みに挿通されて当該襞壁の表側及び裏側の双方に位置し、
前記負極板は前記正極板が挿通されている当該襞壁に隣接する他の襞壁の前記切り込みに挿通されて同他の襞壁の表側及び裏側の双方に位置している、
請求項１に記載の積層電極体。
【請求項３】
前記切り込みは襞の稜線方向に対して交差して延びている、
請求項２に記載の積層電極体。
【請求項４】
前記襞壁には前記稜線方向において複数の前記切り込みが形成され、
前記正極板及び前記負極板は前記切り込みの各々に挿通されている、
請求項３に記載の積層電極体。
【請求項５】
前記正極板の先端及び前記負極板の先端には前記切り込みに対して同正極板及び同負極板を挿通するための治具が掛止可能な掛止部が形成されている、
請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の積層電極体。
【請求項６】
請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載の前記積層電極体を製造する方法であって、
前記セパレータの素材である長尺状のシートに対して前記切り込みを同長手方向において間隔をおいて複数形成する工程と、
前記長手方向において互いに隣接する前記切り込みに対して前記正極板及び前記負極板を交互に挿通する工程と、
前記正極板及び前記負極板が挿通された前記シートを同正極板と同負極板との間の位置で襞折りする工程と、を備える、
積層電極体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型電池を構成する積層電極体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、リチウムイオン二次電池などの積層型電池を構成する積層電極体が開示されている。前記積層電極体は、ポリエチレンからなり、多孔性を有する長尺状のシートを襞折りすることによって形成されたセパレータと、セパレータの一面側の互いに対向する襞面の間にそれぞれ配置された複数の正極板と、セパレータの他面側の互いに対向する壁面の間にそれぞれ配置された複数の負極板と、を備えている。また、セパレータの各襞面における正規の位置から正極板及び負極板（以下、電極板と総称する）が変位しないように、セパレータの幅方向の両縁部を加熱して溶融させることでセパレータに対して電極板が固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２―１５７９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の積層電極体においては、セパレータの幅方向の両縁部を溶融して固化させるまでは、セパレータに対して電極板が変位し得る。そのため、セパレータに対して電極板が変位しないように治具などによって電極板を保持しておかなければならない。
【０００５】
本発明の目的は、セパレータに対する電極板の変位を抑制することができる積層電極体及び積層電極体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための積層電極体は、シート状のセパレータと、前記セパレータを挟んで交互に設けられた正極板及び負極板と、を含む。前記セパレータには切り込みが形成され、前記正極板は前記切り込みに挿通されて当該セパレータの表側及び裏側の双方に位置し、前記負極板は前記正極板が挿通されている当該セパレータに隣接するセパレータの前記切り込みに挿通されて同隣接するセパレータの表側及び裏側の双方に位置している。
【０００７】
同構成によれば、正極板及び負極板がセパレータに形成された切り込みに挿通されて同セパレータの表側及び裏側の双方に位置している。このため、切り込みの延びる方向への正極板及び負極板の変位がセパレータの切り込みの縁部によって規制されることとなる。また、切り込みの縁部に正極板及び負極板が挟まれることによって襞の稜線方向への正極板及び負極板の変位が規制されることとなる。
【０００８】
また、上記目的を達成するための積層電極体の製造方法は、長尺状のシートに対して同シートの長手方向に沿って延びる前記切り込みを同長手方向において間隔をおいて複数形成する切り込み形成工程と、前記長手方向において互いに隣接する前記切り込みに対して前記正極板及び前記負極板を交互に挿通する挿通工程と、前記正極板及び前記負極板が挿通された前記シートを同正極板と同負極板との間の位置で襞折りする襞折り工程と、を備える。
【０００９】
同方法によれば、シートに対する正極板及び負極板の変位が同シートの切り込みの縁部によって規制された状態で同シートが襞折りされることとなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、セパレータに対する電極板の変位を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係る積層電極体の斜視図。
【図２】図１の２−２線に沿った断面図。
【図３】図１の３−３線に沿った断面図。
【図４】同実施形態の積層電極体の製造工程を説明するための図であって、切り込みが形成されたシートの平面図。
【図５】同実施形態の積層電極体の製造工程を説明するための図であって、シートの切り込みに電極板が挿通されている状態を示す平面図。
【図６】（ａ）〜（ｅ）は、変形例に係る電極板の先端の形状をそれぞれ示す図。
【図７】他の変形例に係る積層電極体について、シートの切り込みに電極板が挿通された状態を示す平面図。
【図８】他の変形例に係る積層電極体について、シートの切り込みに電極板が挿通された状態を示す平面図。
【図９】他の変形例に係る積層電極体について、シートの切り込みに電極板が挿通された状態を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１〜図５を参照して、一実施形態について説明する。
図１に示すように、積層電極体１０は、積層型のリチウムイオン二次電池を構成するものであり、襞折り形状を有するセパレータ２０と、セパレータ２０を挟んで交互に設けられた正極板３０及び負極板４０とを含む積層電極体１０を備えている。セパレータ２０は、例えばポリプロピレン繊維からなり、長尺状の不織布シートによって形成されている。正極板３０は例えばリチウム金属酸化物によって形成されている。また、負極板４０は炭素系材料によって形成されている。なお、前記積層型電池は、セパレータ２０に電解質を含浸させた状態で積層電極体１０を金属製の外装部材によって覆うことによって形成されている。
【００１３】
図１及び図２に示すように、セパレータ２０の各襞壁２１ａ，２１ｂには複数の切り込み２２が形成されている。各切り込み２２は、いずれも同一の長さを有するとともに襞の稜線方向Ａに対して直交して延びている。また、各切り込み２２は襞の稜線方向Ａにおいて等間隔にて形成されている。従って、正極板３０と負極板４０との間にはセパレータ２０が介在しており、正極板３０と負極板４０とが接触しないようになっている。
【００１４】
図１〜図３に示すように、セパレータ２０における上から奇数番目の襞壁２１ａの切り込み２２の各々には、正極板３０が挿通されている。すなわち、切り込み２２に対して正極板３０が当該襞壁２１ａの裏側から表側へ挿通され、稜線方向Ａにおいて当該切り込み２２に隣接する切り込み２２に対して同正極板３０が当該襞壁２１ａの表側から裏側へ挿通されている。また、他の切り込み２２についても同様にして正極板３０が挿入されており、正極板３０は当該襞壁２１ａの表側及び裏側の双方に位置している。
【００１５】
また、セパレータ２０における上から偶数番目の襞壁２１ｂの切り込み２２の各々には、負極板４０が正極板３０と同様にして挿通されている。すなわち、負極板４０は正極板３０が挿通されている襞壁２１ａに隣接する襞壁２１ｂの切り込み２２に挿通されている。
【００１６】
次に、図４及び図５を参照して、積層電極体１０の製造方法について説明する。
図４に示すように、積層電極体１０を製造するに際しては、まず、セパレータ２０の素材である長尺状の不織布シート（以下、シート２０Ａと略称する。）に対して、同シート２０Ａの長手方向Ｌに沿って延びる切り込み２２が同シート２０Ａの幅方向Ａにおいて等間隔にて複数形成される。また、こうした切り込み２２がシート２０Ａの長手方向Ｌにおいて間隔をおいて複数形成される。なお、シート２０Ａの幅方向Ａは前記襞の稜線方向Ａに相当する。
【００１７】
次に、図５に示すように、長手方向Ｌにおいて互いに隣接する切り込み２２に対して正極板３０及び負極板４０が交互に挿通される。
このとき、正極板３０は、同図の上から１番目の切り込み２２に対してシート２０Ａの裏側から表側へ挿通され、次に、同図の上から２番目の切り込み２２に対してシート２０Ａの表側から裏側へ挿通される。また、上から３番目以降の切り込み２２に対しても同様にして正極板３０が挿入される。
【００１８】
また、負極板４０は、同図の上から１番目の切り込み２２に対してシート２０Ａの表側から裏側へ挿通され、次に、同図の上から２番目の切り込み２２に対して裏側から表側へ挿通される。また、上から３番目以降の切り込み２２に対しても同様にして負極板４０が挿入される。
【００１９】
最後に、正極板３０及び負極板４０が挿通されたセパレータ２０を正極板３０と負極板４０との間の位置（図５に二点鎖線にて示す位置）で襞折りすることにより、図１に示す積層電極体１０が製造される。
【００２０】
以上説明した本実施形態に係る積層電極体及び積層電極体の製造方法によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）積層電極体１０は、襞折り形状を有するセパレータ２０と、セパレータ２０を挟んで交互に設けられた正極板３０及び負極板４０とを含む積層電極体１０を備える。セパレータ２０の各襞壁２１ａ，２１ｂには切り込み２２が形成されている。正極板３０は当該襞壁２１ａの切り込み２２に挿通されて当該襞壁２１ａの表側及び裏側の双方に位置している。また、負極板４０は正極板３０が挿通されている当該襞壁２１ａに隣接する他の襞壁２１ｂの切り込み２２に挿通されて同他の襞壁２１ｂの表側及び裏側の双方に位置している。
【００２１】
こうした構成によれば、正極板３０及び負極板４０がセパレータ２０の襞壁２１ａ，２１ｂに形成された切り込み２２に挿通されて同襞壁２１ａ，２１ｂの表側及び裏側の双方に位置している。このため、切り込み２２の延びる方向への正極板３０及び負極板４０の変位がセパレータ２０の切り込み２２の縁部によって規制されることとなる。また、切り込み２２の縁部に正極板３０及び負極板４０がそれぞれ挟まれることによって、襞の稜線方向Ａへの正極板３０及び負極板４０の変位が規制されることとなる。従って、セパレータ２０のシート形状の簡単な変更を通じてセパレータ２０に対する正極板３０及び負極板４０の変位を抑制することができる。
【００２２】
（２）切り込み２２は襞の稜線方向Ａに対して直交して延びている。こうした構成によれば、各切り込み２２に対して襞の稜線方向Ａに沿って正極板３０及び負極板４０を挿入することが可能となる。このため、襞折りされる前のセパレータ２０のセパレータ２０に対して正極板３０及び負極板４０を容易に挿入することができる。
【００２３】
（３）襞壁２１ａ，２１ｂには稜線方向Ａにおいて複数の切り込み２２が形成されている。正極板３０及び負極板４０は切り込み２２の各々に挿通されている。
こうした構成によれば、正極板３０及び負極板４０が稜線方向Ａにおいて形成された切り込み２２の各々に挿通されているため、正極板３０及び負極板４０の切り込み２２の延びる方向への変位が各切り込み２２の縁によって規制されることとなる。このため、切り込み２２の延びる方向への正極板３０及び負極板４０の変位を適切に規制することができる。
【００２４】
（４）積層電極体１０の製造方法は、セパレータ２０の素材である長尺状のシート２０Ａに対して同シート２０Ａの長手方向Ｌに沿って延びる切り込み２２を同長手方向Ｌにおいて間隔をおいて複数形成する工程を備える。また、上記製造方法は、長手方向Ｌにおいて互いに隣接する切り込み２２に対して正極板３０及び負極板４０を交互に挿通する工程と、正極板３０及び負極板４０が挿通されたシート２０Ａを正極板３０と負極板４０との間の位置で襞折りする工程と、を備える。
【００２５】
こうした方法によれば、セパレータ２０の素材であるシート２０Ａに対する正極板３０及び負極板４０の変位が同シート２０Ａの切り込み２２の縁部によって規制されることとなるため、シート２０Ａに対する正極板３０及び負極板４０の変位が規制された状態で同シート２０Ａが襞折りされることとなる。従って、セパレータ２０に対する正極板３０及び負極板４０の変位を抑制することができる。
【００２６】
なお、本発明に係る積層電極体及び積層電極体の製造方法は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
【００２７】
・シート２０Ａにプレス加工を施して切り込み２２の開口を拡げるようにしてもよい。この場合、切り込み２２に対して正極板３０及び負極板４０（以下、電極板と総称する。）を円滑に挿入することができる。
【００２８】
・シート２０Ａの切り込み２２に対して正極板３０及び負極板４０を挿入する工程の前に、シート２０Ａを襞折りしてもよいし、襞折りのための折り目を形成してもよい。
・電極板における切り込み２２に挿通される先端の形状を以下のように適宜変更することができる。例えば、図６（ａ）に示すように、電極板５１の先端を鋭角状にしたり、図６（ｂ）に示すように、電極板５２の先端を円弧状にしたりすれば、電極板５１，５２の先端が切り込み２２の縁部にひっかかりにくくなり、切り込み２２に対する電極板５１，５２の挿通を円滑に行なうことができる。
【００２９】
・切り込み２２に対して電極板を挿通するための治具が掛止可能な掛止部を形成するようにしてもよい。例えば図６（ｃ）に示すように、電極板５３の先端に孔５３ａを形成したり、図６（ｄ）に示すように、電極板５４の先端が折り返された折り返し部５４ａを設けたり、図６（ｅ）に示すように、電極板５５の先端に凹部５５ａを形成したりすればよい。この場合、電極板の先端にそれぞれ形成された掛止部に治具を掛止することが可能となるため、治具を用いて電極板５３〜５５を襞の稜線方向Ａに沿って引っ張るとともに切り込み２２に挿通することができる。
【００３０】
・１つの襞壁に対して複数枚の電極板を設けることもできる。
例えば、図７に示すように、襞壁１２１ａ，１２１ｂの各々に、シート１２０Ａの長手方向Ｌの４つの異なる位置に切り込み１２２を形成するようにしてもよい。この場合、正極板１３０或いは負極板１４０とシート１２０Ａとが長手方向Ｌにおいて交互に襞壁１２１ａ，１２１ｂの紙面手前側に露出するように各正極板１３０或いは各負極板１４０が襞壁１２１ａ，１２１ｂの切り込み１２２にそれぞれ挿通されている。
【００３１】
また、図８や図９に示すように、シート２２０Ａ，３２０Ａの切り込み２２２，３２２の幅方向Ａ（襞の稜線方向Ａ）の位置を長手方向Ｌの位置によって異なるように形成することもできる。
【００３２】
いずれの場合においても、シート１２０Ａ，２２０Ａ，３２０Ａの襞折りされる仮想線（各図中の二点鎖線）を中心に互いに対称な位置には、シート１２０Ａ，２２０Ａ，３２０Ａと電極板とが１つずつ紙面手前側に露出している。従って、シート１２０Ａ，２２０Ａ，３２０Ａが襞折りされた状態においては、正極板１３０，２３０，３３０と負極板１４０，２４０，３４０との間にはセパレータが介在することとなり、正極板１３０，２３０，３３０と負極板１４０，２４０，３４０とが接触しないようになっている。
【００３３】
・襞の稜線方向Ａに対して傾斜して延びるように切り込みを形成してもよい。
・襞の稜線方向Ａにおいて切り込みを１つ設けるようにしてもよい。
・セパレータは襞折り形状を有するものに限られるものではなく、枚葉型のセパレータであってもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０…積層電極体、２０…セパレータ、２０Ａ，１２０Ａ，２２０Ａ，３２０Ａ…シート、２１ａ，２１ｂ，１２１ａ，１２１ｂ，２２１ａ，２２１ｂ，３２１ａ，３２１ｂ…襞壁、２２，１２２，２２２，３２２…切り込み、３０，１３０，２３０，３３０…正極板、４０，１４０，２４０，３４０…負極板、５１〜５５…電極板、５３ａ…孔、５４ａ…折り返し部、５５ａ…凹部、Ａ…稜線方向、Ｌ…長手方向。
【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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