(57)【要約】【課題】  扁平形状をした捲回型の電極体を有するとともに，その電極体の厚み方向における膨張が抑制されている二次電池および二次電池の製造方法を提供すること。【解決手段】  本発明に係る二次電池の電極体は，平面部と曲面部とを有する，扁平形状をした捲回型のものである。さらに，電極体におけるセパレータは，電極体の曲面部における最内周に位置する領域に，切れ目，溶融痕，切り込み，圧迫痕からなる群のうちのいずれかが形成されているものである。【選択図】図９
2017208255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正負の電極板をセパレータを介して対向させつつ捲回してなるとともに，外周面が平面の平面部，および，外周面が曲面の曲面部を有する扁平形状の電極体と，
前記電極体を収容している電池ケースとを有する二次電池において，
前記電極体は，
捲回における最内周に前記セパレータが位置するように捲回されてなるものであり，
前記セパレータは，
前記電極体の前記曲面部における最内周に位置する領域に，切れ目，溶融痕，切り込み，圧迫痕からなる群のうちのいずれかが形成されているものであることを特徴とする二次電池。
【請求項２】
正負の電極板をセパレータを介して対向させつつ捲回してなるとともに，外周面が平面の平面部，および，外周面が曲面の曲面部を有する扁平形状の電極体と，
前記電極体を収容している電池ケースとを有する二次電池の製造方法において，
前記電極板および前記セパレータを，捲回における最内周に前記セパレータが位置するように捲回して捲回体を製造する捲回工程と，
前記捲回体を径方向に圧迫して扁平形状に成形し，前記電極体とする圧迫工程と，
前記圧迫工程の前に実施され，前記セパレータの，前記電極体の前記曲面部における最内周に位置することとなる領域に，切れ目，溶融痕，切り込み，圧迫痕からなる群のうちのいずれかを形成する形成工程とを有することを特徴とする二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，二次電池および二次電池の製造方法に関する。さらに詳細には，扁平形状をした捲回型の電極体を有する二次電池および二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は，一般的に，電池ケースの内部に，電極体と電解液とを収容してなるものである。電極体は，正負の電極板をセパレータを介して対向させつつ積層してなるものである。そして，電極体においては，これら電極板，セパレータが密着していることが好ましい。電極体における正負の電極板間の距離が長くなるほど，二次電池における内部抵抗が高くなる傾向にあるからである。
【０００３】
また，電極体には，扁平形状をした捲回型のものがある。この扁平型捲回電極体は，その厚み方向の膨張が生じやすいものである。また，扁平型捲回電極体は，膨張によって厚みが厚くなってしまうことにより，正負の電極板間の距離が大きくなってしまいやすいものである。そして，厚みの薄い扁平型捲回電極体を製造することのできる先行技術として，例えば，特許文献１が挙げられる。
【０００４】
特許文献１には，融点が異なる複数の層を積層してなる多層セパレータを用いた扁平型捲回電極体において，その厚みを低減する技術が開示されている。すなわち，特許文献１では，多層セパレータは，融点の異なる複数の層を積層する際に，反りが生じてしまいやすいものであることが指摘されている。そこで，特許文献１では，多層セパレータとして，扁平型捲回電極体における捲回の，正負の電極板よりも内周側に位置する箇所については単層としたものを用いている。これにより，多層セパレータの，扁平型捲回電極体における正負の電極板よりも内周側に位置する箇所での反りを抑制することができるとしている。そして，多層セパレータの内周側の反りを抑制することで，扁平型捲回電極体を，厚みの薄いものとすることができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２０４２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら，上記の従来技術によっても，扁平型捲回電極体の厚みを十分に薄いものとすることができなかった。すなわち，扁平型捲回電極体を構成する電極体やセパレータは，その捲回前においては，平坦なシート状のものである。つまり，捲回され，扁平形状にされた扁平型捲回電極体において，電極体やセパレータなどの構成部材には，もとの平坦な形状から屈曲するように変形させられている箇所が存在する。
【０００７】
その屈曲変形している構成部材には，屈曲変形した状態からもとの形状に戻ろうとする弾性復元力が発生する。そして，構成部材に弾性復元力が発生している状態では，扁平型捲回電極体を，適切な扁平形状のままで維持することが困難であった。すなわち，扁平型捲回電極体は，構成部材の弾性復元力によって厚み方向に膨張してしまいやすいという問題があった。
【０００８】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点の解決を目的としてなされたものである。すなわちその課題とするところは，扁平形状をした捲回型の電極体を有するとともに，その電極体の厚み方向における膨張が抑制されている二次電池および二次電池の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の一態様における二次電池は，正負の電極板をセパレータを介して対向させつつ捲回してなるとともに，外周面が平面の平面部，および，外周面が曲面の曲面部を有する扁平形状の電極体と，電極体を収容している電池ケースとを有する二次電池であって，電極体は，捲回における最内周にセパレータが位置するように捲回されてなるものであり，セパレータは，電極体の曲面部における最内周に位置する領域に，切れ目，溶融痕，切り込み，圧迫痕からなる群のうちのいずれかが形成されているものであることを特徴とする二次電池である。
【００１０】
扁平形状をした捲回型の電極体では，曲面部に位置している構成部材に，屈曲に対する弾性復元力が発生する。また，曲面部の内周側に位置している構成部材ほど，屈曲半径が小さくなるため，大きな弾性復元力が発生する。そして，セパレータの，切れ目，溶融痕，切り込み，圧迫痕のいずれかが形成されている箇所では，形成されていない箇所よりも，屈曲に対する弾性復元力を低下させることができる。つまり，電極体は，曲面部における最内周に位置するセパレータの箇所での弾性復元力の発生が抑制されている。これにより，本発明の二次電池においては，電極体の厚み方向における膨張が抑制されている。
【００１１】
また本発明は，正負の電極板をセパレータを介して対向させつつ捲回してなるとともに，外周面が平面の平面部，および，外周面が曲面の曲面部を有する扁平形状の電極体と，電極体を収容している電池ケースとを有する二次電池の製造方法において，電極板およびセパレータを，捲回における最内周にセパレータが位置するように捲回して捲回体を製造する捲回工程と，捲回体を径方向に圧迫して扁平形状に成形し，電極体とする圧迫工程と，圧迫工程の前に実施され，セパレータの，電極体の曲面部における最内周に位置することとなる領域に，切れ目，溶融痕，切り込み，圧迫痕からなる群のうちのいずれかを形成する形成工程とを有することを特徴とする二次電池の製造方法にもおよぶ。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば，扁平形状をした捲回型の電極体を有するとともに，その電極体の厚み方向における膨張が抑制されている二次電池および二次電池の製造方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電池の概略構成図である。
【図２】電極体の斜視図である。
【図３】捲回工程について説明するための図である。
【図４】捲回工程によって回転軸の外周に製造された捲回体を示す図である。
【図５】プレス装置を示す図である。
【図６】プレス装置のロッドにより，捲回体を楕円形状に開いた状態を示す図である。
【図７】第１の形態に係るロッド，および，捲回体におけるロッドの接触箇所の拡大図である。
【図８】プレス装置のプレスヘッドにより，捲回体を扁平形状に成形して電極体とした状態を示す図である。
【図９】第１の形態に係る電極体の曲面部の拡大図である。
【図１０】第２の形態に係るロッド，および，捲回体におけるロッドの接触箇所の拡大図である。
【図１１】第２の形態に係る電極体の曲面部の拡大図である。
【図１２】第３の形態に係るロッド，および，捲回体におけるロッドの接触箇所の拡大図である。
【図１３】第３の形態に係る電極体の曲面部の拡大図である。
【図１４】第４の形態に係るロッド，および，捲回体におけるロッドの接触箇所の拡大図である。
【図１５】第４の形態に係る電極体の曲面部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，リチウムイオン二次電池について本発明を適用したものである。
【００１５】
［第１の形態］
まず，本形態に係るリチウムイオン二次電池について説明する。図１に本形態に係る電池１０の断面図を示す。図１に示すように，電池１０は，電極体２０および電解液３０を電池ケース４０内部に収容してなるリチウムイオン二次電池である。電池ケース４０は電池ケース本体４１と封口板４２とを備えている。また，封口板４２は，絶縁部材４３を備えている。
【００１６】
図２は，電極体２０の斜視図である。電極体２０は，図２に示すように，扁平形状をした捲回型の電極体である。電極体２０は，正極板と負極板とをセパレータを介して対向させつつ捲回し，扁平形状に成形することにより製造されたものである。
【００１７】
本形態の正極板は，集電箔であるアルミニウム箔の表面に，正極活物質層を形成してなる帯状のものである。正極活物質層には，例えば，コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２），マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２），ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）などの，リチウムイオンを吸蔵および放出することができる正極活物質が含まれている。
【００１８】
本形態の負極板は，集電箔である銅箔の表面に，負極活物質層を形成してなる帯状のものである。負極活物質層には，例えば，炭素系材料，リチウム遷移金属複合酸化物，リチウム遷移金属複合窒化物などの，リチウムイオンを吸蔵および放出することができる負極活物質が含まれている。
【００１９】
セパレータは，正極板と負極板との短絡を防止しつつ，リチウムイオンを透過させることができる多孔質部材である。この多孔質部材の材質としては，ポリプロピレン（ＰＰ），ポリエチレン（ＰＥ）などが例示される。そして，セパレータとしては，１種の多孔質部材を単体で用いることができる。あるいは，２種以上の多孔質部材を厚み方向に積層してなる多層構造のものをセパレータとして用いることもできる。
【００２０】
電極体２０は，図１および図２に示すように，電極体２０における捲回の軸方向について，中央部２１，正極端部２２，負極端部２３を有している。正極端部２２および負極端部２３はそれぞれ，電極体２０の捲回軸方向における両端に位置している。つまり，中央部２１は，正極端部２２と負極端部２３とで挟まれた，電極体２０の捲回軸方向における中央に位置している。
【００２１】
正極端部２２は，正極板のみで構成されている部分である。また，正極板の正極端部２２の部分においては，正極活物質層が形成されておらず，アルミニウム箔が露出している。負極端部２３は，負極板のみで構成されている部分である。また，負極板の負極端部２３の部分においては，負極活物質層が形成されておらず，銅箔が露出している。
【００２２】
中央部２１は，正極板，負極板，セパレータにより構成されている部分である。そして，正極板の中央部２１の部分においては，正極活物質層が形成されている。また，負極板の中央部２１の部分においては，負極活物質が形成されている。このため，中央部２１は，充放電に寄与することができる部分である。
【００２３】
そして，図１に示すように，電池１０において，正極端部２２には，正極端子５０が接続されている。また，負極端部２３には，負極端子６０が接続されている。正極端子５０および負極端子６０はそれぞれ，電極体２０と接続されていない側の端を，封口板４２に設けられた絶縁部材４３を介し，電池ケース４０の外部に突出させている。そして，電池１０は，正極端子５０および負極端子６０を介し，電極体２０の中央部２１において，充電および放電を行うものである。
【００２４】
また，扁平形状をした捲回型の電極体２０の外周面には，図２に示すように，平面２４と曲面２５とがある。そして，図２には，外周面が平面２４である電極体２０の部分を，平面部Ｘとして示している。また，外周面が曲面２５である電極体２０の部分を，曲面部Ｙ，曲面部Ｚとして示している。曲面部Ｙおよび曲面部Ｚはそれぞれ，図２に示すように，電極体２０の幅方向における両端に位置している。つまり，平面部Ｘは，曲面部Ｙと曲面部Ｚとで挟まれた，電極体２０の幅方向における中央に位置している。なお，電極体２０の平面部Ｘにおける正極板，負極板，セパレータの積層方向が，電極体２０の厚み方向である。
【００２５】
次に，本形態の電極体２０の製造方法について説明する。本形態では，電極体２０を，次の手順により製造する。
１．捲回工程
２．切れ目形成工程
３．圧迫工程
【００２６】
以下，「１．捲回工程」より順に説明する。捲回工程は，図３に示すように，いずれも平坦なシート状の正極板Ｐ，負極板Ｎ，２枚のセパレータＳを回転軸９０に向けて搬送しつつ，回転軸９０を回転させることで行う。また，捲回工程では，回転軸９０を回転させつつ，その外周に，正極板Ｐ，負極板Ｎ，２枚のセパレータＳを巻き付けることで，これらの捲回を行う。なお，捲回工程では，正極板Ｐおよび負極板Ｎとして，集電箔にすでに活物質層が形成されたものを用いる。
【００２７】
また，本形態では，図３に示すように，まず，２枚のセパレータＳについて，回転軸９０による巻き取りを開始する。そして，２枚のセパレータＳの先端領域Ｓｉが回転軸９０によって巻き取られたときに，正極板Ｐおよび負極板Ｎについて，回転軸９０による巻き取りを開始する。なお，本形態では，先端領域ＳｉのセパレータＳの搬送方向における長さ（捲回方向における長さ）は，回転軸９０に巻き取られたときの１周分とされている。
【００２８】
図４は，正極板Ｐ，負極板Ｎ，２枚のセパレータＳの，回転軸９０への捲回が終了したときを示した図である。このため，図４に示すように，回転軸９０の外周面には，捲回体２０が製造されている。捲回体２０は，図４に示すように，本形態における捲回工程の終了時には円筒状をしており，まだ，扁平形状ではない。
【００２９】
なお，捲回体２０には，図４に示すように，その軸方向に，正極端部２２，中央部２１，負極端部２３が設けられている。また，捲回体２０の捲回においては，正極板Ｐおよび負極板Ｎよりも先に，セパレータＳの巻き取りを開始している。つまり，捲回体２０は，２枚のセパレータＳの捲回における内周側の端が，正極板Ｐおよび負極板Ｎの内周側の端よりも内周側に位置するように捲回して製造されたものである。さらに，２枚のセパレータＳの先端領域Ｓｉの長さは，前述したように，回転軸９０に巻き取られたときの１周分である。このため，捲回体２０は，その最内周から２枚が，セパレータＳによって構成されている。
【００３０】
次に，本形態では，図５に示すプレス装置１００により，「２．切れ目形成工程」および「３．圧迫工程」を行う。本形態のプレス装置１００は，「２．切れ目形成工程」および「３．圧迫工程」を，この順で行うことができるものである。
【００３１】
プレス装置１００は，図５に示すように，ロッド１１０，１１１と，プレスヘッド１２０，１２１とを備えている。ロッド１１０，１１１は，図５において左右方向に互いに離れる向きに動くことができる。このロッド１１０，１１１の移動方向は，電極体２０における幅方向である。プレスヘッド１２０，１２１は，図５において上下方向に互いに近づく向きに動くことができる。このプレスヘッド１２０，１２１の移動方向は，電極体２０における厚み方向である。
【００３２】
また，図５には，捲回工程後に回転軸９０より取り外され，プレス装置１００内に配置された捲回体２０を示している。捲回体２０は，図５に示すように，プレスヘッド１２０，１２１の間に配置されている。また，中空の捲回体２０の内側の空間２６には，ロッド１１０，１１１が挿入されている。そして，プレス装置１００は，ロッド１１０，１１１を互いに離れる向きに動かしつつ，プレスヘッド１２０，１２１を互いに近づく向きに動かすことで，電極体２０を製造することができる。
【００３３】
すなわち，図６に示すように，ロッド１１０，１１１が互いに離れる向きに動かされることで，円筒形状の捲回体２０は，そのロッド１１０，１１１の移動方向へと開かれる。つまり，捲回体２０は，ロッド１１０，１１１の移動により，電極体２０の幅方向に開かれた楕円形状とされる。また，捲回体２０のロッド１１０，１１１によって押圧されている部分はそれぞれ，電極体２０において曲面部Ｙ，Ｚとなる部分である。
【００３４】
ここで，ロッド１１０，１１１は，その捲回体２０への接触位置に，カッターを有している。図７は，本形態のロッド１１０，および，捲回体２０におけるロッド１１０の接触箇所の拡大図である。図７に示すように，ロッド１１０のカッター１１５は，ロッド１１０の移動方向の先頭側に設けられている。また，ロッド１１０のカッター１１５の高さは，セパレータＳの厚みの２倍とされている。
【００３５】
また，前述したように，捲回体２０の最内周から２枚は，セパレータＳによって構成されている。そして，図７に示すように，移動によって捲回体２０の内周面に押し付けられたロッド１１０は，カッター１１５により，捲回体２０の正極板Ｐおよび負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置するセパレータＳを２枚とも，切断している。これにより，捲回体２０の，正極板Ｐおよび負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置するセパレータＳはすべて，切断され，切れ目Ｓｃが形成されている。
【００３６】
また，図７には，ロッド１１０についてのみ示しているが，もう一方のロッド１１１についても同様にカッター１１５が設けられている。つまり，ロッド１１１にも，その移動方向の先頭側に，セパレータＳの厚みの２倍の高さのカッター１１５が設けられている。すなわち，ロッド１１０，１１１には，電極体２０における幅方向の外側となる位置にそれぞれ，カッター１１５が設けられている。
【００３７】
これにより，ロッド１１０，１１１は，捲回体２０を，電極体２０における幅方向に開くとともに，正極板Ｐおよび負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置するセパレータＳに切れ目Ｓｃを形成する。そして，ロッド１１０，１１１のカッター１１５によって切れ目Ｓｃが形成された箇所は，電極体２０において曲面部Ｙ，Ｚとなる箇所であり，正極板Ｐ，負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置する箇所である。この切れ目Ｓｃの形成により「２．切れ目形成工程」が完了する。
【００３８】
なお，ロッド１１０，１１１は，捲回体２０を楕円形状とし，セパレータＳに切れ目Ｓｃを形成した後，捲回体２０の内側の空間２６から軸方向に引き抜かれる。このため，ロッド１１０，１１１は，プレスヘッド１２０，１２１によって挟み込まれてしまうことはない。
【００３９】
そして，ロッド１１０，１１１が捲回体２０の空間２６から引き抜かれた後，プレスヘッド１２０，１２１によってプレスを行う。すなわち，楕円形状に開かれていた捲回体２０は，プレスヘッド１２０，１２１の移動によって，その厚み方向に圧迫され，図８に示すように，扁平形状の電極体２０とされる。また，プレスヘッド１２０，１２１による電極体２０の圧迫は，電極体２０の内周面がくっつくまで行われている。このプレスヘッド１２０，１２１の圧迫成形によって捲回体２０を扁平形状の電極体２０とすることで，「３．圧迫工程」が完了する。
【００４０】
図９には，圧迫工程後の電極体２０の曲面部Ｙを示している。なお，図９には，曲面部Ｙの内周部分だけを示している。つまり，図９に示す部分のさらに外周にも，正極板Ｐ，負極板Ｎ，セパレータＳは複数周，捲回されている。図９に示すように，曲面部Ｙにおいて，正極板Ｐ，負極板Ｎおよびこれらの間に挟み込まれているセパレータＳは，屈曲している。これに対し，正極板Ｐおよび負極板Ｎよりも内周側に位置するセパレータＳは，切れ目Ｓｃが形成されていることにより，切れ目Ｓｃの箇所で，電極体２０の厚み方向に分離している。そして，本形態の電極体２０は，正極板Ｐおよび負極板Ｎよりも内周側に位置するセパレータＳに切れ目Ｓｃが形成されていることにより，厚み方向における膨張が抑制されている。
【００４１】
すなわち，扁平形状をした捲回型の電極体２０における厚み方向の膨張は，電極体２０を構成する正極板Ｐ，負極板Ｎ，セパレータＳの，曲面部Ｙ，Ｚにおける弾性復元力によって生じる。つまり，電極体２０の曲面部Ｙ，Ｚにおいて，屈曲変形している正極板Ｐ，負極板Ｎ，セパレータＳには，もとの平坦なシート状に戻ろうとする，弾性復元力が発生する。このため，電極体２０における弾性復元力を低減することで，電極体２０の厚み方向における膨張を抑制することができる。
【００４２】
また，発生する弾性復元力は，電極体２０の内周側に位置する構成部材の箇所ほど大きくなる。電極体２０の曲面部Ｙ，Ｚにおける屈曲半径が小さいからである。そこで，本形態では，正極板Ｐおよび負極板Ｎよりも内周側に位置するセパレータＳの，曲面部Ｙ，Ｚに位置する領域に切れ目Ｓｃを形成し，切れ目Ｓｃの箇所での弾性復元力が発生することがないようにしている。よって，本形態では，電極体２０の厚み方向における膨張を抑制することができる。
【００４３】
また，圧迫工程後，製造された電極体２０を，電解液３０とともに，電池ケース４０の内部に収容することで電池１０（図１）を製造する。すなわち，電極体２０を，電池ケース本体４１の開口よりその内部に収容する。さらに，電池ケース本体４１の開口を封口板４２によって塞ぐとともに，これらを接合する。正極端子５０や負極端子６０については，電極体２０を電池ケース本体４１の内部に収容する前に，電極体２０に接続しておけばよい。電池ケース４０の接合や，正極端子５０および負極端子６０と電極体２０との接合は，溶接などにより行うことができる。また，電解液３０は，電池ケース本体４１の開口よりその内部に収容することができる。あるいは，封口板４２に注液口を設けておき，注液口からの注入により，電解液３０を電池ケース４０内に収容してもよい。この場合，注液口は，電解液３０の注入後，封止すればよい。
【００４４】
そして，本形態では，厚み方向における膨張が抑制された電極体２０を用いることで，内部抵抗の低い電池１０を製造することができる。電極体２０の膨張が抑制されていることにより，電極体２０における正極板Ｐと負極板Ｎとの距離を，短く維持することができているからである。
【００４５】
また，「３．圧迫工程」では，プレスヘッド１２０，１２１のプレスにより電極体２０の厚み方向にかかる圧力を，０．１ＭＰａ〜５ＭＰａの範囲内とすることが好ましい。圧迫工程におけるプレス圧力が低いほど，扁平形状とされた後の電極体２０において，積層されている正極板Ｐ，負極板Ｎ，セパレータＳの間の隙間は大きくなってしまう傾向にある。つまり，圧迫工程におけるプレス圧力が低すぎた場合には，正極板Ｐと負極板Ｎとの距離が大きくなってしまい，電池１０の内部抵抗が高くなってしまうおそれがある。
【００４６】
一方，圧迫工程におけるプレス圧力が高いほど，電極体２０の平面部Ｘに位置する正極板Ｐ，負極板Ｎ，セパレータＳには，その厚み方向に高い圧力がかかることとなる。そして，圧迫工程におけるプレス圧力が高すぎた場合には，セパレータＳの細孔が潰れてしまい，セパレータＳ内におけるイオン拡散抵抗が高くなってしまう。さらに，正極板Ｐや負極板Ｎにおいても，厚み方向にかかる圧力が高すぎた場合には，活物質層内の空隙が減少し，活物質層内におけるイオン拡散抵抗が高くなってしまう。これにより，電池１０の内部抵抗が高くなってしまうおそれがある。
【００４７】
そして，プレス圧力を０．１ＭＰａ〜５ＭＰａの範囲内とすることで，正極板Ｐと負極板Ｎとの距離を小さくしつつ，正極板Ｐおよび負極板Ｎの活物質層の空隙，セパレータＳの細孔を適切な大きさで維持したまま，「３．圧迫工程」を行うことができる。
【００４８】
また，本形態に係る電極体２０を用いた電池１０は，「２．切れ目形成工程」を行わず，「３．圧迫工程」を膨張率が本形態の電極体２０と同程度となるような圧力で行った比較電極体を用いた比較電池よりも，最大入力電流値が１％程度，高いものであった。なお，膨張率は，圧迫工程においてプレスヘッドによってプレスされている状態の電極体の厚みに対する，圧迫工程後にプレスヘッドのプレスから解放されたときの電極体の厚みにより求まる比率である。さらに，最大入力電流値は，充電時に受け入れることのできる最大の電流値である。
【００４９】
また，比較電極体は，切れ目形成工程を行わずに捲回工程と圧迫工程とにより作製したものであり，捲回体を開くロッドとして，カッターが設けられていない丸棒を用いて作製したものである。さらに，比較電極体は，圧迫工程におけるプレス圧力を，本形態の電極体２０を製造する場合よりも高くして作製したものである。比較電極体は，「２．切れ目形成工程」を行わないことにより，本形態の電極体２０よりも大きな弾性復元力が作用するため，膨張しやすいからである。また，比較電池に用いた材料等は，本形態の電池１０と同様である。
【００５０】
そして，比較電極体では，切れ目形成工程を実施せずに膨張率を低減させるため，圧迫工程におけるプレス圧力を高くしなければならず，正極板および負極板の活物質層の空隙，セパレータの細孔が潰れてしまったものと考えられる。これにより，比較電極体を用いた比較電池では，本形態に係る電池１０よりも，内部抵抗が高くなってしまい，入出力特性が低下してしまったものと考えられる。
【００５１】
これに対し，本形態に係る切れ目形成工程を実施した電極体２０では，圧迫工程におけるプレス圧力を低くしても，厚み方向における膨張を抑制できることがわかる。さらに，本形態の電極体２０を用いることにより，内部抵抗が低く，入出力特性が高い電池１０を製造できることがわかる。
【００５２】
［第２の形態］
次に，第２の形態について説明する。第２の形態においても，製造される電池の構成については，第１の形態と同様である。本形態では，第１の形態と異なり，電極体の曲面部における正極板および負極板のいずれよりも内周側に位置するセパレータの箇所を，溶融させる。これにより，その溶融させたセパレータの箇所の弾性復元力を低下させる。
【００５３】
本形態の電極体２０の製造方法について説明する。本形態では，電極体２０を，次の手順により製造する。
１．捲回工程
２．溶融痕形成工程
３．圧迫工程
【００５４】
すなわち，本形態では，第１の形態と異なり，「２．溶融痕形成工程」を行う。その他の「１．捲回工程」，「３．圧迫工程」については，第１の形態と同様である。よって，「２．溶融痕形成工程」について具体的に説明する。
【００５５】
本形態でも，「２．溶融痕形成工程」には，プレス装置１００を用いる。本形態では，プレス装置１００により，「２．溶融痕形成工程」および「３．圧迫工程」を，この順で行う。本形態で用いるプレス装置１００の概略構成としては，図５により説明したものと同じである。ただし，本形態では，ロッド１１０，１１１として，第１の形態とは異なるものを用いる。図１０は，本形態のロッド１１０，および，捲回体２０におけるロッド１１０の接触箇所の拡大図である。
【００５６】
図１０に示すように，ロッド１１０は，その捲回体２０への接触位置に，ヒーター１１６を有している。つまり，ロッド１１０のヒーター１１６は，ロッド１１０の移動方向の先頭側に設けられている。ヒーター１１６は，通電されることによってセパレータＳを，その融点以上の温度まで加熱することができるものである。なお，ヒーター１１６による加熱温度は，セパレータＳが融け落ちてしまうほど高い温度ではなく，セパレータＳがある程度，軟化する軟化温度の範囲内である。
【００５７】
そして，本形態では，図１０に示すように，捲回体２０の内周面にロッド１１０が押し付けられているときに，ヒーター１１６に通電する。これにより，捲回体２０の正極板Ｐおよび負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置するセパレータＳは２枚とも，そのヒーター１１６の付近に，溶融部Ｍが形成されている。ヒーター１１６が押し付けられているセパレータＳの溶融部Ｍの箇所では，溶融前には存在していた細孔が潰れ，ほとんどなくなっている。さらに，細孔が潰れたセパレータＳの溶融部Ｍの箇所では，厚みが，その溶融前よりも薄くなっている。なお，溶融部Ｍの形成後，ヒーター１１６による加熱は終了され，溶融部Ｍであった箇所は，溶融痕Ｓｍとなる。これにより，正極板Ｐおよび負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置するセパレータＳはすべて，溶融痕Ｓｍが形成されている。
【００５８】
また，図１０には，ロッド１１０についてのみ示しているが，もう一方のロッド１１１についても同様にヒーター１１６が設けられている。つまり，ロッド１１１にも，その移動方向の先頭側に，セパレータＳをその軟化温度の範囲内で加熱することのできるヒーター１１６が設けられている。すなわち，本形態のロッド１１０，１１１には，電極体２０における幅方向の外側となる位置にそれぞれ，ヒーター１１６が設けられている。
【００５９】
これにより，ロッド１１０，１１１は，捲回体２０を電極体２０における幅方向に開くとともに，正極板Ｐおよび負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置するセパレータＳに溶融痕Ｓｍを形成する。そして，ロッド１１０，１１１のヒーター１１６によって溶融痕Ｓｍが形成された箇所は，電極体２０において，曲面部Ｙ，Ｚにおける正極板Ｐ，負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置するセパレータＳの箇所である。この溶融痕Ｓｍの形成により「２．溶融痕形成工程」が完了する。
【００６０】
なお，ロッド１１０，１１１は，捲回体２０を楕円形状とし，セパレータＳに溶融痕Ｓｍを形成した後，捲回体２０の内側の空間２６から軸方向に引き抜かれる。このため，プレスヘッド１２０，１２１によって挟み込まれてしまうことはない。
【００６１】
そして，本形態においても，ロッド１１０，１１１が捲回体２０の空間２６から引き抜かれた後，プレスヘッド１２０，１２１により，楕円形状の捲回体２０をプレスする「３．圧迫工程」を行う。これにより，本形態においても，捲回体２０は，扁平形状の電極体２０とされる。
【００６２】
図１１には，圧迫工程後の本形態の電極体２０の曲面部Ｙを示している。図１１に示すように，電極体２０の曲面部Ｙにおける正極板Ｐおよび負極板Ｎよりも内周側に位置するセパレータＳには，溶融痕Ｓｍが形成されている。そして，セパレータＳの溶融痕Ｓｍの箇所では，セパレータＳの厚みが薄くなっている。さらに，本形態では，セパレータＳの溶融痕Ｓｍの形成箇所が軟化した溶融部Ｍの状態で，捲回体２０を楕円形状に開いている。つまり，溶融部Ｍの状態で屈曲変形させ，その屈曲変形した状態で溶融痕Ｓｍとしている。
【００６３】
このため，本形態では，セパレータＳの溶融痕Ｓｍが形成されている箇所において，屈曲に対する弾性復元力が低減されている。なお，電極体２０の曲面部Ｚの箇所においても同様である。つまり，本形態では，正極板Ｐおよび負極板Ｎよりも内周側に位置するセパレータＳの，曲面部Ｙ，Ｚに位置する領域に溶融痕Ｓｍを形成し，溶融痕Ｓｍの箇所での弾性復元力が小さくなるようにされている。
【００６４】
よって，本形態の電極体２０についても，その厚み方向における膨張が抑制されている。そして，本形態においても，厚み方向における膨張が抑制された電極体２０を用いることで，内部抵抗の低い電池１０を製造することができる。電極体２０の膨張が抑制されていることにより，電極体２０における正極板Ｐと負極板Ｎとの距離を，短く維持することができているからである。
【００６５】
また，本形態においても，「３．圧迫工程」では，プレスヘッド１２０，１２１によるプレス圧力を，０．１ＭＰａ〜５ＭＰａの範囲内とすることが好ましい。プレス圧力を０．１ＭＰａ〜５ＭＰａの範囲内とすることで，正極板Ｐと負極板Ｎとの距離を小さくしつつ，正極板Ｐおよび負極板Ｎの活物質層の空隙，セパレータＳの細孔を適切な大きさで維持したまま，「３．圧迫工程」を行うことができるからである。
【００６６】
［第３の形態］
次に，第３の形態について説明する。第３の形態においても，製造される電池の構成については，第１の形態と同様である。本形態では，上記の形態と異なり，電極体の曲面部における正極板および負極板のいずれよりも内周側に位置するセパレータの箇所に，切り込みを形成しておく。そして，その切り込みにより，セパレータの弾性復元力を低下させる。
【００６７】
本形態の電極体２０の製造方法について説明する。本形態では，電極体２０を，次の手順により製造する。
１．切り込み形成工程
２．捲回工程
３．圧迫工程
【００６８】
すなわち，本形態では，上記の形態と異なり，「１．切り込み形成工程」を行う。また，本形態では，「２．捲回工程」，「３．圧迫工程」の前に，「１．切り込み形成工程」を行う。その他の「２．捲回工程」，「３．圧迫工程」については，上記の形態と同様である。
【００６９】
本形態では，「１．切り込み形成工程」により，予め，電極体２０において，曲面部Ｙ，Ｚにおける正極板Ｐ，負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置することとなるセパレータＳの箇所に，切り込みを形成しておく。切り込みは，例えば，セパレータＳの厚みよりも突出高さの低い歯を有するカッターをセパレータＳに押し付けることで形成することができる。また，電極体２０とされる前のセパレータＳにおいても，曲面部Ｙ，Ｚにおける正極板Ｐ，負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置することとなる箇所は，電極体２０の設計上，既知である。つまり，切り込みの形成箇所は，予め，電極体２０の設計段階で定めることができる。
【００７０】
そして，本形態では，予め切り込みが形成されたセパレータＳを用い，「２．捲回工程」を行う。このため，セパレータＳに形成する切り込みの深さは，捲回工程においてセパレータＳに掛けられる張力によって，セパレータＳが切り込みの位置で切断されない程度のものとしておく。
【００７１】
さらに，「３．圧迫工程」では，本形態においても，プレス装置１００を用いることができる。プレス装置１００の概略構成としては，図５により説明したものと同じである。ただし，本形態では，ロッド１１０，１１１として，上記の形態とは異なるものを用いる。図１２は，本形態のロッド１１０，および，捲回体２０におけるロッド１１０の接触箇所の拡大図である。
【００７２】
本形態では，図１２に示すように，ロッド１１０として，カッターやヒーター等が設けられていないものを用いる。ただし，捲回体２０における正極板Ｐ，負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置するセパレータＳの，ロッド１１０の押し付けられる箇所には，「１．切り込み形成工程」によって予め形成された切り込みＳｎが設けられている。本形態の切り込みＳｎは，図１２に示すように，セパレータＳの捲回体２０における外側の面に開くＶ字状のノッチである。なお，切り込みＳｎは，セパレータＳの捲回体２０における内側の面に開く形状であってもよい。
【００７３】
また，図１２には，ロッド１１０についてのみ示しているが，もう一方のロッド１１１についても同様，カッターやヒーター等は設けられていない。ただし，捲回体２０における正極板Ｐ，負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置するセパレータＳの，ロッド１１１の押し付けられる箇所にも同様に，「１．切り込み形成工程」によって形成された切り込みＳｎが設けられている。
【００７４】
そして，本形態においても，捲回体２０を，ロッド１１０，１１１によって電極体２０における幅方向に開き，楕円形状とする。また，ロッド１１０，１１１は，プレスヘッド１２０，１２１によって挟み込まれてしまう前に，捲回体２０の空間２６より引き抜く。
【００７５】
さらに，ロッド１１０，１１１が捲回体２０の空間２６から引き抜かれた後，プレスヘッド１２０，１２１により，楕円形状の捲回体２０をプレスする「３．圧迫工程」を行う。これにより，本形態においても，捲回体２０は，扁平形状の電極体２０とされる。
【００７６】
図１３には，圧迫工程後の本形態の電極体２０の曲面部Ｙを示している。図１３に示すように，電極体２０の曲面部Ｙにおける正極板Ｐおよび負極板Ｎよりも内周側に位置するセパレータＳには，切り込みＳｎが形成されている。そして，セパレータＳの切り込みＳｎの箇所では，セパレータＳの厚みが薄くなっている。
【００７７】
このため，本形態では，セパレータＳの切り込みＳｎが形成されている箇所において，屈曲に対する弾性復元力が低減されている。なお，電極体２０の曲面部Ｚの箇所においても同様である。つまり，本形態では，正極板Ｐおよび負極板Ｎよりも内周側に位置するセパレータＳの，曲面部Ｙ，Ｚに位置する領域に切り込みＳｎを形成し，切り込みＳｎの箇所での弾性復元力が小さくなるようにされている。
【００７８】
よって，本形態の電極体２０についても，その厚み方向における膨張が抑制されている。そして，本形態においても，厚み方向における膨張が抑制された電極体２０を用いることで，内部抵抗の低い電池１０を製造することができる。電極体２０の膨張が抑制されていることにより，電極体２０における正極板Ｐと負極板Ｎとの距離を，短く維持することができているからである。
【００７９】
また，本形態においても，「３．圧迫工程」では，プレスヘッド１２０，１２１によるプレス圧力を，０．１ＭＰａ〜５ＭＰａの範囲内とすることが好ましい。プレス圧力を０．１ＭＰａ〜５ＭＰａの範囲内とすることで，正極板Ｐと負極板Ｎとの距離を小さくしつつ，正極板Ｐおよび負極板Ｎの活物質層の空隙，セパレータＳの細孔を適切な大きさで維持したまま，「３．圧迫工程」を行うことができるからである。
【００８０】
［第４の形態］
次に，第４の形態について説明する。第４の形態においても，製造される電池の構成については，第１の形態と同様である。本形態では，上記の形態と異なり，電極体の曲面部における正極板および負極板のいずれよりも内周側に位置するセパレータの箇所に，圧迫痕を形成しておく。そして，その圧迫痕により，セパレータの弾性復元力を低下させる。
【００８１】
本形態の電極体２０の製造方法について説明する。本形態では，電極体２０を，次の手順により製造する。
１．圧迫痕形成工程
２．捲回工程
３．圧迫工程
【００８２】
すなわち，本形態では，上記の形態と異なり，「１．圧迫痕形成工程」を行う。また，本形態では，「２．捲回工程」，「３．圧迫工程」の前に，「１．圧迫痕形成工程」を行う。その他の「２．捲回工程」，「３．圧迫工程」については，上記の形態と同様である。
【００８３】
本形態では，「１．圧迫痕形成工程」により，予め，電極体２０において，曲面部Ｙ，Ｚにおける正極板Ｐ，負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置することとなるセパレータＳの箇所に，圧迫痕を形成しておく。圧迫痕は，例えば，セパレータＳを，その表裏の両面より，厚み方向に挟み込むことで形成することができる。また，電極体２０とされる前のセパレータＳにおいても，曲面部Ｙ，Ｚにおける正極板Ｐ，負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置することとなる箇所は，電極体２０の設計上，既知である。つまり，圧迫痕の形成箇所は，予め，電極体２０の設計段階で定めることができる。
【００８４】
そして，本形態では，予め圧迫痕が形成されたセパレータＳを用い，「２．捲回工程」を行う。このため，セパレータＳに形成する圧迫痕の深さや大きさは，捲回工程においてセパレータＳに掛けられる張力によって，セパレータＳが圧迫痕の位置で切断されない程度のものとしておく。
【００８５】
さらに，「３．圧迫工程」では，本形態においても，プレス装置１００を用いることができる。プレス装置１００の概略構成としては，図５により説明したものと同じである。ただし，本形態では，ロッド１１０，１１１として，第３の形態と同様のものを用いる。具体的には，ロッド１１０，１１１として，カッターやヒーター等が設けられていないものを有するプレス装置１００を用いる。
【００８６】
そして，図１４は，本形態のロッド１１０，および，捲回体２０におけるロッド１１０の接触箇所の拡大図である。図１４に示すように，捲回体２０における正極板Ｐ，負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置するセパレータＳの，ロッド１１０の押し付けられる箇所には，「１．圧迫痕形成工程」によって形成された圧迫痕Ｓｐが設けられている。圧迫痕Ｓｐは，図１４に示すように，セパレータＳの表裏に設けられた凹部である。
【００８７】
また，図１４には，ロッド１１０の側についてのみ示しているが，もう一方のロッド１１１の側についても同様，圧迫痕Ｓｐが設けられている。具体的には，捲回体２０における正極板Ｐ，負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置するセパレータＳの，ロッド１１１の押し付けられる箇所にも，「１．圧迫痕形成工程」によって形成された圧迫痕Ｓｐが設けられている。
【００８８】
そして，本形態においても，捲回体２０を，ロッド１１０，１１１によって電極体２０における幅方向に開き，楕円形状とする。また，ロッド１１０，１１１は，プレスヘッド１２０，１２１によって挟み込まれてしまう前に，捲回体２０の空間２６より引き抜く。
【００８９】
さらに，ロッド１１０，１１１が捲回体２０の空間２６から引き抜かれた後，プレスヘッド１２０，１２１により，楕円形状の捲回体２０をプレスする「３．圧迫工程」を行う。これにより，本形態においても，捲回体２０は，扁平形状の電極体２０とされる。
【００９０】
図１５には，圧迫工程後の本形態の電極体２０の曲面部Ｙを示している。図１５に示すように，電極体２０の曲面部Ｙにおける正極板Ｐおよび負極板Ｎよりも内周側に位置するセパレータＳには，圧迫痕Ｓｐが形成されている。そして，セパレータＳの圧迫痕Ｓｐの箇所では，圧迫によって細孔が潰され，セパレータＳの厚みが薄くなっている。
【００９１】
このため，本形態では，セパレータＳの圧迫痕Ｓｐが形成されている箇所において，屈曲に対する弾性復元力が低減されている。なお，電極体２０の曲面部Ｚの箇所においても同様である。つまり，本形態では，正極板Ｐおよび負極板Ｎよりも内周側に位置するセパレータＳの，曲面部Ｙ，Ｚに位置する領域に圧迫痕Ｓｐを形成し，圧迫痕Ｓｐの箇所での弾性復元力が小さくなるようにされている。
【００９２】
よって，本形態の電極体２０についても，その厚み方向における膨張が抑制されている。そして，本形態においても，厚み方向における膨張が抑制された電極体２０を用いることで，内部抵抗の低い電池１０を製造することができる。電極体２０の膨張が抑制されていることにより，電極体２０における正極板Ｐと負極板Ｎとの距離を，短く維持することができているからである。
【００９３】
また，本形態においても，「３．圧迫工程」では，プレスヘッド１２０，１２１によるプレス圧力を，０．１ＭＰａ〜５ＭＰａの範囲内とすることが好ましい。プレス圧力を０．１ＭＰａ〜５ＭＰａの範囲内とすることで，正極板Ｐと負極板Ｎとの距離を小さくしつつ，正極板Ｐおよび負極板Ｎの活物質層の空隙，セパレータＳの細孔を適切な大きさで維持したまま，「３．圧迫工程」を行うことができるからである。
【００９４】
また，上記の第１から第４の形態では切れ目Ｓｃ，溶融痕Ｓｍ，切り込みＳｎ，圧迫痕Ｓｐをそれぞれ，電極体２０の曲面部Ｙ，Ｚにおける正極板Ｐおよび負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置するセパレータＳの領域に形成している。しかし，電極体２０の曲面部Ｙ，Ｚにおける正極板Ｐおよび負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置するセパレータＳが複数枚ある場合，切れ目Ｓｃ，溶融痕Ｓｍ，切り込みＳｎ，圧迫痕Ｓｐは，少なくとも，その最内周に位置する箇所に形成すればよい。
【００９５】
前述したように，電極体２０の内周側に位置する部材ほど，曲面部Ｙ，Ｚにおける屈曲半径が小さくなり，屈曲に対する弾性復元力が大きくなるからである。このため，切れ目Ｓｃ，溶融痕Ｓｍ，切り込みＳｎ，圧迫痕Ｓｐを，セパレータＳの，電極体２０の曲面部Ｙ，Ｚにおける最内周に位置する領域に設けることが，最も，電極体２０の膨張を抑制する効果を発揮させることができるからである。
【００９６】
ただし，上記の第１から第４の形態で説明したように，電極体２０の曲面部Ｙ，Ｚにおける正極板Ｐおよび負極板Ｎのいずれよりも内周側に位置するセパレータＳが複数枚ある場合には，そのすべてについて，切れ目Ｓｃ等を形成しておくことが好ましい。セパレータＳの，電極体２０の曲面部Ｙ，Ｚにおける最内周に位置する領域にのみ切れ目Ｓｃ等を設けた場合よりも，当然，電極体２０の膨張を抑制することができるからである。
【００９７】
また，上記の第１の形態では，切れ目Ｓｃを，セパレータＳをその形成位置で，捲回方向について分断するものとして説明している。すなわち，セパレータＳに形成された切れ目Ｓｃは，電極体２０の軸方向について，連続したものとしている。しかし，セパレータＳの切れ目Ｓｃは，例えば，電極体２０の軸方向について間欠的に形成された，電極体２０の軸方向に延びるミシン目状のものであってもよい。セパレータＳの切れ目Ｓｃの形成箇所において，屈曲に対する弾性復元力を低減できることに変わりはないからである。この点，第２から第４の形態に係る溶融痕Ｓｍ，切り込みＳｎ，圧迫痕Ｓｐについても同様である。
【００９８】
また，第３および第４の形態ではそれぞれ，切り込み形成工程および圧迫痕形成工程を，捲回工程の前に予め行うこととして説明している。しかし，切り込み形成工程，圧迫痕形成工程は，捲回工程時に行うこととしてもよい。すなわち，回転軸９０に向けて搬送されている途中のセパレータＳに，切り込みＳｎまたは圧迫痕Ｓｐを形成することとしてもよい。
【００９９】
以上詳細に説明したように，本形態では，電極体２０を，捲回工程，圧迫工程，形成工程により製造する。捲回工程では，正極板Ｐ，負極板Ｎ，セパレータＳを，セパレータＳの捲回における内周側の端が，正極板Ｐ，負極板Ｎのいずれの内周側の端よりも内周側に位置するように捲回して捲回体２０を製造する。つまり，捲回体２０を，最内周にセパレータＳが位置するように構成する。また，圧迫工程では，捲回体２０を径方向に圧迫して扁平形状とし，電極体２０とする。つまり，平面部Ｘと曲面部Ｙ，Ｚとを有する扁平形状の捲回型の電極体２０とする。さらに，形成工程を圧迫工程前に実施し，セパレータＳの，電極体２０の曲面部Ｙ，Ｚにおける最内周に位置することとなる領域に，切れ目Ｓｃ，溶融痕Ｓｍ，切り込みＳｎ，圧迫痕Ｓｐからなる群のうちのいずれかを形成する。これにより，そのセパレータＳの切れ目Ｓｃ，溶融痕Ｓｍ，切り込みＳｎ，圧迫痕Ｓｐのいずれかが形成された箇所における弾性復元力を，これらがいずれも形成されていないときよりも低下させる。これにより，扁平形状をした捲回型の電極体を有するとともに，その電極体の厚み方向における膨張が抑制されている二次電池および二次電池の製造方法が実現されている。
【０１００】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。従って本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲で種々の改良，変形が可能である。例えばリチウムイオン二次電池に限らず，その他のニッケル・水素二次電池等であっても，扁平型捲回電極体を有する二次電池であれば適用することができる。
【符号の説明】
【０１０１】
１０  電池
２０  電極体
４０  電池ケース
Ｎ  負極板
Ｐ  正極板
Ｓ  セパレータ
Ｓｃ  切れ目
Ｓｍ  溶融痕
Ｓｎ  切り込み
Ｓｐ  圧迫痕
Ｘ  平面部
Ｙ，Ｚ  曲面部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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