(57)【要約】【課題】シート状電極が精度よく巻き付けられた捲回電極体の製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】  ２枚のシート状セパレータ８５ａ、８６ｂ間にシート状電極８４ｂの先端部分８５ａを挿入する工程と、外側セパレータ８６ｂの外方からローラ４０を巻芯２０に押し付け、当該ローラ４０と巻芯２０との間で挿入されたシート状電極８４ｂの先端部分８５ｂを狭持する工程とを含み、外側セパレータ８６ｂは、ローラ４０の押付位置４１よりも巻芯回転方向の前方において巻芯２０に巻き付けられるように該巻芯２０に供給されており、狭持工程において、ローラ４０はシート状電極８４ｂの先端部分８５ｂをシート状セパレータ８５ａ、８６ｂとともに巻芯２０の回転中心Cへ向けて押し付けるように構成されている、捲回電極体の製造方法である。【選択図】図３Ｃ
2009064686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正負一対のシート状電極および２枚のシート状セパレータを備える捲回電極体の製造方法であって、
前記巻芯の外周に前記２枚のシート状セパレータを巻き付ける工程と、
前記巻芯の外周に巻き付けられた２枚のシート状セパレータ間に前記正負のいずれか一方のシート状電極の先端部分を挿入する工程と、
前記２枚のシート状セパレータのうちの外側に配置される外側セパレータの外方から押付部材を前記巻芯に押し付け、当該押付部材と巻芯との間で前記挿入されたシート状電極の先端部分を前記２枚のセパレータごと狭持する工程と、
前記押付部材により押し付けながら前記巻芯を回転させて、前記シート状電極を前記シート状セパレータとともに捲回する工程と
を含み、
ここで、前記外側セパレータは、前記押付部材の押付位置よりも巻芯回転方向の前方において前記巻芯に巻き付けられるように該巻芯に供給されており、
前記狭持工程において、前記押付部材は前記挿入されたシート状電極の先端部分を前記シート状セパレータとともに前記巻芯の回転中心へ向けて押し付けるように構成されていることを特徴とする、捲回電極体の製造方法。
【請求項２】
前記挿入工程において、前記シート状電極の先端部分が前記押付部材による押付位置よりも巻芯回転方向の前方において前記２枚のシート状セパレータ間に配置されるように挿入されることを特徴とする、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記狭持工程において、前記押付部材を、前記押し付けの際に接触する前記外側セパレータを前記シート状電極の先端部分とともに巻芯回転方向に引っ張るように移動させることを特徴とする、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記捲回工程は、前記シート状電極およびシート状セパレータにテンションがかかった状態で実行されることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一つに記載の製造方法。
【請求項５】
前記捲回を行う前に、前記正負のうちの他方のシート状電極を、前記２枚のシート状セパレータのうちの内側に配置される内側セパレータと前記巻芯との間に挿入することを特徴とする、請求項１〜４の何れか一つに記載の製造方法。
【請求項６】
正負一対のシート状電極および２枚のシート状セパレータを備える捲回電極体の製造装置であって、
前記巻芯の外周に巻き付けられた２枚のシート状セパレータ間に前記正負のいずれか一方のシート状電極の先端部分を挿入する第１の挿入手段と、
前記２枚のシート状セパレータのうちの外側に配置される外側セパレータの外方から前記巻芯に押し付け、当該巻芯との間で前記挿入されたシート状電極の先端部分を前記２枚のセパレータごと狭持する押付部材と、
前記押付部材で押し付けながら前記巻芯を回転させて、前記シート状電極を前記シート状セパレータとともに捲回する捲回手段と
を備え、
ここで、前記外側セパレータは、前記押付部材の押付位置よりも巻芯回転方向の前方において前記巻芯に巻き付けられるように該巻芯に供給されており、
前記押付部材は前記シート状電極の先端部分を前記シート状セパレータとともに前記巻芯の回転中心へ向けて押し付けるように構成されている、製造装置。
【請求項７】
前記第１の挿入手段は、前記押付部材による押付位置よりも巻芯回転方向の前方において、前記シート状電極の先端部分を前記２枚のシート状セパレータ間に挿入するように構成されている、請求項６に記載の製造装置。
【請求項８】
前記押付部材は、前記押し付けの際に接触する前記外側セパレータを前記シート状電極の先端部分とともに巻芯回転方向に引っ張るように移動するように構成されている、請求項６または７に記載の製造装置。
【請求項９】
前記正負のうちの他方のシート状電極を、前記２枚のシート状セパレータのうちの内側に配置される内側セパレータと前記巻芯との間に挿入する第２の挿入手段を備えている、請求項６〜８の何れか一つに記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池に用いられる電極体を製造する方法および装置に関する。詳しくは、渦巻き状構造を有する捲回電極体の製造方法および製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の二次電池は、車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯端末の電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。
【０００３】
この種の電池の一つとして、渦巻き状構造を有する捲回電極体を備えた電池構造が知られている。電極体を渦巻き状とすることにより正負極の反応面積を大きくすることができ、これによってエネルギー密度を増大して高出力が可能となる。捲回電極体は、シート状の正極、負極およびセパレータから構成され、各シートを重ねて捲回することにより製造される。このような捲回電極体の製造方法として種々の方法が提案されている。図６Ａ〜図６Ｄを参照しながら従来の工法を説明する。
【０００４】
まず、図６Ａに示すように、巻芯９０のスリット９１に２枚のシート状セパレータ９２ａ、９２ｂを挿入し、この状態で巻芯９０を少し回転させてシート状セパレータ９２ａ、９２ｂを巻き付ける。
【０００５】
次いで、図６Ｂに示すように、巻き付けた外側のセパレータ９２ａと内側のセパレータ９２ｂとの間に、チャック９６に把持されて誘導されてきた正負いずれか一方（例えば負極）のシート状電極９４の先端部分を挿入する。
【０００６】
そして、図６Ｃに示すように、外側セパレータ９２ａの外方からローラ９８を当該外側セパレータ９２ａに押し付ける。これにより、シート状電極９４の先端部分をシート状セパレータ９２ａ、９２ｂとともにローラ９８と巻芯９０との間で狭持することができる。
【０００７】
引き続いて、図６Ｄに示すように、シート状電極９４を把持するチャック９６を開放して該シート９４にテンション（張力）を加える。また、同様の操作によって図示しない他方（例えば正極）のシート状電極を巻芯９０と内側セパレータ９２ｂとの間に挿入・挟持する。そして、この状態で巻芯９０を回転させることにより、正負一対（２枚）のシート状電極及び２枚のシート状セパレータが捲回されてなる捲回電極体が形成（製造）される。かかる方法によれば、テンションをかけながらシート状電極が捲回されるので捲回中におけるシート状電極の巻きズレを防止することができる。
【０００８】
この種の従来技術として例えば特許文献１が挙げられる。特許文献１には、電極とセパレータとから成る捲回体を形成する際に各シートにバックテンション（後方への張力）を付与することで弛みや巻きズレが発生するのを抑制する捲回電極体製造装置が記載されている。また、その他の捲回装置に関する従来技術として特許文献２〜４が挙げられる。
【特許文献１】特開２０００−１８２６５７号公報
【特許文献２】特開平１０−２５５８１２号公報
【特許文献３】特開平５−７４４４６号公報
【特許文献４】特開２００３−６８３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した従来の工法では、捲回中に発生するシート状電極の巻きズレを防止することは可能であるが、巻き始めの段階で発生する巻きズレを防止することが困難であった。すなわち、図６Ｃに示したように、シート状電極９４は、その先端がローラ９８と巻芯９０との間で狭持（クランプ）されるまではテンションをかけることができずテンションフリーの状態となるため、かかるテンションフリーのシート状電極９４の先端をローラ９８が押し付けると、ローラ９８の押付力（クランプする力）によって動きが制約されたシート状電極９４に弛みが発生する虞がある。
【００１０】
本発明はかかる従来の捲回工程の初期操作（巻き始め）における問題点を解決すべく創出されたものであり、その主な目的は、シート状電極が精度よく巻き付けられた捲回電極体の製造方法を提供することである。また、本発明の他の目的は、そのようなシート状電極が精度よく巻き付けられた捲回電極体の製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によって提供される電極体の製造方法は、渦巻き状構造を有する電極体（以下「捲回電極体」という）を製造する方法である。詳しくは、正負一対のシート状電極（即ち捲回電極体に巻き取る前の帯状の正負一対の電極）および２枚のシート状セパレータ（即ち捲回電極体に巻き取る前の帯状のセパレータ）を備える捲回電極体の製造方法である。
【００１２】
本発明の捲回電極体の製造方法は、上記巻芯の外周に上記２枚のシート状セパレータを巻き付ける工程と、上記巻芯の外周に巻き付けられた２枚のシート状セパレータ間に上記正負のいずれか一方のシート状電極の先端部分を挿入する工程と、上記２枚のシート状セパレータのうちの外側に配置される外側セパレータの外方から押付部材（典型的にはローラ）を上記巻芯に押し付け、当該押付部材と巻芯との間で上記挿入されたシート状電極の先端部分を上記２枚のセパレータごと狭持する工程と、上記押付部材により押し付けながら上記巻芯を回転させて、上記シート状電極を上記シート状セパレータとともに捲回する工程とを含む。  
【００１３】
ここで、上記外側セパレータは、上記押付部材の押付位置よりも巻芯回転方向の前方において上記巻芯に巻き付けられるように該巻芯に供給されている。そして、上記狭持工程において、上記押付部材は上記挿入されたシート状電極の先端部分を上記シート状セパレータとともに上記巻芯の回転中心へ向けて押し付けるように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記捲回電極体の製造方法によれば、捲回工程の初期操作（巻き始め）の段階において、外側セパレータを押付部材の押付位置よりも巻芯回転方向の前方において巻芯に巻き付けられるように供給しているので、該押付部材の押付位置における２枚のセパレータ間の隙間（換言すればシート状電極の先端部分を挿入するための隙間）を十分に確保することができる。これにより、シート先端部分を２枚のセパレータ間の隙間の深い位置（すなわち押付部材の押付位置よりも巻芯回転方向の前方）まで挿入して配置することができるので、当該シート先端部分を押付部材でしっかりと押し付け（クランプ）可能な構成とすることができる。
【００１５】
加えて、当該先端部分を２枚のセパレータごと巻芯の回転中心へ向けて押し付けているので、当該押付部材の押付力がシートを弛ませる方向に作用することを回避し得る。すなわち、押付部材で押し付ける（クランプする）際に発生するシート先端部分の弛みを抑制することができる。そのため、巻き始め段階における捲回電極体の内部での巻きズレを防止することができる。その結果、本発明の製造方法によれば、シート状電極が精度よく巻き付けられた信頼性の高い捲回電極体を備えた電池を提供することができる。
【００１６】
ここで開示される製造方法の好ましい一態様では、上記挿入工程において、上記シート状電極の先端部分が上記押付部材による押付位置よりも巻芯回転方向の前方において上記２枚のシート状セパレータ間に挿入されることを特徴とする。
【００１７】
上記製造方法によれば、シート状電極の先端部分を２枚のセパレータ間の隙間の深い位置（すなわち押付部材での押付位置よりも巻芯回転方向の前方）まで挿入して配置することができるので、当該シート先端部分を押付部材でしっかりと押し付け（クランプ）可能な構成とすることができる。
【００１８】
ここで開示される製造方法の好ましい一態様では、上記押付部材を、上記押し付けの際に接触する上記外側セパレータを上記シート状電極の先端部分とともに巻芯回転方向に引っ張るように移動させることを特徴とする。
【００１９】
上記製造方法によれば、シート状電極の先端部分を押付部材で押し付ける（クランプする）際に、当該押付部材でシート先端部分を巻芯回転方向（すなわちシートを弛ませる方向と逆方向）に引っ張ることができる。そのため、当該押付部材の押付に起因するシート先端部分の弛みを一層抑制することができる。
【００２０】
なお、上記捲回工程は、前記シート状電極およびシート状セパレータにテンションがかかった状態で実行されることが好ましい。これにより、捲回中におけるシート状セパレータおよびシート状電極の巻きズレ（典型的には各シートの幅方向における巻きズレ）の発生を抑制することができる。
【００２１】
また、上記捲回を行う前に、上記正負のうちの他方のシート状電極を、上記２枚のシート状セパレータのうちの内側に配置される内側セパレータと上記巻芯との間に挿入する工程を含む。そして、上記捲回工程において、押付部材により押し付けながら巻芯を回転させて、正負一対のシート状電極を２枚のセパレータとともに捲回することにより、巻き始めの段階で巻きズレ発生を防止して高い精度で捲回された捲回電極体を製造することができる。
【００２２】
また、本発明は、正負一対のシート状電極および２枚のシート状セパレータが巻芯に捲回されて成る捲回電極体の製造装置を提供する。
【００２３】
即ち、本発明の製造装置は、上記巻芯の外周に巻き付けられた２枚のシート状セパレータ間に上記正負のいずれか一方のシート状電極の先端部分を挿入する第１の挿入手段と、上記２枚のシート状セパレータのうちの外側に配置される外側セパレータの外方から上記巻芯に押し付け、当該巻芯との間で上記挿入されたシート状電極の先端部分を上記２枚のセパレータごと狭持する押付部材（典型的にはローラ）と、上記押付部材で押し付けながら上記巻芯を回転させて、上記シート状電極を上記シート状セパレータとともに捲回する捲回手段とを備えている。
【００２４】
ここで、上記外側セパレータは、上記押付部材の押付位置よりも巻芯回転方向の前方において上記巻芯に巻き付けられるように該巻芯に供給されている。そして、上記押付部材は上記シート状電極の先端部分を上記シート状セパレータとともに上記巻芯の回転中心へ向けて押し付けるように構成されている。
【００２５】
上記捲回電極体の製造装置によれば、捲回工程の初期操作（巻き始め）の段階において、外側セパレータを押付部材の押付位置よりも巻芯回転方向の前方において巻芯に巻き付けられるように供給しているので、該押付部材の押付位置における２枚のセパレータ間の隙間（換言すればシート状電極の先端部分を挿入するための隙間）を十分に確保することができる。これにより、シート先端部分を２枚のセパレータ間の隙間の深い位置（すなわち押付部材の押付位置よりも巻芯回転方向の前方）まで挿入して配置することができるので、当該シート先端部分を押付部材でしっかりと押し付け（クランプ）可能な構成とすることができる。
【００２６】
加えて、当該先端部分を２枚のセパレータごと巻芯の回転中心へ向けて押し付けているので、当該押付部材の押付力がシートを弛ませる方向に作用することを回避し得る。すなわち、押付部材で押し付ける（クランプする）際に発生するシート先端部分の弛みを抑制することができる。そのため、巻き始め段階における捲回電極体の内部での巻きズレを防止することができる。その結果、本発明の製造装置によれば、シート状電極が精度よく巻き付けられた信頼性の高い捲回電極体を備えた電池を提供することができる。
【００２７】
ここで開示される製造装置の好ましい一態様では、上記第１の挿入手段は、上記押付部材による押付位置よりも巻芯回転方向の前方において、上記シート状電極の先端部分を上記２枚のシート状セパレータ間に挿入するように構成されている。
【００２８】
かかる装置構成によれば、シート状電極の先端部分を２枚のセパレータ間の隙間の深い位置（すなわち押付部材による押付位置よりも巻芯回転方向の前方）まで挿入して配置することができるので、当該シート先端部分を押付部材でしっかりと押し付け（クランプ）可能な構成とすることができる。
【００２９】
ここで開示される製造装置の好ましい一態様では、上記押付部材は、上記押し付けの際に接触する上記外側セパレータを上記シート状電極の先端部分とともに巻芯回転方向に引っ張るように移動するように構成されている。
【００３０】
上記製造装置によれば、シート状電極の先端部分を押し付ける（クランプする）際に、押付部材でシート先端部分を巻芯回転方向（すなわちシートを弛ませる方向と逆方向）に引っ張ることができる。そのため、当該押付部材の押付力に起因するシート先端部分の弛みを一層抑制することができる。
【００３１】
なお、本発明の製造装置は、上記正負のうちの他方のシート状電極を、上記２枚のシート状セパレータのうちの内側に配置される内側セパレータと上記巻芯との間に挿入する第２の挿入手段を備えている。そして、上記捲回手段によって巻芯を回転させて、正負一対のシート状電極を２枚のセパレータとともに捲回することにより、巻き始めの段階で巻きズレ発生を防止して高い精度で捲回された捲回電極体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】
【００３２】
本願発明者は、シート状電極およびシート状セパレータが捲回されて成る捲回電極体の製造装置の開発に取り組んでいたところ、捲回電極体の巻き始めの段階において特に巻きズレが発生し易いという事象を見出した。そこで、本願発明者は、典型的な捲回電極体の製造装置において巻き始めに巻きズレが多く発生する原因について鋭意検討を行い、以下の知見を得た。
【００３３】
すなわち、図７Ａに示すように、典型的な捲回電極体の製造装置では、押付部材（ここではローラ）９８の中心線Ｃ１と巻芯９０の中心線Ｃ２とが一致せずにズレているため、シート状電極９４の先端部分を両者の間に狭持する際に、当該シートの先端部分に働くローラ９８の押付力「Ｆ０」は、２つの方向、即ち巻芯９０の回転中心方向に働く力「Ｆ１」と巻芯９０の接線方向に働く力「Ｆ２」とに分解される。巻芯９０の接線方向に働く力「Ｆ２」は、シート状電極９４の進行方向（すなわち巻芯９０の回転方向）とは逆向きであるため、その力はシートの先端部分を弛ませる方向に作用する。捲回工程の初期操作（巻き始め）の段階ではシート状電極９４の先端部分はテンションフリーの状態となるため、ローラ９８で狭持した際に大きな弛み９５が発生することとなる。
【００３４】
そして、図７Ｂに示すように、弛み９５が発生したシート状電極９４をそのまま捲回することにより、巻き始めの段階において捲回電極体の内部に巻きズレが発生する主な原因となっている。本願発明者は、シート状電極の先端部分を弛ませない方向に力が作用するようにローラを押し付ければ、シート状電極の弛み（引いては捲回電極体の巻きズレ）を抑制できる機構を実現できることを見出し、本発明に至った。
【００３５】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、電極活物質の製造方法、電池の構築に係る一般的技術等）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００３６】
図１を参照しながら本実施形態の捲回電極体を構成するシート状電極体８２の構成について簡単に説明する。図１は捲回電極体の構成について説明するための図である。
【００３７】
本実施形態の捲回電極体８０は、シート状電極体８２（以下、「電極体シート」と称する。）が捲回されて成る。電極体シート８２は、捲回電極体８０を組み立てる前段階における長尺状（帯状）のシート構造を有している。本実施形態に係る電極体シート８２は、典型的な電池の捲回電極体と同様、シート状電極８４ａ、８４ｂ（詳細には、シート状正極８４ａ（以下「正極シート」と称する。）とシート状負極８４ｂ（以下「負極シート」と称する。））を計２枚のシート状セパレータ８６ａ、８６ｂ（以下「セパレータシート」と称する。）とから構成されている。
【００３８】
次に、図２Ａおよび図２Ｂを参照しながら、捲回電極体８０の製造装置１００の構成について説明する。図２Ａは製造装置１００の構成を模式的に示す概略図であり、図２Bは捲回工程の初期操作（巻き始め）の段階における巻芯２０の周辺を拡大した要部拡大図である。
【００３９】
図２Ａに示すように、捲回電極体の製造装置１００は、電極体シート８２（すなわち正負極シート８４ａ、８４ｂおよび２枚のセパレータシート８６ａ、８６ｂ）がそれぞれロール状態（５４ａ、５４ｂ、５６ａ、５６ｂ）から引き出されて、タッチローラ４０で加圧しながら巻芯２０で捲回電極体として巻き取られるようにした装置である。各シートのラインには、それぞれテンションローラ６４ａ、６４ｂ、６６ａ、６６ｂが設けられており、捲回中には各シートにテンション（張力）が掛かるように構成されている。
【００４０】
巻芯２０は、引き出されてくる電極体シート８２を巻き取り、巻き取り終了後には捲回電極体から取り外されるように構成されている。巻芯２０は、図２Ｂに示すように、巻芯支持部２２（捲回手段）に取り付けられている。巻芯支持部２２は図示しない駆動源（典型的にはモータ）に接続され、巻芯２０を一方向に回転自在に支持している。巻芯支持部２２は、巻芯２０を回転させて電極体シート８２（正負極シート８４ａ、８４ｂおよび２枚のセパレータシート８６ａ、８６ｂ）を捲回するように構成されている。なお、巻芯２０にはセパレータシート８６ａ、８６ｂを貫通させて導くスリット２１が形成されている。
【００４１】
巻芯２０の下方には、押付部材としてのタッチローラ４０が配置されている。タッチローラ４０は、外側セパレータ８６ｂ（２枚のセパレータシート８６ａ、８６ｂのうちの外側に配置されるセパレータ）の外方から巻芯２０に押し付けられるように構成されている。具体的には、タッチローラ４０はローラ支持部４２に回転自在に取り付けられている。ローラ支持部４２は図示しない押圧機構に連結され、かかる押圧機構は、ローラ支持部４２を所定方向（図示した例では上下の直線方向）に移動させて、タッチローラ４０を巻芯２０に押し付けるように構成されている。なお、ここではタッチローラ４０の中心線Ｃ１と巻芯２０の中心線Ｃ２とが重なるように配置されている。
【００４２】
図２Ｂは捲回工程の初期操作（巻き始め）の段階における巻芯２０の周辺を拡大して示している。図２Ｂに示すように、負極シート８４ｂのライン中には、負極チャック３０ｂ（第１の挿入手段）が取り付けられている。負極チャック３０ｂは、負極シート８４ｂの先端部分８５ｂ（初期操作の段階における負極シートの巻き始めの部位）を所定の位置に挿入するように構成されている。具体的には、負極チャック３０ｂは、シート先端部分８５ｂを巻芯２０の近傍で把持する把持ローラ３２、３４と、当該負極チャック３０ｂを移動させる駆動機構（図示せず）とを備えている。駆動機構は、負極チャック３０ｂを所定方向（図では左方向）に移動させ、把持ローラ３２、３４に把持されたシート先端部分８５ｂをセパレータシート８６ａ、８６ｂ間に誘導するように構成されている。
【００４３】
なお、図２Ｂでは省略したが、正極シート８４ａのライン中には、正極チャック３０ａ（第２の挿入手段）が配設されている。正極チャック３０ａは、負極チャック３０ｂと同様の構造（すなわち把持ローラおよび駆動機構）を有し、正極シート８４ａの先端部分（初期操作の段階における正極シートの巻き始めの部位）を巻芯２０と内側セパレータシート８６ａ（２枚のセパレータ８６ａ、８６ｂのうちの内側に配置されるセパレータ）との間に挿入するように構成されている。
【００４４】
次に、図３Ａ〜図３Ｆを参照しながら、本実施形態の製造装置１００の動作および捲回電極体の捲回工程について順に説明する。なお、図３Ａ〜図３Ｆでは、正極チャック３０ａを省略して示している。
【００４５】
まず、図３Ａに示したように、巻芯２０に２枚のセパレータシート８６ａ、８６ｂを巻き付ける。具体的には、２枚のセパレータシート８６ａ、８６ｂをロール状態５６ａ、５６ｂから引き出して、巻芯２０に設けられたスリット２１に貫通させ、各セパレータシート８６ａ、８６ｂにテンションローラ６６ａ、６６ｂでテンション（例えば１００ｇｆ（約０．９８Ｎ）／ｃｍ２）を加えながら巻芯２０を回転（例えば１回転）させて巻き付ける。このようにして、最初に巻芯の外周にセパレータシート８６ａ、８６ｂを巻き付ける。
【００４６】
このとき、外側セパレータ８６ｂは、後述するタッチローラ４０の押付位置４７よりも巻芯回転方向の前方において巻芯２０に巻き付けられるように該巻芯２０に供給される。すなわち、外側セパレータ８６ｂの供給位置８９は、タッチローラ４０の押付位置４７よりも巻芯回転方向の下流側（即ち前方）に配置される。
【００４７】
次に、負極シート８４ｂを巻芯２０に巻き取る準備を行う。すなわち、ロール状態５４ｂから負極シート８４ｂを引き出し、負極シート８４ｂにテンションローラ６４ｂでテンション（例えば１００ｇｆ／ｃｍ２）を加えながら、負極シートの巻き始めの部位を負極チャック３０ｂの把持ローラ３２、３４で把持する。これにより、把持ローラ３２、３４の把持位置よりもシート後側はテンション（例えば１００ｇｆ／ｃｍ２）が印加された状態となるが、把持ローラ３２、３４の把持位置よりもシート前側は、テンションローラ６４ｂによるテンションがかからず、テンションフリーの状態となる。
【００４８】
次に、図３Ｂに示すように、負極チャック３０ｂを所定方向（図では左方向）に移動させ、巻芯２０の外周に巻き付けられた２枚のセパレータ８６ａ、８６ｂ間にシート先端部分８５ｂを挿入する。
【００４９】
このとき、シート先端部分８５ｂが後述するタッチローラ４０による押付位置４７よりも巻芯回転方向の前方において２枚のシート状セパレータ間に配置されるように挿入される。すなわち、シート先端部分８５ｂの端辺８７は、タッチローラ４０の押付位置４７よりも巻芯回転方向の下流側に配置される。
【００５０】
続いて、タッチローラ４０を所定の押付方向（図では鉛直上向き）に移動させ、外側セパレータシート８６ｂの外方からタッチローラ４０を巻芯２０に押し付ける（クランプする）。このタッチローラの押付（クランプ）によって、タッチローラ４０と巻芯２０との間で負極シート８４ｂの先端部分８５ｂを２枚のセパレータシート８６ａ、８６ｂごと狭持する。
【００５１】
このとき、タッチローラ４０は、矢印「７２」で示すように、テンションフリーのシート先端部分８５ｂを、セパレータシート８６ａ、８６ｂとともに巻芯２０の回転中心Ｃへ向けて押し付ける。
【００５２】
次に、図３Ｄに示すように、タッチローラ４０を巻芯２０に押し付けながら巻芯２０を矢印「７０」方向に少し回転させ、タッチローラ４０と巻芯２０との間で狭持したシート先端部分８５ｂを巻芯２０に巻き込む。このシート先端部分８５ｂの巻き込みによって、負極シート８５ｂにテンションを付与しても巻芯２０から容易に外れないようにすることができるので、負極チャック３０ｂの把持ローラ３２、３４を開放して負極シート８４ｂにテンションを掛ける。このようにして、負極シート８４ｂを巻芯２０に巻き取る準備が完了する。
【００５３】
次に、図３Ｅに示すように、正極シート８４ａを巻芯２０に巻き取る準備を行う。本実施形態では、ロール状態５４ａから正極シート８４ａを引き出し、正極シート８４ａにテンションローラ６４ａでテンション（例えば１００ｇｆ／ｃｍ２）を加えながら当該シートの先端部分８５ａを正極チャックの把持ローラで把持する。そして、巻芯２０を矢印「７０」方向にゆっくりと回転させながら正極チャックを移動させ、シート先端部分８５ａを巻芯２０と内側セパレータシート８６ａとの間に挿入する。シート先端部分８５ａは、内側セパレータシート８６ａ上に載置されつつ、タッチローラ４０の押付位置４７まで誘導され、巻芯２０に巻き込まれる。そして、正極チャックの把持ローラを開放して正極シート８４ａにテンションを掛ける。このようにして、正極シート８４ａを巻芯２０に巻き取る準備が完了する。
【００５４】
なお、この実施形態では、まず負極シートを巻き取る準備を行い、その後正極シートを巻き取る準備を行っているが、かかる準備を同時に行ってもよい。すなわち、正極シートの先端部分８５ａを巻芯２０と内側セパレータ８６ａとの間に挿入しつつ、負極シートの先端部分８５ｂを２枚のセパレータ８６ａ、８６ｂ間に挿入することができる。
【００５５】
このようにして、正負極シート８４ａ、８４ｂおよび２枚のセパレータシート８６ａ、８６ｂを巻き取る準備が完了したら、その後、図３Ｆに示すように、タッチローラ４０により押し付けながら巻芯２０を矢印「７０」方向に回転させる。これにより、正極シート８４ａ、負極シート８４ｂおよび２枚のセパレータシート８６ａ、８６ｂは、タッチローラ４０による締め付けを受けながら巻芯２０に巻き取られる。そして、正極シート８４ａ、負極シート８４ｂおよび２枚のセパレータシート８６ａ、８６ｂを、それぞれ巻き取り終了時に所定の長さ（例えば４ｍ５０ｃｍ）となるように終端位置で切断し、終端位置で切断された巻き終わり部分を巻き取ることにより、捲回電極体が製造（形成）される。このようにして、捲回電極体の捲回工程が完了する。
【００５６】
本実施形態の捲回電極体の製造方法および製造装置によれば、捲回工程の初期操作（巻き始め）の段階において、外側セパレータ８６ｂをタッチローラ４０の押付位置４７よりも巻芯回転方向の前方において巻芯２０に巻き付けられるように供給しているので、該タッチローラ４０の押付位置４７における２枚のセパレータ８６ａ、８６ｂ間の隙間（換言すれば負極シート８４ｂの先端部分８５ａを挿入するための隙間）を十分に確保することができる。これにより、シート先端部分８５ｂを２枚のセパレータ８６ａ、８６ｂ間の隙間の深い位置（すなわちタッチローラの押付位置４７よりも巻芯回転方向の前方）まで挿入して配置することができるので、当該シート先端部分８５ｂをタッチローラ４０でしっかりと押し付け（クランプ）可能な構成とすることができる。
【００５７】
加えて、当該先端部分８５ｂを２枚のセパレータ８６ａ、８６ｂごと巻芯２０の回転中心へ向けて押し付けているので、当該タッチローラの押付力がシートを弛ませる方向に作用することを回避し得る。すなわち、タッチローラで押し付ける（クランプする）際に発生するシート先端部分８５ｂの弛みを未然に防止することができる。そのため、巻き始め段階における捲回電極体の内部での巻きズレを防止することができる。その結果、負極シート８４ｂが精度よく巻き付けられた信頼性の高い捲回電極体を備えた電池を提供することができる。
【００５８】
さらに、上記捲回工程は、正負極シート８４ａ、８４ｂおよび２枚のセパレータ８６ａ、８６ｂにそれぞれテンションがかかった状態で実行されるので、捲回中における各シートの巻きズレ（典型的には各シートの幅方向における巻きズレ）の発生を抑制することができる。
【００５９】
なお、この実施形態では、負極シート８４ｂの先端部分８５ｂをタッチローラ４０でクランプする例を示したが、タッチローラ４０で巻芯２０の回転中心Ｃ方向に押し付けるのであれば、正負にかかわらずシート先端部分の弛みを抑制することができ、それゆえ例えば正負を逆の配置として、タッチローラ４０で正極シート８４ａの先端部分をクランプするように構成してもよい。
【００６０】
また、この実施形態では、図３Ｂに示したように、タッチローラ４０を鉛直上向きの直線方向に移動させる一例を示したが、タッチローラ４０の押付方向にかかわらず、シート先端部分を巻芯２０の回転中心Ｃへ向けて押し付けるように構成されているのであれば、シート先端部分の弛みを抑制することができ、それゆえ、例えば図４Ａ及び図４Ｂに示したように、タッチローラ４０の押付方向が鉛直上方向ではなく斜め上方向となるように装置構成部材を配設してもよい。
【００６１】
また、タッチローラ４０を移動させる方向も直線方向に限らず、例えば図５Ａ及び図５Ｂに示したように、支点７５を中心としてタッチローラ４０が弧を描くように移動させることができる。かかる構成によれば、タッチローラ４０を、押し付けの際に接触する外側セパレータ８６ｂをシート先端部分８５ｂとともに巻芯回転方向（すなわちシートを弛ませる方向と逆方向）に引っ張るように移動させることができる。そのため、当該タッチローラ４０の押付（クランプ）に起因するシート先端部分の弛みを一層抑制することができる。
【００６２】
以下、図１に戻って、捲回電極体８０を構成する材料について詳述する。本実施形態に係る捲回電極体８０は、通常のリチウムイオン電池の捲回電極体と同様、正極シート８４ａと負極シート８４ｂとをややずらしつつ捲回して作製される捲回電極体８０である。
【００６３】
図１に示すように、正極シート８４ａはシート状の正極集電体の両面に電池用正極活物質層８１ａが付着されて形成され得る。ただし、正極活物質層８１ａは正極シート８４ａの長手方向に沿った一方の側縁（図では下側の側縁）には付着されず、正極集電体を一定の幅にて露出させた正極活物質層非形成部分８３ａが形成される。負極シート８４ｂも正極シート８４ａと同様の構成を有し、シート状の負極集電体の両面に負極活物質層８１ｂが付着されて形成され得る。そして負極シート８４ｂの一方の側縁（図では上側の側縁）には、負極集電体が露出した負極活物質層非形成部分８３ｂが形成され得る。
【００６４】
なお、かかる捲回電極体８０を構成する材料および部材自体は、従来のリチウムイオン電池の電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば、正極集電体にはアルミニウム箔（本実施形態）その他の正極に適する金属箔が好適に使用される。正極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２等が挙げられる。
【００６５】
一方、負極集電体には銅箔（本実施形態）その他の負極に適する金属箔が好適に使用される。負極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等が挙げられる。
【００６６】
また、セパレータシート８６ａ、８６ｂとしては多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。例えば、合成樹脂製（例えばポリエチレン等のポリオレフィン製）多孔質セパレータシートが好適に使用し得る。なお、電解質として固体電解質若しくはゲル状電解質を使用する場合には、セパレータが不要な場合（即ちこの場合には電解質自体がセパレータとして機能し得る。）があり得る。
【００６７】
なお、このようにして形成された捲回電極体８０を電解質とともに容器に収容することにより、電池を製造することができる。かかる電池の構成は特に制限されない。ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ等が好適な電池の構成として挙げられる。特に本発明の実施に好適な電池の構成はリチウムイオン二次電池である。リチウムイオン二次電池は高エネルギー密度で高出力を実現できる電池であるため、高性能な電減、特に車両搭載用電源を構築することができる。
【００６８】
この場合、電解質は例えばＬｉＰＦ６等のリチウム塩である。適当量（例えば濃度１Ｍ）のＬｉＰＦ６等のリチウム塩をジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒（例えば質量比１：１）のような非水電解液に溶解して電解液として使用することができる。また、容器の材質は、典型的な電池で使用されるものと同じであればよく特に制限はないが、比較的軽量な材質が挙げられる。例えば、好ましくは表面に絶縁用樹脂コーティングが施されているような金属製容器、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂その他の合成樹脂製容器が好適である。容器に捲回電極体８０を収容するとともに、電解液を注入して封止することによって電池は構築される。
【００６９】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】捲回電極体の構成について説明するための図。
【図２Ａ】捲回電極体の製造装置の構成を模式的に示す概略図。
【図２Ｂ】捲回工程の初期操作の段階における巻芯の周辺を拡大した要部拡大図。
【図３Ａ】捲回電極体の捲回工程について説明する工程図。
【図３Ｂ】捲回電極体の捲回工程について説明する工程図。
【図３Ｃ】捲回電極体の捲回工程について説明する工程図。
【図３Ｄ】捲回電極体の捲回工程について説明する工程図。
【図３Ｅ】捲回電極体の捲回工程について説明する工程図。
【図３Ｆ】捲回電極体の捲回工程について説明する工程図。
【図４Ａ】本実施形態の改変例の捲回工程について説明する工程図。
【図４Ｂ】本実施形態の改変例の捲回工程について説明する工程図。
【図５Ａ】本実施形態の改変例の捲回工程について説明する工程図。
【図５Ｂ】本実施形態の改変例の捲回工程について説明する工程図。
【図６Ａ】従来の捲回電極体の捲回工程について説明する工程図。
【図６Ｂ】従来の捲回電極体の捲回工程について説明する工程図。
【図６Ｃ】従来の捲回電極体の捲回工程について説明する工程図。
【図６Ｄ】従来の捲回電極体の捲回工程について説明する工程図。
【図７Ａ】従来の捲回電極体の捲回工程について説明する工程図。
【図７Ｂ】従来の捲回電極体の捲回工程について説明する工程図。
【符号の説明】
【００７１】
２０    巻芯
２１    スリット
２２    巻芯支持部
３０ａ  正極チャック
３０ｂ  負極チャック
３２    把持ローラ
４０    タッチローラ
４２    ローラ支持部
４７    押付位置
５４ａ  ロール状態の正極シート
５４ｂ  ロール状態の負極シート
５６ａ、５６ｂ  ロール状態のセパレータシート
６４ａ、６４ｂ、６６ａ、６６ｂ  テンションローラ
７０    回転方向
８０    捲回電極体
８１ａ  正極活物質層
８１ｂ  負極活物質層
８２    電極体シート
８３ａ  正極活物質層非形成部分
８３ｂ  負極活物質層非形成部分
８４ａ  正極シート
８４ｂ  負極シート
８５ａ  正極シートの先端部分
８５ｂ  負極シートの先端部分
８６ａ  内側セパレータシート
８６ｂ  外側セパレータシート
８７    端辺
８９    供給位置
９０    巻芯
９１    スリット
９２ａ  シート状セパレータ
９２ａ  外側セパレータ
９２ｂ  内側セパレータ
９４    シート状電極
９６    チャック
９８    ローラ
１００  製造装置
Ｃ      回転中心
Ｃ１    ローラの中心線
Ｃ２    巻芯の中心線
【図１】
2009064686.tif 000003
【図２Ａ】
2009064686.tif 000004
【図２Ｂ】
2009064686.tif 000005
【図３Ａ】
2009064686.tif 000006
【図３Ｂ】
2009064686.tif 000007
【図３Ｃ】
2009064686.tif 000008
【図３Ｄ】
2009064686.tif 000009
【図３Ｅ】
2009064686.tif 000010
【図３Ｆ】
2009064686.tif 000011
【図４Ａ】
2009064686.tif 000012
【図４Ｂ】
2009064686.tif 000013
【図５Ａ】
2009064686.tif 000014
【図５Ｂ】
2009064686.tif 000015
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2009064686.tif 000017
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
2009064686.tif 000019
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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