(57)【要約】  正極芯体（４ａ）上に形成された正極活物質層（４ｂ）とを有する正極板であって、正極芯体（４ａ）の端辺に正極芯体（４ａ）において両面に正極活物質層（４ｂ）が形成された部分の厚みよりも大きな厚みを有する肉厚部（４ｘ）が形成され、正極芯体（４ａ）において両面に正極活物質層（４ｂ）が形成された部分から肉厚部（４ｘ）内に延びる第１領域（４ｙ）と、肉厚部（４ｘ）において第１領域（４ｙ）の外側に位置する第２領域（４ｚ）を有し、第１領域（４ｙ）を構成する金属の結晶粒の最大径の平均が第２領域（４ｚ）を構成する金属の結晶粒の最大径の平均よりも小さく、正極芯体（４ａ）の厚み方向に沿った断面であり正極芯体（４ａ）の端辺が延びる方向に対して垂直な断面において、肉厚部（４ｘ）の内部に位置する第１領域（４ｙ）の幅Ｗ１の肉厚部（４ｘ）の幅Ｗ２に対する割合（Ｗ１／Ｗ２）が０．１５以上である。
2020170598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の芯体と、前記芯体上に形成された活物質層と、を有する電極板であって、
前記芯体は、前記芯体の端辺に、前記芯体において両面に前記活物質層が形成された部分の厚みよりも大きな厚みを有する肉厚部を有し、
前記芯体において両面に前記活物質層が形成された部分から前記肉厚部内に延びる第１領域と、前記肉厚部において前記第１領域の外側に位置する第２領域を有し、
前記第１領域を構成する金属の結晶粒の最大径の平均が、前記第２領域を構成する金属の結晶粒の最大径の平均よりも小さく、
前記芯体の厚み方向に沿った断面であり前記端辺が延びる方向に対して垂直な断面において、前記肉厚部の内部に位置する前記第１領域の幅Ｗ１の前記肉厚部の幅Ｗ２に対する割合（Ｗ１／Ｗ２）が、０．１５以上である電極板。
【請求項２】
前記芯体の厚み方向に沿った断面であり前記端辺が延びる方向に対して垂直な断面において、前記第１領域と前記第２領域の境界の長さは、前記芯体において両面に前記活物質層が形成された部分の厚みの１．５倍以上である請求項１に記載の電極板。
【請求項３】
前記芯体は、アルミニウム又はアルミニウム合金製である請求項１又は２に記載の電極板。
【請求項４】
前記芯体の厚み方向に沿った断面であり前記端辺が延びる方向に対して垂直な断面において、前記肉厚部の幅は、前記肉厚部の最大厚みよりも大きい請求項１〜３のいずれかに記載の電極板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の電極板と、
前記電極板とは極性の異なる他の電極板と、を備えた二次電池。
【請求項６】
金属製の芯体と、前記芯体上に形成された活物質層と、を有する電極板の製造方法であって、
前記芯体上に前記活物質層を形成する活物質層形成工程と、
前記芯体をレーザー切断するレーザー切断工程と、を有し、
前記レーザー切断工程の後、前記芯体は、前記芯体の切断部に、前記芯体において両面に前記活物質層が形成された部分の厚みよりも大きな厚みを有する肉厚部を有し、
前記芯体において両面に前記活物質層が形成された部分から前記肉厚部内に延びる第１領域と、前記肉厚部において前記第１領域の外側に位置する第２領域を有し、
前記芯体の厚み方向に沿った断面であり前記切断部が延びる方向に対して垂直な断面において、前記肉厚部の内部に位置する前記第１領域の幅Ｗ１の前記肉厚部の幅Ｗ２に対する割合（Ｗ１／Ｗ２）が、０．１５以上であり、
前記第１領域は、前記レーザー切断工程において溶融しなかった非溶融部であり、
前記第２領域は、前記レーザー切断工程において溶融した後凝固した溶融凝固部である電極板の製造方法。
【請求項７】
前記レーザー切断工程の後、前記芯体の厚み方向に沿った断面であり前記切断部が延びる方向に対して垂直な断面において、前記第１領域と前記第２領域の境界の長さは、前記芯体において両面に前記活物質層が形成された部分の厚みの１．５倍以上である請求項６に記載の電極板の製造方法。
【請求項８】
前記芯体は、アルミニウム又はアルミニウム合金製である請求項６又は７に記載の電極板の製造方法。
【請求項９】
前記芯体の厚み方向に沿った断面であり前記切断部が延びる方向に対して垂直な断面において、前記肉厚部の幅は、前記肉厚部の最大厚みよりも大きい請求項６〜８のいずれかに記載の電極板の製造方法。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれかに記載の製造方法により製造された電極板と、
前記電極板とは極性の異なる他の電極板と、を備えた二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電極板及びその製造方法、二次電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）等の駆動用電源において、アルカリ二次電池や非水電解質二次電池等の二次電池が使用されている。【０００３】
これらの二次電池では、開口を有する有底筒状の外装体と、その開口を封口する封口板により電池ケースが構成される。電池ケース内には、正極板、負極板及びセパレータからなる電極体が電解質と共に収容される。封口板には正極端子及び負極端子が取り付けられる。正極端子は正極集電体を介して正極板に電気的に接続され、負極端子は負極集電体を介して負極板に電気的に接続される。【０００４】
このような二次電池として、複数の正極タブを有する帯状の正極板と、複数の負極タブを有する帯状の負極板とを、帯状のセパレータを介して巻回した偏平状の巻回電極体を備えた二次電池が提案されている（下記特許文献１）。【０００５】
また、正極板ないし負極板を連続発振型レーザーで切断することにより、正極板ないし負極板を構成する芯体（集電箔）の切断部に芯体の厚みよりも厚みの大きい曲面部が形成される技術が提案されている（下記特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１１５４０９号公報
【特許文献２】特開２０１６−３３９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本開示は、信頼性の高い電極板及び二次電池を提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一形態に係る電極板は、
金属製の芯体と、前記芯体上に形成された活物質層と、を有する電極板であって、
前記芯体は、前記芯体の端辺に、前記芯体において両面に前記活物質層が形成された部分の厚みよりも大きな厚みを有する肉厚部を有し、
前記芯体において両面に前記活物質層が形成された部分から前記肉厚部内に延びる第１領域と、前記肉厚部において前記第１領域の外側に位置する第２領域を有し、
前記第１領域を構成する金属の結晶粒の最大径の平均が、前記第２領域を構成する金属の結晶粒の最大径の平均よりも小さく、
前記芯体の厚み方向に沿った断面であり前記端辺が延びる方向に対して垂直な断面において、前記肉厚部の内部に位置する前記第１領域の幅Ｗ１の前記肉厚部の幅Ｗ２に対する割合（Ｗ１／Ｗ２）が、０．１５以上である。【０００９】
電極原板をレーザー等のエネルギー線の照射により切断した場合、エネルギー線の照射により芯体が溶融し、溶融した部分は凝固する。溶融した芯体は表面張力により丸まった状態で凝固するため、芯体の切断部には、芯体の中央領域よりも厚みの厚い肉厚部が生じる。【００１０】
図１１は、レーザー等のエネルギー線の照射により切断された電極板の切断部近傍の断面図である。芯体２０４ａの切断部には、芯体２０４ａの中央領域の厚みよりも厚みの大きい肉厚部２０４ｘが形成されている。肉厚部２０４ｘは、切断時に芯体２０４ａが溶融し凝固した溶融凝固部２０４ｚにより構成される。切断時に芯体２０４ａにおいて溶融しなかった非溶融部２０４ｙと溶融凝固部２０４ｚの境界９００は、肉厚部２０４ｘの付け根部分に形成される。また、芯体２０４ａの厚み方向に沿った断面であり切断部が延びる方向に対して垂直な断面において、境界９００の長さは、芯体２０４ａの中央領域における芯体２０４ａの厚みと略同じとなっている。このような状態であると、境界９００を境に溶融凝固部２０４ｚが、芯体２０４ａから脱離し易くなる。そして、芯体２０４ａから脱離した溶融凝固部２０４ｚが、セパレータを損傷させ、正極板と負極板の短絡の原因となる可能性がある。【００１１】
本開示の一形態に係る電極板の構成によると、第１領域と第２領域の境界が肉厚部内に形成されることにより、芯体の端部に形成された肉厚部が芯体から脱離し難い構成となる。よって、正極板と負極板の短絡が抑制された信頼性の高い二次電池を提供することができる。【００１２】
電極原板の切断時に、芯体において溶融しなかった領域である非溶融部と、芯体において溶融し凝固した領域である溶融凝固部では、それぞれを構成する金属の結晶粒の大きさが異なる。なお、本開示においては、非溶融部である第１領域を構成する金属の結晶粒の最大径の平均が、溶融凝固部である第２領域を構成する金属の結晶粒の最大径の平均よりも小さくする。ここで、第１領域を構成する金属の結晶粒の最大径の平均とは、第１領域を構成する金属の結晶粒を複数個観測し、各結晶粒において径が最も大きい部分の径を測定し、その平均値を算出したものである。第２領域を構成する金属の結晶粒の最大径の平均とは、第２領域を構成する金属の結晶粒を複数個観測し、各結晶粒において径が最も大きい部分の径を測定し、その平均値を算出したものである。【００１３】
本開示の一形態に係る二次電池は、前記電極板と、前記電極板とは極性の異なる他の電極板と、を備える。【００１４】
本開示の一形態に係る電極板の製造方法は、
金属製の芯体と、前記芯体上に形成された活物質層と、を有する電極板の製造方法であって、
前記芯体上に前記活物質層を形成する活物質層形成工程と、
前記芯体をレーザー切断するレーザー切断工程と、を有し、
前記レーザー切断工程の後、前記芯体は、前記芯体の切断部に、前記芯体において両面に前記活物質層が形成された部分の厚みよりも大きな厚みを有する肉厚部を有し、
前記芯体において両面に前記活物質層が形成された部分から前記肉厚部内に延びる第１領域と、前記肉厚部において前記第１領域の外側に位置する第２領域を有し、
前記芯体の厚み方向に沿った断面であり前記切断部が延びる方向に対して垂直な断面において、前記肉厚部の内部に位置する前記第１領域の幅Ｗ１の前記肉厚部の幅Ｗ２に対する割合（Ｗ１／Ｗ２）が、０．１５以上であり、
前記第１領域は、前記レーザー切断工程において溶融しなかった非溶融部であり、
前記第２領域は、前記レーザー切断工程において溶融した後凝固した溶融凝固部である。【００１５】
本開示の一形態に係る電極板の製造方法によると、芯体の切断部に形成された肉厚部が芯体から脱離し難い構成となる。よって、正極板と負極板の短絡が抑制された信頼性の高い二次電池を提供することができる。なお、本開示の一形態に係る二次電池の製造方法は、上述の方法により製造された電極板と、前記電極板とは極性の異なる他の電極板と、を備えた二次電池の製造方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本開示によると、信頼性の高い電極板及びそれを用いた二次電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る二次電池の斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】（ａ）は正極原板の平面図である。（ｂ）はタブ形成後の正極原板の平面図である。（ｃ）は最終正極原板の平面図である。（ｄ）は正極板の平面図である。
【図４】図３（ｄ）のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面の断面図である。
【図５】（ａ）は負極原板の平面図である。（ｂ）はタブ形成後の負極原板の平面図である。（ｃ）は最終負極原板の平面図である。（ｄ）は負極板の平面図である。
【図６】実施形態に係る巻回電極体の平面図である。
【図７】第２正極集電体に正極タブ群を接続し、第２負極集電体に負極タブ群を接続した状態を示す図である。
【図８】第１正極集電体及び第１負極集電体を取り付けた後の封口板の電極体側の面を示す図である。
【図９】第１正極集電体に第２正極集電体を取り付け、第１負極集電体に第２負極集電体を取り付けた後の封口板の電極体側の面を示す図である。
【図１０】変形例１に係る図４に対応する断面図である。
【図１１】参考例に係る図４に対応する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施形態に係る二次電池としての角形二次電池２０の構成を以下に説明する。なお、本開示は、以下の実施形態に限定されない。
【００１９】
図１及び図２に示すように角形二次電池２０は、開口を有する有底角筒状の角形外装体１と、角形外装体１の開口を封口する封口板２からなる電池ケース１００を備える。角形外装体１及び封口板２は、それぞれ金属製であることが好ましい。角形外装体１内には、正極板と負極板を含む巻回電極体３が電解質と共に収容されている。
【００２０】
巻回電極体３の封口板２側の端部には、複数の正極タブ４０からなる正極タブ群４０Ａと、複数の負極タブ５０からなる負極タブ群５０Ａが設けられている。正極タブ群４０Ａは第２正極集電体６ｂ及び第１正極集電体６ａを介して正極端子７に電気的に接続されている。負極タブ群５０Ａは第２負極集電体８ｂ及び第１負極集電体８ａを介して負極端子９に電気的に接続されている。第１正極集電体６ａと第２正極集電体６ｂが正極集電体６を構成している。なお、正極集電体６を一つの部品としてもよい。第１負極集電体８ａと第２負極集電体８ｂが負極集電体８を構成している。なお、負極集電体８を一つの部品としてもよい。
【００２１】
第１正極集電体６ａ、第２正極集電体６ｂ及び正極端子７は金属製であることが好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることがより好ましい。正極端子７と封口板２の間には樹脂製の外部側絶縁部材１０が配置されている。第１正極集電体６ａ及び第２正極集電体６ｂと封口板２の間には樹脂製の内部側絶縁部材１１が配置されている。
【００２２】
第１負極集電体８ａ、第２負極集電体８ｂ及び負極端子９は金属製であることが好ましく、銅又は銅合金製であることがより好ましい。また、負極端子９は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分と、銅又は銅合金からなる部分を有するようにすることが好ましい。この場合、銅又は銅合金からなる部分を第１負極集電体８ａに接続し、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分を封口板２よりも外部側に突出するようにすることが好ましい。負極端子９と封口板２の間には樹脂製の外部側絶縁部材１２が配置されている。第１負極集電体８ａ及び第２負極集電体８ｂと封口板２の間には樹脂製の内部側絶縁部材１３が配置されている。
【００２３】
巻回電極体３と角形外装体１の間には樹脂製の絶縁シートからなる電極体ホルダー１４が配置されている。電極体ホルダー１４は、樹脂製の絶縁シートが袋状又は箱状に折り曲げ成形されたものであることが好ましい。封口板２には電解液注液孔１５が設けられており、電解液注液孔１５は封止部材１６で封止されている。封口板２には、電池ケース１００内の圧力が所定値以上となったときに破断し電池ケース１００内のガスを電池ケース１００外に排出するガス排出弁１７が設けられている。
【００２４】
次に角形二次電池２０の製造方法及び各構成の詳細を説明する。
【００２５】
[正極板]
まず、正極板の製造方法を説明する。
［正極活物質層スラリーの作製］
正極活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、結着材としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、導電材としての炭素材料、及び分散媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）をリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物：ＰＶｄＦ：炭素材料の質量比が９７．５：１：１．５となるように混練し、正極活物質層スラリーを作製する。
【００２６】
［正極保護層スラリーの作製］
アルミナ粉末、導電材としての炭素材料、結着材としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）と分散媒としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を、アルミナ粉末：炭素材料：ＰＶｄＦの質量比が８３：３：１４ となるように混練し、保護層スラリーを作製
する。
【００２７】
［正極活物質層及び正極保護層の形成］
正極芯体としてアルミニウム箔又はアルミニウム合金箔の両面に、上述の方法で作製した正極活物質層スラリー及び正極保護層スラリーをダイコータにより塗布する。このとき、正極芯体の幅方向の中央に正極活物質層スラリーが塗布される。また、正極活物質層スラリーが塗布される領域の幅方向の両端に正極保護層スラリーが塗布されるようにする。
【００２８】
正極活物質層スラリー及び正極保護層スラリーが塗布された正極芯体を乾燥させ、正極活物質層スラリー及び正極保護層スラリーに含まれるＮＭＰを除去する。これにより正極活物質層及び保護層が形成される。その後、一対のプレスローラの間を通過させることにより、正極活物質層を圧縮して正極原板４００とする。
【００２９】
図３（ａ）は、上述の方法で作製された正極原板４００の平面図である。帯状の正極芯体４ａの両面には、正極芯体４ａの長手方向に沿って正極活物質層４ｂが形成されている。正極芯体４ａにおいて、正極活物質層４ｂが形成された領域の幅方向の両端部には正極保護層４ｃが形成されている。そして、正極原板４００の幅方向の両端部には、正極原板４００の長手方向に沿って正極芯体露出部４ｄが形成されている。なお、正極活物質層４ｂの厚みは、正極保護層４ｃの厚みよりも大きいことが好ましい。
【００３０】
図３（ｂ）は、タブ形成後の正極原板４０１の平面図である。正極原板４００の正極芯体露出部４ｄを所定形状に切断することにより、タブ形成後の正極原板４０１を作製する。正極原板４００の切断は、レーザー等のエネルギー線の照射、金型、あるいはカッター等により行うことができる。タブ形成後の正極原板４０１においては、タブ形成後の正極原板４０１の幅方向の両端に、タブ形成後の正極原板４０１の長手方向に沿って複数の正極タブ４０が形成される。なお、正極タブ４０は正極芯体露出部４ｄからなる。図３（ｂ）に示すように、正極タブ４０の根元、及び隣接する正極タブ４０同士の間に形成されるタブ形成後の正極原板４０１の端部に、正極保護層４ｃが残るように正極原板４００を切断することが出来る。なお、正極保護層４ｃは必須の構成ではなく、省略することもできる。また、正極活物質層４ｂが形成された部分を切断し、隣接する正極タブ４０同士の間に形成されるタブ形成後の正極原板４０１の端辺に、正極保護層４ｃが残らないようにしてもよい。なお、正極原板４００をエネルギー線の照射により切断し、正極タブ４０を形成することが好ましい。
【００３１】
正極原板４００をレーザーを用いて切断する場合は、レーザーの出力は、１００Ｗ〜１５００Ｗであることが好ましく、５５０Ｗ〜１０００Ｗであることがより好ましく、６００Ｗ〜１０００Ｗであることがさらに好ましい。レーザーの走査速度は１００ｍｍ／ｓ〜５０００ｍｍ／ｓであることが好ましい。但し、これに限定されない。連続発振（ＣＷ）レーザーを用いてもよいし、パルスレーザーを用いてもよい。
【００３２】
図３（ｃ）は、最終正極原板４０２の平面図である。タブ形成後の正極原板４０１の長手方向に沿って、タブ形成後の正極原板４０１を幅方向における中央部で切断する。これにより、幅方向の大きさが正極板４の大きさである最終正極原板４０２となる。即ち最終正極原板４０２は、長さ方向について正極板４の長さに切断する前の状態である。
【００３３】
図３（ｄ）は、正極板４の平面図である。最終正極原板４０２を所定長さに切断することにより、正極板４とする。なお、生産性をより向上させるためには、後述する巻回電極体の作製工程において最終正極原板４０２を切断することが好ましい。即ち、巻回電極体を巻回しながら、あるいは巻回した後に、巻き終り端部となる部分を切断することが好ましい。なお、正極板４において、正極タブ４０が形成される第１端辺４Ａ以外の３つの端辺（正極板４の長手方向に延びる端辺であって第１端辺４Ａと反対側の端辺、及び正極板４の短手方向に延びる二つの端辺）は、金型やカッター（裁断刃）等のエネルギー線の照射以外の方法で切断することが好ましい。正極板４において、正極タブ４０が形成される第１端辺４Ａ以外の３つの端辺に位置する正極芯体４ａの端部には肉厚部４ｘは形成されていないようにできる。
【００３４】
より高出力な二次電池とするため、巻回電極体３においては、正極板４の各層毎に正極タブ４０が設けられることが好ましい。即ち、正極板４の積層数と正極タブ４０の積層数が同じ、あるいは略同じであることが好ましい。したがって、図３（ｄ）に示すように、正極板４においては、正極タブ４０同士が近い距離（Ｄ１）をおいて配置された部分と、正極タブ４０同士が遠い距離（Ｄ２）をおいて配置された部分が存在する。そして、巻回電極体３において巻回中心から巻回外側（外周側）に向かって径が大きくなる。したがって、正極タブ４０を積層した場合に、それぞれの正極タブ４０の位置が揃うようにするため、正極板４の巻き始め端部から巻き終わり端部に向かって、距離Ｄ１及び距離Ｄ２はそれぞれ徐々に大きくなるように設定することが好ましい。なお、後述する負極タブ５０についても同様である。
【００３５】
図４は、図３（ｄ）のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図であり、正極板４において正極タブ４０が設けられた第１端辺４Ａ近傍の断面図である。図４に示すように、正極板４の第１端辺４Ａ近傍は、正極芯体４ａにおいて正極活物質層４ｂが形成されていない活物質層非形成領域を有する。活物質層非形成領域において、正極活物質層４ｂと隣接する部分には、正極保護層４ｃが形成されている。
【００３６】
正極芯体４ａの端部には、正極芯体４ａにおいて両面に正極活物質層４ｂが形成された部分の厚みＴ１よりも厚みの大きい肉厚部４ｘが形成されている。肉厚部４ｘにおいて最も厚みが大きい部分の厚みはＴ２である。
肉厚部４ｘは、レーザー等のエネルギー線の照射により正極芯体４ａが溶融し、その後、溶融した正極芯体４ａが凝固することにより形成される。
ここで、正極芯体４ａにおいてエネルギー線の照射により溶融しない部分を非溶融部（第１領域）４ｙとする。また、正極芯体４ａにおいてエネルギー線の照射により溶融し、凝固した部分を、溶融凝固部（第２領域）４ｚとする。
【００３７】
図４に示すように、正極芯体４ａにおいて両面に正極活物質層４ｂが形成されている領域から肉厚部４ｘの内部まで第１領域４ｙが延びていることが好ましい。肉厚部４ｘの内部に第１領域４ｙが位置し、その外側に第２領域４ｚが位置していることが好ましい。
【００３８】
図４に示す断面、即ち、正極芯体４ａの厚み方向に沿った断面であり正極芯体４ａの端辺が延びる方向に対して垂直な断面において、肉厚部４ｘの内部に位置する非溶融部（第１領域）４ｙの幅Ｗ１の肉厚部４ｘの幅Ｗ２に対する割合（Ｗ１／Ｗ２）が、０．１５以上であることが好ましい。このような構成であると、非溶融部（第１領域）４ｙと溶融凝固部（第２領域）４ｚの境界６００が肉厚部４ｘの内部に配置されることにより、溶融凝固部（第２領域）４ｚが正極芯体４ａから脱落し難くなる。Ｗ１／Ｗ２は、０．２以上であることがより好ましく、０．３以上であることがさらに好ましい。Ｗ１／Ｗ２は、０．８以下であることが好ましく、０．７以下であることがより好ましい。
【００３９】
図４に示す断面において、境界６００の長さは、正極芯体４ａにおいて両面に正極活物質層４ｂが形成されている部分の厚みＴ１の１．５倍以上であることが好ましい。このような構成であると、溶融凝固部（第２領域）４ｚが正極芯体４ａからより脱落し難くなる。
【００４０】
正極芯体４ａにおいて両面に正極活物質層４ｂが形成された部分の厚みをＴ１とし、  肉厚部４ｘにおいて最も厚みの大きい分部の厚みをＴ２としたとき、Ｔ２／Ｔ１の値が、１．１〜４．０であることが好ましく、１．１〜２．５がより好ましい。このような構成であると、肉厚部４ｘが隣接するセパレータと接触し難くなるため、溶融凝固部（第２領域）４ｚが正極芯体４ａからより脱落し難くなる。
【００４１】
図４に対応する断面において、非溶融部（第１領域）４ｙを構成する金属の結晶粒の最大径の平均は、溶融凝固部（第２領域）４ｚを構成する金属の結晶粒の最大径の平均よりも小さい。
非溶融部４ｙを構成する金属の結晶粒の最大径の平均は、図４に対応する断面において、非溶融部４ｙを構成する金属の結晶粒を複数個観察することにより算出される。具体的には、非溶融部４ｙを構成する金属の各結晶粒において径が最も大きい部分の径をそれぞれ測定し、その平均値を算出し、結晶粒の最大径の平均とする。
第２領域４ｚを構成する金属の結晶粒の最大径の平均は、図４に対応する断面において、第２領域４ｚを構成する金属の結晶粒を複数個観察することにより算出される。具体的には、第２領域４ｚを構成する金属の各結晶粒において径が最も大きい部分の径をそれぞれ測定し、その平均値を算出し、結晶粒の最大径の平均とする。
非溶融部（第１領域）４ｙを構成する金属の結晶粒の最大径の平均は、例えば２〜２０μｍとすることができる。溶融凝固部（第２領域）４ｚを構成する金属の結晶粒の最大径の平均は、例えば５〜３０μｍとすることができる。但し、これに限定されない。
【００４２】
[負極板]
次に、負極板の製造方法を説明する。
［負極活物質層スラリーの作製］
負極活物質としての黒鉛、結着材としてのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）及びカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、及び分散媒としての水を、黒鉛：ＳＢＲ：ＣＭＣの質量比が９８：１：１となるように混練し、負極活物質層スラリーを作製する。
【００４３】
［負極活物質層の形成］
負極芯体としての厚さ８μｍの銅箔の両面に、上述の方法で作製した負極活物質層スラリーをダイコータにより塗布する。
【００４４】
負極活物質層スラリーが塗布された負極芯体を乾燥させ、負極活物質層スラリーに含まれる水を除去する。これにより負極活物質層が形成される。その後、一対のプレスローラの間を通過させることにより、負極活物質層を圧縮して負極原板５００とする。
【００４５】
図５（ａ）は、上述の方法で作製された負極原板５００の平面図である。帯状の負極芯体５ａの両面には、負極芯体５ａの長手方向に沿って負極活物質層５ｂが形成されている。そして、負極原板５００の幅方向の両端部には、負極原板５００の長手方向に沿って負極芯体露出部５ｃが形成されている。
【００４６】
図５（ｂ）は、タブ形成後の負極原板５０１の平面図である。タブ形成後の負極原板５０１の負極芯体露出部５ｃを所定形状に切断することにより、タブ形成後の負極原板５０１を作製する。負極原板５００の切断は、レーザー等のエネルギー線の照射、金型、あるいはカッター等により行うことができる。タブ形成後の負極原板５０１においては、タブ形成後の負極原板５０１の幅方向の両端に、タブ形成後の負極原板５０１の長手方向に沿って複数の負極タブ５０が形成される。なお、負極タブ５０は負極芯体露出部５ｃからなる。なお、負極原板５００をエネルギー線の照射により切断し、負極タブ５０を形成することが好ましい。
【００４７】
図５（ｃ）は、最終負極原板５０２の平面図である。タブ形成後の負極原板５０１の長手方向に沿って、タブ形成後の負極原板５０１を幅方向における中央部で切断する。これにより、幅方向の大きさが負極板５の大きさである最終負極原板５０２となる。即ち最終負極原板５０２は、長さ方向について負極板５の長さに切断する前の状態である。
【００４８】
図５（ｄ）は、負極板５の平面図である。最終負極原板５０２を所定長さに切断することにより、負極板５とする。なお、生産性をより向上させるためには、後述する巻回電極体の作製工程において最終負極原板５０２を切断することが好ましい。即ち、巻回電極体を巻回しながら、あるいは巻回した後に、巻き終り端部となる部分を切断することが好ましい。
【００４９】
[巻回電極体の作製]
上述の方法で作製した正極板４及び負極板５を、ポリオレフィン製の帯状のセパレータ７０を介して巻回し、偏平状の巻回電極体３を製造する。なお、上述の通り、最終正極原板４０２の一方端と、最終負極原板５０２の一方端を巻き取り機に供給し、巻回中あるいは巻回後に、最終正極原板４０２と最終負極原板５０２を所定の位置で切断することが好ましい。
【００５０】
図６は、巻回電極体３の平面図である。巻回電極体３において、巻回軸が延びる方向における一つの端部には、複数の正極タブ４０からなる正極タブ群４０Ａと、複数の負極タブ５０からなる負極タブ群５０Ａが設けられる。
【００５１】
巻回電極体３において、正極板４の積層数をＮ１（層）としたとき、積層される正極タブ４０の枚数は０．８×Ｎ１以上であることが好ましく、０．９×Ｎ１以上であることがより好ましい。
巻回電極体３において、負極板５の積層数をＮ２（層）としたとき、積層される負極タブ５０の枚数は０．８×Ｎ２以上であることが好ましく、０．９×Ｎ２以上であることがより好ましい。
【００５２】
[集電体とタブの接続]
図７に示すように、二つの巻回電極体３の正極タブ群４０Ａを第２正極集電体６ｂに接続すると共に、二つの巻回電極体３の負極タブ群５０Ａを第２負極集電体８ｂに接続する。正極タブ群４０Ａは第２正極集電体６ｂに接合されて接合部６０が形成される。負極タブ群５０Ａは第２負極集電体８ｂに接合されて接合部６１が形成される。接合方法としては、超音波溶接（超音波接合）、抵抗溶接、レーザー溶接等を用いることができる。
【００５３】
第２正極集電体６ｂには、薄肉部６ｃが形成され、薄肉部６ｃ内には集電体開口６ｄが形成されている。この薄肉部６ｃにおいて、第２正極集電体６ｂは第１正極集電体６ａに接合される。第２正極集電体６ｂには、封口板２の電解液注液孔１５と対向する位置に集電体貫通穴６ｅが形成されている。第２負極集電体８ｂには、薄肉部８ｃが形成され、薄肉部８ｃ内には集電体開口８ｄが形成されている。この薄肉部８ｃにおいて、第２負極集電体８ｂは第１負極集電体８ａに接合される。
【００５４】
[封口板への各部品取り付け] 
図８は、各部品を取り付けた封口板２の電池内部側の面を示す図である。封口板２への各部品取り付けは次のように行われる。
【００５５】
封口板２の正極端子挿入孔２ａの周囲の電池外面側に外部側絶縁部材１０を配置する。封口板２の正極端子挿入孔２ａの周囲の電池内面側に内部側絶縁部材１１及び第１正極集電体６ａを配置する。そして、正極端子７を電池外部側から、外部側絶縁部材１０の貫通孔、封口板２の正極端子挿入孔２ａ、内部側絶縁部材１１の貫通孔及び第１正極集電体６ａの貫通孔に挿入し、正極端子７の先端を第１正極集電体６ａ上にカシメる。これにより、正極端子７及び第１正極集電体６ａが封口板２に固定される。なお、正極端子７においてカシメられた部分と第１正極集電体６ａを溶接することが好ましい。
【００５６】
封口板２の負極端子挿入孔２ｂの周囲の電池外面側に外部側絶縁部材１２を配置する。封口板２の負極端子挿入孔２ｂの周囲の電池内面側に内部側絶縁部材１３及び第１負極集電体８ａを配置する。そして、負極端子９を電池外部側から、外部側絶縁部材１２の貫通孔、封口板２の負極端子挿入孔２ｂ、内部側絶縁部材１３の貫通孔及び第１負極集電体８ａの貫通孔に挿入し、負極端子９の先端を第１負極集電体８ａ上にカシメる。これにより、負極端子９及び第１負極集電体８ａが封口板２に固定される。なお、負極端子９においてカシメられた部分と第１負極集電体８ａを溶接することが好ましい。
【００５７】
内部側絶縁部材１１において、封口板２に設けられた電解液注液孔１５と対向する部分には、注液開口１１ａが設けられている。また、注液開口１１ａの縁部には筒状部１１ｂが設けられている。
【００５８】
［第１集電体と第２集電体の接続］
図９は、第１正極集電体６ａに第２正極集電体６ｂを取り付け、第１負極集電体８ａに第２負極集電体８ｂを取り付けた後の封口板２の電池内部側の面を示す図である。
正極タブ群４０Ａが接続された第２正極集電体６ｂを、その一部が第１正極集電体６ａと重なるようにして、内部側絶縁部材１１上に配置する。そして、薄肉部６ｃにレーザー照射することにより、第２正極集電体６ｂと第１正極集電体６ａを接合する。これにより接合部６２が形成される。また、負極タブ群５０Ａが接続された第２負極集電体８ｂを、その一部が第１負極集電体８ａと重なるようにして、内部側絶縁部材１３上に配置する。そして、薄肉部８ｃにレーザー照射することにより、第２負極集電体８ｂと第１負極集電体８ａを接合する。これにより接合部６３が形成される。
【００５９】
［二次電池の作製］
図９における一方の巻回電極体３の上面と他方の巻回電極体３の上面とが直接ないし他の部材を介して接するように二つの正極タブ群４０Ａ及び二つの負極タブ群５０Ａを湾曲させる。これにより、二つの巻回電極体３を一つに纏める。そして、二つの巻回電極体３を、箱状ないし袋状に成形した絶縁シートからなる電極体ホルダー１４内に配置する。
【００６０】
一方の正極タブ群４０Ａと他方の正極タブ群４０Ａとは、それぞれ異なる向きに湾曲した状態となる。また、一方の負極タブ群５０Ａと他方の負極タブ群５０Ａとは、それぞれ異なる向きに湾曲した状態となる。
【００６１】
電極体ホルダー１４で包まれた二つの巻回電極体３を角形外装体１に挿入する。そして、封口板２と角形外装体１を溶接し、角形外装体１の開口を封口板２により封口する。そして、封口板２に設けられた電解液注液孔１５を通じて角形外装体１内に電解液を注液する。その後、電解液注液孔１５をブラインドリベット等の封止部材１６により封止する。これにより角形二次電池２０が完成する。
【００６２】
以下の方法でサンプル１〜７に係る正極板を作製した。
[サンプル１]
正極芯体として日本工業規格ＪＩＳアルミニウム３００３材（Ａ３００３）からなる厚み１５μｍのアルミニウム合金箔を用いて上述の方法で正極原板を作製した。
そして、この正極原板を、連続発振型レーザーを用いて切断し、タブ形成後の正極原板を作製した。なお、レーザーの条件は、出力６００Ｗ、走査速度４０００ｍｍ／ｓ、スポット径１９．３μｍとした。
その後、その後カッターを用いてタブ形成後の正極原板を所定サイズに切断し、サンプル１の正極板とした。
【００６３】
[サンプル２]
正極芯体として日本工業規格ＪＩＳアルミニウム３００３材（Ａ３００３）からなる厚み１５μｍのアルミニウム合金箔を用いて上述の方法で正極原板を作製した。
そして、この正極原板を、連続発振型レーザーを用いて切断し、タブ形成後の正極原板を作製した。なお、レーザーの条件は、出力９００Ｗ、走査速度４０００ｍｍ／ｓ、スポット径１９．３μｍとした。
その後、その後カッターを用いてタブ形成後の正極原板を所定サイズに切断し、サンプル２の正極板とした。
【００６４】
[サンプル３]
正極芯体として日本工業規格ＪＩＳアルミニウム１０８５材（Ａ１０８５）からなる厚み１５μｍのアルミニウム合金箔を用いて上述の方法で正極原板を作製した。
そして、この正極原板を、連続発振型レーザーを用いて切断し、タブ形成後の正極原板を作製した。なお、レーザーの条件は、出力６００Ｗ、走査速度４０００ｍｍ／ｓ、スポット径１９．３μｍとした。
その後、その後カッターを用いてタブ形成後の正極原板を所定サイズに切断し、サンプル３の正極板とした。
【００６５】
[サンプル４]
正極芯体として日本工業規格ＪＩＳアルミニウム１０８５材（Ａ１０８５）からなる厚み１５μｍのアルミニウム合金箔を用いて上述の方法で正極原板を作製した。
そして、この正極原板を、連続発振型レーザーを用いて切断し、タブ形成後の正極原板を作製した。なお、レーザーの条件は、出力９００Ｗ、走査速度４０００ｍｍ／ｓ、スポット径１９．３μｍとした。  
その後、その後カッターを用いてタブ形成後の正極原板を所定サイズに切断し、サンプル４の正極板とした。
【００６６】
[サンプル５]
正極芯体として日本工業規格ＪＩＳアルミニウム３００３材（Ａ３００３）からなる厚み１５μｍのアルミニウム合金箔を用いて上述の方法で正極原板を作製した。
そして、この正極原板を、連続発振型レーザーを用いて切断し、タブ形成後の正極原板を作製した。なお、レーザーの条件は、出力９００Ｗ、走査速度４０００ｍｍ／ｓ、スポット径３０．２μｍとした。  
その後、その後カッターを用いてタブ形成後の正極原板を所定サイズに切断し、サンプル５の正極板とした。
【００６７】
[サンプル６]
正極芯体として日本工業規格ＪＩＳアルミニウム３００３材（Ａ３００３）からなる厚み１５μｍのアルミニウム合金箔を用いて上述の方法で正極原板を作製した。
そして、この正極原板を、連続発振型レーザーを用いて切断し、タブ形成後の正極原板を作製した。なお、レーザーの条件は、出力９００Ｗ、走査速度２０００ｍｍ／ｓ、スポット径３０．２μｍとした。  
その後、その後カッターを用いてタブ形成後の正極原板を所定サイズに切断し、サンプル６の正極板とした。
【００６８】
[サンプル７]
正極芯体として日本工業規格ＪＩＳアルミニウム３００３材（Ａ３００３）からなる厚み２０μｍのアルミニウム合金箔を用いて上述の方法で正極原板を作製した。
そして、この正極原板を、連続発振型レーザーを用いて切断し、タブ形成後の正極原板を作製した。なお、レーザーの条件は、出力９００Ｗ、走査速度４０００ｍｍ／ｓ、スポット径３０．２μｍとした。  
その後、その後カッターを用いてタブ形成後の正極原板を所定サイズに切断し、サンプル７の正極板とした。
【００６９】
サンプル１〜７の正極板について、図４に対応する断面を観察し、肉厚部４ｘ内に位置する第１領域４ｙの幅Ｗ１（μｍ）、及び肉厚部４ｘの幅Ｗ２（μｍ）を測定した。各サンプルにおける正極芯体の材質、芯体の厚み、切断条件、及びＷ１／Ｗ２の値を表１に示す。
【００７０】
【表１】
2020170598.tif 000003
【００７１】
表１に示すように、正極芯体の材質、正極芯体の厚み、切断条件（レーザー条件）により、Ｗ１／Ｗ２の値を変化させることができることが分かる。切断時に正極芯体において溶融する部分を必要最小限に抑えることで、Ｗ１／Ｗ２の値を大きくすることができると考えられる。
【００７２】
なお、正極芯体としては、サンプル３及び４のような純アルミニウム箔よりも、Ｍｎを含むアルミニウム合金箔を用いることにより、正極芯体が溶融し難く、Ｗ１／Ｗ２の値を大きくし易くなると考えられる。なお、正極芯体を構成するアルミニウム合金箔に含まれるＭｎの量は、０．５〜２質量％であることが好ましい。
【００７３】
[変形例１]
図１０は、変形例１に係る正極板の図４に対応する断面図である。アルミニウム又はアルミニウム合金製の正極芯体１０４ａの両面には正極活物質層４ｂが形成されている。また、正極芯体１０４ａにおいて正極活物質層４ｂの端部近傍の両面には正極保護層４ｃが形成されている。正極芯体１０４ａの切断部である端部には、肉厚部１０４ｘが形成されている。切断時に溶融しなかった非溶融部（第１領域）１０４ｙは、正極芯体１０４ａにおいて両面に正極活物質層４ｂが形成された部分から、肉厚部１０４ｘの内部にまで延びている。肉厚部１０４ｘにおいて、非溶融部（第１領域）１０４ｙの外側には溶融凝固部（第２領域）１０４ｚが形成されている。溶融凝固部（第２領域）１０４ｚは、エネルギー線の照射により正極芯体１０４ａが溶融し、凝固した部分である。肉厚部１０４ｘの内部には、非溶融部１０４ｙと溶融凝固部１０４ｚの境界８００が形成されている。
【００７４】
正極芯体１０４ａの厚み方向に沿った断面であり切断部が延びる方向に対して垂直な断面において、肉厚部１０４ｘは偏平形状を有する。肉厚部１０４ｘの幅Ｗ３は、肉厚部１０４ｘにおいて最も厚みの大きい部分の厚みＴ３よりも大きい。肉厚部１０４ｘの上面には平坦部１０４ｅが形成されている。肉厚部１０４ｘの下面には平坦部１０４ｆが形成されている。
【００７５】
エネルギー線の照射により正極芯体を切断した際に正極芯体の切断部に形成される肉厚部の断面形状は、正極芯体において溶融する部分が大きいほど球状に近づくと考えられる。上述のサンプル１及び２の正極板では、正極芯体の溶融が必要最小限に抑えられており、変形例１のように、肉厚部の断面形状が偏平形状となっている。
肉厚部の断面形状が偏平形状であると、肉厚部の断面形状が球状である場合と比較し、肉厚部が隣接するセパレータと接触し難くなるため、正極芯体から肉厚部が脱離することをより効果的に抑制できる。
【００７６】
≪その他≫
上述の実施形態においては正極芯体としてアルミニウム又はアルミニウム合金製の芯体を用いる例を示したが、負極芯体としてアルミニウム又はアルミニウム合金製の芯体を用いてもよい。また、芯体は金属製であればよく、銅又は銅合金製であってもよい。
【００７７】
上述の実施形態においては正極板に保護層を設ける例を示したが、保護層は必須の構成ではない。保護層を設けなくてもよい。
【００７８】
上述の実施形態においては、電池ケース内に二つの巻回電極体を配置する例を示したが、巻回電極体は一つであってもよいし、三つ以上であってもよい。また、電極体は積層型の電極体であってもよい。
【００７９】
上述の実施形態においては、正極集電体及び負極集電体がそれぞれ二つの部品からなる例を示したが、正極集電体及び負極集電体はそれぞれ一つの部品から構成されてもよい。正極集電体と負極集電体がそれぞれ一つの部品である場合、正極集電体と負極集電体にそれぞれ正極タブ群と負極タブ群を接続した後、正極集電体と負極集電体を封口板に取り付けられた正極端子と負極端子にそれぞれ接続することが好ましい。
【００８０】
正極板、負極板、セパレータ、及び電解質等に関しては、公知の材料を用いることができる。
【符号の説明】
【００８１】
２０・・・角形二次電池
１・・・角形外装体  
２・・・封口板
２ａ・・・正極端子挿入孔  
２ｂ・・・負極端子挿入孔
１００・・・電池ケース
３・・・巻回電極体
４・・・正極板
４Ａ・・・第１端辺
４ａ・・・正極芯体
４ｂ・・・正極活物質層
４ｃ・・・正極保護層
４ｄ・・・正極芯体露出部
４ｘ・・・肉厚部
４ｙ・・・非溶融部（第１領域）
４ｚ・・・溶融凝固部（第２領域）
６００・・・境界
４０・・・正極タブ
４０Ａ・・・正極タブ群
４００・・・正極原板
４０１・・・タブ形成後の正極原板
４０２・・・最終正極原板
５・・・負極板
５ａ・・・負極芯体
５ｂ・・・負極活物質層
５ｃ・・・負極芯体露出部
５０・・・負極タブ
５０Ａ・・・負極タブ群
５００・・・負極原板
５０１・・・タブ形成後の負極原板
５０２・・・最終負極原板
６・・・正極集電体
６ａ・・・第１正極集電体
６ｂ・・・第２正極集電体
６ｃ・・・薄肉部
６ｄ・・・集電体開口
６ｅ・・・集電体貫通穴
７・・・正極端子
８・・・負極集電体
８ａ・・・第１負極集電体
８ｂ・・・第２負極集電体
８ｃ・・・薄肉部
８ｄ・・・集電体開口
９・・・負極端子
１０・・・外部側絶縁部材
１１・・・内部側絶縁部材
１１ａ・・・注液開口
１１ｂ・・・筒状部
１２・・・外部側絶縁部材
１３・・・内部側絶縁部材
１４・・・電極体ホルダー
１５・・・電解液注液孔
１６・・・封止部材
１７・・・ガス排出弁
６０、６１、６２、６３・・・接合部
１０４ａ・・・正極芯体
１０４ｅ、１０４ｆ・・・平坦部
１０４ｘ・・・肉厚部
１０４ｙ・・・非溶融部（第１領域）
１０４ｚ・・・溶融凝固部（第２領域）
８００・・・境界
２０４ａ・・・芯体
２０４ｘ・・・肉厚部
２０４ｙ・・・非溶融部（第１領域）
２０４ｚ・・・溶融凝固部（第２領域）
９００・・・境界
【図１】
2020170598.tif 000004
【図２】
2020170598.tif 000005
【図３】
2020170598.tif 000006
【図４】
2020170598.tif 000007
【図５】
2020170598.tif 000008
【図６】
2020170598.tif 000009
【図７】
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【図８】
2020170598.tif 000011
【図９】
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【図１０】
2020170598.tif 000013
【図１１】
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【国際調査報告】
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2020170598.tif 000016
2020170598.tif 000017
2020170598.tif 000018
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