(57)【要約】【課題】振動を受ける状態で使用される場合でも、電極体を構成する正極シート、セパレータ及び負極シートの層間のずれを抑制して、ずれに起因した短絡の発生を抑制することができる蓄電装置及び二次電池を提供する。【解決手段】蓄電装置（二次電池１０）は正極シート１８及び負極シート１９がセパレータ２０を挟んだ状態で層をなす電極体１２を有する。正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０には、一部に、層方向に凸となるとともに、凸側の面とは裏面側が凹となる嵌合部２１がそれぞれ形成されている。正極シート１８の凸は隣り合うとセパレータ２０の凹に嵌合し、負極シート１９の凸は隣り合うセパレータ２０の凹に嵌合し、セパレータ２０の凸は隣り合う正極シート１８の凹又は負極シート１９の凹に嵌合する。【選択図】図１
2013206832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極シート及び負極シートがセパレータを挟んだ状態で層をなす電極体を有する蓄電装置であって、
前記正極シート、前記負極シート及び前記セパレータには、
一部に、層方向に凸となるとともに、凸側の面とは裏面側が凹となる嵌合部がそれぞれ形成されており、
前記正極シートの前記凸は隣り合う前記セパレータの前記凹に嵌合し、
前記負極シートの前記凸は隣り合う前記セパレータの前記凹に嵌合し、
前記セパレータの前記凸は隣り合う前記正極シートの凹又は前記負極シートの凹に嵌合することを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記電極体は巻回型の電極体であり、前記嵌合部は、前記電極体の外側から内側に向かって凸となる請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記電極体は巻回型の電極体であり、前記嵌合部は、前記電極体の巻回軸方向に延びる直線状に形成されている請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記嵌合部は、前記電極体の１箇所において各層を嵌合させる状態に形成されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記電極体は巻回型の電極体であり、かつ巻回軸に垂直な断面が直線状に延びる部分を有する扁平形状であり、前記嵌合部は前記直線状に延びる部分に形成される請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の蓄電装置の構成を備えた二次電池。
【請求項７】
巻回型の電極体を有する蓄電装置の製造方法であって、帯状の正極シート及び帯状の負極シートを両者の間に帯状のセパレータが存在する状態で巻取り部材上に巻き取る前記電極体の巻回工程において、
前記巻取り部材に接近する殴打位置と、前記巻取り部材から離れた待機位置とに往復移動される殴打部材により、前記巻取り部材に巻き取られる前の前記正極シート、前記セパレータ及び前記負極シートの組の一部を前記巻取り部材に巻き取られた後の前記組の外周面上に打ち付けると同時に、前記殴打部材により、前記巻取り部材に巻き取られる前の前記正極シート、前記セパレータ及び前記負極シートの組の一部に、前記巻取り部材に巻き取られた後の前記組の外周面側に突出する凸部を形成しながら、前記正極シート、前記セパレータ及び前記負極シートの組を前記巻取り部材上に巻き取ることを特徴とする蓄電装置の製造方法。
【請求項８】
前記殴打部材は筬打ち装置の筬に突出した状態で設けられている請求項７に記載の蓄電装置の製造方法。
【請求項９】
巻回型の電極体を有する蓄電装置の製造方法であって、帯状の正極シート及び帯状の負極シートを両者の間に帯状のセパレータが存在する状態で巻取り部材上に巻き取る前記電極体の巻回工程において、前記巻取り部材に接近する殴打位置と、前記巻取り部材から離れた待機位置とに往復移動される筬により、前記巻取り部材に巻き取られる前の前記正極シート、前記セパレータ及び前記負極シートの組の一部を、前記巻取り部材に巻き取られた後の前記組の外周面上に打ち付けながら、前記正極シート、前記セパレータ及び前記負極シートの組を前記巻取り部材上に巻き取る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、蓄電装置、二次電池及び蓄電装置の製造方法に係り、詳しくは正極シート及び負極シートがセパレータを挟んだ状態で層をなす電極体を有する蓄電装置、二次電池及び蓄電装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池やキャパシタのような蓄電装置は再充電が可能であり、繰り返し使用することができるため電源として広く利用されている。一般に大容量の二次電池は、四角箱形の電池ケース内に長円柱状（長円筒状）の巻回型の発電要素（電極体）を収容している。例えば、特許文献１には、巻回型の発電要素がその巻回軸を水平状態にして電池ケースに収容されたものが提案されている。図７（ａ）に示すように、特許文献１に記載の電極体６１は、二つの半円柱状部６１ａが上下に対向する状態で配置され、二つの半円柱状部６１ａ間の長さが巻回軸方向の長さより短く形成されている。
【０００３】
二次電池を振動を受ける状態、例えば車両に搭載して使用する場合、電極体を構成する正極シート、負極シート及びセパレータ間に振動によるずれが生じ、ずれに起因して短絡が発生する場合がある。特にフォークリフト等の産業車両は乗用車と異なりサスペンションがないため、振動が激しく走行中に短絡が生じ易い。二次電池に限らず、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等のようなキャパシタにおいても同様である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３４６７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
乗用車では乗員が座るシートの高さの位置が低いため、乗用車に搭載する二次電池は、搭載スペースの関係で二次電池の高さ方向の長さが短く制限される。しかし、産業車両の場合は作業性が優先され、二次電池には高さ方向に長く、水平方向が短い構造（設置面積が狭い構造）が必要になる。
【０００６】
巻回軸が水平方向に延びる状態に配置される巻回型の電極体６１の高さ方向を長くすると、図７（ｂ）に示すように、半円柱状部６１ａの間隔が長くなり、電極体６１の直線状部、即ち正極シート、負極シート及びセパレータが真っ直ぐに延びる状態で巻回されている部分が、振動により弛み易くなる。また、巻回軸が上下方向に延びる状態で電極体６１が配置される場合でも、振動によるずれが発生する場合もある。さらに、巻回型の電極体に限らず、積層型の電極体においても振動によるずれが発生する場合もある。
【０００７】
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、振動を受ける状態で使用される場合でも、電極体を構成する正極シート、セパレータ及び負極シートの層間のずれを抑制して、ずれに起因した短絡の発生を抑制することができる蓄電装置及び二次電池を提供することにある。また、他の目的はその蓄電装置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】
【０００８】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、正極シート及び負極シートがセパレータを挟んだ状態で層をなす電極体を有する蓄電装置である。そして、前記正極シート、前記負極シート及び前記セパレータには、一部に、層方向に凸となるとともに、凸側の面とは裏面側が凹となる嵌合部がそれぞれ形成されており、前記正極シートの前記凸は隣り合う前記セパレータの前記凹に嵌合し、前記負極シートの前記凸は隣り合う前記セパレータの前記凹に嵌合し、前記セパレータの前記凸は隣り合う前記正極シートの凹又は前記負極シートの凹に嵌合する。ここで、「正極シート及び負極シートがセパレータを挟んだ状態で層をなす電極体」とは、例えば、略矩形状に形成された正極シート、セパレータ及び負極シートが交互に積層された所謂積層型の電極体に限らず、帯状に形成された正極シート、セパレータ及び負極シートが、例えば、長円柱状や円柱状に巻回された巻回型の電極体をも含む。
【０００９】
この発明では、電極体を構成する正極シート、セパレータ及び負極シートは、隣り合う正極シートとセパレータ及び隣り合う負極シートとセパレータとの間に、凹凸の関係で嵌合する嵌合部が形成されているため、蓄電装置の使用状態において、蓄電装置に振動が加わっても正極シート、セパレータ及び負極シートのずれが抑制される。そして、ずれに起因した短絡の発生を抑制することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記電極体は巻回型の電極体であり、前記嵌合部は、前記電極体の外側から内側に向かって凸となる。巻回型の電極体は、積層型の電極体に比べて振動を受けた際に、正極シート、セパレータ及び負極シートのずれが発生し易い。しかし、この発明では、巻回型の電極体に前記嵌合部が形成されているため、ずれが発生し難くなる。また、嵌合部は、電極体の外側から内側に向かって凸となるように形成されているため、電極体の巻回時に、巻取り部材上に巻回される途中の正極シート、セパレータ及び負極シートの組の所定位置を殴打部材で、巻取り部材上の正極シート等の組に殴打することで容易に形成することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記電極体は巻回型の電極体であり、前記嵌合部は、前記電極体の巻回軸方向に延びる直線状に形成されている。嵌合部は直線状に限らず、例えば、半球状であっても、ずれの発生を抑制する効果はある。しかし、直線状に形成されている方がずれの発生を抑制する効果が大きい。また、電極体の巻回軸方向に延びる直線状に形成された嵌合部の場合は、電極体の巻回軸方向と直交する方向に延びるように形成された嵌合部に比べて、例えば、電極体が蓄電装置に装備され、かつその巻回軸方向が水平方向となる状態で振動を受ける場合、振動により電極体が上下方向に振動する場合の位置ずれ抑制効果が高くなる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記嵌合部は、前記電極体の１箇所において各層を嵌合させる状態に形成されている。この発明では、嵌合部を複数箇所において各層を嵌合させる状態に形成する場合に比べて構成が簡単になる。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記電極体は巻回型の電極体であり、かつ巻回軸に垂直な断面が直線状に延びる部分を有する扁平形状であり、前記嵌合部は前記直線状に延びる部分に形成される。巻回型の電極体で、かつ巻回軸に垂直な断面が直線状に延びる部分を有する扁平形状の場合、前記直線状に延びる部分に弛みが生じ易く、振動によりずれが生じ易い。しかし、この発明では、嵌合部は弛みが生じ易い直線状に延びる部分に形成されているため、振動によるずれの抑制効果が大きい。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の蓄電装置の構成を備えた二次電池である。したがって、この発明の二次電池は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明の効果を有する。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、巻回型の電極体を有する蓄電装置の製造方法である。そして、帯状の正極シート及び帯状の負極シートを両者の間に帯状のセパレータが存在する状態で巻取り部材上に巻き取る前記電極体の巻回工程において、前記巻取り部材に接近する殴打位置と、前記巻取り部材から離れた待機位置とに往復移動される殴打部材により、前記巻取り部材に巻き取られる前の前記正極シート、前記セパレータ及び前記負極シートの組の一部を前記巻取り部材に巻き取られた後の前記組の外周面上に打ち付けると同時に、前記殴打部材により、前記巻取り部材に巻き取られる前の前記正極シート、前記セパレータ及び前記負極シートの組の一部に、前記巻取り部材に巻き取られた後の前記組の外周面側に突出する凸部を形成しながら、前記正極シート、前記セパレータ及び前記負極シートの組を前記巻取り部材上に巻き取る。
【００１６】
巻回工程において、電極体を構成する正極シート、セパレータ及び負極シート間に凹凸の関係で嵌合する嵌合部を形成する場合、巻取り部材上に巻き取る前の状態で嵌合部を形成した後、巻取り部材上に巻き取る方法もある。しかし、その方法では、巻取り部材上に巻き取られた正極シート、セパレータ及び負極シートの組の量（長さ）により、嵌合部を形成する箇所と、嵌合部が形成された組が巻取り部材上に巻き取られた状態の嵌合部の位置との距離が変化するため、今回巻き取られる組の嵌合部を前回巻き取られた組の嵌合部と一致させるのが難しい。
【００１７】
この発明では、殴打部材は、巻取り部材に接近する殴打位置と、巻取り部材から離れた待機位置とに往復移動される。そして、殴打部材は、巻取り部材に巻き取られる前の正極シート、セパレータ及び負極シートの組の一部を巻取り部材に巻き取られた後の組の外周面上に打ち付けると同時に、巻取り部材に巻き取られる前の正極シート、セパレータ及び負極シートの組の一部に、巻取り部材に巻き取られた後の組の外周面側に突出する凸部を形成する。そのため、今回巻き取られる組の嵌合部が前回巻き取られた組の嵌合部と一致した状態で形成される。したがって、巻回工程において、巻回型の電極体を構成する正極シート、負極シート及びセパレータの組に、電極体の外側から内側に向かって凸となる嵌合部が形成され、隣り合う正極シートとセパレータ及び隣り合う負極シートとセパレータとは嵌合部が凹凸の関係で嵌合した状態で層をなす電極体を容易に製造することができる。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記殴打部材は筬打ち装置の筬に突出した状態で設けられている。ここで、「筬打ち装置」とは、織機で使用される筬のように四角形の枠の中に平行に配列された多数のバーを有する部材（筬）を有し、筬が巻き取り途中の正極シート、セパレータ及び負極シートの組を巻取り部材上の巻取り位置に打ち付ける動作（筬打ち動作）を行う装置を意味する。
【００１９】
この発明では、殴打部材が筬打ち装置の筬に突出した状態で設けられているため、殴打部材が、巻取り部材に巻き取られる前の正極シート、セパレータ及び負極シートの組の一部を巻取り部材に巻き取られた後の組の外周面上に打ち付ける際に、巻取り部材に巻き取られる前の正極シート、セパレータ及び負極シートの組が良好に重なった状態で殴打することができる。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、巻回型の電極体を有する蓄電装置の製造方法である。そして、帯状の正極シート及び帯状の負極シートを両者の間に帯状のセパレータが存在する状態で巻取り部材上に巻き取る前記電極体の巻回工程において、前記巻取り部材に接近する殴打位置と、前記巻取り部材から離れた待機位置とに往復移動される筬により、前記巻取り部材に巻き取られる前の前記正極シート、前記セパレータ及び前記負極シートの組の一部を、前記巻取り部材に巻き取られた後の前記組の外周面上に打ち付けながら、前記正極シート、前記セパレータ及び前記負極シートの組を前記巻取り部材上に巻き取る。
【００２１】
この発明では、巻取り部材に巻き取られる前の正極シート、セパレータ及び負極シートの組を、殴打位置と待機位置とに往復移動される筬により、巻取り部材に巻き取られた後の組の外周面上に打ち付けながら、巻取り部材上に巻き取るため、正極シート、セパレータ及び負極シートの組を巻取り部材上に弛みのない状態で巻き取ることができる。したがって、この発明の方法で製造された蓄電装置は、振動を受ける状態で使用される場合でも、電極体を構成する正極シート、セパレータ及び負極シートの層間のずれを抑制して、ずれに起因した短絡の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１〜請求項６に記載の発明によれば、振動を受ける状態で使用される場合でも、電極体を構成する正極シート、セパレータ及び負極シートの層間のずれを抑制して、ずれに起因した短絡の発生を抑制することができる蓄電装置又は二次電池を提供することができる。請求項７〜請求項９に記載の発明によれば、その蓄電装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）は第１の実施形態の二次電池を示す模式断面図、（ｂ）は正極、負極及びセパレータの一部を展開した状態の電極体の模式斜視図、（ｃ）は嵌合部を示す模式断面図。
【図２】巻回装置の筬打ち動作を説明する模式図。
【図３】巻回装置の筬打ち動作を説明する模式図。
【図４】筬の模式斜視図。
【図５】（ａ）は筬打ちされた巻回途中の電極体に新たに巻回される正極シート、セパレータ、負極シートの組の関係を示す部分模式図、（ｂ）は筬打ちされた後の状態を示す模式図。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｃ）は別の実施形態の電極体の概略斜視図。
【図７】（ａ），（ｂ）は巻回軸方向の長さが長い巻回型電極体と、巻回軸方向の長さが短い巻回型電極体の違いを説明するための模式斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。
図１（ａ）に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、ケース本体１１ａ及びその開口部を覆う蓋体１１ｂで構成された四角箱状のケース１１内に、巻回型の電極体１２及び電解液１３が収容されている。蓋体１１ｂには正極端子１４及び負極端子１５が固定されている。電極体１２は、正極用集電端子１６を介して正極端子１４に電気的に接続されており、負極用集電端子１７を介して負極端子１５に電気的に接続されている。ケース１１は、上下方向の長さが左右方向の長さより長く形成されている。
【００２５】
図１（ｂ）に示すように、電極体１２は、帯状の金属箔に正極活物質層１８ａが形成された正極シート１８と、帯状の金属箔に負極活物質層１９ａが形成された負極シート１９とが帯状のセパレータ２０を挟んだ状態で巻回された構成である。この実施形態では、セパレータ２０が２枚使用され、電極体１２の最外周にセパレータ２０が存在し、外周側から、セパレータ２０、正極シート１８、セパレータ２０、負極シート１９の順に層をなすように巻回されている。
【００２６】
正極シート１８及び負極シート１９は、幅方向の片側に一定幅の活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂが存在するように正極活物質層１８ａ及び負極活物質層１９ａが形成（塗布）されており、両活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂが電極体１２の巻回軸方向の反対側端部にそれぞれ配置される状態で巻回されている。正極シート１８及び負極シート１９は、同じ幅に形成されるとともに、正極活物質層１８ａ及び負極活物質層１９ａがセパレータ２０を挟んで対向する状態に配置されている。セパレータ２０は、正極活物質層１８ａ及び負極活物質層１９ａの幅より若干幅広に形成されており、電極体１２の巻回軸方向の一方の端部には活物質非塗布部１８ｂが位置し、他方の端部には活物質非塗布部１９ｂが位置するように正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９が配置された状態で巻回されている。
【００２７】
電極体１２は、巻回軸方向の長さより活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂが直線状に延びる方向の部分、即ち巻回軸に垂直な断面が直線状に延びる部分の長さが長く形成され、図１（ａ）に示すように、巻回軸方向が蓋体１１ｂと平行になる状態でケース１１に収容されている。即ち、電極体１２は半円柱状の部分が左右に延びる状態でケース１１の底部及び蓋体１１ｂと対向する状態でケース１１に収容されている。
【００２８】
図１（ｃ）に示すように、正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９には、一部に、層方向（積層方向）に凸となるとともに、凸側の面とは裏面側が凹となる嵌合部２１がそれぞれ形成されている。詳述すると、正極シート１８の凸は隣り合うセパレータ２０の凹に嵌合し、負極シート１９の凸は隣り合うセパレータ２０の凹に嵌合し、セパレータ２０の凸は隣り合う正極シート１８の凹又は負極シート１９の凹に嵌合する。即ち、正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９には、巻回された状態において対向する位置に、外側から内側（図１（ｃ）では上側から下側）に向かって凸となる嵌合部２１がそれぞれ形成されている。そして、隣り合う正極シート１８とセパレータ２０、セパレータ２０と負極シート１９とは嵌合部２１が凹凸の関係で嵌合した状態で巻回されている。嵌合部２１は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、電極体１２の巻回軸方向に延びる（この実施形態では巻回軸方向に平行に延びる）直線状に形成されている。即ち、電極体１２は巻回型の電極体であり、かつ巻回軸に垂直な断面が直線状に延びる部分を有する扁平形状であり、嵌合部２１は前記直線状に延びる部分に形成されている。また、嵌合部２１は、電極体１２の１箇所において各層を嵌合させる状態に形成されている。
【００２９】
次に、二次電池１０の製造方法を説明する。二次電池の製造方法のうち、電極体１２を構成する正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０を巻取り部材上に巻き取る巻取り工程（巻回工程）が従来と異なり、他の工程は従来の工程と基本的に同じため説明を省略する。
【００３０】
図２及び図３に示すように、電極巻回装置４０は、正極用リール４１と、負極用リール４２と、セパレータ用リール４３，４４と、巻取り部材４５とを備えている。正極用リール４１は正極シート１８を繰り出し、負極用リール４２は負極シート１９を繰り出し、セパレータ用リール４３，４４はセパレータ２０を繰り出す。正極用リール４１、負極用リール４２及びセパレータ用リール４３，４４から繰り出された正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０は、それぞれガイドローラ４６，４７，４８，４９を経て巻取り部材４５に一端が固定された状態で、巻取り部材４５が図示しないモータ等の駆動源により駆動されて、巻取り部材４５に巻き取られる。
【００３１】
従来の電極巻回装置４０は以上の構成であるが、この実施形態の装置は、正極シート１８、負極シート１９及び２枚のセパレータ２０の巻回時に、正極シート１８、負極シート１９及び２枚のセパレータ２０の組が１回、巻取り部材４５上に巻き取られる毎に、その組を巻取り部材４５上に打ち付ける作用を行う筬打ち装置５０を備えている。筬打ち装置５０は、図４に示すように、織機で使用される筬のように四角形の枠５１の中に平行に配列された多数のバー５２と、バー５２と直交する方向に延びる状態で枠５１及びバー５２から突出するように設けられた殴打部材５３とを有する筬５４を備えている。
【００３２】
図２及び図３に示すように、筬５４は、図示しないモータ等の駆動源により駆動される駆動アーム５５に支持部材５６を介して支持されている。筬５４は、ガイドローラ４６，４７，４８，４９から巻取り部材４５に至る正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０の巻き取り時に支障のない待機位置（図２に示す位置）と、図３に示す筬打ち位置とに往復移動可能に構成されている。筬打ち位置は、巻取り部材４５に巻き取られる正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９の組と係合してその組の一部を、殴打部材５３により巻取り部材４５の巻き取り面上に打ち付ける位置、即ち殴打位置となる。そして、筬打ち位置は、巻取り部材４５の所定位置と対向する位置となる。即ち、殴打部材５３は、巻取り部材４５に接近する殴打位置と、巻取り部材４５から離れた待機位置とに往復移動される。なお、図４は筬５４の概念を示す図であり、枠５１、バー５２、殴打部材５３の大きさの比は実際のものと異なる。例えば、殴打部材５３により形成される嵌合部２１の深さは１ｍｍ程度であり、殴打部材５３の大きさもそれに対応している。
【００３３】
次に前記のように構成された装置の作用を説明する。先ず、巻取り部材４５を駆動源で駆動される位置に固定した後、正極用リール４１、負極用リール４２及びセパレータ用リール４３，４４から正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０を繰り出して、それぞれガイドローラ４６，４７，４８，４９を経て巻取り部材４５に一端を固定する。その状態で巻取り部材４５が駆動源により駆動されて、図２及び図３に矢印で示す巻き取り方向に回転される。図２に示すように、筬５４が待機位置に配置され、巻取り部材４５がガイドローラ４６，４７，４８，４９に遠い側から上昇傾斜する状態まで回転する途中で、筬５４が前進を開始する。そして、前進途中で正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０の組と係合した後、図３に示す筬打ち位置（殴打位置）まで移動した後、再び待機位置へと後退する。
【００３４】
筬５４は多数のバー５２を備えており、しかも殴打部材５３は突出高さが１ｍｍ程度であるため、筬５４はセパレータ２０に面接触した状態で巻取り部材４５の回転運動と同期して移動する。その結果、筬５４は、図２に示すように、巻取り部材４５の下端側からガイドローラ４６，４７，４８，４９に向かって次第に間隔が広くなる状態の正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０の間隔を巻取り部材４５の下端側から狭めながら移動する。そして、図３に示すように、正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０が巻取り部材４５と平行になった状態で筬打ちが行われて、正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０に巻取り部材４５側に向かって凸となる凸部が形成され、電極体１２の外側から内側に向かって凸となる嵌合部２１が形成される。
【００３５】
嵌合部２１の形成状態を詳述すると、図５（ａ）に示すように、前回の筬打ちで嵌合部２１が形成された正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０の組２２ａに、今回筬打ちを受ける正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０の組２２ｂが近づいた状態で、筬５４の筬打ちが行われる。そして、図５（ｂ）に示すように、前回筬打ちされた組２２ａの嵌合部２１と嵌合するように、今回筬打ちされた組２２ｂの嵌合部２１が形成される。即ち、殴打部材５３は、巻取り部材４５に巻き取られる前の正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９の組２２ｂの一部を巻取り部材４５に巻き取られた後の組２２ａの外周面上に打ち付けると同時に、巻取り部材４５に巻き取られる前の正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９の組２２ｂの一部に、巻取り部材４５に巻き取られた後の組２２ａの外周面側に突出する凸部を形成する。
【００３６】
所定回数の巻回が完了すると、正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０は適切な位置で切断されて、それらの端部がテープ等により留められる。次に巻取り部材４５とともに電極体１２が電極巻回装置４０から取り外された後、巻取り部材４５から電極体１２が取り外される。巻取り部材４５から取り外された電極体１２は、適宜整形された後、正極用集電端子１６及び負極用集電端子１７が溶接で接合される。
【００３７】
電極体１２は、半円柱部分の間隔が長くなり、正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０が直線状に延びる状態で巻回されている部分の長さが長くなる。そのため、従来の巻回工程のように、正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０を巻取り部材４５上に単に巻き取るだけでは、直線状に延びる部分が弛み易くなり、巻回中あるいは二次電池１０になった後、二次電池１０の使用状態において振動を受けた際に、正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０がずれ易くなる。しかし、この実施形態の巻回方法では、巻回時に筬打ちが行われ、筬５４が待機位置から筬打ち位置まで移動する際、移動途中に正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０の組と係合する。そして、移動中に正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０のそれぞれの間に存在する空気を押し出しつつ、正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０の間隔を狭めて筬打ち位置に打ち付ける。したがって、正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０の組は、弛みが抑制された状態で巻回される。また、筬打ちの際に、正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０には、対向する位置に、電極体１２の外側から内側に向かって凸となる嵌合部２１がそれぞれ形成されるため、隣り合う正極シート１８とセパレータ２０及び隣り合う負極シート１９とセパレータ２０とは嵌合部２１が凹凸の関係で嵌合し、位置ずれが防止される。
【００３８】
次に前記のように構成された二次電池１０の作用を説明する。
二次電池１０は、単体でも使用されるが、一般には複数の二次電池１０が直列あるいは並列に接続されて構成された組電池として使用される。そして、二次電池１０は種々の用途に使用されるが、例えば、車両に搭載されて走行用モータの電源や他の電気機器の電源としても使用される。
【００３９】
巻回型の電極体１２は、巻回軸方向が二次電池１０の上下方向と直交する方向に延びる状態でケース１１に収容されている。また、電極体１２は、正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０が直線状に延びる状態で巻回されている部分、即ち巻回軸に垂直な断面が直線状に延びる部分の長さが巻回軸方向の長さより長くなるように形成されている。そのため、二次電池１０を形成した状態において、電極体１２の上下両側に位置する半円柱部分の間隔が長くなり、単に巻回された構成では、正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０の直線状に延びる部分が弛み易くなり、正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０の位置ずれが生じて、短絡する確率が高くなる。特に、フォークリフト等の産業車両には乗用車と異なりサスペンションが装備されていないため、二次電池１０が産業車両に搭載された場合は、振動が激しく走行中に短絡が生じ易い。しかし、この実施形態では、正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０には、一部に、電極体１２の外側から内側に向かって凸となる嵌合部２１がそれぞれ形成されており、隣り合う正極シート１８とセパレータ２０及び隣り合う負極シート１９とセパレータ２０とは嵌合部２１が凹凸の関係で嵌合した状態で層をなす。そのため、位置ずれが抑制又は防止され、短絡が生じることが抑制又は回避される。
【００４０】
二次電池１０について、ＪＩＳ１６０１、２種Ａ（３３Ｈｚ、２９．４ｍ／ｓ２）の条件で、上下４時間、左右２時間、前後２時間の加振試験を行ったが、二次電池１０の容量は維持され、ずれに起因する短絡は生じなかった。
【００４１】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）二次電池１０（蓄電装置）は、正極シート１８及び負極シート１９がセパレータ２０を挟んだ状態で層をなす電極体１２を有する。正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０には、一部に、層方向に凸となるとともに、凸側の面とは裏面側が凹となる嵌合部２１がそれぞれ形成されている。正極シート１８の凸は隣り合うセパレータ２０の凹に嵌合し、負極シート１９の凸は隣り合うセパレータ２０の凹に嵌合し、セパレータ２０の凸は隣り合う正極シート１８の凹又は負極シート１９の凹に嵌合する。したがって、二次電池１０の使用状態において、二次電池１０に振動が加わっても正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９の位置ずれを抑制して、位置ずれに起因した短絡の発生を抑制することができる。
【００４２】
（２）電極体１２は巻回型の電極体であり、嵌合部２１は、電極体１２の外側から内側に向かって凸となる。したがって、正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０の巻回時に巻取り部材４５に巻き取られた状態で適宜、外側から殴打部材５３で殴打することにより、簡単に形成することができる。
【００４３】
（３）電極体１２は巻回型の電極体であり、嵌合部２１は、電極体１２の巻回軸方向に延びる直線状に形成されている。したがって、嵌合部２１が点状に形成された場合に比べて嵌合部２１の面積が大きくなり、位置ずれ抑制効果が向上する。また、電極体１２の巻回軸方向と直交する方向に延びるように形成された嵌合部２１に比べて、車両の振動により電極体１２が上下方向に振動する場合の位置ずれ抑制効果が高くなる。
【００４４】
（４）巻回型の電極体１２は、巻回軸方向が二次電池１０の上下方向と直交する方向に延びる状態でケース１１に収容され、かつ正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０が直線状に延びる状態で巻回されている部分の長さが巻回軸方向の長さより長くなるように形成されている。そのため、産業車両のように乗員の座席の位置が乗用車の場合より高く、蓄電装置の収容スペースとして上下方向の長さを大きくすることが容易な場合に対応して、二次電池１０の上下方向の長さ（高さ）を大きくした場合、同じ容量の二次電池１０において正極シート１８及び負極シート１９を構成する金属箔として幅の狭いものを使用することができる。
【００４５】
（５）嵌合部２１は、電極体１２の１箇所において、正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０の組２２ａ，２２ｂの各層を嵌合させる状態に形成されている。したがって、嵌合部２１を複数箇所に設けて各層を嵌合する場合に比べて形成が簡単になる。
【００４６】
（６）電極体１２は巻回型の電極体であり、かつ巻回軸に垂直な断面が直線状に延びる部分を有する扁平形状であり、嵌合部２１は直線状に延びる部分に形成されている。巻回型の電極体１２で、かつ巻回軸に垂直な断面が直線状に延びる部分を有する扁平形状の場合、直線状に延びる部分に弛みが生じ易く、振動によりずれが生じ易い。しかし、この実施形態では、嵌合部２１は弛みが生じ易い直線状に延びる部分に形成されているため、振動によるずれの抑制効果が大きい。
【００４７】
（７）嵌合部２１は、帯状の正極シート１８及び帯状の負極シート１９を両者の間に帯状のセパレータ２０が存在する状態で巻取り部材４５上に巻き取る電極体１２の巻回工程において、巻取り部材４５に巻き取られる正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９の組２２ｂに筬打ちを行う際に、筬打ちと同時に形成される。詳述すると、巻取り部材４５に接近する殴打位置と、巻取り部材４５から離れた待機位置とに往復移動される殴打部材５３により、巻取り部材４５に巻き取られる前の正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９の組２２ｂの一部を巻取り部材４５に巻き取られた後の組２２ａの外周面上に打ち付けると同時に、殴打部材５３により、巻取り部材４５に巻き取られる前の組２２ｂの一部に、巻取り部材４５に巻き取られた後の組２２ａの外周面側に突出する凸部を形成しながら、正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９の組を巻取り部材４５上に巻き取る。したがって、嵌合部２１は、前回の筬打ち時に組２２ａに形成された嵌合部２１と嵌合する位置に、今回筬打ちされる組２２ｂに対して嵌合部２１を容易に形成することができる。
【００４８】
（８）殴打部材５３は筬打ち装置５０の筬５４に突出した状態で設けられている。したがって、殴打部材５３が、巻取り部材４５に巻き取られる前の正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９の組２２ｂの一部を巻取り部材４５に巻き取られた後の組２２ａの外周面上に打ち付ける際に、巻取り部材４５に巻き取られる前の正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９の組２２ｂが良好に重なった状態で殴打することができる。
【００４９】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○  嵌合部２１が巻回型の電極体１２の巻回軸方向に延びるように形成される場合、巻回軸方向と平行に延びる構造に限らず、巻回軸方向と１０度以下の角度を成す状態で延びるように形成してもよい。
【００５０】
○  図６（ａ）に示すように、巻回型の電極体１２の巻回軸方向と直交する方向に延びる直線状の嵌合部２１を形成してもよい。また、図６（ｂ）に示すように、嵌合部２１を直線状ではなく、電極体１２の内側に向かって凸となる略半球状の凹部に形成したり、図６（ｃ）に示すように、電極体１２の内側に向かって凸となる略半球状の凹部を複数形成したりしてもよい。
【００５１】
○  嵌合部２１の形状は、直線状や半球状に限らず、例えば、２本の直線部が交差した形状や、円弧状や波線状等であってもよい。
○  半球状以外の形状の嵌合部２１においても、嵌合部２１を複数形成してもよい。
【００５２】
○  正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０を巻取り部材４５上に巻き取る巻回工程において、筬打ち装置５０による筬打ち動作を、正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０の組２２ｂの巻回毎に行わずに、筬打ち動作により複数組重なった状態で嵌合部２１の形成が可能な複数回に１回の割合で行ってもよい。
【００５３】
○  筬打ち装置５０による筬打ち動作で正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０の組２２ｂに嵌合部２１を形成するのではなく、巻取り部材４５に巻き取られる前に嵌合部２１を正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０にそれぞれ形成した後、その正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０を巻回してもよい。
【００５４】
○  巻取り部材４５に巻き取られる前に嵌合部２１を正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０にそれぞれ形成した後、その正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０を巻回する場合は、嵌合部２１は電極体１２の内側から外側に向かって凸となる形状に形成してもよい。
【００５５】
○  筬打ち動作を行わず、即ち枠５１に多数のバー５２が設けられた筬５４で正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０を巻取り部材４５に打ち付ける動作を行わずに、巻取り部材４５に巻き取られた正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０を殴打部材５３で殴打して嵌合部２１を形成してもよい。
【００５６】
○  巻回型の電極体１２に限らず、積層型の電極体を構成する正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０にそれぞれ嵌合部２１を形成してもよい。
○  巻回型の電極体１２は、巻回軸方向が二次電池１０の上下方向と平行に延びる状態でケース１１に収容される構成としてもよい。
【００５７】
○  巻回型の電極体１２は、正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０が直線状に延びる状態で巻回されている部分の長さが巻回軸方向の長さより短くなるように形成された構成としてもよい。
【００５８】
○  殴打部材５３による殴打を行わずに蓄電装置を製造してもよい。即ち、蓄電装置の製造方向の巻回工程において、筬打ち装置５０として殴打部材５３を有さない筬５４を備えた装置を使用して筬打ちを行い、巻回工程の後工程においても殴打部材５３による殴打を行わないようにしてもよい。詳述すると、帯状の正極シート１８及び帯状の負極シート１９を両者の間に帯状のセパレータ２０が存在する状態で巻取り部材４５上に巻き取る電極体の巻回工程において、巻取り部材４５に接近する殴打位置と、巻取り部材４５から離れた待機位置とに往復移動される筬５４により、巻取り部材４５に巻き取られる前の正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９の組２２ｂの一部を、巻取り部材４５に巻き取られた後の組２２ａの外周面上に打ち付けながら、正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９の組を巻取り部材４５上に巻き取る。巻取り部材４５に巻き取られる前の正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９の組２２ｂを、殴打位置と待機位置とに往復移動される筬５４により、巻取り部材４５に巻き取られた後の組２２ａの外周面上に打ち付けながら、巻取り部材４５上に巻き取るため、正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９の組を巻取り部材４５上に弛みのない状態で巻き取ることができる。したがって、この方法で製造された蓄電装置は、振動を受ける状態で使用される場合でも、電極体１２を構成する正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９の層間のずれを抑制して、ずれに起因した短絡の発生を抑制することができる。
【００５９】
○  車両は走行用モータを備えた一般の車両やフォークリフトに限らず、例えば、ショベルローダーやトーイングトラクター等の他の産業車両であってもよい。また、電車のように軌道上を走行する構成の車両であってもよい。また、運転者を必要とする車両に限らず無人搬送車であってもよい。
【００６０】
○  蓄電装置は、二次電池１０に限らず、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等のようなキャパシタであってもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０…蓄電装置としての二次電池、１２…電極体、１８…正極シート、１９…負極シート、２０…セパレータ、２１…嵌合部、２２ａ，２２ｂ…組、４５…巻取り部材、５０…筬打ち装置、５３…殴打部材、５４…筬。
【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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