(57)【要約】【課題】電極群の最外周に巻回されるセパレータの終端部を固定部材で、電極群の外周面に少なくとも１ターン以上覆うことで、電池缶内へ挿入がしやすく挿入時セパレータのめくれや破れ、電極板の破損や活物質層の脱落を抑制し内部短絡などを抑止し、電池として安全性を向上した信頼性の高い二次電池用電極群を提供する。【解決手段】帯状の正極板１と帯状の負極板２およびセパレータ３を渦巻き状に巻回した二次電池用電極群で、正極板１と負極板２およびセパレータ３を渦巻き状に巻回した電極群６の最外周に巻回されるセパレータの３の終端部２９をテープ２８で、電極群６の外周面に少なくとも１ターン以上覆って電極群６を構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤を塗布した帯状の正極板と負極の集電体にリチウムを保持しうる活物質を含む負極合剤を塗布した帯状の負極板およびセパレータを渦巻き状に巻回した二次電池用電極群であって、前記正極板と前記負極板およびセパレータを渦巻き状に巻回した電極群の最外周に巻回される前記セパレータに前記電極群の外周面の少なくとも１ターン以上に巻付けて固定する固定部材を設けたことを特徴とする二次電池用電極群。
【請求項２】
前記固定部材を少なくとも電池缶内への挿入側に設けたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池用電極群。
【請求項３】
前記固定部材を少なくとも電池缶内への挿入側と反対側に設けたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池用電極群。
【請求項４】
前記固定部材を電極群の中央部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池用電極群。
【請求項５】
前記固定部材を電極群の全周を覆うように設けたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池用電極群。
【請求項６】
前記固定部材を少なくとも電池缶内への挿入側の周面を１ターン以上および挿入側の端面の一部分を覆うように設けたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池用電極群。
【請求項７】
前記固定部材としてテープを用いたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池用電極群。
【請求項８】
前記固定部材として熱収縮チューブを用いたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池用電極群。
【請求項９】
前記固定部材としてコーティング材を用いたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池用電極群。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の二次電池用電極群と電解液を電池缶内に封入してなる二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に代表されるリチウムイオン二次電池に関し、特に二次電池用電極板である正極板と負極板とをセパレータを介して巻芯に巻き付け、渦巻き状に巻回してなる電極群を形成した二次電池用電極群およびそれを用いた二次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、ＡＶ機器あるいはパソコンや携帯型通信機器などの電子機器のポータブル化やコードレス化が急速に促進されており、これらの電子機器の駆動用電源として信頼性も高く、メンテナンスも容易であることから、代表的なニッケルカドミウム蓄電池やニッケル水素蓄電池、リチウムイオン二次電池などが各種用途に幅広く使用されている。
【０００３】
また、電動工具、電動補助付自転車、芝刈機、さらに電気自動車などの大きな負荷特性を必要とする駆動用電源として、高容量および大電流の充放電特性を持った電池が求められ、一層の安全性、信頼性の高い電池の開発が要望されている。例えば、図１３に示すようにリチウムイオン二次電池用の電極群１０７は、正極板１０１と負極板１０２をセパレータ１０３を介して渦巻き状に巻回した後、電極群１０７の最外周の一部をテープ１０６で貼り付けて固定し、電極群１０７が緩まないように構成されている。そして、電極群１０７は各正極板１０１、負極板１０２の先端付近に備えられた電極端子１０４，１０５が、電極群１０７の両端面から突出することにより接続用の端子を構成している。
【０００４】
ここで、高容量および大電流の充放電特性を持ったリチウムイオン二次電池を実現するための安全性を維持、向上する要素として、正極の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極の合剤塗料を塗布乾燥した帯状の正極板と負極の集電体にリチウムを保持しうる活物質とする負極の合剤塗料を塗布乾燥した帯状の負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻き状に巻回した電極群を電池缶内へ挿入時に電極群の最外周をテープで貼り付けて固定し、電極群が緩まないように構成する技術が要求されている。
【０００５】
従来の渦巻き状に巻回した二次電池用電極群１０７の最外周に巻回されるセパレータ１０３の終端部を固定するテープ１０６は、電池缶内への挿入側を基準として部分的に貼り付けることで、電池缶内へ容易に挿入して電池不良率を低減させる製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０５―４７４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１の従来技術では図１３に示すように、渦巻き状に巻回した二次電池用電極群１０７の最外周に巻回されるセパレータ１０３の終端部のみをテープ１０６で固定した状態では、電池缶内への挿入時、テープ１０６が貼り付けられていない部分のセパレータ１０３のめくれや破れ、正極板１０１および負極板１０２の破損や活物質層の脱落の発生を引き起こすことで二次電池として内部短絡を引き起こす問題がある。
【０００７】
本発明では上記従来の課題を鑑みてなされたもので、セパレータのめくれや破れ、電極板の破損や活物質層の脱落のない二次電池用電極群を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような目的を達成するために本発明の二次電池用電極群は、正極の集電体に少な
くとも正極活物質を含む正極合剤を塗布した帯状の正極板と負極の集電体にリチウムを保持しうる活物質を含む負極合剤を塗布した帯状の負極板およびセパレータを渦巻き状に巻回した二次電池用電極群であって、正極板と負極板およびセパレータを渦巻き状に巻回した電極群の最外周に巻回したセパレータに電極群の外周面の少なくとも１ターン以上に巻付けて固定する固定部材を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電極群を強固に１ターン以上に巻付けた固定部材で緊束しているので電池缶内への挿入時、セパレータのめくれや破れ、電極板の破損や活物質層の脱落を抑制し内部短絡などを抑止でき安全性の高い二次電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の第１の発明においては、正極の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤を塗布した帯状の正極板と負極の集電体にリチウムを保持しうる活物質を含む負極合剤を塗布した帯状の負極板およびセパレータを渦巻き状に巻回した二次電池用電極群であって、正極板と負極板およびセパレータを渦巻き状に巻回した電極群の最外周に巻回したセパレータに電極群の外周面の少なくとも１ターン以上に巻付けて固定する固定部材を設けた構成とすることにより、電極群が緩まないように強固に緊束されていて電池缶内への挿入性が向上し、電池缶内への挿入時にセパレータのめくれや破れ、電極板の破損や活物質層の脱落を抑制し内部短絡などを抑止でき安全性の高い二次電池を提供することができる。
【００１１】
本発明の第２の発明においては、固定部材を少なくとも電池缶内への挿入側に設けた構成とすることにより、挿入側の形状を強固に維持できることで電池缶内への挿入性が向上し、電池缶内への挿入時に電極板の破損や活物質層の脱落を抑制し内部短絡などを抑止でき安全性の高い二次電池を提供することができる。
【００１２】
本発明の第３の発明においては、固定部材を少なくとも電池缶内への挿入側と反対側に設けた構成とすることにより、挿入時の保持によって電池缶内への挿入時にセパレータのめくれや破れをなくすことができる。
【００１３】
本発明の第４の発明においては、固定部材を電極群の中央部に設けた構成とすることにより、電極群の外径を均一にすることができて電池缶内への挿入性を向上させることができる。
【００１４】
本発明の第５の発明においては、固定部材を電極群の全周を覆うように設けた構成とすることにより、電極群が緩まないように強固に緊束して形状を維持され、電池缶内への挿入性が向上し、電池缶内への挿入時にセパレータのめくれや破れ、電極板の破損や活物質層の脱落を抑制し内部短絡などを抑止でき安全性の高い二次電池を提供することができる。
【００１５】
本発明の第６の発明においては、固定部材を少なくとも電池缶内への挿入側の周辺を１ターン以上および挿入側の端面の一部分を覆うように設けた構成とすることにより、電池缶内への挿入時にセパレータのめくれや破れ、電極板の破損や活物質層の脱落を抑制し内部短絡などを抑止でき安全性の高い二次電池を提供することができる。
【００１６】
本発明の第７の発明においては、固定部材としてテープを用いた構成とすることにより、渦巻き状に巻回した電極群を緊束する方法が容易である二次電池用電極群を提供することができる。
【００１７】
本発明の第８の発明においては、固定部材として熱収縮チューブを用いた構成とするこ
とにより、熱を用いて瞬時に緊束が可能で、電極群が緩む恐れが少ない二次電池用電極群を提供することができる。
【００１８】
本発明の第９の発明においては、固定部材としてコーティング材を用いた構成とすることにより、薄い膜で電極群が緩まないように緊束して固定した二次電池用電極群を提供することができる。
【００１９】
本発明の第１０の発明においては、本発明の第１〜６のいずれか一つの発明に記載の二次電池用電極群と電解液を電池缶内に封入してなる構成とすることにより、電池缶内への挿入時にセパレータのめくれや破れ、電極板の破損や活物質層の脱落を抑制し内部短絡などを抑止でき安全性の高い二次電池を提供することができる。
【００２０】
以下、本発明での最良の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態における二次電池用電極群の製造装置の模式図を示す。図１を用いて、以下に本発明の一実施の形態における二次電池用電極群の製造方法について詳細に説明する。
【００２１】
まず正極の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤を塗布した帯状の正極板１と負極の集電体にリチウムを保持しうる活物質を含む負極合剤を塗布した帯状の負極板２と帯状のセパレータ３ａ、セパレータ３ｂはそれぞれフープ状態で正極板１の巻出部１３、負極板２の巻出部１４、セパレータ３ａの巻出部１５、セパレータ３ｂの巻出部１６に配置されている。巻出部１３から出た帯状の正極板１と巻出部１４から出た帯状の負極板２と巻出部１５、巻出部１６から出た帯状のセパレータ３ａ、セパレータ３ｂは、走行ローラ１７に巻きかけられた状態で搬送後、巻回時の張力を一定にするための正極板１のダンサーローラ１８、負極板２のダンサーローラ１９、セパレータ３ａのダンサーローラ２０、セパレータ３ｂのダンサーローラ２１を通過して、さらにメインニップローラ８の間を通過後、巻芯７で渦巻き状に巻回する。
【００２２】
メインニップローラ８、電極板用カッター２３、平板２２は、巻芯７の位置から遠ざかる方向にメインニップローラ８、電極板用カッター２３、平板２２の順で配置されている。平板２２は正極板１および負極板２の両面側に平行に配置されて正極板１および負極板２を挟んでメインニップローラ８の間に押し込む構成になっている。電極板用カッター２３は正極板１および負極板２の上下面側に対し垂直に配置されて正極板１および負極板２を切断する構成になっている。
【００２３】
次にメインニップローラ８は一対の可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂから構成されており、これらの可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂが互いに接触することにより閉じられると共に、互いに離反することにより開放するようになっている。
【００２４】
また、巻芯７はメインニップローラ８の近傍に位置して回動する構成になっている。正極板１とセパレータ３ａ、セパレータ３ｂと負極板２を一対のメインニップローラ８で挟み込んだ後に、セパレータ３ａ、セパレータ３ｂの先端部を巻芯補助ピン７ａと巻芯ピン７ｂで挟み込んで渦巻き状に巻回を行う。正極板１と負極板２およびセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを渦巻き状に巻回した電極群の最外周に巻回されるセパレータ３ａ、セパレータ３ｂの終端部を固定する固定部材２４はフープ状態で固定部材２４の巻出部２５に配置されている。
【００２５】
巻出部２５から出た帯状の固定部材２４は平板２６および固定部材用カッター２７の間を通過後、渦巻き状に巻回した電極群の最外周に固定部材２４を１ターン以上貼付ける。
固定部材用カッター２７、平板２６は巻芯７の位置から遠ざかる方向に、固定部材用カッター２７、平板２６の順で配置されている。平板２６は固定部材２４の両面側に平行に配置されて固定部材２４を挟んで渦巻き状に巻回した電極群の最外周に固定部材２４を供給および貼付けする構成になっている。固定部材用カッター２７は固定部材２４の上下面側に対し垂直に配置されて固定部材２４を切断する構成になっている。
【００２６】
さらに図１を用いて動作を説明すると、可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂの間に正極板１、負極板２およびセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込んだ後、巻芯補助ピン７ａと巻芯ピン７ｂが互いに接触することにより円形状を構成してその間にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込むと共に巻芯７が左回りに回動されて、巻芯７にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを巻き付ける。
【００２７】
その後、巻芯７の回動の途中で可動メインニップローラ８ａが開放されて、巻芯７が矢印方向の左回りに回動することにより、正極板１、負極板２およびセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを巻芯７に巻き付ける。そして、正極板１および負極板２に加えた張力を正極板１および負極板２の両面側に平行に配置されて正極板１および負極板２を挟んで正極板１および負極板２の進行方向に平行移動して強制的に開放させる平板２２で、正極板１および負極板２の上下面側から押し当てて正極板１および負極板２の進行方向に平行移動することで、正極板１および負極板２に加えた張力を強制的に開放させて、正極板１および負極板２を電極板用カッター２３で切断する。
【００２８】
その後、巻芯７が矢印方向の左回りに回動して巻芯７と電極板用カッター２３の間に存在する正極板１および負極板２を巻き付けた後、固定部材２４を平板２６で挟んで電極群の最外周に供給および１ターン以上貼付けする。さらに、巻芯７が矢印方向の左回りに回動して停止後、固定部材用カッター２７で切断する。切断後、平板２６で電極群の最外周に固定材２４を押さえた状態で巻芯７が矢印方向の左回りに回動して電極群を作製することができる。固定部材２４は電極群の最外周に１ターン以上固定していることで電極群の巻回時の緊束度および外径を維持して電池缶内への挿入がしやすくなり、挿入時セパレータのめくれや破れ、電極板の破損や活物質層の脱落を抑制し内部短絡などを抑止できる。以下、本発明の具体的実施の形態についてさらに詳細に説明するが、本発明は以下のものに何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００２９】
実施例１では、図１に示すように可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂの間に正極板１、負極板２およびセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込んだ後、巻芯補助ピン７ａと巻芯ピン７ｂが互いに接触することにより円形状を構成してその間にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込むと共に巻芯７が１分間に１２００回転の速度で左回りに回動されて巻芯７にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを巻き付けた。
【００３０】
その後、巻芯７の回動の途中で可動メインニップローラ８ａが開放されて、巻芯７が矢印方向の左回りに回動することにより、正極板１、負極板２およびセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを巻芯７に巻き付けた。正極板１および負極板２に介在させた張力を強制的に開放させる平板２２を正極板１および負極板２の上下面側から３０Ｎの力で押し当てて正極板１および負極板２の進行方向に１ｍｍ平行移動することで、正極板１および負極板２に加えた張力を強制的に開放させて、正極板１および負極板２を電極板用カッター２３で切断した。
【００３１】
その後、巻芯７が１分間に１２００回転の速度で矢印方向の左回りに回動して巻芯７と電極板用カッター２３との間に存在する正極板１および負極板２を巻き付けた後、電極群の最外周に巻回されたセパレータ３ａ、セパレータ３ｂの終端部へ固定部材２４を平板２
６で挟んで渦巻き状に巻回した電極群の最外周に近づく方向に１００ｍｍ／ｓｅｃの速度で可動して供給および１Ｎの力で押し当てて１ターン以上貼付けた。さらに、巻芯７が１分間に１２００回転の速度で矢印方向の左回りに回動して停止後、固定部材用カッター２７で切断して電極群を作製した。
【００３２】
次に巻回するものとしては、直径が１８ｍｍ、高さが６５ｍｍのリチウム二次電池用の電極群として、アルミニウム製の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極の合剤塗料を塗布乾燥した幅が５７ｍｍ、厚みが０．２ｍｍの帯状の正極板と銅製の集電体にリチウムを保持しうる活物質を含む負極の合剤塗料を塗布乾燥した幅が５８．５ｍｍ、厚みが０．２ｍｍの帯状の負極板をこれらの間に幅が６２ｍｍ、厚みが０．０２ｍｍのセパレータを介在させて巻回して電極群を形成する。
【００３３】
本発明による電極群は図２（ａ）に示すように、電極群の最外周に巻回されたセパレータ３の縦方向に位置する直線状の終端部２９を、固定部材としてのテープ２８で１ターン以上覆って固定した。テープ２８は厚さが０．０２５ｍｍのポリエステル系を支持体とし、シリコン系の粘着剤を使用したものを用いた。また、図２（ｂ）に示すように、テープ２８は電池缶３２内への挿入時に最初に電池缶３２と遭遇する側のセパレータ端面を基準とし、その端面から０．５〜１ｍｍ離れた位置にテープ２８の外側端面を合わせて１ターン以上覆って貼り付けて作製した電極群を実施例１とした。
【実施例２】
【００３４】
実施例２では実施例１と異なる部分について図３（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。その他の内容については実施例１に記載の二次電池用電極群の製造方法と同等である。図３（ｂ）に示すように、電極群の最外周に巻回されたセパレータ３の縦方向に位置する直線状の終端部２９の固定に、固定部材としてのテープ２８を電池缶３２内への挿入時に最初に電池缶３２と遭遇する反対側のセパレータ端面を基準とし、その端面から０．５〜１ｍｍ離れた位置にテープ２８の外側端面を合わせて１ターン以上覆って貼り付けて作製した電極群を実施例２とした。
【実施例３】
【００３５】
実施例３では実施例１と異なる部分について図４を参照しながら説明する。その他の内容については実施例１に記載の二次電池用電極群の製造方法と同等である。図４に示すように、電極群の最外周に巻回されたセパレータ３の縦方向に位置する直線状の終端部２９の固定に、固定部材としてのテープ２８を電極群の中央部に１ターン覆って貼り付けて作製した電極群を実施例３とした。
【実施例４】
【００３６】
実施例４では実施例１と異なる部分について図５（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。その他の内容については実施例１に記載の二次電池用電極群の製造方法と同等である。図５（ｂ）に示すように、電極群の最外周に巻回されたセパレータ３の縦方向に位置する直線状の終端部２９の固定に、固定部材としての幅広のテープ２８を電池缶内への挿入時に、最初に電池缶と遭遇するセパレータ端面を基準とし、その端面から０．５〜１ｍｍ離れた位置および最初に電池缶と遭遇する反対側のセパレータ端面を基準とし、その端面から０．５〜１ｍｍ離れた位置に幅広のテープ２８の外側端面を合わせて１ターン以上覆って貼り付けて作製した電極群を実施例４とした。
【実施例５】
【００３７】
実施例５では実施例１と異なる部分について図６を参照しながら説明する。その他の内容については実施例１に記載の二次電池用電極群の製造方法と同等である。図６に示すように、電極群の最外周に巻回されたセパレータ３の縦方向に位置する直線状の終端部２９
の固定に、円筒状のポリエチレンの材料で構成された固定部材としての熱収縮チューブ３０を電池缶内への挿入時に、最初に電池缶と遭遇するセパレータ端面を基準とし、その端面から内側の位置に熱収縮チューブ３０を挿入し、さらに端面から反対側に２〜３ｍｍの位置で切断後、熱をかけて熱収縮チューブ３０を収縮させて電極群の最外周および端面の一部分を覆って作製した電極群を実施例５とした。
【実施例６】
【００３８】
実施例６では実施例１と異なる部分について図７（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。その他の内容については実施例１に記載の二次電池用電極群の製造方法と同等である。図７（ａ）は、電極群の最外周に巻回されたセパレータ３の縦方向に位置する直線状の終端部２９の固定に、固定部材としてのコーティング材３１を少なくとも電池缶内への挿入側の外周面に１ターン以上を１ヶ所に塗布して覆って作製した電極群を示す。図７（ｂ）は、コーティング材３１を少なくとも電池缶内への挿入側の外周面に１ターン以上を１ヶ所と、コーティング材３１を電極群の中央部の外周面に１ターン以上を１ヶ所に塗布して覆って作製した電極群を示す。
【００３９】
図７（ｃ）は、コーティング材３１を少なくとも電池缶内への挿入側の外周面に１ターン以上を１ヶ所と、コーティング材３１を電極群の中央部の外周面に１ターン以上を１ヶ所と、コーティング材３１を電池缶内への挿入側と反対側の外周面に１ターン以上を１ヶ所に塗布して覆って作製した電極群を示す。図７（ｄ）は、コーティング材３１を少なくとも電池缶内への挿入側の外周面に１ターン以上を１ヶ所と、コーティング材３１を電池缶内への挿入側と反対側の外周面に１ターン以上を１ヶ所に塗布して覆って作製した電極群を示す。コーティング材３１は、電解液に対して望ましいポリエチレン、ピロプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリイミド、フッ素樹脂系の溶解した材料を電極群の外周面に塗布後、冷却乾燥して固着した構成になっている。以上述べてきた図７（ａ）〜（ｄ）の電極群を実施例６とした。
【実施例７】
【００４０】
実施例７では実施例１と異なる部分について図８（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。その他の内容については実施例１に記載の二次電池用電極群の製造方法と同等である。図８（ａ）は、電極群の最外周に巻回されたセパレータ３の縦方向に位置する直線状の終端部２９の固定に、固定部材としての幅９ｍｍのテープ２８を電池缶内への挿入時に最初に電池缶と遭遇するセパレータ端面を基準とし、その端面から０．５〜１ｍｍ離れた位置にテープ２８の外側端面を合わせて、少なくとも１ターン以上を１ヶ所覆って貼り付けて作製した電極群を示す。図８（ｂ）は、同じく幅９ｍｍのテープ２８を電池缶内への挿入時に最初に電池缶と遭遇するセパレータ端面を基準とし、その端面から０．５〜１ｍｍ離れた位置にテープ２８の外側端面を合わせて、少なくとも１ターン以上を１ヶ所と、電極群の中央部の外周面に１ターン以上を１ヶ所覆って貼り付けて作製した電極群を示す。
【００４１】
図８（ｃ）は、同じく幅９ｍｍのテープ２８を電池缶内への挿入時に最初に電池缶と遭遇するセパレータ端面を基準とし、その端面から０．５〜１ｍｍ離れた位置にテープ２８の外側端面を合わせて、少なくとも１ターン以上を１ヶ所と、電極群の中央部の外周面に１ターン以上を１ヶ所と、電池缶内への挿入時に最初に電池缶と遭遇する反対側のセパレータ端面を基準とし、その端面から０．５〜１ｍｍ離れた位置にテープ２８の外側端面を合わせて１ターン以上を１ヶ所覆って貼り付けて作製した電極群を示す。図８（ｄ）は、同じく幅９ｍｍのテープ２８を電池缶内への挿入時に最初に電池缶と遭遇するセパレータ端面を基準とし、その端面から０．５〜１ｍｍ離れた位置にテープ２８の外側端面を合わせて、少なくとも１ターン以上を１ヶ所と、電池缶内への挿入時に最初に電池缶と遭遇する反対側のセパレータ端面を基準とし、その端面から０．５〜１ｍｍ離れた位置にテープ２８の外側端面を合わせて１ターン以上を１ヶ所覆って貼り付けて作製した電極群を示す
。以上述べてきた図８（ａ）〜（ｄ）の電極群を実施例７とした。
【実施例８】
【００４２】
実施例８では実施例１と異なる部分について図９（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。その他の内容については実施例１に記載の二次電池用電極群の製造方法と同等である。図９（ａ）は、電極群の最外周に巻回されたセパレータ３の縦方向に位置する直線状の終端部２９の固定に、固定部材として円筒状の幅９ｍｍの熱収縮チューブ３０を電極群の中央部に少なくとも１ヶ所挿入後、電池缶内への挿入時に、最初に電池缶と遭遇するセパレータ端面を基準とし、その端面から１０ｍｍ離れた位置に熱収縮チューブ３０を挿入し、さらに端面から反対側に２〜３ｍｍの位置で切断後、熱をかけて熱収縮チューブ３０を収縮させて電極群の最外周および端面の一部分を覆って作製した電極群を示す。
【００４３】
図９（ｂ）は、同じく円筒状の幅９ｍｍの熱収縮チューブ３０を電極群の中央部に１ヶ所と、電池缶内への挿入時に最初に電池缶と遭遇する反対側のセパレータ端面を基準とし、その端面から０．５〜１ｍｍ離れた位置に１ヶ所挿入後、電池缶内への挿入時に、最初に電池缶と遭遇するセパレータ端面を基準とし、その端面から１０ｍｍ離れた位置に熱収縮チューブ３０を挿入し、さらに端面から反対側に２〜３ｍｍの位置で切断後、熱をかけて熱収縮チューブ３０を収縮させて電極群の最外周および端面の一部分を覆って作製した電極群を示す。図９（ｃ）は、同じく円筒状の幅９ｍｍの熱収縮チューブ３０を電池缶内への挿入時に最初に電池缶と遭遇する反対側のセパレータ端面を基準とし、その端面から０．５〜１ｍｍ離れた位置に１ヶ所挿入後、電池缶内への挿入時に、最初に電池缶と遭遇するセパレータ端面を基準とし、その端面から１０ｍｍ離れた位置に熱収縮チューブ３０を挿入し、さらに端面から反対側に２〜３ｍｍの位置で切断後、熱をかけて熱収縮チューブ３０を収縮させて電極群の最外周および端面の一部分を覆って作製した電極群を示す。以上述べてきた図９（ａ）〜（ｃ）の電極群を実施例８とした。
【実施例９】
【００４４】
実施例９では実施例１と異なる部分について図１０を参照しながら説明する。その他の内容については実施例１に記載の二次電池用電極群の製造方法と同等である。図１０に示すように、電極群の最外周に巻回されたセパレータ３の縦方向に位置する直線状の終端部２９の固定に、固定部材として円筒状の幅広の熱収縮チューブ３０を電池缶内への挿入時に、最初に電池缶と遭遇する反対側のセパレータ端面を基準とし、その端面から０．５〜１ｍｍ離れた位置に幅広の熱収縮チューブ３０の外側端面を合わせて挿入後、さらに端面から反対側に２〜３ｍｍの位置で切断後、熱をかけて幅広の熱収縮チューブ３０を収縮させて電極群の最外周および端面の一部分を覆って作製した電極群を実施例９とした。
【実施例１０】
【００４５】
実施例１０では実施例１と異なる部分について図１１を参照しながら説明する。その他の内容については実施例１に記載の二次電池用電極群の製造方法と同等である。図１１に示すように、電極群の最外周に巻回されたセパレータ３の縦方向に位置する直線状の終端部２９の固定に、固定部材としてのコーティング材３１を電極群の全周面に塗布して覆って作製した電極群を実施例１０とした。
【実施例１１】
【００４６】
以上実施例１〜１０で述べてきた電極群６を図１２に示すように、電池缶３２に収納した。電極群６の上下両端面には絶縁体３３を配設し、アルミニウム製の正極板用電極端子４を正極板１から導出して電池蓋３４に溶接し、ニッケル製の負極板用電極端子５を負極板２から導出して電池缶３２に溶接した。この電池缶３２の中に電解液を注入した。アスファルトで表面を塗布したガスケット３５を介して電池缶３２をかしめることにより、電池蓋３４を固定し、電池缶３２内の気密性を保持させた。以上のような構成で作製した二
次電池を実施例１１とした。
【００４７】
（比較例）
図１３に示すように渦巻き状に巻回した二次電池用電極群１０７の最外周に巻回されるセパレータ１０３の終端部のみをテープ１０６で固定した電極群１０７を比較例とした。比較例の電極群と本発明における実施例の電極群を比較するため、電池缶内へ電極群を挿入したときの電極板の破損、活物質層の脱落の発生率を評価した。
【００４８】
電極板の破損、活物質層の脱落の発生率は、電極群を電極缶に挿入する工程にて構成された１００万個を対象として、電極板の破損、活物質層の脱落の不良数と検査数との比率を発生率として定義し、電極群を分解して光学顕微鏡を用いて電極板の破損、活物質層の脱落がなければ良品、電極板の破損、活物質層の脱落があるものは不良品として選別し電極板の破損、活物質層の脱落による不良品の数量を比較検討した。比較例の二次電池用電極群と本発明の二次電池用電極群との比較データを（表1）に示す。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
まず、本発明の電極群は電極群の外周面の少なくとも１ターン以上に巻付けて固定する固定部材を設けた構成とすることにより、電池缶内への挿入時セパレータのめくれや破れ、電極板の破損や活物質層の脱落を抑制し内部短絡などを抑止でき安全性の高い二次電池を提供することが可能となる。（表１）の結果から、本発明の二次電池用電極群は、電極板の破損、活物質層の脱落による不良の低減により、一層の安全性の高い電池を構成する特有の効果を有している。特に、実施例５、実施例８、実施例９は、図６、図９、図１０に示すように、電池缶内への挿入側を１ターン以上および端面の一部分を熱収縮チューブで覆った構成とすることにより、電極群が緩まないように強固に緊束されていて電池缶内への挿入性が向上し、電池缶内への挿入時セパレータのめくれや破れ、電極板の破損や活物質層の脱落の抑制による不良の低減に優れている。
【００５１】
一方、比較例の場合、図１３に示すように渦巻き状に巻回した二次電池用電極群１０７の最外周に巻回されるセパレータ１０３の終端部のみをテープ１０６で固定した状態では、電池缶内への挿入時テープ１０６が貼り付けられていない部分のセパレータ１０３のめくれや破れ、正極板１０１および負極板１０２の破損や活物質層の脱落の発生を引き起こすことで電池として内部短絡を起こす問題がある。また、セパレータ１０３の終端部のみをテープ１０６で固定した状態では電極群が緩む可能性があり、緩むことにより電極群の
直径が増大して電池缶内への挿入時にセパレータ１０３のめくれや破れ、正極板１０１および負極板１０２の破損や活物質層の脱落の発生を引き起こす問題がある。
【００５２】
以上、実施例１〜１０で述べてきたように本発明の二次電池用電極群によれば、電極群の外周面の少なくとも１ターン以上覆っていることで電極群の巻回時の緊束度および外径を維持して電池缶内への挿入がしやすくなり、挿入時セパレータのめくれや破れ、電極板の破損や活物質層の脱落を抑制し内部短絡などを抑止でき、安全性の高い二次電池を実現することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係る二次電池用電極群は、正極板と負極板およびセパレータを渦巻き状に巻回した電極群の最外周に巻回されるセパレータに電極群の外周面の少なくとも１ターン以上に巻付けて固定する固定部材を設けた構成とすることにより、電池缶内への挿入時セパレータのめくれや破れ、電極板の破損や活物質層の脱落を抑制し不良低減と安全性に優れた信頼性の高い二次電池を得ることが可能であり、内部短絡による発熱を引き起こす事態を回避でき安全性に優れているため電子機器および通信機器の多機能化に伴って高容量化が望まれている携帯用電源等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施の形態における二次電池用電極群の製造装置を示す模式図
【図２】（ａ）本発明の実施例１の形態における二次電池用電極群の斜視図、（ｂ）同実施例１の形態における二次電池用電極群の外周面から見た模式図
【図３】（ａ）本発明の実施例２の形態における二次電池用電極群の斜視図、（ｂ）同実施例２の形態における二次電池用電極群の外周面から見た模式図
【図４】本発明の実施例３の形態における二次電池用電極群の斜視図
【図５】（ａ）本発明の実施例４の形態における二次電池用電極群の斜視図、（ｂ）同実施例４の形態における二次電池用電極群の外周面から見た模式図
【図６】本発明の実施例５の形態における二次電池用電極群の斜視図
【図７】（ａ）本発明の実施例６の形態における二次電池用電極群の斜視図、（ｂ）同実施例６の別の形態における二次電池用電極群の斜視図、（ｃ）同実施例６の別の形態における二次電池用電極群の斜視図、（ｄ）同実施例６の別の形態における二次電池用電極群の斜視図
【図８】（ａ）本発明の実施例７の形態における二次電池用電極群の斜視図、（ｂ）同実施例７の別の形態における二次電池用電極群の斜視図、（ｃ）同実施例７の別の形態における二次電池用電極群の斜視図、（ｄ）同実施例７の別の形態における二次電池用電極群の斜視図
【図９】（ａ）本発明の実施例８の形態における二次電池用電極群の斜視図、（ｂ）同実施例８の別の形態における二次電池用電極群の斜視図、（ｃ）同実施例８の別の形態における二次電池用電極群の斜視図
【図１０】本発明の実施例９の形態における二次電池用電極群の斜視図
【図１１】本発明の実施例１０の形態における二次電池用電極群の斜視図
【図１２】一般的なリチウムイオン二次電池を示す一部切欠斜視図
【図１３】従来の製造方法における二次電池用電極群の斜視図
【符号の説明】
【００５５】
１  正極板
２  負極板
３  セパレータ
３ａ  セパレータ
３ｂ  セパレータ
４  正極板用電極端子
５  負極板用電極端子
６  電極群
７  巻芯
７ａ  巻芯補助ピン
７ｂ  巻芯ピン
８  メインニップローラ
８ａ  可動メインニップローラ
８ｂ  固定メインニップローラ
１３  巻出部
１４  巻出部
１５  巻出部
１６  巻出部
１７  走行ローラ
１８  ダンサーローラ
１９  ダンサーローラ
２０  ダンサーローラ
２１  ダンサーローラ
２２  平板
２３  電極板用カッター
２４  固定部材
２５  巻出部
２６  平板
２７  固定部材用カッター
２８  テープ
２９  終端部
３０  熱収縮チューブ
３１  コーティング材
３２  電池缶
３３  絶縁体
３４  電池蓋
３５  ガスケット
【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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