(57)【要約】      （修正有）【課題】電極体と集電タブとを確実に接合しつつ良好な生産性にて波板状集電タブを備えた捲回型電池（典型的にはリチウムイオン電池等の二次電池）を製造する方法を提供する。【解決手段】電極体シートを捲回する作業と、捲回作業により捲回されていく電極体２１に対し、所定の間隔で集電タブシート１０の一部を折り返して形成した折畳部を捲回されていく途上の電極体２１における積層端部の外周面２４に配置する作業と、を包含し、ここで捲回作業及び折畳部配置作業は、所定の間隔で積層端部の外周面２４に配置された複数の折畳部のそれぞれが積層端部の異なる層間隙間に配置され且つ捲回電極体の径方向に複数の折畳部が配列する。【選択図】図４Ｃ
2009181812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺シート状の正極用及び負極用集電体の表面にそれぞれ正極用及び負極用電極活物質層が形成された正極用及び負極用電極体シートが捲回されてなる捲回電極体と、
該捲回電極体の正極側又は負極側に接続される集電タブシートであって、該シートを交互に折り返して形成された複数の折畳部を備えると共に、それら折畳部が前記捲回により前記捲回電極体の径方向に積層する前記集電体の電極活物質層非形成部分から成る積層端部の層間隙間にそれぞれ配置される集電タブシートと、
前記集電タブシートと電気的に接続される正極側又は負極側の外部接続用電極端子と、
を備えた電池の製造方法であって、
前記電極体シートを捲回する作業と、
前記捲回作業により捲回されていく電極体に対し、所定の間隔で前記集電タブシートの一部を折り返して形成した前記折畳部を該捲回されていく途上の電極体における前記積層端部の外周面に配置する作業と、
を包含し、
ここで前記捲回作業及び前記折畳部配置作業は、前記所定の間隔で前記積層端部の外周面に配置された複数の折畳部のそれぞれが前記積層端部の異なる層間隙間に配置され且つ捲回電極体の径方向に該複数の折畳部が配列するように行われることを特徴とする、電池の製造方法。
【請求項２】
前記捲回作業及び前記折畳部配置作業は、前記積層端部の層間隙間毎に前記折畳部が一つずつ配置されていくように行われる、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記捲回作業及び前記折畳部配置作業を実施後、前記捲回された電極体の積層端部と該積層端部の層間隙間に挿入されている前記複数の折畳部とをまとめて接合する集電タブ接合作業を行う、請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記接合作業において、前記集電タブの一部と前記電極端子とを直接接合する、請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記電極端子は、前記電極体の捲回中心に配置された軸芯である、請求項１〜４の何れか一つに記載の製造方法。
【請求項６】
長尺シート状の正極用及び負極用集電体の表面にそれぞれ正極用及び負極用電極活物質層が形成された正極用及び負極用電極体シートが捲回されてなる捲回電極体と、
該捲回電極体の正極側又は負極側に接続される集電タブシートであって、該シートを交互に折り返して形成された複数の折畳部を備えると共に、それら折畳部が前記捲回により前記捲回電極体の径方向に積層する前記集電体の電極活物質層非形成部分から成る積層端部の層間隙間にそれぞれ配置される集電タブシートと、
前記集電タブシートと電気的に接続される正極側又は負極側の外部接続用電極端子と、
を備えた電池を製造するために用いられる装置であって、
前記電極体シートを捲回中心となる軸芯の周りに捲回する捲回手段と、
前記捲回手段により捲回されていく電極体に対し、所定の間隔で前記集電タブシートの一部を折り返して形成した前記折畳部を該捲回されていく途上の電極体における前記積層端部の外周面に配置する集電タブ供給手段と、
を備えており、
ここで前記捲回手段及び前記集電タブ供給手段は、前記所定の間隔で前記積層端部の外周面に配置された複数の折畳部のそれぞれが前記積層端部の異なる層間隙間に配置され且つ捲回電極体の径方向に該複数の折畳部が配列するように相互に連関して作動するように構成されていることを特徴とする、製造装置。
【請求項７】
前記集電タブ供給手段は、前記集電タブシートの一部を折り返して前記折畳部を形成するとともに、該形成した折畳部を前記捲回手段により捲回されていく電極体の外周面に配置する可動押出バーを備える、請求項６に記載の製造装置。
【請求項８】
長尺シート状の正極用及び負極用集電体の表面にそれぞれ正極用及び負極用電極活物質層が形成された正極用及び負極用電極体シートが捲回されてなる捲回電極体と、
該捲回電極体の正極側又は負極側に接続される集電タブシートであって該シートが交互に折り返されて形成された複数の折畳部を備えると共に、それら折畳部が前記捲回により前記捲回電極体の径方向に積層する前記集電体の電極活物質層非形成部分から成る積層端部の層間隙間にそれぞれ配置される集電タブシートと、
前記集電タブシートと電気的に接続される正極側又は負極側の外部接続用電極端子とを備え、
ここで前記集電タブシートの一部と前記電極端子とが直接接合されていることを特徴とする、電池。
【請求項９】
前記電極端子は、前記電極体の捲回中心に配置された軸芯である、請求項８に記載の電池。
【請求項１０】
請求項８若しくは９に記載の電池または請求項１から５のいずれか一つに記載の製造方法により製造された電池、を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池及び該電池を製造する技術に関する。詳しくは、渦巻き状構造を有する捲回型の電極体に波形の集電タブが形成された捲回型電池および該電池の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池の一形態として、渦巻き状構造を有する電極体（捲回型電極体）を備えた電池が挙げられる。電極体を渦巻き状構造とすることにより、所定容積あたりの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。かかる捲回型電極体を備えた電池（以下「捲回型電池」という。）、特に捲回型リチウムイオン電池は、高出力が得られる電源として車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯シート端末の電源として重要性が高まっている。
【０００３】
ところで、この種の電池（捲回型電池）の集電方法の一つとしてタブ式集電がある。即ち、この形態の電池では、長尺シート状の集電体から成る電極体の長手方向に沿う側縁端部を活物質層非形成部分（即ち集電体が露出している部分）としておき、その側縁端部（活物質層非形成部分）が捲回によって径方向に積層されて成る積層端部に集電タブを接続する。かかる構成では、集電タブを介して電極体より電流を取り出すことができるため、集電抵抗を低減し、充放電効率を向上させることができる。
【０００４】
このような集電タブの一形態として、典型的には金属箔から成る長尺シート状の集電体を屏風状（換言すれば波板状）に折り曲げてなる集電タブが提案されている。例えば特許文献１には、電極体を構成する正極又は負極の芯体（集電体）の端縁（即ち上記積層端部）に、帯板状の集電タブ部材を屏風状に折り曲げてなる集電タブを噛合させる技術が開示されている。また、この種の集電タブに関する他の従来技術としては特許文献２が挙げられる。
【特許文献１】特開２００１−１５５７１１号公報
【特許文献２】特開２０００−３２３１２０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、上述した従来技術においては、生産効率の観点から更なる改善の余地がある。すなわち、特許文献１に開示された技術では、集電タブの構築（集電タブを屏風状に折り曲げる加工）と、捲回電極体の構築（電極体シートの捲回）とを別々に行い、その後、屏風状の集電タブを電極体端面に取り付けているが、生産効率の観点からは集電タブの構築と捲回電極体の構築とを同時に行うことが好ましい。
【０００６】
また、特許文献１の技術では、屏風状の集電タブを電極体端面に押し込む際、該集電タブの互いに対向する折曲げ面の間にそれぞれの芯体（集電体）端縁を１つずつ挟み込んで噛合させる必要があるが、該芯体端縁の配列ピッチ（即ち上記積層端部の層間隙間）は非常に狭いために位置ズレが生じ易く、電極体と集電タブとが正しく接合されない虞がある。電極体と集電タブとが正しく接合されないと、電気的接続が十分に確保できず集電抵抗が増大する虞があるので（或いは接続不良となる虞があるので）好ましくない。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、電極体と集電タブとを確実に接合しつつ良好な生産性にて波板状集電タブを備えた捲回型電池（典型的にはリチウムイオン電池等の二次電池）を製造する方法を提供することである。また、そのような製造方法で製造される集電タブ付き捲回型電池（典型的にはリチウムイオン電池等の二次電池）を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によって提供される電池の製造方法は、長尺シート状の正極用及び負極用集電体の表面にそれぞれ正極用及び負極用電極活物質層が形成された正極用及び負極用電極体シートが捲回されてなる捲回電極体と、該捲回電極体の正極側又は負極側に接続される集電タブシートであって、該シートを交互に折り返して形成された複数の折畳部を備えると共に、それら折畳部が上記捲回により上記捲回電極体の径方向に積層する上記集電体の電極活物質層非形成部分から成る積層端部の層間隙間にそれぞれ配置される集電タブシートと、上記集電タブシートと電気的に接続される正極側又は負極側の外部接続用電極端子（即ち外部機器と電気的に接続するための正極端子又は負極端子をいう。以下同じ。）とを備えた電池の製造方法である。
【０００９】
本製造方法は、上記電極体シートを捲回する作業と、上記捲回作業により捲回されていく電極体に対し、所定の間隔で上記集電タブシートの一部を折り返して形成した上記折畳部を該捲回されていく途上の電極体における上記積層端部の外周面に配置する作業とを包含する。そして、上記捲回作業及び上記折畳部配置作業は、上記所定の間隔で上記積層端部の外周面に配置された複数の折畳部のそれぞれが上記積層端部の異なる層間隙間に配置され且つ捲回電極体の径方向に該複数の折畳部が配列するように行われることを特徴とする。
【００１０】
上記構成の製造方法によれば、捲回により積層された電極体の積層端部（活物質層非形成部分）の層間隙間に集電タブの一部である上記折畳部を順次配置しつつ、そのまま捲回電極体を構築することができる。即ち、本発明の製造方法では、捲回電極体の捲回作業（工程）と集電タブの折畳部配置作業（工程）とを同時に行うことができる。従って、良好な生産性にて（即ち効率よく迅速に）捲回電極体を作製することができる。
【００１１】
また、シート状集電タブを折り畳みながら配置することにより、積層端部（電極活物質層非形成部分）の層間隙間の幅・サイズに関係なく該隙間に折畳部を確実に配置（挿入）することができ、電極体と集電タブとの位置ズレを防止することができる。その結果、製品不良（例えば捲回電極体と集電タブとの位置ズレに起因する接続不良など）を防止することができる。
【００１２】
また、かかる製造方法によれば、集電タブを波形に折り畳むことで形成される複数の折畳部が電極体の上記積層端部の径方向（積層方向）に揃うように配列される。このように複数の折畳部を配列することにより、捲回電極体の内部から発生したガスを該集電タブによって覆われていない捲回電極体の端面から放出することができる。従って、上記方法によれば、良好なガス抜き性を確保し得る捲回電極体を備えた電池を提供することができる。また、複数の折畳部が一列に揃うことによって、折畳部と積層端部との接合作業を容易に行うことができるというメリットもある。
【００１３】
ここで開示される製造方法の好ましい一態様では、上記捲回作業及び折畳部配置作業は、積層端部の層間隙間毎に折畳部が一つずつ配置されていくように行われる。このように折畳部を配置・配列することにより、捲回電極体と集電タブとの接触面積を増大させることができる。その結果、より集電効率のよい電池（例えばリチウムイオン電池等の二次電池）を製造することができる。
【００１４】
ここで開示される製造方法の好ましい他の一態様では、上記捲回作業及び折畳部配置作業を実施後、上記捲回された電極体の積層端部と該積層端部の層間隙間に挿入されている複数の折畳部とをまとめて接合する集電タブ接合作業を行う。
【００１５】
かかる構成の製造方法によれば、電極体と各折畳部とをまとめて一度に接合することができ、生産性の向上およびエネルギーコスト（製造コスト）削減等の観点から好ましい。また、積層端部の層間隙間は、該隙間に挿入された折畳部の厚みによって塞がれるので、該積層端部（即ち露出したシート状集電体から成る部分）の剛性を向上させることができる。これによって、上述した接合処理を、該積層端部を無理に屈曲させることなく行うことができ、積層端部（即ち電極活物質層非形成部分）を構成する集電体自体の破損（箔状の集電体である場合は当該箔の破れ）等を防止することができる。
【００１６】
ここで開示される製造方法の好ましい一態様では、上記接合作業において、上記集電タブの一部と上記電極端子とを直接接合する。かかる方法によれば、電極体と集電タブと外部接続用電極端子（正極端子又は負極端子）との接合を一度にまとめて行うことができ、生産性およびエネルギーコスト等の観点から好ましい。また、集電タブの折畳部を電極端子に直付けしているので、余計な接続部材（例えば集電タブと外部接続用電極端子とを繋ぐリード部材等）を介在させずに集電タブ及び電極端子を介して電流を電池外部に直接取り出すことができ、簡便な集電構造を有する電池を良好な生産性にて提供することができる。
【００１７】
ここで開示される製造方法の好ましい一態様では、上記電極端子は平坦面を有している。そして、該平坦面に上記集電タブの折畳部が接合される。かかる構成の製造方法によれば、外部接続用電極端子（正極端子又は負極端子）の平坦面に集電タブの折畳部を面接触させた状態にて接合し得るので、両者の接合作業が容易になるとともに集電接合面における接合強度を向上させることができる。
【００１８】
ここで開示される製造方法の好ましい一態様では、上記電極端子は、上記電極体の捲回中心に配置された軸芯である。かかる構成の製造方法によれば、集電タブが有する複数の折畳部のうちの捲回最内周側に配置された折畳部と電極端子とが直接的に接合され得るので、接合作業が容易になるとともに、集電接合面の剛性が向上した電池（例えば円筒形状の捲回型電池）を製造することができる。
【００１９】
また、本発明は、ここで開示される製造方法で好適に製造し得る電池を提供する。本発明によって提供される電池の好適な一態様は、長尺シート状の正極用及び負極用集電体の表面にそれぞれ正極用及び負極用電極活物質層が形成された正極用及び負極用電極体シートが捲回されてなる捲回電極体と、該捲回電極体の正極側又は負極側に接続される集電タブシートであって該シートが交互に折り返されて形成された複数の折畳部を備えると共に、それら折畳部が上記捲回により上記捲回電極体の径方向に積層する上記集電体の電極活物質層非形成部分から成る積層端部の層間隙間にそれぞれ配置される集電タブシートと、上記集電タブシートと電気的に接続される正極側又は負極側の外部接続用電極端子とを備える電池である。そして、上記集電タブシートの一部と上記電極端子とが直接接合されていることを特徴とする。
【００２０】
かかる構成の捲回型電池（典型的にはリチウムイオン電池等の二次電池）では、集電タブシートの折畳部が上記電極端子に直接的に接合（直付け）されているので、余計な接続部材（例えば集電タブと外部接続用電極端子とを繋ぐリード部材等）を介在させずに集電タブ及び電極端子を介して電流を直接取り出すことができる。また、電池内部の集電スペースが低減されるとともに、集電抵抗を低減し得、電池出力の向上を実現することができる。また、振動等によって接続部材（例えばリード部材等）が破損する虞もない。
【００２１】
好ましくは、上記電極端子は平坦面を有しており、該平坦面に上記集電タブの折畳部が面接触した状態で溶接されている。電極端子の平坦面に集電タブの折畳部を面接触させた状態で接合されることにより、集電接合面における接合強度の向上が図られる。
【００２２】
本発明によって提供される電池の更に好ましい一態様では、上記電極端子は、上記電極体の捲回中心に配置された軸芯である。かかる構成によれば、集電タブシートと電極端子との集電接合面の剛性が向上する。
【００２３】
また、本発明は、ここで開示される製造方法を好適に実施するための製造装置を提供する。本発明によって提供される製造装置は、長尺シート状の正極用及び負極用集電体の表面にそれぞれ正極用及び負極用電極活物質層が形成された正極用及び負極用電極体シートが捲回されてなる捲回電極体と、該捲回電極体の正極側又は負極側に接続される集電タブシートであって、該シートを交互に折り返して形成された複数の折畳部を備えると共に、それら折畳部が上記捲回により上記捲回電極体の径方向に積層する上記集電体の電極活物質層非形成部分から成る積層端部の層間隙間にそれぞれ配置される集電タブシートと、上記集電タブシートと電気的に接続される正極側又は負極側の外部接続用電極端子とを備えた電池を製造するために用いられる装置である。
【００２４】
そして本発明に係る装置は、上記電極体シートを捲回中心となる軸芯の周りに捲回する捲回手段と、上記捲回手段により捲回されていく電極体に対し、所定の間隔で上記集電タブシートの一部を折り返して形成した上記折畳部を該捲回されていく途上の電極体における上記積層端部の外周面に配置する集電タブ供給手段とを備える。
【００２５】
そして、上記捲回手段及び上記集電タブ供給手段は、上記所定の間隔で上記積層端部の外周面に配置された複数の折畳部のそれぞれが上記積層端部の異なる層間隙間に配置され且つ捲回電極体の径方向に該複数の折畳部が配列するように相互に連関して作動するように構成されていることを特徴とする。
【００２６】
かかる構成の装置によって、ここで開示される集電タブを備えた捲回型電池の製造方法を好適に実施することができる。
【００２７】
好ましくは、上記集電タブ供給手段は、上記集電タブシートの一部を折り返して上記折畳部を形成するとともに、該形成した折畳部を上記捲回手段により捲回されていく電極体の外周面に配置する可動押出バーを備える。このような可動押出バー（後述する実施形態参照）を備えることにより、捲回中の電極体における積層端部の外周面に集電タブシートの一部を折り返して形成した折畳部をスムーズに所定の間隔で配置していくことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
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。本発明は以下の実施形態に限定されない。なお、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く、また、図面を簡略化するために実際よりも捲回数が少ない捲回電極体を例示している。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。なお、以下の図面では、正極側を例として主に説明するが、正負のいずれにも適用可能な実施形態であり、負極側についても同様に適用することができる。
【００２９】
図１を参照しながら本実施形態に係る捲回電極体６０に使用される捲回可能な形状を有する電極体シート２０の構成について説明する。図１は本実施形態の捲回電極体６０の構成を模式的に示す斜視図である。また、図２は捲回電極体６０の要部断面を拡大して示す要部断面図である。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態に係る捲回電極体６０は、電極体シート２０を捲回することによって形成されている。電極体シート２０は、捲回電極体６０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。電極体シート２０は、典型的な捲回電極体と同様に、長尺シート状の正極用及び負極用集電体（以下、それぞれ「正極シート３０」、「負極シート４０」という。）を計２枚のシート状セパレータ（以下「セパレータシート２２」という。）と共に積層して形成されている。
【００３１】
正極シート３０は、長尺シート状の正極集電体３４の表面に電池用正極活物質層３２が付着されて形成されている。ただし、正極活物質層３２は電極体シート２０の幅方向の端辺に沿う一方の側縁（図では上側の側縁部分）には付着されず、正極集電体３４を一定の幅（例えば１０ｍｍ）にて露出させた正極活物質層非形成部分３６が形成されている。
【００３２】
一方、負極シート４０も正極シート３０と同様に、長尺シート状の負極集電体４４の表面に電池用負極活物質層４２が付着されて形成されている。ただし、負極活物質層４２は電極体シート２０の幅方向の端辺に沿う一方の側縁（図では下側の側縁部分）には付着されず、負極集電体４４を一定の幅（例えば１０ｍｍ）にて露出させた負極活物質層非形成部分４６が形成されている。
【００３３】
なお、正極シート３０および負極シート４０を構成する材料自体は、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３４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。負極集電体４４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。
【００３４】
捲回電極体６０を構築する際には、正極シート３０と負極シート４０とをセパレータシート２２を介して積層した電極体シート２０を用意する。このとき、セパレータシート２２は正極シート３０の正極活物質層非形成部分（正極集電体３４の露出部分）３６が外方にはみ出るように（即ち正極活物質層３２とセパレータシート２２とが対向するように）重ね合せられる。
【００３５】
負極シート４０も正極シート３０と同様に積層され、負極活物質層非形成部分（負極集電体４４の露出部分）４６がセパレータシート２２から外方にはみ出るように（即ち負極活物質層４２とセパレータシート２２とが対向するように）重ね合せられる。かかる電極体シート２０を捲回（例えば５０捲回程度）することによって捲回電極体６０が得られる。
【００３６】
捲回電極体６０の捲回軸方向における中央部分には、捲回コア部分６２（即ち正極シート３０の正極活物質層３２と負極シート４０の負極活物質層４２とセパレータシート２２とが密に積層された部分）が形成される。また、捲回電極体６０の捲回軸方向の一方の端部には、正極活物質層非形成部分３６（正極集電体３４の露出部分）が捲回されて積層された正極集電体積層部６３（箔状の正極集電体が積層した構成の正極集電体積層部）が形成される。そして、捲回電極体６０の捲回軸方向の他方の端部には、負極活物質層非形成部分４６（負極集電体４４の露出部分）が捲回されて積層された負極集電体積層部６４（箔状の負極集電体が積層した構成の負極集電体積層部）が形成される。
【００３７】
捲回電極体６０の正極側には、正極側集電タブシート１０が接続される。正極側集電タブシート１０を構成する材料は、良好な導電性を有し且つ正極集電体３４と適切に接合し得る材料が好ましく、ここでは長尺シート状のアルミニウム箔である。また、この実施形態では、捲回電極体６０の負極側には、負極側集電タブシート１８が接続される（図６参照）。負極側集電タブシート１８を構成する材料は、良好な導電性を有し且つ負極集電体４４と適切に接合し得る材料が好ましく、例えば長尺シート状の銅箔を好適に使用することができる。
【００３８】
正極側集電タブシート１０は、図２に示すように該シートを交互に折り返して形成された複数の折畳部１４を備えた波型の集電タブシート１０である。そして、それら複数の折畳部１４は、上記捲回により捲回電極体６０の径方向（図２では左右方向）に積層する正極集電体３４の正極活物質層非形成部分３６から成る積層端部の層間隙間にそれぞれ配置（挿入）されて接合されている。この実施形態では、複数の折畳部１４は、正極活物質層非形成部分３６から成る積層端部の層間隙間毎に一つずつ配置されている。このように集電タブシート１０の折畳部１４を積層端部の層間隙間に配置することにより、集電タブシート１０と正極シート３０との接触面積を増大することができ、高い集電効率を達成することができる。
【００３９】
なお、集電タブシート１０、１８は、正極側又は負極側の外部接続用電極端子８０、８６とそれぞれ電気的に接続される（図２、図６参照）。この実施形態では、外部接続用正極端子８０、８６は、捲回電極体６０の捲回最内周の内側に配置され、集電タブシート１０、１８とそれぞれ接合されている。  
【００４０】
次に、図３Ａ〜図３Ｃを参照しながら、上述した捲回電極体６０と集電タブシート１０とを備えた電池を製造するために用いられる製造装置７０について説明する。図３Ａは製造装置７０の構成を模式的に示す上面模式図であり、図３Ｂおよび図３Ｃは、製造装置７０の動作を説明するための断面模式図である。以下、主として捲回電極体の正極側について説明するが、本実施形態に係る製造装置は負極側についても同様に適用可能なものである。
【００４１】
本実施形態に係る製造装置７０は、電極体シート２０を捲回中心となる軸芯７２の周りに捲回する捲回手段と、捲回されていく途上の電極体２１（以下「捲回途上体２１」とも称する）における積層端部の外周面２４に折畳部１４を配置する集電タブ供給手段７４と、から構成されている。
【００４２】
軸芯７２は、引き出されてくる電極体シート２０を巻き取り、巻き取り終了後には捲回電極体６０から取り外されるように構成されている。この実施形態では、軸芯７２は、捲回手段としての軸芯支持部（図示せず）に連結固定されている。軸芯支持部は、捲回手段を構成する図示しない駆動源（例えばモータ）に接続され、軸芯７２を一方向に回転自在に支持している。そして、軸芯支持部は、軸芯７２を一方向に回転させることによって、搬送されてくる電極体シート２０を、捲回中心となる軸芯７２の周りに捲回するようになっている。
【００４３】
上記軸芯７２には、集電タブ供給手段７４が取り付けられている。集電タブ供給手段７４は、捲回手段（即ち回転する軸芯７２）により捲回されていく電極体２０に対し、所定の間隔で集電タブシート１０の一部を折り返して形成した折畳部１４を該捲回されていく途上の電極体（捲回途上体）２１における積層端部の外周面２４（積層最外周に位置する正極活物質層非形成部分３６の面上）に配置するように構成されている。そして、捲回手段及び集電タブ供給手段７４は、所定の間隔で積層端部の外周面２４に配置された複数の折畳部１４のそれぞれが積層端部の異なる層間隙間に配置され且つ捲回電極体６０の径方向に該複数の折畳部１４が配列するように相互に連関して作動するようになっている。
【００４４】
この実施形態では、集電タブ供給手段７４は、図３Ｂに示すように、連結椀部７３を介して軸芯７２に連結固定されており、当該軸芯７２とともに一方向に回転するように構成されている。また、集電タブ供給手段７４は、図３Ｃに示すように、集電タブシート１０の一部を折り返して折畳部１４を形成する可動押出バー７６を備える。この可動押出バー７６は、該形成した折畳部１４を捲回手段により捲回されていく捲回途上体２１の外周面２４に配置するようになっている。
【００４５】
詳しくは、可動押出バー７６は、軸芯７２とともに回転しつつ電極体２１が捲回されて積層された直後に押し出され、その外周面２４に折畳部１４を配置する。また、可動押出バー７６は、電極体２１が更に捲回されて積層される前に再び引き戻される。そして、可動押出バー７６の押し出しと引き戻しとを、軸芯７２とともに回転させつつ適当なタイミングで繰り返すことにより、複数の折畳部１４のそれぞれを積層端部の異なる層間隙間に配置することができる。
【００４６】
なお、この実施形態では、可動押出バー７６は、図３Ｂに示すように集電タブシート１０とともにガイドレール７５に収容されている。ガイドレール７５は、図示しない駆動機構（例えばモータ）に連結され、可動押出バー７６を所定方向（図では左右方向）に選択的に移動し得るように支持している。このようにガイドレール７５を使用することにより、複数の折畳部１４のそれぞれを積層端部の異なる層間隙間に精度よく配置することができる。
【００４７】
また、この実施形態では、集電タブ供給手段７４は位置調整機構７９を備えている。位置調整機構７９は、捲回手段により捲回されていく捲回途上体２１の大きさに合わせて集電タブ供給手段７４の位置を調整するように構成されている。この実施形態では、位置調整機構７９は、捲回途上体２１の大きさを検出する変位センサ（例えばレーザ変位計）と、集電タブ供給手段７４を積層方向（径方向）に移動させる駆動機構（図示せず）とを備えている。そして、駆動機構は、変位センサで検出した捲回途上体２１の大きさ（例えば外周面２４の位置であってもよい）に基づいて、可動押出バー７６によって形成した折畳部１４が捲回途上体２１の外周面２４に配置されるように集電タブ供給手段７４（特に可動押出バー７６）の高さ位置を調整する。
【００４８】
さらに、この実施形態では、集電タブ供給手段７４は集電タブ押さえ７８を備えている。集電タブ押さえ７８は、図３Ｃに示すように、捲回途上体２１の外周面２４に配置された折畳部１４を軸芯７２に向けて押し付けるように構成されている。これにより、交互に折り畳まれた折畳部１４に折り目を付けることができる。また、集電タブ押さえ７８は、捲回途上体２１の外周面２４に配置された折畳部１４を軸芯７２に向けて押し付けることによって、捲回中に折畳部１４が捲回途上体２１の外周面２４から剥落しないように固定する役割も持つ。図示した例では、集電タブ押さえ７８は、ガイドレール７５と電極体シート２０との間に配置されており、バネ機構７７を介して集電タブ供給手段７４に揺動自在に取り付けられている。そして、バネ機構７７の弾性力によって折畳部１４を軸芯７２に向けて押し付けるようになっている。
【００４９】
次に、図４Ａ〜図４Ｃ及び図５Ａ〜図５Ｃを参照しながら、上述した捲回電極体６０と集電タブシート１０とを備えた電池の製造工程および製造装置７０の動作について説明する。なお、各図では捲回電極体の径方向に積層する積層端部の片側（図では上側）に波形集電タブ１０を形成しているが、軸芯７２を間に挟んで反対側（図では下側）の積層端部にも同様の工程および装置によって波形集電タブ１０を形成することができる。
【００５０】
まず、図４Ａに示すように、電極体シートを捲回する作業を行う（捲回作業）。この捲回作業は、捲回手段（図示せず）によって捲回中心となる軸芯７２の周りに電極体シート２０を捲回することにより行われる。この実施形態では、電極体シート２０を構成する各構成材料（正負の電極シートおよび２枚のセパレータシート）をロール状態から引き出して軸芯７２に固定し、所定のテンションを加えながら軸芯７２を一方向に回転させることによって電極体シート２０を軸芯７２に巻き付けている。
【００５１】
次に、図４Ｂに示すように、捲回作業により捲回されていく電極体（捲回途上体）２１に対し、所定の間隔で集電タブシート１０の一部を折り返して形成した折畳部１４を該捲回されていく途上の電極体（捲回途上体）２１における積層端部の外周面２４に配置する作業を行う（折畳部配置作業）。この配置作業は、ガイドレール７５から可動押出バー７６を所定方向（図では左方向）に押し出すことにより行われる。
【００５２】
次いで、図４Ｃに示すように、ガイドレール７５に可動押出バー７６を引き戻して収容する。このとき、集電タブ押さえ７８が下方へと移動し、バネ機構７７の弾性力によって折畳部１４を積層方向に（軸芯７２に向けて）押し付ける。これにより、折り畳まれて配置された折畳部１４に折り目を付ける。
【００５３】
次いで、図５Ａに示すように、電極体シート２０をさらに捲回する作業を行う（捲回作業）。この更なる捲回作業によって、捲回途上体２１の外周面２４に配置された折畳部１４の上に電極体シート（電極活物質層非形成部分３６）が巻き付けられる。このようにして、集電タブシート１０の折畳部１４を、積層端部の層間隙間に配置（結果として挿入）することができる。また、この捲回作業は、集電タブ押さえ７８によって折畳部１４を押し付けつつ実行される。これによって、捲回中に折畳部１４が捲回途上体２１の外周面２４から剥落する事態を回避することができる。
【００５４】
次いで、図５Ｂに示すように、位置調整機構７９によって集電タブ供給手段７４の位置を調整（図では上方へ移動）し、集電タブ供給手段７４によって折畳部配置作業を再び行う。このとき、集電タブ供給手段７４は、軸芯７２とともに回転しつつ上記配置作業を実行するので、積層端部の異なる層間隙間に配置した折畳部１４のそれぞれは、捲回電極体の周方向における同じ位置に配置されることとなる。これによって、複数の折畳部１４のそれぞれを、捲回途上体２１の積層方向（捲回電極体６０の径方向）に一列に配列することができる。
【００５５】
そして、捲回手段と集電タブ供給手段７４とを相互に連関して作動させつつ、上記捲回作業と上記折畳部配置作業とを繰り返すことによって、図５Ｃに示すように、複数の折畳部１４のそれぞれを、積層端部の異なる層間隙間に配置するとともに捲回電極体６０の径方向に配列する。その後、電極体シート２０を巻き取り終了時に所定の長さ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。このようにして、複数の折畳部１４が電極活物質層非形成部分３６から成る積層端部の層間隙間にそれぞれ配置された捲回電極体６０を構築することができる。
【００５６】
上記構成の製造方法によれば、捲回により積層された電極体６０の積層端部（活物質層非形成部分３６）の層間隙間に集電タブの一部である上記折畳部１４を順次配置しつつ、そのまま捲回電極体６０を構築することができる。即ち、本実施形態の製造方法では、捲回電極体６０の捲回作業（工程）と集電タブ１０の折畳部配置作業（工程）とを同時に行うことができる。従って、良好な生産性にて（即ち効率よく迅速に）捲回電極体６０を作製することができる。また、シート状の集電タブ１０を折り畳みながら配置することにより、積層端部（電極活物質層非形成部分）の層間隙間の幅・サイズに関係なく該隙間に折畳部１４を確実に配置（挿入）することができ、電極体６０と集電タブ１０との位置ズレを防止することができる。その結果、製品不良（例えば捲回電極体と集電タブとの位置ズレに起因する接続不良など）を防止することができる。
【００５７】
さらに、かかる製造方法によれば、集電タブ１０を波形に折り畳むことで形成される複数の折畳部１４が電極体６０の上記積層端部の径方向（積層方向）に揃うように配列される。このように複数の折畳部１４を配列することにより、捲回電極体６０の内部から発生したガスを該集電タブ１０によって覆われていない捲回電極体６０の端面から放出することができる。従って、上記方法によれば、良好なガス抜き性を確保し得る捲回電極体６０を備えた電池を提供することができる。
【００５８】
なお、上記捲回作業及び折畳部配置作業は、積層端部の層間隙間毎に複数の折畳部１４が一つずつ配置されていくように行われることが好ましい。このように複数の折畳部１４を配置・配列することにより、捲回電極体６０と集電タブ１０との接触面積を増大させることができる。その結果、より集電効率のよい電池（例えばリチウムイオン電池等の二次電池）を製造することができる。
【００５９】
また、捲回作業及び折畳部配置作業を実施後、軸芯７２を捲回電極体６０から取り外し、捲回された電極体６０の積層端部と該積層端部の層間隙間に挿入されている複数の折畳部１４とをまとめて接合する作業を行ってもよい（集電タブ接合作業）。この集電タブ接合接合は、例えば超音波溶接により行うことができる。具体的には、正極活物質層非形成部分３６から成る積層端部と、該積層端部の層間隙間にそれぞれ配置された折畳部１４とを、超音波溶接装置（図示せず）の間に挟んで押圧しつつ超音波振動を加えることにより、超音波溶接することができる。かかる超音波溶接によると、一度の溶接操作によって溶接することができるので、生産性およびエネルギーコスト等の観点から好ましい。
【００６０】
また、積層端部の層間隙間は、該隙間に挿入された折畳部の厚みによって塞がれるので、該積層端部（即ち露出したシート状集電体から成る部分）の剛性を向上させることができる。これによって、上述した接合処理を、該積層端部を無理に屈曲させることなく行うことができ、積層端部（即ち電極活物質層非形成部分）を構成する集電体自体の破損（箔状の集電体である場合は当該箔の破れ）等を防止することができる。なお、かかる超音波溶接に使用する装置および溶接条件自体は、従来の電池の電極体シートに集電タブを超音波接合する場合と同様でよく、特に制限されない。
【００６１】
このようにして構築された捲回電極体６０および波型集電タブシート１０を備えた電池１００の一例を図６に示す。本実施形態に係る電池１００は、上述した方法により構築された捲回電極体６０と、該捲回電極体６０の正極側および負極側に接続される波形集電タブシート１０、１８と、該波形集電タブシート１０、１８と電気的に接続される正極側および負極側の外部接続用電極端子８０、８６とを備えている。この実施形態では、外部接続用電極端子８０、８６は、捲回電極体６０の捲回中心に配置された軸芯である。
【００６２】
図７に示すように、外部接続用正極端子８０は、集電タブ用端子８２と、当該集電タブ用端子８２に連結する外部用端子８３とから構成されている。外部用端子８３は、アルミニウムからなる円柱部材であり、その断面は略円形状である。外部用端子８３は、絶縁部材８１およびナット８４を介して電池ケース８８の蓋体に突設されている。また、外部用端子８３と電池ケース蓋体との隙間は、外部用端子８３を囲むシール部材８９によってシールされている。このように断面円形状の外部用端子８３を使用することにより、シール部材８９によるシール構造を簡易に構築することができる。また、集電タブ用端子８２は、アルミニウムからなる板状部材であり、捲回電極体６０の捲回最内周の内側に挿入されている。この集電タブ用端子８２は平坦な面８５を有しており、かかる平坦面８５には、集電タブシート１０の一部が直接接合（直付け）されている。図示した例では、平坦面８５と、集電タブシート１０のうちの捲回最内周側に位置する折畳部１４ｃとが直接接合されている。
【００６３】
上記構成によれば、集電タブシート１０の折畳部１４ｃが上記電極端子８０に直接的に接合（直付け）されているので、余計な接続部材（例えば集電タブと外部接続用電極端子とを繋ぐリード部材等）を介在させずに集電タブ及び電極端子を介して電流を直接取り出すことができる。また、電池内部の集電スペースが低減されるとともに、集電抵抗を低減し得、電池出力の向上を実現することができる。また、振動等によって接続部材（例えばリード部材等）が破損する虞もない。さらに、集電タブシート１０の折畳部１４ｃが上記電極端子８０の平坦面８５に面接触した状態で溶接されるので、集電接合面における接合強度の向上が図られる。
【００６４】
なお、このような電極端子８０の平坦面８５と集電タブシート１０の折畳部１４ｃとの接合は、集電タブ接合作業と同時に行ってもよい。すなわち、捲回作業及び折畳部配置作業を実施して捲回電極体６０を構築した後、軸芯７２に代えて上記電極端子８０を配置し、捲回電極体６０の積層端部と複数の折畳部１４と電極端子８０とをまとめて溶接してもよい。
【００６５】
かかる方法によれば、電極体６０と集電タブ１０と外部接続用電極端子８０との接合を一度にまとめて行うことができ、生産性およびエネルギーコスト等の観点から好ましい。また、集電タブの折畳部１４ｃを電極端子８０に直付けしているので、余計な接続部材（例えば集電タブと外部接続用電極端子とを繋ぐリード部材等）を介在させずに集電タブ及び電極端子を介して電流を電池外部に直接取り出すことができ、簡便な集電構造を有する電池を良好な生産性にて提供することができる。
【００６６】
次に、図８を参照しながら、波形集電タブ及び集電体積層部を構成する活物質層非形成部の好適な寸法などについて説明する。集電タブシート１０の厚みサイズをＴとし、集電体の電極活物質層非形成部分３６から成る積層端部の層間隙間サイズをＨとし、電極活物質層非形成部分３６の長さをＬとしている。また、電極体シート２０の捲回数をｎとしている。この場合、下記２つの式（１）及び（２）の条件が成立するように各部材サイズなどを適当に調整することが好ましい。
【００６７】
式（１）    Ｔ  ≦  Ｈ／２
式（２）    Ｌ  ＞  （Ｈ−２×Ｔ）×ｎ  
上記式（１）の条件を満たすことにより、集電体の電極活物質層非形成部分３６から成る積層端部の層間隙間に、二つ折りにした折畳部１４を無理なく確実に配置することができる。また、上記式（２）の条件を満たすことにより、捲回電極体６０と集電タブシート１０とを接合する際に、複数の折畳部１４のそれぞれを積層端部の層間隙間に配置した状態を維持しつつ（特に最外周側に位置する折畳部１４ｄが最外周側の活物質層非形成部分３６ｄから外れる不具合を回避しつつ）、確実に寄せ集めることができる。なお、各部材サイズ等の好適な一例を挙げると、例えばＴ＝７０μｍ、Ｌ＝１００００μｍ、Ｈ＝２００μｍ、ｎ＝５０である。
【００６８】
捲回電極体６０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、正極シート３０は長尺状の正極集電体３４の上にリチウムイオン電池用正極活物質層３２が付与されて形成され得る。正極集電体３４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。
【００６９】
一方、負極シート４０は長尺状の負極集電体４４の上にリチウムイオン電池用負極活物質層４２が付与されて形成され得る。負極集電体４４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４２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。
【００７０】
また、正負極シート３０，４０間に使用される好適なセパレータシート２２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。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。
【００７１】
続いて、電池ケース８８内に上記捲回電極体６０と共に収容される電解質の構成について説明する。本実施形態の電解質は例えばＬｉＰＦ６等のリチウム塩である。本実施形態では、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し得る。
【００７２】
次に、電池ケース８８の構成について説明すると、本実施形態の電池ケース８８は捲回電極体６０を収容し得る形状（図示した例では円筒型）を有する。また、電池ケース８８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ケース、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ケースが好適である。また、電池ケース８８の形状は円筒型に限らず、例えば箱型とすることもできる。箱型の電池ケースを用いる場合には、捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって作製される扁平形状の捲回電極体を好適に使用し得る。この電池ケース８８に捲回電極体６０及び波形集電タブ１０、１６を収容し、電解液を注入して封止することによって本実施形態の電池１００は構築される。
【００７３】
なお、本実施形態に係る電池１００は、図９に示すように、特に自動車等の車両に搭載されるモーター（電動機）用電源として好適に使用し得る。即ち、本実施形態に係る電池１００を単電池として所定の方向に配列し、当該単電池をその配列方向に拘束することによって組電池２００を構築し、かかる組電池２００を電源として備える車両２１０（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車）を提供することができる。
【００７４】
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。例えば、電池１００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本発明の実施に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。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本実施形態に係る電極体シートの構成を模式的に示す斜視図。
【図２】本実施形態に係る電極体シートを捲回して成る捲回電極体の要部断面を拡大して示す要部断面図。
【図３Ａ】本実施形態に係る製造装置を模式的に示す上面模式図。
【図３Ｂ】本実施形態に係る製造装置の動作を説明するための断面模式図。
【図３Ｃ】本実施形態に係る製造装置の動作を説明するための断面模式図。
【図４Ａ】本実施形態に係る製造工程を説明するための工程図。
【図４Ｂ】本実施形態に係る製造工程を説明するための断面工程図。
【図４Ｃ】本実施形態に係る製造工程を説明するための断面工程図。
【図５Ａ】本実施形態に係る製造工程を説明するための断面工程図。
【図５Ｂ】本実施形態に係る製造工程を説明するための断面工程図。
【図５Ｃ】本実施形態に係る製造工程を説明するための断面工程図。
【図６】本実施形態に係る捲回電極体を備えた電池の一例を示す図。
【図７】電極端子の取り付け構造について説明するための外観斜視図。
【図８】集電タブシートの周辺を拡大した要部拡大図。
【図９】本実施形態に係る電池（組電池）を備えた自動車の側面模式図。
【符号の説明】
【００７６】
１０    正極側集電タブシート
１４、１４ｃ、１４ｄ    折畳部
１８    負極側集電タブシート
２０    電極体シート
２２    セパレータシート
３０    正極シート
３２    正極活物質層
３４    正極集電体
３６、３６ｄ    正極活物質層非形成部分
４０    負極シート
４２    負極活物質層
４４    負極集電体
４６    負極活物質層非形成部分
６０    捲回電極体
６２    捲回コア部分
６３    正極集電体積層部
７０    製造装置
７２    軸芯
７３    連結椀部
７４    集電タブ供給手段
７６    可動押出バー
７５    ガイドレール
７７    バネ機構
７８    集電タブ押さえ
７９    位置調整機構
８０    正極端子（外部接続用正極端子）
８１    シール部材
８２    集電タブ用端子
８３    外部用端子
８４    ナット
８５    平坦面
８８    電池ケース
１００  電池
２００  組電池
２１０  車両
【図１】
2009181812.tif 000003
【図２】
2009181812.tif 000004
【図３Ａ】
2009181812.tif 000005
【図３Ｂ】
2009181812.tif 000006
【図３Ｃ】
2009181812.tif 000007
【図４Ａ】
2009181812.tif 000008
【図４Ｂ】
2009181812.tif 000009
【図４Ｃ】
2009181812.tif 000010
【図５Ａ】
2009181812.tif 000011
【図５Ｂ】
2009181812.tif 000012
【図５Ｃ】
2009181812.tif 000013
【図６】
2009181812.tif 000014
【図７】
2009181812.tif 000015
【図８】
2009181812.tif 000016
【図９】
2009181812.tif 000017