(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極電極と負極電極とをセパレータを介在させて捲回軸を中心に捲回した軸芯を有しない捲回電極体を備えた二次電池であって、
前記セパレータは、多孔質フィルムによって構成された基材層と、該基材層の少なくとも一方の表面に形成された無機物層とを有し、
前記無機物層は、フィラーとバインダとによって構成され、前記基材層と比較して耐熱性及び硬度が高くかつ滑り抵抗及び摩擦抵抗が小さくされ、
前記捲回電極体は、最内周に捲回された前記セパレータの内周面に前記無機物層を有し、
前記セパレータは、第１のセパレータと第２のセパレータとを有し、
前記第１のセパレータは、前記内周面を含み前記正極電極の外側表面に対向する前記無機物層が形成された正極側表面と、前記負極電極の内側表面に対向する負極側表面とを有し、
前記第２のセパレータは、前記負極電極の外側表面に対向する負極側表面と、前記正極電極の内側表面に対向する前記無機物層が形成された正極側表面とを有することを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記捲回電極体の捲回方向において、前記第１のセパレータは、前記負極電極の始端部よりも内周側に一周以上に亘って捲回されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
正極電極と負極電極とをセパレータを介在させて捲回軸を中心に捲回した軸芯を有しない捲回電極体を備えた二次電池であって、
前記セパレータは、多孔質フィルムによって構成された基材層と、該基材層の少なくとも一方の表面に形成された無機物層とを有し、
前記無機物層は、フィラーとバインダとによって構成され、前記基材層と比較して耐熱性及び硬度が高くかつ滑り抵抗及び摩擦抵抗が小さくされ、
前記捲回電極体は、最内周に捲回された前記セパレータの内周面に前記無機物層を有し、
前記セパレータは、第１のセパレータと第２のセパレータとを有し、
前記第１のセパレータは、前記内周面を含み前記負極電極の外側表面に対向する前記無機物層が形成された負極側表面と、前記正極電極の内側表面に対向する正極側表面とを有し、
前記第２のセパレータは、前記正極電極の外側表面に対向する正極側表面と、前記負極電極の内側表面に対向する前記無機物層が形成された負極側表面とを有することを特徴とする二次電池。
【請求項４】
前記捲回電極体の捲回方向において、前記第１のセパレータ及び前記第２のセパレータは、前記負極電極の始端部よりも内周側に一周以上に亘って捲回されていることを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
【請求項５】
前記第１のセパレータ及び前記第２のセパレータは、それぞれ前記正極側表面及び前記負極側表面に無機物層が形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の二次電池。
【請求項６】
前記捲回方向において、前記負極電極の始端部は、前記正極電極の始端部よりも内周側に配置されていることを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の二次電池。
【請求項７】
前記捲回方向において、前記負極電極は、前記正極電極の始端部よりも内周側に一周以上に亘って捲回されていることを特徴とする請求項６に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、捲回型の電極体を備えた二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からリチウムイオン二次電池を含む二次電池の分野において、正負の電極と２枚のセパレータとを交互に積層して捲回した捲回型の電極体を備えた二次電池が用いられている（例えば、下記特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された発明は、耐熱塗工層のような熱溶着性の低い層を設けたセパレータを採用した蓄電素子において、性能低下を抑えることのできる蓄電素子を提供することを目的としている。その目的を達成するために、特許文献１は、２枚のセパレータの少なくとも一方が熱溶着性の高い方の第一面において巻芯に溶着固定される構成を開示している。
【０００４】
特許文献１には、前記構成を備える蓄電素子によって、次の作用効果を奏することが記載されている。捲回体は、熱溶着性が両面において異なる２枚のセパレータの内の少なくとも一方が熱溶着性の高い方の第一面で巻芯に溶着固定される。そのため、捲回体の巻き始めの位置におけるセパレータの少なくとも一方に対して引張力がかかった状態で正極および負極と２枚のセパレータとを捲回することを容易に実現できる。これにより、捲回時に捲回型電極体の正極と負極との間に空間（距離）が空くことが防止され、性能が悪い蓄電素子を製造することを抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１９１４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された蓄電素子では、捲回型電極体は、２枚のセパレータの少なくとも一方が、巻芯、すなわち電極体の中心に配置された軸芯に溶着固定される。しかし、リチウムイオン二次電池を含む二次電池では、高容量化に対する要求の高まりに応えるために、軸芯を有しない捲回型の電極体を備えた二次電池が提案されている。軸芯を有しない捲回型の電極体は、例えば、電極体を捲回するための捲回装置の巻芯に電極とセパレータを捲回して捲回電極体を構成した後に、捲回電極体の中心から捲回装置の巻芯を抜き取ることによって製作することができる。
【０００７】
しかし、捲回電極体から捲回装置の巻芯を抜き取るときに、巻芯と捲回電極体の最内周のセパレータとの間に摩擦力が作用し、捲回電極体の電極とセパレータとの間に巻芯の抜き取り方向、すなわち捲回電極体の捲回軸方向の巻きずれが生じる虞がある。このような捲回電極体の巻きずれは、正極電極と負極電極との間の短絡や、電極体の捲回軸方向の両端部で正極電極及び負極電極の金属箔を集電板に接合するときの接合不良の要因となり、二次電池の信頼性を低下させる虞がある。
【０００８】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、捲回装置の巻芯に捲回された捲回電極体から巻芯を抜き取るときに、捲回電極体の巻きずれを防止することができる二次電池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】
【０００９】
前記目的を達成すべく、本発明の二次電池は、正極電極と負極電極とをセパレータを介在させて捲回軸を中心に捲回した捲回電極体を備えた二次電池であって、前記捲回電極体は、最内周に捲回された前記セパレータの内周面に無機物層を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の二次電池によれば、捲回装置の巻芯の回転中心軸を捲回軸として電極等を捲回し、巻芯を抜き取って捲回電極体を形成するときに、無機物層によって捲回電極体と巻芯との間の摩擦力を低減し、捲回電極体の巻きずれを防止することができる。したがって、正極電極と負極電極との間の短絡や、捲回電極体の捲回軸方向の両端部における正極電極及び負極電極の接合不良を防止し、二次電池の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１に係る二次電池の外観斜視図。
【図２】図１に示す二次電池の分解斜視図。
【図３】図２に示す二次電池の捲回電極体の一部を展開した斜視図。
【図４】図３に示す捲回電極体を捲回するための捲回装置の概略図。
【図５Ａ】図１に示す二次電池の製造方法を示す第１工程図。
【図５Ｂ】図１に示す二次電池の製造方法を示す第２工程図。
【図５Ｃ】図１に示す二次電池の製造方法を示す第３工程図。
【図６Ａ】本発明の実施形態２に係る二次電池の製造方法を示す第１工程図。
【図６Ｂ】本発明の実施形態２に係る二次電池の製造方法を示す第２工程図。
【図７Ａ】本発明の実施形態３に係る二次電池の製造方法を示す第１工程図。
【図７Ｂ】本発明の実施形態３に係る二次電池の製造方法を示す第２工程図。
【図８Ａ】本発明の実施形態４に係る二次電池の製造方法を示す第１工程図。
【図８Ｂ】本発明の実施形態４に係る二次電池の製造方法を示す第２工程図。
【図８Ｃ】本発明の実施形態４に係る二次電池の製造方法を示す第３工程図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の二次電池の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る二次電池１００の外観斜視図である。図２は、図１に示す二次電池１００の分解斜視図である。図３は、図２に示す捲回電極体３０の一部を展開した斜視図である。本実施形態の二次電池１００は、例えば、ハイブリッド電気自動車や純粋な電気自動車等の動力源として用いられる大容量でエネルギー密度の高い角形のリチウムイオン二次電池である。詳細は後述するが、本実施形態の二次電池１００は、捲回電極体３０の最内周のセパレータ３４の内周面３４ｉに無機物層３４ａを有することを最大の特徴としている（図５Ｃ参照）。
【００１４】
本実施形態の二次電池１００は、主に、扁平角形の電池容器１０と、該電池容器１０の外部に設けられた正極外部端子２０Ａ及び負極外部端子２０Ｂと、該電池容器１０に収容された捲回電極体３０と、該捲回電極体３０を正極外部端子２０Ａ及び負極外部端子２０Ｂに接続する正極集電板４０Ａ及び負極集電板４０Ｂとを有している。正極外部端子２０Ａ及び負極外部端子２０Ｂ、捲回電極体３０、並びに正極集電板４０Ａ及び負極集電板４０Ｂは、ガスケット１、絶縁板２、及び絶縁保護フィルム３によって、電池容器１０に対して電気的に絶縁されている。
【００１５】
電池容器１０、正極外部端子２０Ａ、及び正極集電板４０Ａは、例えば、アルミニウム合金によって製作することができる。また、負極外部端子２０Ｂ及び負極集電板４０Ｂは、例えば、銅合金によって製作することができる。また、ガスケット１及び絶縁板２は、例えば、ポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂材料によって製作することができる。絶縁保護フィルム３は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）などの合成樹脂製の一枚のシートまたは複数のフィルム部材によって製作することができる。
【００１６】
本実施形態の二次電池１００は、正極側と負極側、例えば、正極外部端子２０Ａと負極外部端子２０Ｂ、及び、正極集電板４０Ａと負極集電板４０Ｂが、二次電池１００の幅方向Ｗにおける中心線に概ね対称な構成を有している。したがって、以下では、正極側と負極側において共通する構成については、正極外部端子２０Ａ及び負極外部端子２０Ｂを一括して外部端子２０と表記し、正極集電板４０Ａ及び負極集電板４０Ｂを一括して集電板４０と表記して説明する。
【００１７】
電池容器１０は、上部に開口部１１ａを有する扁平な有底角筒状の電池缶１１と、該電池缶１１の開口部１１ａを封止する矩形平板状の電池蓋１２とを有している。電池缶１１は、概ね長方形の底面１１ｂと、該底面１１ｂから垂直に立ち上がる概ね矩形の広側面１１ｃ及び狭側面１１ｄを有し、上部が開放されて概ね長方形の開口部１１ａを有している。電池缶１１は、内部に捲回電極体３０を収容した状態で、電池蓋１２が開口部１１ａを塞ぐように溶接されて封止される。
【００１８】
電池蓋１２は、二次電池１００の幅方向Ｗを長手方向とする概ね長方形の板状の形状を有している。電池蓋１２の上面１２ａの長手方向の一端と他端には、正極外部端子２０Ａと負極外部端子２０Ｂが設けられている。電池蓋１２は、これらの外部端子２０が配置された長手方向の一端と他端に、外部端子２０の柱状の接続部２２を挿通させる貫通孔１２ｂを有している。電池蓋１２は、ガスケット１及び絶縁板２によって外部端子２０及び集電板４０に対して電気的に絶縁されている。
【００１９】
電池蓋１２の長手方向の中間部には、ガス排出弁１３と注液口１４が設けられている。ガス排出弁１３は、例えば、電池蓋１２を薄肉化することによって電池蓋１２と一体的に設けられ、電池容器１０の内部圧力が所定の値を超えて上昇したときに開裂してガスを排出し、電池容器１０の内部圧力を低下させて二次電池１００の安全性を確保する。注液口１４は、電池容器１０内に電解液を注入するのに用いられ、電解液の注入後に、注液栓１５が、例えばレーザ溶接によって溶接されて封止される。電池容器１０内に注入する電解液としては、例えば、エチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を適用することができる。
【００２０】
外部端子２０は、バスバー等に溶接接合される溶接接合部２１と、集電板４０に接続される接続部２２とを有している。溶接接合部２１は、電池蓋１２の外側に配置される直方体のブロック形状を有し、下面が電池蓋１２の上面に対向し、上面が所定の高さ位置で電池蓋１２の上面と平行になる構成を有している。接続部２２は、溶接接合部２１の下面から電池蓋１２を貫通する方向に突出し、電池蓋１２の円形の貫通孔１２ｂに挿通可能な円柱形状を有している。
【００２１】
集電板４０は、電池蓋１２の下面に対向して配置される矩形板状の基部４１と、基部４１の側端で折曲されて電池缶１１の広側面１１ｃに沿って底面に向かう方向に延びる接続端部４２を有している。集電板４０の基部４１は、外部端子２０の接続部２２を挿通させる貫通孔４３を有している。集電板４０の接続端部４２は、捲回電極体３０の捲回軸Ａ方向の両端部で束ねられた箔露出部３１ｃ，３２ｃに対向して重ね合わされた状態で、例えば超音波圧接や抵抗溶接等によって箔露出部３１ｃ，３２ｃに接合され、捲回電極体３０を構成する正極電極３１、負極電極３２と電気的に接続される。
【００２２】
外部端子２０の接続部２２は、ガスケット１の貫通孔１ａ、電池蓋１２の貫通孔１２ｂ、絶縁板２の貫通孔２ａ、及び集電板４０の基部４１の貫通孔４３に順次挿通され、集電板４０の基部４１の下面すなわち電池蓋１２と反対側の面に突出した先端が拡径するようにかしめられる。これにより、外部端子２０及び集電板４０がガスケット１及び絶縁板２を介して電池蓋１２に一体に固定され、捲回電極体３０が集電板４０及び絶縁板２を介して電池蓋１２に固定される。また、外部端子２０が集電板４０を介して捲回電極体３０を構成する正極電極３１、負極電極３２と電気的に接続される。
【００２３】
捲回電極体３０は、集電板４０及び絶縁板２を介して電池蓋１２に固定された状態で、図２に示す絶縁保護フィルム３によって覆われ、電池缶１１の開口部１１ａから電池缶１１内に挿入され、電池蓋１２の全周が電池缶１１の開口部１１ａの全周に亘って、例えばレーザ溶接によって接合されて、電池容器１０内に封入される。その後、電池蓋１２の注液口１４を介して電池容器１０内に電解液を注入し、注液口１４に注液栓１５を、例えばレーザ溶接によって接合し、電池容器１０を密閉する。
【００２４】
捲回電極体３０は、図３に示すように、長尺帯状の正極電極３１と負極電極３２とを長尺帯状のセパレータ３３，３４を介在させて捲回軸Ａを中心に捲回することによって構成されている。セパレータ３３，３４は、正極電極３１と負極電極３２との間を絶縁する役割を有している。
【００２５】
正極電極３１は、正極集電体である正極箔３１ａと、正極箔３１ａの両面に塗布された正極活物質合剤からなる正極合剤層３１ｂとを有している。正極電極３１の幅方向Ｗの一側は、正極合剤層３１ｂが形成されず、正極箔３１ａが露出した箔露出部３１ｃとされている。正極電極３１は、箔露出部３１ｃが負極電極３２の箔露出部３２ｃと捲回軸Ａ方向の反対側に配置されて捲回軸Ａを中心に捲回される。
【００２６】
正極電極３１は、例えば、正極活物質に導電材、結着剤及び分散溶媒を添加して混練した正極活物質合剤を、正極箔３１ａの両面に幅方向Ｗの一側を除いて塗布し、乾燥、プレス、裁断することによって製作することができる。正極箔３１ａとしては、例えば、厚さ約２０μｍのアルミニウム箔を用いることができる。正極箔３１ａの厚みを含まない正極合剤層３１ｂの厚さは、例えば、約９０μｍである。
【００２７】
正極活物質合剤の材料としては、例えば、正極活物質として１００重量部のマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ２Ｏ４）を、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛を、結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を、分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという。）を、それぞれ用いることができる。
【００２８】
正極活物質は、前記したマンガン酸リチウムに限定されず、例えば、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウム、一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物を用いてもよい。また、正極活物質として、層状結晶構造を有するコバルト酸リチウムやチタン酸リチウム、及びこれらの一部を金属元素で置換又はドープしたリチウム−金属複合酸化物を用いてもよい。また、正極用導電材は、前記した鱗片状黒鉛に限定されず、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラックや各種グラファイトを単独で又は組み合わせて用いることができる。
【００２９】
負極電極３２は、負極集電体である負極箔３２ａと、負極箔３２ａの両面に塗布された負極活物質合剤からなる負極合剤層３２ｂとを有している。負極電極３２の幅方向Ｗの一側は、負極合剤層３２ｂが形成されず、負極箔３２ａが露出した箔露出部３２ｃとされている。負極電極３２は、その箔露出部３２ｃが正極電極３１の箔露出部３１ｃと捲回軸Ａ方向の反対側に配置されて、捲回軸Ａの周りに捲回される。
【００３０】
負極電極３２は、例えば、負極活物質に結着剤及び分散溶媒を添加して混練した負極活物質合剤を、幅方向Ｗの一側を除く負極箔３２ａの両面に塗布し、乾燥、プレス、裁断することによって製作することができる。負極箔３２ａとしては、例えば、厚さ約１０μｍの銅箔を用いることができる。負極箔３２ａの厚みを含まない負極合剤層３２ｂの厚さは、例えば、約７０μｍである。
【００３１】
負極活物質合剤の材料としては、例えば、負極活物質として９８重量部の天然黒鉛粉末を、結着剤として１重量部のスチレンブタジエンゴム（以下、ＳＢＲという。）を、増粘剤として、１重量部のカルボキシメチルセルロース（以下、ＣＭＣという。）を分散溶媒として純水をそれぞれ用いることができる。負極活物質は、前記した天然黒鉛に限定されず、リチウムイオンを挿入、脱離可能な非晶質炭素や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やチタン酸リチウム（以下、ＬＴＯという。）などの化合物、又はそれらの複合材料を用いてもよい。負極活物質の粒子形状についても特に限定されず、鱗片状、球状、繊維状又は塊状等の粒子形状を適宜選択することができる。
【００３２】
なお、前記した正極合剤層３１ｂに用いる結着材は、ＰＶＤＦに限定されず、負極合剤層３２ｂに用いる結着材は、ＳＢＲに限定されない。前記した正極用又は負極用の結着材として、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体及びこれらの混合体等を用いてもよい。
【００３３】
捲回電極体３０の捲回軸Ａ方向において、負極電極３２の負極合剤層３２ｂの幅は、正極電極３１の正極合剤層３１ｂの幅よりも広くなっている。また、捲回電極体３０の最内周と最外周には負極電極３２が捲回されている。これにより、正極電極３１の始端部から終端部まで、正極合剤層３１ｂが負極合剤層３２ｂの間に挟まれている。
【００３４】
捲回電極体３０は、正極電極３１及び負極電極３２が平坦に積層された平坦部３０ａと、平坦部３０ａの両側で正極電極３１及び負極電極３２が湾曲して積層された湾曲部３０ｂとを有する扁平形状に成形されている。すなわち、捲回電極体３０は、捲回軸Ａ方向から見て、平坦な平坦部３０ａの両端に一対の半円形状の湾曲部３０ｂが形成されている。
【００３５】
正極電極３１及び負極電極３２の箔露出部３１ｃ，３２ｃは、図２に示すように、それぞれ捲回電極体３０の平坦部３０ａで束ねられ、例えば超音波圧接、抵抗溶接等によって、集電板４０の接続端部４２に接合される。これにより、正極外部端子２０Ａ及び負極外部端子２０Ｂが、それぞれ正極集電板４０Ａ及び負極集電板４０Ｂを介して、捲回電極体３０を構成する正極電極３１及び負極電極３２とそれぞれ電気的に接続される。これにより、捲回電極体３０は、一方の湾曲部３０ｂが電池蓋１２に対向して配置され、捲回軸Ａ方向が二次電池１００の幅方向Ｗに沿うように電池缶１１内に挿入され、他方の湾曲部３０ｂが電池缶１１の底面１１ｂに対向して配置される。
【００３６】
なお、捲回電極体３０の捲回軸Ａ方向において、図３に示すように、セパレータ３３，３４の幅は負極合剤層３２ｂの幅よりも広いが、正極電極３１及び負極電極３２の箔露出部３１ｃ，３２ｃは、それぞれセパレータ３３，３４の幅方向Ｗ端部よりも幅方向Ｗ外側に突出している。したがって、セパレータ３３，３４は、箔露出部３１ｃ，３２ｃを束ねて溶接する際の支障にはならない。
【００３７】
このような構成を有する二次電池１００は、例えば、外部端子２０の溶接接合部２１の上面にバスバーが溶接され、複数の二次電池１００を直列に接続した組電池として用いられる。二次電池１００は、例えば、発電機等の電力供給源から供給された電力を、外部端子２０及び集電板４０を介して捲回電極体３０に蓄積することで充電される。また、二次電池１００は、捲回電極体３０に蓄積した電力を、集電板４０及び外部端子２０を介して、例えば、モーター等の電力を消費する装置に供給する。
【００３８】
図４は、図３に示す捲回電極体３０を捲回するための捲回装置２００の概略図である。捲回装置２００は、スピンドル２０１と、材料供給部２０２と、テープ貼付部２０３と、溶着部２０４と、仮押さえ部２０５とを備えている。
【００３９】
スピンドル２０１は、装置中央に回転可能に支持され、材料供給部２０２から供給される捲回電極体３０の長尺帯状の材料、すなわち、負極電極３２、セパレータ３３、正極電極３１、及びセパレータ３４を捲回するための偏平板状の巻芯２０１ａを有している。スピンドル２０１及び巻芯２０１ａは、例えば、アルミニウム合金やステンレス鋼等の金属材料によって製作することができる。
【００４０】
材料供給部２０２は、支持ローラ２０２ａ〜２０２ｄと、送りローラ２０２ｅ〜２０２ｈと、カッター２０２ｉ〜２０２ｌとを備えている。支持ローラ２０２ａ〜２０２ｄは、それぞれ、ロール状に捲回された長尺帯状の負極電極３２、セパレータ３３、正極電極３１、及びセパレータ３４を支持して回転可能に設けられている。送りローラ２０２ｅ〜２０２ｈは、各材料のロールから各材料の端部を繰り出してスピンドル２０１に供給する。カッター２０２ｉ〜２０２ｌは、スピンドル２０１による捲回電極体３０の各材料の捲回終了後に各材料を切断し、各材料の供給を停止する。
【００４１】
テープ貼付部２０３は、テープ支持部２０３ａと、テープ供給部２０３ｂと、テープ押圧部２０３ｃと、テープカッター２０３ｄとを有している。テープ支持部２０３ａは、ロール状に捲回された長尺帯状の粘着テープを回転可能に支持している。テープ供給部２０３ｂは、スピンドル２０１による捲回電極体３０の各材料の捲回が終了し、材料供給部２０２による各材料の供給が停止された後に、ロール状の粘着テープの端部を繰り出して、捲回電極体３０の外周面に貼り付ける粘着テープを供給する。
【００４２】
テープ押圧部２０３ｃは、テープ供給部２０３ｂによって供給された粘着テープを、捲回電極体３０の最外周に捲回されたセパレータ３３，３４の終端部に押し付けて貼り付ける。テープカッター２０３ｄは、テープ押圧部２０３ｃによってセパレータ３３，３４の終端部に貼り付けた粘着テープを所定の長さに切断する。これにより、捲回電極体３０の最外周のセパレータ３３，３４の終端部が、粘着テープによって捲回電極体３０の最外周のセパレータ３４に固定され、捲回電極体３０の各材料がほどけることが防止される。
【００４３】
溶着部２０４は、ヒータヘッド２０４ａと、ヒータ移動機構２０４ｂとを有している。ヒータ移動機構２０４ｂは、ヒータヘッド２０４ａを移動させ、例えば、スピンドル２０１の巻芯２０１ａに捲回したセパレータ３３，３４にヒータヘッド２０４ａを押し付ける。ヒータヘッド２０４ａは、セパレータ３３，３４を加熱して巻芯２０１ａに捲回したセパレータ３３，３４の積層部分を溶着する。なお、溶着部２０４を、前述のテープ貼付部２０３に置き換えて、セパレータ３３，３４を粘着テープによって固定してもよい。
【００４４】
仮押さえ部２０５は、例えば、スピンドル２０１の巻芯２０１ａに捲回した各材料の切断時、又は粘着テープや熱溶着によるセパレータ３３，３４の固定時に、捲回電極体３０の各材料がほどけないように、各材料を巻芯２０１ａ上に仮押さえして保持する。
【００４５】
以下、二次電池１００の製造方法のうち、図４に示す捲回装置２００を用い、正極電極３１と負極電極３２とをセパレータ３３，３４を介在させて捲回軸Ａを中心に捲回して捲回電極体３０を構成する工程について、図５Ａから図５Ｃを参照して説明する。図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃは、二次電池１００の製造方法のうち捲回電極体３０の製造工程を示す第１工程図、第２工程図及び第３工程図である。
【００４６】
まず、本実施形態の二次電池１００が備える捲回電極体３０の構成部材であるセパレータ３３，３４の構成について説明する。セパレータ３３，３４は、それぞれ、基材層３３ｂ，３４ｂと、基材層３３ｂ，３４ｂの一方の表面に形成された無機物層３３ａ，３４ａと、を備えている。無機物層３３ａ，３４ａは、基材層３３ｂ，３４ｂと比較して耐熱性が高く、セパレータ３３，３４の耐熱層として機能する。なお、無機物層３３ａ，３４ａは、基材層３３ｂ，３４ｂの少なくとも一方の面に形成されていればよく、基材層３３ｂ，３４ｂの表裏両面に形成することもできる。
【００４７】
基材層３３ｂ，３４ｂは、例えば、電解液を通すことが可能な多孔質フィルムによって構成されている。多孔質フィルムとしては、例えば、ポリオレフィン系の樹脂材料からなる多孔質フィルムを用いることができる。基材層３３ｂ，３４ｂを構成する多孔質フィルムの樹脂材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等を用いることができる。また、基材層３３ｂ，３４ｂを構成する多孔質フィルムは、例えば、ポリマー繊維、天然繊維、炭化水素繊維、ガラス繊維、及びセラミック繊維の識物、若しくは不織繊維を含んでもよい。好ましくは、基材層３３ｂ，３４ｂを構成する多孔質フィルムは、ポリマー繊維として、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリプロピレン、ポリエチレン、又は、ポリオレフィンの混合物から選択したポリマーの非導電性繊維を含む。また、基材層３３ｂ，３４ｂを構成する多孔質フィルムは、ポリオレフィン多孔質シートや不織紙であっても良い。また、基材層３３ｂ，３４ｂを構成する多孔質フィルムは、単層多孔質フィルムであってもよく、同一又は異種の材料からなる複数の多孔質フィルムが積層された積層多孔質フィルムであってもよい。より好ましくは、基材層３３ｂ，３４ｂを構成する多孔質フィルムとして、ポリエチレン、ポリプロピレン、又はこれらの複合シート等を適用することができる。
【００４８】
無機物層３３ａ，３４ａは、微粒子からなるフィラーと、無機又は有機酸化物を含むバインダとによって構成されている。無機物層３３ａ，３４ａは、例えば、フィラーおよびバインダを混合した樹脂溶液を基材層３３ｂ，３４ｂの少なくとも一方の面に塗布し、溶剤を気化させることによって製作することができる。無機又は有機酸化物を含むバインダとしては、例えば、アクリル系、ポリオレフィン系、フッ素樹脂系、ＳＢＲ系の樹脂材料等を用いることができる。無機物層３３ａ，３４ａのフィラーは、耐熱性および絶縁性を有する微粒子であれば、特に限定されない。例えば、酸化鉄、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｒＯ、及びアルミナ−シリカ複合酸化物等の酸化物の微粒子、窒化アルミニウム及び窒化ケイ素等の無機窒化物の微粒子、ベーマイト（アルミナ水和物）、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、マイカなどの鉱物資源由来物質又はその人造物等の微粒子を、無機物層３３ａ，３４ａのフィラーとして用いることができる。また、無機物層３３ａ，３４ａのフィラーとして、電気絶縁性を有する材料によって表面処理をすることで電気絶縁性を持たせたカーボンブラックやグラファイトなどの導電性微粒子を用いることもできる。
【００４９】
本実施形態の二次電池１００では、２枚のセパレータ３３，３４のうち、一方を第１のセパレータ３４とし、他方を第２のセパレータ３３として説明する。すなわち、本実施形態の二次電池１００において、セパレータ３３，３４は、第１のセパレータ３４と、第２のセパレータ３３とを有する。
【００５０】
第１のセパレータ３４は、正極電極３１の外側表面３１ｅに対向する無機物層３４ａが形成された正極側表面３４ｐと、負極電極３２の内側表面３２ｉに対向する負極側表面３４ｎとを有している。第１のセパレータ３４の正極側表面３４ｐは、第１のセパレータ３４が巻芯２０１ａに捲回されたときに、巻芯２０１ａの外周面に対向する内周面３４ｉを含む。第１のセパレータ３４の負極側表面３４ｎは、無機物層が形成されず、基材層３４ｂが露出している。第２のセパレータ３３は、負極電極３２の外側表面３２ｅに対向する負極側表面３３ｎと、正極電極３１の内側表面３１ｉに対向する無機物層３３ａが形成された正極側表面３３ｐとを有している。第２のセパレータ３３の負極側表面３３ｎは、無機物層が形成されず、基材層３３ｂが露出している。
【００５１】
次に、正極電極３１と負極電極３２とをセパレータ３３，３４を介在させて捲回軸Ａを中心に捲回して捲回電極体３０を構成する工程について説明する。
【００５２】
まず、第１のセパレータ３４を前述の捲回装置２００の材料供給部２０２からスピンドル２０１の巻芯２０１ａに供給する。このとき、第１のセパレータ３４は、捲回時に内周側を向く正極側表面３４ｐが巻芯２０１ａの外周面に対向するように配置される。これにより、第１のセパレータ３４の正極側表面３４ｐに形成された無機物層３４ａが、巻芯２０１ａの外周面に対向する。この状態で、第１のセパレータ３４の始端部３４ｓを巻芯２０１ａの外周面上に保持し、スピンドル２０１を回転方向Ｒに回転させる。
【００５３】
これにより、図５Ａに示すように、巻芯２０１ａの回転中心軸を捲回軸Ａとし、捲回軸Ａを中心に第１のセパレータ３４を巻芯２０１ａの周りに一周以上に亘って捲回する。図５Ａに示す例では、第１のセパレータ３４を巻芯２０１ａの周りに一周だけ捲回している。このように、第１のセパレータ３４は、捲回電極体３０の最内周に捲回され、筒状の内周面３４ｉに形成された無機物層３４ａが巻芯２０１ａの外周面に対向する。このように、第１のセパレータ３４は、巻芯２０１ａの回転方向Ｒと逆の捲回電極体３０の捲回方向ｒにおいて、負極電極３２の始端部３２ｓよりも内周側に一周以上に亘って捲回される。
【００５４】
次に、負極電極３２と第２のセパレータ３３を前述の捲回装置２００の材料供給部２０２からスピンドル２０１の巻芯２０１ａに供給する。このとき、負極電極３２は、捲回時に内周側を向く内側表面３２ｉが、巻芯２０１ａに捲回された第１のセパレータ３４の外側表面である負極側表面３４ｎに対向し、捲回時に外周側を向く外側表面３２ｅが、第２のセパレータ３３の内側表面である負極側表面３３ｎに対向するように配置される。これにより、負極電極３２の始端部３２ｓは、第１のセパレータ３４の負極側表面３４ｎと第２のセパレータ３３の負極側表面３３ｎとの間に配置される。
【００５５】
また、第２のセパレータ３３は、捲回時に内周側を向く負極側表面３３ｎが内周側に配置された負極電極３２の外側表面３２ｅに対向するように配置される。これにより、第２のセパレータ３３の始端部３３ｓは、負極電極３２の外側表面３２ｅと、これから巻芯２０１ａに捲回される第１のセパレータ３４の正極側表面３４ｐとの間に配置される。この状態で、負極電極３２の始端部３２ｓと第２のセパレータ３３の始端部３３ｓとを、巻芯２０１ａに捲回された第１のセパレータ３４の負極側表面３４ｎと、これから巻芯２０１ａに捲回する第１のセパレータ３４の正極側表面３４ｐとの間に挟み込むように配置する。そして、スピンドル２０１を回転方向Ｒに回転させる。
【００５６】
これにより、図５Ｂに示すように、捲回軸Ａを中心に、負極電極３２、第２のセパレータ３３、及び第１のセパレータ３４を、巻芯２０１ａの周りに一周以上に亘って捲回する。図５Ｂに示す例では、負極電極３２、第２のセパレータ３３、及び第１のセパレータ３４を巻芯２０１ａの周りに一周だけ捲回している。このようにして、負極電極３２の始端部３２ｓは、正極電極３１の始端部３１ｓよりも捲回方向ｒの内周側に配置される。また、負極電極３２は、正極電極３１の始端部３１ｓよりも捲回方向ｒの内周側で巻芯２０１ａの周りに一周以上に亘って捲回される。
【００５７】
次に、正極電極３１を前述の捲回装置２００の材料供給部２０２からスピンドル２０１の巻芯２０１ａに供給する。このとき、正極電極３１は、捲回時に内周側を向く内側表面３１ｉが第２のセパレータ３３の正極側表面３３ｐに対向し、捲回時に外周側を向く外側表面３１ｅが第１のセパレータ３４の正極側表面３４ｐに対向するように配置される。この状態で、正極電極３１の始端部３１ｓを第１のセパレータ３４と第２のセパレータ３３との間に挟み込むように配置し、スピンドル２０１を回転方向Ｒに回転させる。
【００５８】
これにより、図５Ｃに示すように、捲回軸Ａを中心に、負極電極３２、第２のセパレータ３３、正極電極３１及び第１のセパレータ３４を、巻芯２０１ａの周りに複数周に亘って捲回することで、捲回電極体３０を構成することができる。より詳細には、捲回電極体３０の最外周部分では、前述の捲回装置２００のカッター２０２ｋによって正極電極３１を切断して正極電極３１の捲回を終了した後に、セパレータ３３，３４を介して負極電極３２を巻芯２０１ａの周りに一周以上に亘って捲回することができる。
【００５９】
また、捲回装置２００のカッター２０２ｉによって負極電極３２を切断して負極電極３２の捲回を終了した後に、セパレータ３３，３４を巻芯２０１ａの周りに一周以上に亘って捲回することができる。その後、捲回装置２００のカッター２０２ｊ，２０２ｌよってセパレータ３３，３４を切断してセパレータ３３，３４の捲回を終了する。このとき、捲回装置２００のテープ貼付部２０３によってセパレータ３３，３４の終端部に粘着テープを貼り付けて、セパレータ３３，３４の終端部を捲回電極体３０の最外周のセパレータ３４に固定することができる。
【００６０】
最後に、捲回装置２００の巻芯２０１ａに捲回された捲回電極体３０から巻芯２０１ａを抜き取って、軸芯を有しない捲回電極体３０を得る。このとき、巻芯２０１ａの外周面と、捲回電極体３０の最内周に捲回されて巻芯２０１ａの外周面に対向するセパレータ３４との間に作用する摩擦力等の応力が問題になる。
【００６１】
従来の二次電池では、捲回電極体から捲回装置の巻芯を抜き取るときに、巻芯と捲回電極体の最内周のセパレータとの間に摩擦力等の応力が作用し、捲回電極体の電極とセパレータとの間に巻芯の抜き取り方向、すなわち捲回電極体の捲回軸方向の巻きずれが生じる虞がある。このような捲回電極体の巻きずれは、正極電極と負極電極との間の短絡や、電極体の捲回軸方向の両端部で正極電極及び負極電極の金属箔を集電板に接合するときの接合不良の要因となり、二次電池の信頼性を低下させる虞がある。
【００６２】
これに対し、本実施形態の二次電池１００は、前述のように、正極電極３１と負極電極３２とをセパレータ３３，３４を介在させて捲回軸Ａを中心に捲回した捲回電極体３０を備え、捲回電極体３０は、最内周に捲回されたセパレータ３４の内周面３４ｉに無機物層３４ａを有している。セパレータ３４の無機物層３４ａは、基材層３４ｂと比較して、例えば、硬度が高く、表面積が小さく、表面が滑らかである。また、セパレータ３４の無機物層３４ａは、捲回装置２００の巻芯２０１ａの外周面に対し、基材層３４ｂと比較して、例えば、接触面積が小さく、引っ掛かりが少なく、滑り抵抗及び摩擦抵抗が小さい。
【００６３】
したがって、本実施形態の二次電池１００によれば、捲回電極体３０から捲回装置２００の巻芯２０１ａを抜き取るときに、最内周のセパレータ３４の内周面３４ｉの無機物層３４ａによって、捲回電極体３０と巻芯２０１ａとの間の摩擦力等の捲回軸Ａ方向に作用する応力を低減することができる。これにより、捲回電極体３０の捲回軸Ａ方向の巻きずれを防止することができ、正極電極３１と負極電極３２との間の短絡や、捲回電極体３０の捲回軸Ａ方向の両端部における正極電極３１及び負極電極３２の接合不良を防止することができる。よって、二次電池１００の信頼性を向上させることができる。
【００６４】
また、本実施形態の二次電池１００は、捲回電極体３０のセパレータ３３，３４として、第１のセパレータ３４と第２のセパレータ３３とを有している。第１のセパレータ３４は、巻芯２０１ａに対向する内周面３４ｉを含み、正極電極３１の外側表面３１ｅに対向する無機物層３４ａが形成された正極側表面３４ｐと、負極電極３２の内側表面３２ｉに対向する負極側表面３２ｎとを有している。また、第２のセパレータ３３は、負極電極３２の外側表面３２ｅに対向する負極側表面３２ｎと、正極電極３１の内側表面３１ｉに対向する無機物層３３ａが形成された正極側表面３３ｐとを有している。
【００６５】
これにより、負極電極３２よりも高温になりやすい正極電極３１を、第１のセパレータ３４の耐熱層として機能する無機物層３４ａと、第２のセパレータ３３の耐熱層として機能する無機物層３３ａとの間に配置することができる。これにより、セパレータ３３，３４の耐久性を向上させ、二次電池１００の安全性を向上させることができる。
【００６６】
また、本実施形態の二次電池１００は、捲回電極体３０の第１のセパレータ３４が、捲回電極体３０の捲回方向ｒにおいて、負極電極３２の始端部３２ｓよりも内周側に一周以上に亘って捲回されている。これにより、巻芯２０１ａの外周面の全周に亘って、第１のセパレータ３４の無機物層３４ａを対向させ、捲回電極体３０と巻芯２０１ａとの間に作用する摩擦力等の応力をより確実に低減することができる。
【００６７】
また、本実施形態の二次電池１００は、捲回電極体３０の負極電極３２の始端部３２ｓが、正極電極３１の始端部３１ｓよりも捲回方向ｒの内周側に配置されている。これにより、正極電極３１の始端部３１ｓを、内周側に捲回された負極電極３２と、外周側に捲回された負極電極３２との間に配置することが可能になり、正極電極３１の全体を負極電極３２の間に配置することができる。
【００６８】
また、本実施形態の二次電池１００は、捲回電極体３０の負極電極３２が、正極電極３１の始端部３１ｓよりも捲回方向ｒの内周側に一周以上に亘って捲回されている。これにより、正極電極３１の始端部３１ｓを、内周側に捲回された負極電極３２と、外周側に捲回された負極電極３２との間に、より確実に配置することが可能になる。
【００６９】
以上説明したように、本実施形態の二次電池１００によれば、捲回装置２００の巻芯２０１ａに捲回された捲回電極体３０から巻芯２０１ａを抜き取るときに、捲回電極体３０の巻きずれを防止して、二次電池１００の信頼性を向上させることができる。
【００７０】
［実施形態２］
次に、本発明の実施形態２に係る二次電池について、図１から図４を援用し、図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態に係る二次電池の製造方法のうち、捲回電極体３０の製造工程を示す第１工程図及び第２工程図である。
【００７１】
本実施形態の二次電池は、正極電極３１の始端部３１ｓよりも捲回方向ｒの内周側に負極電極３２が捲回されていない点で、前述の実施形態１で説明した二次電池１００と異なっている。本実施形態の二次電池のその他の点は、前述の実施形態１で説明した二次電池１００と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００７２】
以下、本実施形態の二次電池の捲回電極体３０の製造工程について説明する。図６Ａに示すように、実施形態１の捲回電極体３０の製造工程と同様に、第１のセパレータ３４を前述の捲回装置２００の材料供給部２０２からスピンドル２０１の巻芯２０１ａに供給して、捲回軸Ａを中心に第１のセパレータ３４を巻芯２０１ａの周りに一周以上に亘って捲回する。図６Ａに示す例では、第１のセパレータ３４を巻芯２０１ａの周りに一周だけ捲回している。
【００７３】
次に、負極電極３２と第２のセパレータ３３と正極電極３１とを材料供給部２０２からスピンドル２０１の巻芯２０１ａに供給する。そして、これらの始端部３２ｓ，３３ｓ，３１ｓを、巻芯２０１ａに捲回された第１のセパレータ３４の負極側表面３４ｎと、これから巻芯２０１ａに捲回する第１のセパレータ３４の正極側表面３４ｐとの間に挟み込むように配置する。そして、スピンドル２０１を回転方向Ｒに回転させる。これにより、図６Ｂに示すように、捲回軸Ａを中心に、負極電極３２、第２のセパレータ３３、正極電極３１及び第１のセパレータ３４を、巻芯２０１ａの周りに複数周に亘って捲回することで、前述の実施形態１で説明した捲回電極体３０の製造工程と同様に、捲回電極体３０を構成することができる。
【００７４】
本実施形態の二次電池は、前述の実施形態１の二次電池１００と同様に、捲回電極体３０が軸芯を有さず、最内周に捲回されたセパレータ３４の内周面３４ｉに無機物層３４ａを有している。したがって、本実施形態の二次電池によれば、前述の実施形態１の二次電池１００と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
また、本実施形態の二次電池は、正極電極３１の始端部３１ｓよりも捲回方向ｒの内周側に負極電極３２が一周以上に亘って捲回されていない。より具体的には、正極電極３１の始端部３１ｓと負極電極３２の始端部３１ｓとが積層方向に概ね重なる位置に配置されるか、又は、負極電極３２の始端部３２ｓが正極電極３１の始端部３１ｓよりも僅かに捲回方向ｒの内周側に配置されている。これにより、捲回電極体３０の製造工程において、正極電極３１と負極電極３２とを捲回装置２００の材料供給部２０２からスピンドル２０１の巻芯２０１ａに同時に供給して捲回することができる。したがって、本実施形態の二次電池によれば、製造工程を簡略化して生産性を向上させることができるだけでなく、前述の実施形態１の二次電池１００と比較して、負極電極３２の使用量を削減することが可能になる。
【００７６】
［実施形態３］
次に、本発明の実施形態３に係る二次電池について、図１から図４を援用し、図７Ａ及び図７Ｂを用いて説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、本実施形態に係る二次電池の製造方法のうち、捲回電極体３０の製造工程を示す第１工程図及び第２工程図である。なお、本実施形態では、図４に示す捲回装置２００の材料供給部２０２における正極電極３１と負極電極３２の配置が、実施形態１におけるこれらの配置と逆になる。
【００７７】
本実施形態の二次電池は、捲回電極体３０の捲回方向ｒにおいて、第１のセパレータ３３が、負極電極３２の始端部３２ｓよりも捲回方向ｒの内周側に捲回されていない点で、前述の実施形態１で説明した二次電池１００と異なっている。本実施形態の二次電池のその他の点は、前述の実施形態１で説明した二次電池１００と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００７８】
本実施形態の二次電池では、２枚のセパレータ３３，３４のうち、一方を第１のセパレータ３３とし、他方を第２のセパレータ３４として説明する。すなわち、本実施形態の二次電池１００において、セパレータ３３，３４は、第１のセパレータ３３と、第２のセパレータ３４とを有する。第１のセパレータ３３は、捲回装置２００の巻芯２０１ａに対向する内周面３３ｉを含み、正極電極３１の外側表面３１ｅに対向する無機物層３３ａが形成された正極側表面３３ｎと、負極電極３２の内側表面３２ｉに対向する負極側表面３３ｎとを有している。第２のセパレータ３４は、負極電極３２の外側表面３２ｅに対向する負極側表面３４ｎと、正極電極３１の内側表面３１ｉに対向する無機物層３４ａが形成された正極側表面３４ｐとを有している。
【００７９】
以下、本実施形態の二次電池の捲回電極体３０の製造工程について説明する。まず、第１のセパレータ３３と負極電極３２と第２のセパレータ３４とを前述の捲回装置２００の材料供給部２０２からスピンドル２０１の巻芯２０１ａに供給する。このとき、第１のセパレータ３３は、捲回時に内周側を向く正極側表面３３ｐが巻芯２０１ａの外周面に対向し、正極側表面３３ｐに形成された無機物層３３ａが巻芯２０１ａの外周面に対向するように配置される。また、負極電極３２は、捲回時に内周側を向く内側表面３２ｉが第１のセパレータ３３の基材層３３ｂに対向し、捲回時に外周側を向く外側表面３２ｅが第２のセパレータ３４の基材層３４ｂに対向するように配置される。また、第２のセパレータ３４は、捲回時に内周側を向く負極側表面３４ｎが負極電極３２の外側表面３２ｅに対向するように配置される。
【００８０】
この状態で、第１のセパレータ３３の始端部３３ｓ、負極電極３２の始端部３２ｓ、及び第２のセパレータ３４の始端部３４ｓを巻芯２０１ａの外周面上に保持し、スピンドル２０１を回転方向Ｒに回転させる。これにより、図７Ａに示すように、巻芯２０１ａの回転中心軸を捲回軸Ａとし、捲回軸Ａを中心に第１のセパレータ３３と負極電極３２と第２のセパレータ３４とを巻芯２０１ａの周りに一周以上に亘って捲回する。図７Ａに示す例では、これらを巻芯２０１ａの周りに一周だけ捲回している。このように、第１のセパレータ３３は、捲回電極体３０の最内周に捲回され、筒状の内周面３３ｉに形成された無機物層３３ａが巻芯２０１ａの外周面に対向する。
【００８１】
次に、正極電極３１を前述の捲回装置２００の材料供給部２０２からスピンドル２０１の巻芯２０１ａに供給する。このとき、正極電極３１は、捲回時に内周側を向く内側表面３１ｉが第２のセパレータ３４の正極側表面３４ｐに対向し、捲回時に外周側を向く外側表面３１ｅが第１のセパレータ３３の正極側表面３３ｐに対向するように配置される。この状態で、正極電極３１の始端部３１ｓを第１のセパレータ３３と第２のセパレータ３４との間に挟み込むように配置し、スピンドル２０１を回転方向Ｒに回転させる。これにより、図７Ｂに示すように、捲回軸Ａを中心に、正極電極３１、第１のセパレータ３３、負極電極３２及び第２のセパレータ３４を、巻芯２０１ａの周りに複数周に亘って捲回することで、前述の実施形態１で説明した捲回電極体３０の製造工程と同様に、捲回電極体３０を構成することができる。
【００８２】
本実施形態の二次電池は、前述の実施形態１の二次電池１００と同様に、捲回電極体３０が軸芯を有さず、最内周に捲回されたセパレータ３３の内周面３３ｉに無機物層３３ａを有している。したがって、本実施形態の二次電池によれば、前述の実施形態１の二次電池１００と同様の効果を得ることができる。
【００８３】
また、本実施形態の二次電池は、捲回電極体３０の捲回方向ｒにおいて、第１のセパレータ３３が、負極電極３２の始端部３２ｓよりも内周側に捲回されていない。より具体的には、第１のセパレータ３３の始端部３３ｓ、負極電極３２の始端部３２ｓ、及び第２のセパレータ３４の始端部３４ｓが積層方向に概ね重なる位置に配置されている。これにより、捲回電極体３０の製造工程において、第１のセパレータ３３と負極電極３２と第２のセパレータ３４とを捲回装置２００の材料供給部２０２からスピンドル２０１の巻芯２０１ａに同時に供給して捲回することができる。したがって、本実施形態の二次電池によれば、製造工程を簡略化し、生産性を向上させることができる。
【００８４】
［実施形態４］
次に、本発明の実施形態４に係る二次電池について、図１から図４を援用し、図８Ａから図８Ｃを用いて説明する。図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは、本実施形態に係る二次電池の製造方法のうち、捲回電極体３０の製造工程を示す第１工程図、第２工程図、及び第３工程図である。
【００８５】
本実施形態の二次電池は、セパレータ３３，３４の無機物層３３ａ，３４ａの間に負極電極３２が配置されている点で、前述の実施形態１で説明した二次電池１００と異なっている。本実施形態の二次電池のその他の点は、前述の実施形態１で説明した二次電池１００と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００８６】
本実施形態の二次電池では、２枚のセパレータ３３，３４のうち、一方を第１のセパレータ３３とし、他方を第２のセパレータ３４として説明する。すなわち、本実施形態の二次電池１００において、セパレータ３３，３４は、第１のセパレータ３３と、第２のセパレータ３４とを有する。第１のセパレータ３３は、捲回装置２００の巻芯２０１ａに対向する内周面３３ｉを含み、負極電極３２の外側表面３２ｅに対向する無機物層３３ａが形成された負極側表面３３ｎと、正極電極３１の内側表面３１ｉに対向する正極側表面３３ｐとを有している。第２のセパレータ３４は、正極電極３１の外側表面３１ｅに対向する正極側表面３４ｐと、負極電極３２の内側表面３２ｉに対向する無機物層３４ａが形成された負極側表面３４ｎとを有している。
【００８７】
以下、本実施形態の二次電池の捲回電極体３０の製造工程について説明する。まず、第１のセパレータ３３と第２のセパレータ３４とを前述の捲回装置２００の材料供給部２０２からスピンドル２０１の巻芯２０１ａに供給する。このとき、第１のセパレータ３３は、捲回時に内周側を向く負極側表面３３ｎが巻芯２０１ａの外周面に対向し、負極側表面３３ｎに形成された無機物層３３ａが巻芯２０１ａの外周面に対向するように配置される。また、第２のセパレータ３４は、捲回時に内周側を向く正極側表面３４ｐが第１のセパレータ３３の正極側表面３３ｐに対向するように配置される。この状態で、第１のセパレータ３３の始端部３３ｓ及び第２のセパレータ３４の始端部３４ｓを巻芯２０１ａの外周面上に保持し、スピンドル２０１を回転方向Ｒに回転させる。
【００８８】
これにより、図８Ａに示すように、巻芯２０１ａの回転中心軸を捲回軸Ａとし、捲回軸Ａを中心に第１のセパレータ３３と第２のセパレータ３４とを巻芯２０１ａの周りに一周以上に亘って捲回する。図８Ａに示す例では、これらを巻芯２０１ａの周りに一周だけ捲回している。このように、第１のセパレータ３３は、捲回電極体３０の最内周に捲回され、筒状の内周面３３ｉに形成された無機物層３３ａが巻芯２０１ａの外周面に対向する。また、捲回電極体３０の捲回方向ｒにおいて、第１のセパレータ３３及び第２のセパレータ３４が、負極電極３２の始端部３２ｓよりも内周側に一周以上に亘って捲回される。
【００８９】
次に、負極電極３２を前述の捲回装置２００の材料供給部２０２からスピンドル２０１の巻芯２０１ａに供給する。このとき、負極電極３２は、捲回時に内周側を向く内側表面３２ｉが第２のセパレータ３４の負極側表面３４ｎに対向し、捲回時に外周側を向く外側表面３２ｅが第１のセパレータ３３の負極側表面３３ｎに対向するように配置される。この状態で、負極電極３２の始端部３２ｓを第１のセパレータ３３と第２のセパレータ３４との間に挟み込むように配置し、スピンドル２０１を回転方向Ｒに回転させる。
【００９０】
これにより、図８Ｂに示すように、捲回軸Ａを中心に負極電極３２と第１のセパレータ３３と第２のセパレータ３４とを巻芯２０１ａの周りに一周以上に亘って捲回する。図８Ｂに示す例では、これらを巻芯２０１ａの周りに一周だけ捲回している。次に、正極電極３１を前述の捲回装置２００の材料供給部２０２からスピンドル２０１の巻芯２０１ａに供給する。このとき、正極電極３１は、捲回時に内周側を向く内側表面３１ｉが第１のセパレータ３３の正極側表面３３ｐに対向し、捲回時に外周側を向く外側表面３１ｅが第２のセパレータ３４の正極側表面３４ｐに対向するように配置される。
【００９１】
この状態で、正極電極３１の始端部３１ｓを第１のセパレータ３３と第２のセパレータ３４との間に挟み込むように配置し、スピンドル２０１を回転方向Ｒに回転させる。これにより、図８Ｃに示すように、捲回軸Ａを中心に、負極電極３２、第１のセパレータ３３、正極電極３１及び第２のセパレータ３４を、巻芯２０１ａの周りに複数周に亘って捲回することで、前述の実施形態１で説明した捲回電極体３０の製造工程と同様に、捲回電極体３０を構成することができる。
【００９２】
本実施形態の二次電池は、前述の実施形態１の二次電池１００と同様に、捲回電極体３０が軸芯を有さず、最内周に捲回されたセパレータ３３の内周面３３ｉに無機物層３３ａを有している。したがって、本実施形態の二次電池によれば、前述の実施形態１の二次電池１００と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
また、本実施形態の二次電池は、捲回電極体３０の捲回方向ｒにおいて、第１のセパレータ３３及び第２のセパレータ３４が、負極電極３２の始端部３２ｓよりも内側に一周以上に亘って捲回されている。これにより、第１のセパレータ３３と第２のセパレータ３４の捲回を同時に開始することができ、二次電池の製造を容易にすることができる。
【００９４】
以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【００９５】
例えば、前述の実施形態では、第１のセパレータ及び第２のセパレータは、それぞれ正極側表面及び負極側表面のいずれか一方に無機物層が形成されている場合について説明した。しかし、第１のセパレータ及び第２のセパレータは、それぞれ正極側表面及び負極側表面の両面に無機物層が形成されていてもよい。これにより、セパレータの耐久性をより向上させ、二次電池の安全性をより一層向上させることができる。
【符号の説明】
【００９６】
３０  捲回電極体、３１  正極電極、３１ｅ  外側表面、３１ｉ  内側表面、３１ｓ  始端部、３２  負極電極、３２ｅ  外側表面、３２ｉ  内側表面、３２ｓ  始端部、３３  セパレータ（第２のセパレータ／第１のセパレータ）、３３ａ  無機物層、３３ｉ  内周面、３３ｎ  負極側表面、３３ｐ  正極側表面、３４  セパレータ（第１のセパレータ／第２のセパレータ）、３４ａ  無機物層、３４ｉ  内周面、３４ｎ  負極側表面、３４ｐ  正極側表面、１００  二次電池、Ａ  捲回軸、ｒ  捲回方向
【図１】
0006474329.tif 000002
【図２】
0006474329.tif 000003
【図３】
0006474329.tif 000004
【図４】
0006474329.tif 000005
【図５Ａ】
0006474329.tif 000006
【図５Ｂ】
0006474329.tif 000007
【図５Ｃ】
0006474329.tif 000008
【図６Ａ】
0006474329.tif 000009
【図６Ｂ】
0006474329.tif 000010
【図７Ａ】
0006474329.tif 000011
【図７Ｂ】
0006474329.tif 000012
【図８Ａ】
0006474329.tif 000013
【図８Ｂ】
0006474329.tif 000014
【図８Ｃ】
0006474329.tif 000015