(57)【要約】【課題】端子位置の変更が容易な単電池の効率的な製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】電極板１６、１７を有する単電池の製造方法であって、前記電極板にスリット１６ａ、１７ａ，１７ｂを設けて帯状部１６ｂ，１７ｄ，１７ｅを形成し、この帯状部を旋回させることにより、端子部１６ｃ、１７ｃを形成したことを特徴とする単電池の製造方法。帯状部を旋回させる場合、帯状部を巻いてもよいし、折り畳んでもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極板を有する単電池の製造方法であって、
前記電極板にスリットを設けて帯状部を形成し、この帯状部を旋回させることにより、端子部を形成したことを特徴とする単電池の製造方法。
【請求項２】
前記帯状部を巻くことにより前記端子部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の単電池の製造方法。
【請求項３】
前記帯状部を折り畳むことにより前記端子部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の単電池の製造方法。
【請求項４】
前記端子部は正極及び負極端子部からなり、前記スリットの長さを変えることにより、前記正極及び負極端子部の形成位置を異ならせることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の単電池の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の単電池の製造方法により製造された単電池を積層して組電池を得る組電池の製造方法であって、
前記組電池を構成する第１及び第２の単電池における前記各端子部の形成位置を、前記スリットの長さを変えることにより、異ならせることを特徴とする組電池の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の組電池の製造方法により製造された組電池。
【請求項７】
電極板を有する蓄電装置の製造方法であって、
前記電極板にスリットを設けて帯状部を形成し、この帯状部を旋回させることにより、端子部を形成したことを特徴とする蓄電装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極板を有する単電池の製造方法などに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境意識の高まりを受けて、自動車の動力源を、化石燃料を利用するエンジンから電気エネルギーを利用するモータに移行する動きがある。このため、モータの電力源となる電池の技術も急速に発展しつつある。
【０００３】
例えば、ハイブリッド自動車では、小型軽量、高出力で、かつ、装置寿命の長い蓄電装置が駆動用又は補助電源として望まれており、下記特許文献１に示す電池が提案されている。
【０００４】
特許文献１に開示されている単電池は、正極板及び負極板を順に積層した積層型の発電要素を有し、この発電要素に電極タブを接続して、この電極タブの一部を折り畳むなどして電圧検出用の端子部を形成している。この端子部は、折り畳むことにより十分な強度が得られ、電圧計のコネクタに差し込まれる。
【特許文献１】特開２００５−１１６４４１号公報（段落００２２、００２３など）
【特許文献２】特開２００６−１９０７５号公報
【特許文献３】特開２００５−３４０６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この特許文献１の構成を駆動対象に電力を供給するための出力電極に応用した場合、出力電極にタブを接続する工程と、このタブに電流引き出し用の導線を接続する工程とが必要となる。
【０００６】
また、このタブが接続された出力電極を備えた単電池を積層して組電池とした場合、各単電池の正極及び負極端子部が積層方向においてオーバーラップした位置に配置されるため、組電池に外力（例えば、車両動作に伴う振動）が加わったときに、各端子部が接触して、短絡するおそれがある。また、単電池を並列接続する場合には、積層方向に隣接する各単電池の同極を接続するための導線が異極に接触して短絡するおそれがある。
【０００７】
そこで、本願発明は、端子位置の変更が容易な単電池の効率的な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】
【０００８】
本発明は、電極板を有する単電池の製造方法であって、前記電極板にスリットを設けて帯状部を形成し、この帯状部を旋回させることにより、端子部を形成したことを特徴とする。ここで、前記帯状部を巻くことにより前記端子部を形成してもよいし、前記帯状部を折り畳むことにより前記端子部を形成してもよい。
【０００９】
前記端子部は正極及び負極端子部からなり、前記スリットの長さを変えることにより、前記正極及び負極端子部の形成位置を異ならせることが好ましい。
【００１０】
また、本願発明は、上記単電池の製造方法により製造された単電池を積層して組電池を得る組電池の製造方法であって、前記組電池を構成する第１及び第２の単電池における前記各端子部の形成位置を、前記スリットの長さを変えることにより、異ならせることを特徴とする。
【００１１】
さらに、本願発明は、別の観点として、電極板を有する蓄電装置の製造方法であって前記電極板にスリットを設けて帯状部を形成し、この帯状部を旋回させることにより、端子部を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スリットの長さを変えるという簡単な方法で端子の形成位置を変えることができる。また、帯状部を旋回させることにより端子部の厚みを厚くしているため、端子部における電流集中による発熱を抑制できる。また、電極の一部（帯状部）を用いて端子部を形成しているため、該端子部を特許文献１のように電極に接続する必要がなくなり、効率良く単電池を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例である単電池の製造方法により製造されたバイポーラ電池の積層方向の断面図である。なお、本明細書における単電池とは、駆動対象に電力を供給するための一対の電極（正極及び負極）を備えた電池を意味するものとする。
【００１５】
本実施例のバイポーラ電池１の概略構成は、一枚の集電体１１の一方の面に正極層１３を設け、他方の面に負極層１２を設けたバイポーラ電極５を、固体電解質層１４を介して多数積層した構造となっている。
【００１６】
ただし、バイポーラ電池１の上端は、正極層１３の上に端子用正極集電体１６（電極）のみを形成した構造となっており、下端は、負極層１２の上に端子用負極集電体１７（電極）のみを形成した構造となっている。
【００１７】
これらの端子用正極集電体１６及び端子用負極集電体１７の一部を端子棒の外周面に巻き回わすことにより（旋回させることにより）、径方向中心に端子棒３３、３２が挟持された筒状端子部１６ｃ、１７ｃを形成することができる。なお、請求項１に記載の「旋回」には、帯状部を巻き回すことはもちろんのこと、折り畳むことも含まれるものとする。
【００１８】
この端子棒３３、３２は不図示の駆動対象（例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、燃料電池車（ＦＣＶ）におけるモータ）に形成されたコネクタに接続され、バイポーラ電池１から放電された電流は、該コネクタを介して、駆動対象に出力される。
【００１９】
なお、正極及び負極端子は、端子棒を省略して筒形端子部１６ｃ、１７ｃのみで構成してもよい。
【００２０】
筒状端子部１６ｃ、１７ｃの製造方法について、図２を用いて説明する。ここで、図２は筒状端子部１６ｃ、１７ｃの製造方法を示す模式図であり、（ａ）は筒状正極端子部１６ｃの模式図であり（ｂ）は筒状負極端子部１７ｃの模式図である。
【００２１】
筒状正極端子部１６ｃを形成する場合、まず、ステップＳ１０１において端子用正極集電体１６に切断レーザを照射して、スリット１６ａを形成し、正極帯状部１６ｂを形成する。
【００２２】
端子用正極集電体１６は、平面方向（積層方向に直交する方向）の寸法が、バイポーラ電極５の極層１２、１３よりも正極帯状部１６ｂの分だけ大きく設定されている。したがって、バイポーラ電池１の組み立て状態において、正極帯状部１６ｂは、バイポーラ電極５に対して平面方向に突出している。
【００２３】
次に、ステップS１０２において、正極端子棒３３を正極帯状部１６ｂの図中左側端部（切断を開始した位置）に載置する。正極端子棒３３は、その長さが正極帯状部１６ｂの幅寸法よりも大きく設定されており、一端部がスリット１６a上に配置され、他端部が正極帯状部１６ｂから突出している。
【００２４】
ステップS１０３において、正極端子棒３３を矢印Ａ方向に回転させながら、正極帯状部１６ｂを正極端子棒３３の外周面に鳴門状に巻き回し、正極端子棒３３の周りに筒状正極端子部１６ｃを形成する。
【００２５】
最後に、ステップＳ１０４において、筒状正極端子部１６ｃ及び正極端子棒３３を接合して、一体化する。なお、接合方法としては、溶接加工、プレス加工、パンチ加工を例示できる。
【００２６】
このように、正極帯状部１６ｂを正極端子棒３３の周りに鳴門状に巻き回して電流引き出し用の端子部である筒状正極端子部１６ｃに厚みを持たせる（厚みを増す）ことにより、電流集中による発熱を低減でき、発電能力の低下を抑制することができる。
【００２７】
また、筒状正極端子部１６ｃを正極端子棒３３の外周面に面接触させることにより、電極に導電線を接続して電流を引き出す方式よりも、発電要素に対する接触面積を増加させることが可能となり、出力電流値を上げることができる。
【００２８】
また、正極端子棒３３は、筒状正極端子部１６ｃの内周面の全領域において接触しているため、帯状部の内周面の一部が端子棒と非接触となる後述の折り畳み方式よりも、出力電流値を上げることができる。
【００２９】
筒状負極端子部１７ｃを形成する場合、まず、ステップS２０１において端子用負極集電体１７に切断レーザを照射して、同一直線上に左側スリット１７a、右側スリット１７ｂを形成し、左側負極帯状部１７ｄ、右側負極帯状部１７eを形成する。なお、負極帯状部１７ｄ、１７eは、幅方向の寸法が正極帯状部１６ｂと同じに設定されている。
【００３０】
したがって、バイポーラ電池１の組み立て状態において、負極帯状部１７ｄ、１７ｅは、バイポーラ電極５に対して平面方向に突出している。
【００３１】
次に、ステップS２０２において、負極端子棒３２を左側負極帯状部１７ｄの図中左側端部に載置する。負極端子棒３２は、その長さが負極帯状部１７ｄ、１７eの幅寸法よりも大きく設定されており、一端部が左側スリット１７a上に配置され、他端部が左側負極帯状部１７ｄから突出している。
【００３２】
ステップS２０３において、負極端子棒３２を矢印Ａ方向に回転させながら、左側負極帯状部１７ｄを負極端子棒３２の外周面に鳴門状に巻き回す。左側負極帯状部１７ｄを負極端子棒３２に巻き終えたら、負極端子棒３２の回転動作を停止する。
【００３３】
次に、ステップS２０４において、負極端子棒３２の回転動作を停止した状態で、負極端子棒３２に巻き回された左側負極帯状部１７ｄの上に右側負極帯状部１７eを重ねるようにして巻き回し、筒状負極端子部１７ｃを形成する。
【００３４】
最後に、ステップS２０５において、筒状負極端子部１７ｃ及び負極端子棒３２を接合して、一体化する。なお、接合方法としては、溶接加工、プレス加工、パンチ加工を例示できる。
【００３５】
上述の構成によれば、筒状正極端子部１６ｃと同様の効果が得られる。また、左側スリット１７a及び右側スリット１７ｂの長さを変えるという簡単な方法で、筒状負極端子部１７ｃの形成位置を変更することができる。
【００３６】
また、特許文献１のように、折り畳み構造の端子部（タブ）を電極に接続する必要がないため、製造工程が簡素化される。
【００３７】
次に、バイポーラ電池１の製造方法を説明する。まず、不図示の金属板上に端子用負極集電体１７を載置し、この端子用負極集電体１７の上に負極層１２を載置し、この負極層１２の上に固体電解質層１４及びバイポーラ電極５を交互に積層し、最後に正極層１３及び端子用正極集電体１６を載置する。なお、端子用正極集電体１６を載置した後に、バイポーラ電池１を積層方向にプレスするとよい。
【００３８】
ここで、端子用集電体１６、１７の材料としては、アルミニウム箔、ステンレス箔、銅箔を例示できる。また、負極層１２を構成する負極活物質としては、遷移金属酸化物、遷移金属とリチウムの複合酸化物、チタンの酸化物、チタンとリチウムとの複合酸化物を例示できる。また、負極活物質にポリマー、重合開始剤、導電助剤、溶媒を混合して負極層１２の材料としてもよい。
【００３９】
また、固体電解質層１４のイオン導電性物質としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドを例示できる。粉末状のイオン導電性物質に粘性バインダーを混合することもできる。この粘性バインダーとしては、ポリビニールアルコール（ＰＶＡ）、メチルセルロース、ニトロセルロース、エセチルセルロースを例示できる。このように粘性バインダーを混合することにより、固体電解質層１４の強度を増すことができる。
【００４０】
また、正極層１３に用いられる正極活物質としては、スピネルＬｉＭｎ２Ｏ４、溶液系のリチウムイオン電池で使用される遷移金属とリチイウムの複合酸化物を例示できる。具体的には、ＬｉＣｏＯ２などのＬｉ・Ｃｏ系複合酸化物、ＬｉＮｉＯ２などのＬｉ・Ｎｉ系複合酸化物、スピネルＬｉＭｎ２Ｏ４などのＬｉ・Ｍｎ系複合酸化物、ＬｉＦｅＯ２などのＬｉ・Ｆｅ系複合酸化物を例示できる。
【００４１】
この他、ＬｉＦｅＰＯ４などの遷移金属とリチウムのリン酸化合物や硫酸化合物；Ｖ２Ｏ５、ＭｎＯ２、ＴｉＳ２、ＭｏＳ２、ＭｏＯ３などの遷移金属酸化物や硫化物；ＰｂＯ２、ＡｇＯ、ＮｉＯＯＨなどを使用することもできる。また、正極活物質にポリマー、重合開始剤、導電助剤、溶媒を混合してもよい。
【００４２】
バイポーラ電池１の組み立て状態において、端子用正極集電体１６及び端子用負極集電体１７の帯状部１６ｂ、１７ｄ、１７eは、バイポーラ電極５に対して、平面方向に突出しており、この突出した帯状部１６ｂ、１７ｄ、１７eを、上述の方法で、スリット１６a、１７a、１７ｂに沿って旋回させることにより、筒状正極端子部１６ｃ及び筒状負極端子部１７ｃを形成することができる。
【００４３】
図１に図示するように、筒状正極端子部１６ｃ及び筒状負極端子部１７ｃの形成位置は、バイポーラ電池１の平面方向において異なっている。
【００４４】
上述の構成によれば、外力（例えば、車両動作に伴う振動）によってバイポーラ電池１が弾性変形した場合であっても、筒状正極端子部１６ｃ及び筒状負極端子部１７ｃの接触を防止できる。これにより、バイポーラ電池１の短絡を防止できる。
【００４５】
また、後述する折り畳み方式のように帯状部１６ｂ、１７ｄ、１７eに折れ線を形成する必要がないため、製造工程を簡素化することができる。最後に、不図示の絶縁体樹脂を用いてバイポーラ電池１を封止するとともに、不図示の電池外装を装着する。
【００４６】
（変形例）
上述のバイポーラ電池１では、帯状部を端子棒の周りに巻き回しているが、図３に図示するように、帯状部を折り畳んで（旋回させて）端子部を形成してもよい。ここで、図３は正極帯状部１９Ａを折り畳んで正極端子部を製造する方法を示した模式図である。
【００４７】
まず、ステップＳ３０１において、端子用正極集電体１９に切断レーザを照射してスリット１９eを形成し、帯状正極部１９Ａを形成する。また、この帯状正極部１９Ａ上にスリット１９ｅに沿って延びる二本の折れ線１９ｆ、１９ｇを形成するとともに、スリット１９ｅに対して直交する方向に延びる４本の折れ線１９ａ〜ｄを形成する。なお、これらの折れ線１９ａ〜ｄ、１９ｆ〜ｇ上に複数の貫通穴を形成しておき、折り曲げ作業を容易にしてもよい。
【００４８】
折れ線１９ａ〜ｄは図中右側から第１の折れ線１９a、第２の折れ線１９ｂ、第３の折れ線１９ｃ及び第４の折れ線１９ｄの順に形成されており、帯状正極部１９Ａを第１〜第４の折れ線１９ａ〜ｄに沿って４回折り畳む（旋回させる）（ステップＳ３０２〜Ｓ３０５）ことにより、帯状正極部１９Ａの膜厚を４倍とすることができる。
【００４９】
次に、膜厚が４倍となった帯状正極部１９Ａの先端部上に正極端子棒３３を載置し（ステップＳ３０６）、帯状正極部１９Ａを折れ線１９ｆ、１９ｇに沿って２回折り畳み、正極端子棒３３を挟持する（ステップＳ３０６〜Ｓ３０８）。
【００５０】
最後に、帯状正極部１９Ａ及び正極端子棒３３を接合して、一体化する。接合方法としては、実施例１と同様の方法を使用することができる。
【００５１】
このように、帯状正極部１９Ａを折り畳んで正極端子棒３３を挟持させることにより、帯状正極部１９Ａに厚みを持たせる（厚みを増す）ことができる。これにより、端子における電流集中による発熱を低減して、バイポーラ電池１の発電能力の低下を抑制することができる。
【００５２】
上述のバイポーラ電池１は角型であるが、本願発明は丸型のバイポーラ電池１にも適用することができる。丸型のバイポーラ電池１の場合には、図４に図示するように、薄円盤状の端子用集電体２１に外周に沿って弧状スリット２１ａを形成し（ステップＳ４０１）、この弧状スリット２１ａに沿って帯状部２１ｂを矢印Ｃ方向に旋回させ、筒状端子部２１ｃを形成するとよい（ステップＳ４０２）。なお、帯状部２１ｂに折り目を形成し、この折り目に沿って帯状部を折り畳むことにより、端子を形成してもよい。
【００５３】
また、電気二重層キャパシタ（蓄電装置）にも本発明は適用することができる。この電気二重層キャパシタは、複数の正極及び負極を、セパレータを介在させて交互に重ね合わせたものである。そして、この電気二重層キャパシタにおいては、例えば、集電体としてアルミ箔、正極活物質及び負極活物質として活性炭、セパレータとしてポリエチレンからなる多孔質膜を用いることができ、電流引き出し用の集電体の構造に本願発明を適用することができる。
【実施例２】
【００５４】
本願発明は、図５に図示するように、バイポーラ型ではない二次電池（単電池）を積層した組電池にも適用することができる。ここで、図５は組電池の積層方向の断面図である。
【００５５】
組電池４０は、複数の単電池４１ａ〜ｈを絶縁板４６を介して積層することにより構成されており、各単電池４１ａ〜ｈは、薄板正電極４２ａ〜ｈ及び薄板負電極４３ａ〜ｈを固体電解質４４ａ〜ｈを介して積層することにより構成されている。ただし、単電池４１ｃ〜ｇは省略しており、単電池４４ｈは一部を省略して図示している。
【００５６】
組電池４０の上端及び下端には、組電池４０の組み立て状態において各単電池４１を固定するための電池拘束板４５が設けられている。
【００５７】
そして、各単電池４１の上端及び下端にそれぞれ配置される電流引き出し用の薄板正電極４２ａ〜ｈ及び薄板負電極４３ａ〜ｈにスリットを形成して、このスリットに沿って帯状部を旋回させることにより筒状端子部４２´ａ〜ｈ、４３´ａ〜ｈを形成している。
【００５８】
各スリットの長さは異なっており、上下方向に隣接する単電池４１ａ、４１ｂの筒状端子部４２´ａ、４３´ａ、４２´ｂ、４３´ｂの形成位置は、単電池の積層直交方向において異なっている。
【００５９】
また、単電池４１ａの筒状正極端子部４２´ａ及び単電池４１ｂの筒状正極端子部４２´ｂは、導線４７を介して機械的及び電気的に接続されており、各単電池４１ａ〜ｈは並列接続されている。なお、直列接続にすることもできる。
【００６０】
上述の構成によれば、外力（例えば、車両動作に伴う振動）を受けて組電池４０が弾性変形した場合であっても、筒状端子部４２´ａ、４３´ａ、４２´ｂ、４３´ｂの接触を防止できる。これにより、組電池４０の短絡を防止できる。
【００６１】
また、筒状正極端子部４２´ａ、４２´ｂを導線４７で並列接続する際に、導線４７及び筒状負極端子部４３´ａが干渉するのを防止できる。また、筒状負極端子部４３´ａ、４３´ｂを導線４７で並列接続する際に、導線４７及び筒状正極端子部４２´ｂが干渉するのを防止できる。これにより、各単電池４１ａ〜ｈの並列接続が容易となる。
【００６２】
なお、帯状部を旋回させて、筒状端子部などを形成する方法は、実施例１と同様であるため説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】バイポーラ電池の積層方向の断面図である。
【図２】筒状端子部の製造方法を示す模式図であり、（ａ）は筒状正極端子部の模式図であり（ｂ）は筒状負極端子部の模式図である。
【図３】正極帯状部を折り曲げて正極端子部を製造する方法を示した模式図である。
【図４】丸型のバイポーラ電池に筒状端子部を形成する方法を示した模式図である。
【図５】組電池の積層方向の断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  バイポーラ電池
５  バイポーラ電極
１１  集電体
１２  負極層
１３  正極層
１４  固体電解質層
１６  １９  端子用正極集電体
１６ａ  １９ｅ  スリット
１６ｂ  １９Ａ  正極帯状部
１６ｃ  筒状正極端子部
１７  端子用負極集電体
１７ａ  左側スリット
１７ｂ  右側スリット
１７ｃ  筒状負極端子部
１７ｄ  左側負極帯状部
１７ｅ  右側負極帯状部
１９ａ〜ｄ、ｆ〜ｇ  折れ線
２１  端子用集電体
２１ａ  弧状スリット
２１ｂ  帯状部
２１ｃ  筒状端子部
３２  負極端子棒
３３  正極端子棒
４０  組電池
４１ａ〜ｈ  単電池
４２ａ〜ｈ  薄板正電極
４２´ａ〜ｈ  筒状正極端子部
４３ａ〜ｈ  薄板負電極
４３´ａ〜ｈ  筒状負極端子部
４５  電池拘束板
４６  絶縁板
４７  導線
【図１】
2008112646.tif 000003
【図２】
2008112646.tif 000004
【図３】
2008112646.tif 000005
【図４】
2008112646.tif 000006
【図５】
2008112646.tif 000007