(57)【要約】  本発明は、積層型二次電池の連続的かつ効率的な製造を可能にする、セパレータと電極とを備える二次電池用積層体の効率的な製造技術を提供する。本発明の二次電池用積層体の製造装置は、長尺の電極原反をロール状に巻いてなる電極ロールと、長尺のセパレータ原反をロール状に巻いてなるセパレータロールと、セパレータロールから繰り出されるセパレータ原反と、電極ロールから繰り出される電極原反とを、セパレータ原反を屈曲または湾曲させてセパレータ原反の全幅に亘って延在する凸部を形成した状態で、凸部が電極原反側とは反対側に位置するように貼り合わせる貼合機構と、セパレータ原反と電極原反との貼り合わせ体の少なくとも電極原反部分を、凸部が設けられている部分で切断する切断機構とを備える。
2019188724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の電極原反をロール状に巻いてなる電極ロールと、
長尺のセパレータ原反をロール状に巻いてなるセパレータロールと、
前記セパレータロールから繰り出されるセパレータ原反と、前記電極ロールから繰り出される電極原反とを、前記セパレータ原反を屈曲または湾曲させてセパレータ原反の全幅に亘って延在する凸部を形成した状態で、前記凸部が前記電極原反側とは反対側に位置するように貼り合わせる貼合機構と、
前記セパレータ原反と前記電極原反との貼り合わせ体の少なくとも電極原反部分を、前記凸部が設けられている部分で切断する切断機構と、
を備える、二次電池用積層体の製造装置。
【請求項２】
前記貼合機構が、セパレータ原反側押え部材と電極原反側押え部材とで前記セパレータ原反と前記電極原反とを挟み込んで貼り合わせる圧着機を備え、
前記セパレータ原反側押え部材が、前記凸部に対応した形状の凹部と、前記凹部内に前記セパレータ原反を吸引して吸着させる吸引部とを有する、請求項１に記載の二次電池用積層体の製造装置。
【請求項３】
前記セパレータ原反側押え部材および電極原反側押え部材が圧着ローラである、請求項２に記載の二次電池用積層体の製造装置。
【請求項４】
前記セパレータ原反側押え部材は、並設された複数の凹部を有し、
各凹部の表面積が、前記凹部の並設方向に向かって漸増または漸減する、請求項２または３に記載の二次電池用積層体の製造装置。
【請求項５】
前記凸部が、前記セパレータ原反の全幅に亘って延在する第１凸部および第２凸部と、前記第１凸部および前記第２凸部間に位置する谷部とを有する、請求項１〜４の何れかに記載の二次電池用積層体の製造装置。
【請求項６】
長尺のセパレータ原反をロール状に巻いてなるセパレータロールから繰り出されたセパレータ原反と、長尺の電極原反をロール状に巻いてなる電極ロールから繰り出された電極原反とを、前記セパレータ原反を屈曲または湾曲させてセパレータ原反の全幅に亘って延在する凸部を形成した状態で、前記凸部が前記電極原反側とは反対側に位置するように貼り合わせる工程（Ａ）と、
前記工程（Ａ）で得た前記セパレータ原反と前記電極原反との貼り合わせ体の少なくとも電極原反部分を、前記凸部が設けられている部分で切断する工程（Ｂ）と、
を含む、二次電池用積層体の製造方法。
【請求項７】
前記工程（Ａ）では、電極原反側押え部材と、前記凸部に対応した形状の凹部および前記凹部内に前記セパレータ原反を吸引して吸着させる吸引部を有するセパレータ原反側押え部材を使用し、前記凹部内に前記セパレータ原反を吸引して吸着させつつ前記電極原反側押え部材と前記セパレータ原反側押え部材とで前記セパレータ原反および電極原反を挟み込んで貼り合わせる、請求項６に記載の二次電池用積層体の製造方法。
【請求項８】
前記セパレータ原反側押え部材および電極原反側押え部材が圧着ローラである、請求項７に記載の二次電池用積層体の製造方法。
【請求項９】
前記工程（Ａ）では、複数の凸部を、各凸部の表面積が前記セパレータ原反の搬送方向に向かって漸増または漸減するように形成する、請求項６〜８の何れかに記載の二次電池用積層体の製造方法。
【請求項１０】
前記凸部が、前記セパレータ原反の全幅に亘って延在する第１凸部および第２凸部と、前記第１凸部および前記第２凸部間に位置する谷部とを有する、請求項６〜９の何れかに記載の二次電池用積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池用積層体の製造装置および二次電池用積層体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池などの二次電池は、小型で軽量、且つエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が可能という特性があり、幅広い用途に使用されている。そして、二次電池は、一般に、正極、負極、および、正極と負極とを隔離して正極と負極との間の短絡を防ぐセパレータなどの電池部材を備えている。【０００３】
ここで、二次電池の構造としては、正極、セパレータおよび負極を交互に積層してなる積層型、並びに、長尺の正極、セパレータおよび負極を重ねて同心円状に巻いてなる捲回型などが知られている。中でも、近年では、エネルギー密度、安全性、品質および耐久性に優れている観点から、積層型二次電池が注目されている。【０００４】
そして、積層型二次電池の製造方法としては、例えば、セパレータで包み込まれた第１の電極と、第２の電極とを交互に積層する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、特許文献１では、第１の帯状電極原反を、短手方向に形成されている複数の山折部を有する帯状セパレータ原反で両面から挟み込んで第一の帯状電極原反と帯状セパレータ原反との接触部を接着した後、山折部の位置で第一の帯状電極原反および帯状セパレータ原反を切断し、更に、第１の帯状電極原反の切断片（第１の電極）をセパレータの山折部を構成していた部分で封止し、得られた第１の電極のセパレータ封止物と第２の電極とを交互に積層することにより、積層型二次電池を製造している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−６３００２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、特許文献１に記載の積層型二次電池の製造方法では、予め準備しておいた、長手方向の長さが略等しい第１の帯状電極原反および山折部を有する帯状セパレータ原反を接着並びに切断して第１の電極とセパレータとの積層体を作製している。そのため、特許文献１に記載の技術では、積層型二次電池を連続的に製造するために多数の積層体が必要な場合には、各部材（原反）の準備と、接着および切断とを交互に繰り返す必要があり、積層型二次電池を連続的かつ効率的に製造することができなかった。【０００７】
このような問題に対し、ロール状に巻かれた長尺の電極原反と、ロール状に巻かれた長尺のセパレータ原反とを使用し、ロール・トゥ・ロールで電極とセパレータとの積層体を製造することも考えられる。しかし、通常、積層型二次電池においては、短絡防止等の安全性の観点からセパレータのサイズが電極よりも大きい積層体が求められているところ、ロール・トゥ・ロールで積層体を製造する際には、重ね合わせた電極原反とセパレータ原反とを切断することになるため、切断位置間において電極とセパレータとの寸法が同一になってしまうという問題があった。【０００８】
そこで、本発明は、積層型二次電池の連続的かつ効率的な製造を可能にする、セパレータと電極とを備える二次電池用積層体の効率的な製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の二次電池用積層体の製造装置は、長尺の電極原反をロール状に巻いてなる電極ロールと、長尺のセパレータ原反をロール状に巻いてなるセパレータロールと、前記セパレータロールから繰り出されるセパレータ原反と、前記電極ロールから繰り出される電極原反とを、前記セパレータ原反を屈曲または湾曲させてセパレータ原反の全幅に亘って延在する凸部を形成した状態で、前記凸部が前記電極原反側とは反対側に位置するように貼り合わせる貼合機構と、前記セパレータ原反と前記電極原反との貼り合わせ体の少なくとも電極原反部分を、前記凸部が設けられている部分で切断する切断機構とを備えることを特徴とする。このように、貼合機構および切断機構を設け、セパレータロールから繰り出されるセパレータ原反と、電極ロールから繰り出される電極原反とを貼り合わせて切断すれば、二次電池用積層体を連続的に製造することができる。また、貼合機構においてセパレータ原反に凸部（屈曲部または湾曲部）を形成した状態でセパレータ原反と電極原反とを貼り合わせ、凸部が設けられている部分で切断機構が少なくとも電極原反部分を切断すれば、セパレータのサイズが電極よりも大きい二次電池用積層体が得られる。従って、積層型二次電池の連続的かつ効率的な製造を可能にする二次電池用積層体を効率的に製造できる。【００１０】
ここで、本発明の二次電池用積層体の製造装置は、前記貼合機構が、セパレータ原反側押え部材と電極原反側押え部材とで前記セパレータ原反と前記電極原反とを挟み込んで貼り合わせる圧着機を備え、前記セパレータ原反側押え部材が、前記凸部に対応した形状の凹部と、前記凹部内に前記セパレータ原反を吸引して吸着させる吸引部とを有することが好ましい。凹部および吸引部を有するセパレータ原反側押え部材を使用すれば、セパレータ原反に凸部（屈曲部または湾曲部）を形成した状態でのセパレータ原反と電極原反との連続的な貼り合わせをより効率的に行うことができる。【００１１】
また、本発明の二次電池用積層体の製造装置は、前記セパレータ原反側押え部材および電極原反側押え部材が圧着ローラであることが好ましい。圧着ローラを使用すれば、セパレータ原反と電極原反との連続的な貼り合わせをより効率的に行うことができる。【００１２】
更に、本発明の二次電池用積層体の製造装置は、前記セパレータ原反側押え部材は、並設された複数の凹部を有し、各凹部の表面積が、前記凹部の並設方向に向かって漸増または漸減することが好ましい。各凹部の表面積が並設方向に向かって漸増または漸減する複数の凹部を並設したセパレータ原反側押え部材を使用すれば、長尺なセパレータに、複数の電極が貼り合わされ、且つ、電極間の距離が漸増または漸減する積層体が得られる。そして、当該積層体を使用すれば、積層型二次電池を効率的かつ容易に製造することができる。【００１３】
そして、本発明の二次電池用積層体の製造装置は、前記凸部が、前記セパレータ原反の全幅に亘って延在する第１凸部および第２凸部と、前記第１凸部および前記第２凸部間に位置する谷部とを有することが好ましい。凸部が第１凸部、第２凸部および谷部を有していれば、セパレータ原反と電極原反との貼り合わせ体を谷部において容易に切断することができる。【００１４】
また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の二次電池用積層体の製造方法は、長尺のセパレータ原反をロール状に巻いてなるセパレータロールから繰り出されたセパレータ原反と、長尺の電極原反をロール状に巻いてなる電極ロールから繰り出された電極原反とを、前記セパレータ原反を屈曲または湾曲させてセパレータ原反の全幅に亘って延在する凸部を形成した状態で、前記凸部が前記電極原反側とは反対側に位置するように貼り合わせる工程（Ａ）と、前記工程（Ａ）で得た前記セパレータ原反と前記電極原反との貼り合わせ体の少なくとも電極原反部分を、前記凸部が設けられている部分で切断する工程（Ｂ）とを含むことを特徴とする。このように、セパレータロールから繰り出されるセパレータ原反と、電極ロールから繰り出される電極原反とを貼り合わせて切断すれば、二次電池用積層体を連続的に製造することができる。また、工程（Ａ）においてセパレータ原反に凸部（屈曲部または湾曲部）を形成した状態でセパレータ原反と電極原反とを貼り合わせ、工程（Ｂ）において凸部が設けられている部分で少なくとも電極原反部分を切断すれば、セパレータのサイズが電極よりも大きい二次電池用積層体が得られる。従って、積層型二次電池の連続的かつ効率的な製造を可能にする二次電池用積層体を効率的に製造できる。【００１５】
ここで、本発明の二次電池用積層体の製造方法は、前記工程（Ａ）では、電極原反側押え部材と、前記凸部に対応した形状の凹部および前記凹部内に前記セパレータ原反を吸引して吸着させる吸引部を有するセパレータ原反側押え部材を使用し、前記凹部内に前記セパレータ原反を吸引して吸着させつつ前記電極原反側押え部材と前記セパレータ原反側押え部材とで前記セパレータ原反および電極原反を挟み込んで貼り合わせることが好ましい。凹部および吸引部を有するセパレータ原反側押え部材を使用すれば、セパレータ原反に凸部（屈曲部または湾曲部）を形成した状態でのセパレータ原反と電極原反との連続的な貼り合わせをより効率的に行うことができる。【００１６】
また、本発明の二次電池用積層体の製造方法は、前記セパレータ原反側押え部材および電極原反側押え部材が圧着ローラであることが好ましい。圧着ローラを使用すれば、セパレータ原反と電極原反との連続的な貼り合わせをより効率的に行うことができる。【００１７】
更に、本発明の二次電池用積層体の製造方法は、前記工程（Ａ）では、複数の凸部を、各凸部の表面積が前記セパレータ原反の搬送方向に向かって漸増または漸減するように形成することが好ましい。工程（Ａ）において各凸部の表面積が搬送方向に向かって漸増または漸減する複数の凸部を形成し、工程（Ｂ）において電極原反部分を切断すれば、長尺なセパレータに、複数の電極が貼り合わされ、且つ、電極間の距離が漸増または漸減する積層体が得られる。そして、当該積層体を使用すれば、積層型二次電池を効率的かつ容易に製造することができる。【００１８】
そして、本発明の二次電池用積層体の製造方法は、前記凸部が、前記セパレータ原反の全幅に亘って延在する第１凸部および第２凸部と、前記第１凸部および前記第２凸部間に位置する谷部とを有することが好ましい。凸部が第１凸部、第２凸部および谷部を有していれば、工程（Ｂ）においてセパレータ原反と電極原反との貼り合わせ体を谷部において容易に切断することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、積層型二次電池の連続的かつ効率的な製造を可能にする、セパレータと電極とを備える二次電池用積層体を効率的に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）は、セパレータ原反と電極原反との貼り合わせ体の一例の長手方向に沿う断面図であり、（ｂ）は、セパレータ原反と電極原反との貼り合わせ体の他の例の長手方向に沿う断面図であり、（ｃ）は、セパレータ原反と電極原反との貼り合わせ体の別の例の長手方向に沿う断面図である。
【図２】（ａ）は、二次電池用積層体の一例の積層方向に沿う断面図であり、（ｂ）は、二次電池用積層体の他の例の積層方向に沿う断面図である。
【図３】二次電池用積層体の別の例の長手方向に沿う断面図である。
【図４】図２に示す二次電池用積層体を用いて形成した電極構造体の一例の構造を示す説明図である。
【図５】図３に示す二次電池用積層体を用いて電極構造体を形成する過程を示す説明図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、セパレータ原反を屈曲または湾曲させて形成した凸部の変形例の形状を示す、セパレータ原反の長手方向に沿う断面図である。
【図７】二次電池用積層体の製造装置の一例の概略構成を示す説明図である。
【図８】図７に示す製造装置の圧着ローラを拡大して示す斜視図である。
【図９】（ａ）は、圧着ローラの第一変形例の斜視図であり、（ｂ）は、圧着ローラの第二変形例の斜視図である。
【図１０】二次電池用積層体の製造装置の他の例の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の二次電池用積層体の製造方法は、例えば本発明の二次電池用積層体の製造装置を使用して、二次電池用積層体を製造する際に用いることができる。そして、製造された二次電池用積層体は、積層型二次電池を製造する際に好適に用いることができる。
【００２２】
ここで、本発明の二次電池用積層体の製造装置および製造方法では、通常、長尺の電極原反をロール状に巻いてなる電極ロールと、長尺のセパレータ原反をロール状に巻いてなるセパレータロールとを使用し、二次電池用積層体を連続的に製造する。具体的には、本発明の製造装置および製造方法では、セパレータロールから繰り出されたセパレータ原反と、電極ロールから繰り出された電極原反とを、例えば貼合機構を使用して、セパレータ原反を屈曲または湾曲させてセパレータ原反の全幅に亘って延在する凸部を形成した状態で、凸部が電極原反側とは反対側に位置するように貼り合わせることにより、セパレータ原反と電極原反との貼り合わせ体を作製する。そして、その後、例えば切断機構を使用して、凸部が設けられている部分で、セパレータ原反および電極原反の双方を、或いは、電極原反のみを切断することにより、二次電池用積層体を製造することができる。
【００２３】
＜電極原反＞
なお、電極原反としては、特に限定されることなく、例えば長尺の集電体の片面または両面に電極活物質およびバインダーを含む電極合材層を形成してなる電極原反などを用いることができる。そして、集電体および電極合材層の材料としては、既知の材料を用いることができる。
【００２４】
＜セパレータ原反＞
また、セパレータ原反としては、特に限定されることなく、ポリオレフィン樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等）、芳香族ポリアミド樹脂などの樹脂を含む微多孔膜または不織布などの有機材料からなる長尺の多孔性部材を用いることができる。
【００２５】
なお、セパレータ原反は、セパレータロールから繰り出される方向（搬送方向）の引張弾性率が４００ＭＰａ以上４５００ＭＰａ以下であることが好ましい。また、セパレータ原反の厚さは、通常、０．５μｍ以上、好ましくは１μｍ以上であり、通常、４０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下、より好ましくは２０μｍ以下である。ここで、本発明において、「セパレータ原反の引張弾性率」とは、ＪＩＳ Ｋ７１２７に準じて測定した、温度２３℃における引張弾性率を指す。
【００２６】
＜貼り合わせ体＞
そして、本発明の製造装置および製造方法において上述した電極原反およびセパレータ原反を用いて形成される貼り合わせ体は、特に限定されることなく、例えば図１（ａ）〜（ｃ）に長手方向に沿う断面を示すような構造を有している。
【００２７】
ここで、図１（ａ）に示す貼り合わせ体１は、集電体１１の両面に電極合材層１２を形成してなる電極原反１０の一方（図１（ａ）では上側）の表面に、全幅に亘って延在する断面半円弧状の凸部（湾曲部）２１を所定の間隔で複数形成してなるセパレータ原反２０が貼り合わされた構造を有している。なお、セパレータ原反２０は、凸部２１間の部分が電極原反１０と接着している。
【００２８】
また、図１（ｂ）に示す貼り合わせ体１Ａは、集電体１１の両面に電極合材層１２を形成してなる電極原反１０の両面に、全幅に亘って延在する断面半円弧状の凸部（湾曲部）２１を所定の間隔で複数形成してなるセパレータ原反が貼り合わされた構造を有している。なお、貼り合わせ体１Ａでは、電極原反１０の一方の表面に貼り合わされたセパレータ原反２０の凸部２１の形成位置と、電極原反１０の他方の表面に貼り合わされたセパレータ原反２０の凸部２１の形成位置とが一致している。即ち、電極原反１０の一方の表面に貼り合わされたセパレータ原反２０の凸部２１と、電極原反１０の他方の表面に貼り合わされたセパレータ原反２０の凸部２１とは、電極原反１０を挟んで対向している。また、セパレータ原反２０は、凸部２１間の部分が電極原反１０と接着している。
【００２９】
更に、図１（ｃ）に示す貼り合わせ体１Ｂは、集電体１１の両面に電極合材層１２を形成してなる電極原反１０の一方（図１（ｃ）では上側）の表面に、全幅に亘って延在する断面半円弧状の凸部（湾曲部）２１を所定の間隔で複数形成してなるセパレータ原反２０が貼り合わされた構造を有している。そして、貼り合わせ体１Ｂでは、凸部２１の大きさが長手方向一方側（図１（ｃ）では左側）から他方側（図１（ｃ）では右側）に向かって漸増するパターン（例えば、図示例では次第に大きくなる３つの凸部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの組み合わせからなるパターン）が繰り返し設けられている。なお、セパレータ原反２０は、凸部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ間の部分が電極原反１０と接着している。
【００３０】
なお、図１（ａ）〜（ｃ）では、電極原反１０が、集電体１１の両面に電極合材層１２を有している場合について示したが、電極原反は、集電体の一方の表面のみに電極合材層が形成されたものであってもよい。
また、図１（ａ）〜（ｃ）では、凸部２１が断面半円弧状である場合について示したが、凸部の形状は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すような形状等、任意の形状とすることができる。ここで、図６（ａ）に示す凸部２１Ｄは、三角形状をしており、図６（ｂ）に示す凸部２１Ｅは、四角形状をしており、図６（ｃ）に示す凸部２１Ｆは、第１凸部２１ａおよび第２凸部２１ｃと、第１凸部２１ａおよび第２凸部２１ｃの間に位置する谷部２１ｂとを有する形状をしている。中でも、図６（ｃ）に示すような、互いに隣接する第１凸部２１ａおよび第２凸部２１ｃと、第１凸部２１ａおよび第２凸部２１ｃの間に位置する谷部２１ｂとを有する形状とすれば、谷部２１ｂにおいてセパレータ原反２０を切断し易くすることができる。
【００３１】
＜二次電池用積層体＞
そして、本発明の製造装置および製造方法において上述した貼り合わせ体の少なくとも電極原反部分を、凸部が設けられている部分で切断することにより得られる二次電池用積層体は、電極原反の切断片よりなる電極の片面または両面に、セパレータ原反の切断片よりなり寸法が電極よりも大きいセパレータが貼り合わされてなる構造、或いは、セパレータ原反の切断片よりなる長尺のセパレータの一方の表面に、電極原反の切断片よりなる複数の電極が貼り合わされてなる構造を有している。具体的には、二次電池用積層体は、特に限定されることなく、例えば図２（ａ）、（ｂ）に積層方向に沿う断面を示すような構造、或いは、図３に長手方向に沿う断面を示すような構造を有している。
【００３２】
ここで、図２（ａ）に示す二次電池用積層体２は、例えば図１（ａ）に示す貼り合わせ体１の電極原反１０およびセパレータ原反２０を凸部２１の略中央（頂部）位置で切断することにより得られる。そして、二次電池用積層体２は、電極原反１０の切断片よりなり、集電体１１ａの両面に電極合材層１２ａが設けられている電極１０ａと、セパレータ原反２０の切断片よりなり、電極１０ａよりも大きな寸法を有して電極１０ａの一方（図２（ａ）では上側）の表面に貼り合わされているセパレータ２０ａとを有している。
なお、図２（ａ）においてセパレータ２０ａが電極１０ａの両端から突出している部分の長さは、それぞれ、貼り合わせ体１において切断された凸部２１の長さと、当該凸部２１に対向する位置の電極原反の長さとの差の略１／２である。
【００３３】
また、図２（ｂ）に示す二次電池用積層体２Ａは、例えば図１（ｂ）に示す貼り合わせ体１Ａの電極原反１０およびセパレータ原反２０を凸部２１の略中央（頂部）位置で切断することにより得られる。そして、二次電池用積層体２Ａは、電極原反１０の切断片よりなり、集電体１１ａの両面に電極合材層１２ａが設けられている電極１０ａと、セパレータ原反２０の切断片よりなり、電極１０ａよりも大きな寸法を有して電極１０ａの両面に貼り合わされているセパレータ２０ａとを有している。
なお、図２（ｂ）においてセパレータ２０ａが電極１０ａの両端から突出している部分の長さは、それぞれ、貼り合わせ体１において切断された凸部２１の長さと、当該凸部２１に対向する位置の電極原反の長さとの差の略１／２である。
【００３４】
そして、上述した二次電池用積層体２および二次電池用積層体２Ａを使用すれば、例えば図４に示すように積層して、積層型二次電池に使用し得る電極構造体を作製し得る。
ここで、図４において、符号２’は負極積層体、１０ａ’は負極、１１ａ’は負極集電体、１２ａ’は負極合材層、２”は正極積層体、１０ａ”は正極、１１ａ”は正極集電体、１２ａ”は正極合材層、２０ａはセパレータを示す。なお、この例では、二次電池の安全性を高める観点から、正極１０ａ”の寸法は、負極１０ａ’の寸法よりも小さくされている。また、１１ｂは、電流取り出し端子付きの正極集電体であり、１１ｃは、電流取り出し端子付きの負極集電体である。
【００３５】
更に、図３に示す二次電池用積層体２Ｂは、例えば図１（ｃ）に示す貼り合わせ体１Ｂについて、凸部２１Ａの略中央（頂部）位置で電極原反１０およびセパレータ原反２０を切断し、凸部２１Ｂおよび凸部２１Ｃの略中央（頂部）に対向する位置で電極原反１０のみを切断することにより得られる。そして、二次電池用積層体２Ｂは、電極原反１０の切断片よりなり、集電体１１ａの両面に電極合材層１２ａが設けられている電極１０ａが、セパレータ原反２０の切断片よりなる長尺のセパレータ２０ａの一方の表面に複数（図示例では下側の表面に３つ）貼り合わされた構造を有している。
なお、図３において電極１０ａ間の距離Ｌ１，Ｌ２は、それぞれ、貼り合わせ体１Ｂにおいて切断されなかった凸部２１Ｂ，２１Ｃの長さに対応する。
【００３６】
そして、上述した二次電池用積層体２Ｂを使用すれば、例えば図５に示すように積層および巻回して、積層型二次電池に使用し得る電極構造体を作製し得る。この電極構造体は、ｎ個の第一電極（負極または正極；図示例では負極１０ａ’）と、ｎ−１個の第二電極（正極または負極；図示例では正極１０ａ”）とが交互に積層された構造を有しており、長尺のセパレータの一方の表面にｎ−１個の第一電極が所定の間隔で貼り合わされてなる第一積層体と、長尺のセパレータの一方の表面にｎ−１個の第二電極が所定の間隔で貼り合わされ、且つ、セパレータの長手方向一端側に位置する第二電極に対向するようにセパレータの他方の表面に第一電極が１つ貼り合わされてなる第二積層体とを、第一積層体のセパレータを介して第一積層体の長手方向一端側に位置する第一電極と、第二積層体の長手方向一端側に位置する第二電極とが対向するように積層し、長手方向他端側に向けて巻回してなる構造を有している。
換言すれば、図５に示す電極構造体では、長尺の第一セパレータの一方の表面に複数の第一電極が第一セパレータの長手方向に互いに離隔させて貼り合わされてなる第一積層体と、長尺の第二セパレータの一方の表面に複数の第二電極が第二セパレータの長手方向に互いに離隔させて貼り合わされ、且つ、第二セパレータの長手方向一端側に位置する第二電極に対向するように第二セパレータの他方の表面に第一電極が１つ貼り合わされてなる第二積層体とを備え、第二積層体の第一電極から積層方向一方に向かって、第二セパレータ、第二電極、第一セパレータおよび第一電極がこの順で積層され、第二積層体の第一電極から積層方向他方に向かって、第二セパレータ、第二電極、第一セパレータおよび第一電極がこの順で積層されている。また、第一セパレータおよび第二セパレータは、第二積層体の第一電極を巻回中心として巻回されている。
なお、電極構造体を形成する際には、巻回時に、セパレータを弛ませたり、セパレータを引っ張って伸ばしたりしてもよいが、隣接する電極間の「所定の間隔」とは、通常、巻回した際に当該電極間に挟まれる全ての電極およびセパレータの合計厚み以上であって第一電極および第二電極が上下に整列し得る長さである。
【００３７】
ここで、図５において、符号２’は負極積層体、１０ａ’は負極、２”は正極積層体、１０ａ”は正極、２０ａはセパレータを示す。なお、この例において、正極積層体２”の一端側に位置してセパレータ２０ａを介して正極１０ａ”に対向する負極１０ａ’は、二次電池の製造において用いられる任意の手法を用いてセパレータ２０ａ上に配設することができる。また、各電極（負極１０ａ’、正極１０ａ”）間の距離は、巻回した際に当該電極間に挟まれる負極１０ａ’、正極１０ａ”およびセパレータ２０ａの合計厚み以上であって負極１０ａ’および正極１０ａ”が上下に整列し得る長さとすることができる。そして、この例においても、二次電池の安全性を高める観点から、正極１０ａ”の寸法は、負極１０ａ’の寸法よりも小さくされている。
【００３８】
＜二次電池用積層体の製造装置および製造方法＞
そして、上述したような二次電池用積層体は、例えば、図７に示すような製造装置１００を用いて製造することができる。
【００３９】
図７に示す製造装置１００は、長尺の電極原反１０をロール状に巻いてなる電極ロール１０’と、長尺のセパレータ原反２０をロール状に巻いてなるセパレータロール２０’と、電極原反１０およびセパレータ原反２０を挟持して圧着する圧着ローラとしてのゴムローラ３０およびサクションローラ４０と、セパレータ原反２０と電極原反１０との貼り合わせ体を切断する切断機構５０とを備えている。また、製造装置１００は、電極原反１０およびセパレータ原反２０を搬送する搬送ローラ６０と、セパレータ原反２０の張力を調整する張力ダンパー７０と、セパレータ原反２０の搬送速度を増加させる増速装置８０とを更に備えている。そして、製造装置１００によれば、例えば図１（ａ）に示すような貼り合わせ体１を形成して切断機構５０で切断し、図２（ａ）に示すような二次電池用積層体２を得ることができる。
【００４０】
ここで、サクションローラ４０は、製造装置１００において形成および切断される貼り合わせ体１の凸部２１に対応した形状（半円弧状）の凹部４１と、凹部４１内にセパレータ原反２０を吸引して吸着させる吸引部（図示せず）とを有している。なお、図８にゴムローラ３０およびサクションローラ４０を拡大して示すように、サクションローラ４０の凹部４１は、サクションローラ４０の全幅に亘って設けられている。
【００４１】
そして、張力ダンパー７０、増速装置８０、ゴムローラ３０およびサクションローラ４０は、セパレータロール２０’から繰り出されるセパレータ原反２０と、電極ロール１０’から繰り出される電極原反１０とを、セパレータ２０をサクションローラ４０の凹部４１に吸着させて湾曲させることによりセパレータ原反２０の全幅に亘って延在する凸部２１を形成した状態で、凸部２１が電極原反１０側とは反対側に位置するように貼り合わせる貼合機構として機能する。なお、貼合機構において、ゴムローラ３０およびサクションローラ４０は、ゴムローラ３０が電極原反側押え部材であり、サクションローラ４０がセパレータ原反側押え部材である圧着機として機能する。
【００４２】
この製造装置１００によれば、セパレータロール２０’から繰り出されたセパレータ原反２０と、電極ロール１０’から繰り出された電極原反１０とを、サクションローラ４０の凹部４１を用いてセパレータ原反２０を湾曲させてセパレータ原反２０の全幅に亘って延在する凸部２１を形成した状態で、凸部２１が電極原反１０側とは反対側に位置するように貼り合わせることができる（工程（Ａ））。また、工程（Ａ）で得られたセパレータ原反２０と電極原反１０との貼り合わせ体を凸部２１が設けられている部分で切断することにより、図２（ａ）に示すような二次電池用積層体２を得ることができる（工程（Ｂ））。従って、セパレータのサイズが電極よりも大きい二次電池用積層体を連続的に製造することができる。そして、その結果、積層型二次電池の連続的かつ効率的な製造が可能になる。
【００４３】
ここで、上述した製造装置１００では、図１（ａ）に示すような貼り合わせ体１を形成して切断機構５０で切断し、図２（ａ）に示すような二次電池用積層体２を製造し得るように、同一形状の凹部４１を４つ有するサクションローラ４０を用いたが、図１（ｃ）に示すような貼り合わせ体１Ｂを形成して図３に示すような二次電池用積層体２Ｂを製造する場合には、サクションローラ４０に替えて図９（ａ）に示すようなサクションローラ４０Ａを使用すればよい。
【００４４】
サクションローラ４０Ａは、サクションローラ４０Ａの周方向に並設された複数（図示例では４つ）の凹部４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄを有しており、各凹部４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄの表面積が、凹部４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄの並設方向に向かって漸増または漸減（図示例では反時計回りに漸増）している。即ち、サクションローラ４０Ａでは、凹部４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄの大きさが、次第に大きくなっている。
【００４５】
そして、サクションローラ４０Ａを用いて図３に示すような二次電池用積層体２Ｂを製造する場合には、例えば、ゴムローラ３０およびサクションローラ４０Ａが凹部４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄを用いて凸部を形成しつつセパレータ原反２０および電極原反１０を貼り合わせると共に、大きさが最も小さい凹部４１Ａで形成した大きさが最も小さい凸部が位置する部分において切断機構が電極原反１０およびセパレータ原反２０を切断し、凹部４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄで形成した凸部が位置する部分において切断機構が電極原反１０のみを切断する。このようにすれば、図３に示すような二次電池用積層体２Ｂを効率的に得て、図５に示すような電極構造体を作製し、積層型二次電池を連続的かつ効率的に製造することができる。
なお、切断機構による電極原反１０のみの切断は、例えば、電極原反１０のセパレータ原反２０側とは反対側に切断刃を設け、当該切断刃を電極原反１０とセパレータ原反２０の凸部との間の位置まで動かすことにより、行うことができる。
【００４６】
また、図６（ｃ）に示すような形状の凸部２１Ｆを有する貼り合わせ体を形成して図２（ａ）に示すような二次電池用積層体２を製造する場合には、サクションローラ４０に替えて図９（ｂ）に示すようなサクションローラ４０Ｂを使用すればよい。
【００４７】
サクションローラ４０Ｂは、第１凸部２１ａおよび第２凸部２１ｃに対応する形状の第１凹部４１ａおよび第２凹部４１ｃと、互いに隣接する第１凹部４１ａおよび第２凹部４１ｃの間に位置して谷部２１ｂに対応する形状を有する頂部４１ｂとを有する凹部４１Ｆを備えている。
【００４８】
そして、サクションローラ４０Ｂを用いて図６（ｃ）に示すような形状の凸部２１Ｆを有する貼り合わせ体を形成し、図２（ａ）に示すような二次電池用積層体２を製造する場合には、例えば、ゴムローラ３０およびサクションローラ４０Ｂが凹部４１Ｆを用いて凸部２１Ｆを形成しつつセパレータ原反２０および電極原反１０を貼り合わせると共に、凸部２１Ｆの谷部２１ｂの位置で切断機構が電極原反１０およびセパレータ原反２０を切断する。このようにすれば、セパレータのサイズが電極よりも大きい二次電池用積層体を連続的に製造することができる。そして、その結果、積層型二次電池の連続的かつ効率的な製造が可能になる。
【００４９】
なお、上記では、電極原反１０の一方の表面にセパレータ原反２０が貼り合わされてなる貼り合わせ体を形成して切断機構で切断し、電極の一方の表面にセパレータが貼り合わされてなる二次電池用積層体を製造する場合について説明したが、電極原反１０の両面にセパレータ原反２０が貼り合わされてなる貼り合わせ体を形成して図２（ｂ）に示すような二次電池用積層体２Ａを製造する場合には、例えば図１０に示すような製造装置１００Ａを使用し得る。
【００５０】
ここで、図１０において、図７と同様の構成を有する部材には、図７と同じ符号を付し、以下では説明を省略する。
【００５１】
そして、製造装置１００Ａによれば、２つのセパレータロール２０’から繰り出された各セパレータ原反２０と、電極ロール１０’から繰り出されてセパレータ原反２０間に位置する電極原反１０とを、圧着ローラとしての一対のサクションローラ４０を使用し、サクションローラ４０の凹部４１を用いてセパレータ原反２０を湾曲させてセパレータ原反２０の全幅に亘って延在する凸部２１を形成した状態で、凸部２１が電極原反１０側とは反対側に位置するように貼り合わせることができる（工程（Ａ））。また、工程（Ａ）で得られたセパレータ原反２０と電極原反１０との貼り合わせ体を凸部２１が設けられている部分で切断することにより、図２（ｂ）に示すような二次電池用積層体２Ａを得ることができる（工程（Ｂ））。従って、セパレータのサイズが電極よりも大きい二次電池用積層体を連続的に製造することができる。そして、その結果、積層型二次電池の連続的かつ効率的な製造が可能になる。
【００５２】
なお、製造装置１００Ａにおいて、両面に凸部２１を有する貼り合わせ体の搬送は、特に限定されることなく、例えば、凸部２１の形状に対応した形状の凹部を有する搬送ローラや、エアーリフトローラ等のリフトアップ式搬送機構を用いて行うことができる。
【００５３】
以上、本発明の二次電池用積層体の製造装置および製造方法について例を用いて説明したが、本発明の二次電池用積層体の製造装置および製造方法は上述した例に限定されるものではない。
【００５４】
例えば、セパレータ原反と電極原反とを挟み込んで貼り合わせる圧着機としては、金型などを用いてもよい。この場合、セパレータ原反側押え部材となる金型部分に、凸部に対応した形状の凹部と、凹部内にセパレータ原反を吸引して吸着させる吸引部とを形成すればよい。
【００５５】
また、凹部を利用した凸部の形成は、押圧および／または静電気を用いてセパレータ原反を凹部表面に沿わせることにより行ってもよい。更に、セパレータ原反の搬送方向の引張弾性率が４００ＭＰａ以上４５００ＭＰａ以下である場合、および／または、セパレータ原反の厚さが０．５μｍ以上４０μｍ以下である場合など、セパレータ原反が柔軟で凸部の形状を維持したまま貼り合わせ体を形成、搬送および切断するのが難しい場合には、セパレータ原反は、凹部内で加熱してクセ付けしてもよいし、凸部の形状を保持する形状保持部材をセパレータ原反と電極原反との間に配置してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の製造装置および製造方法によれば、積層型二次電池の連続的かつ効率的な製造を可能にする、セパレータと電極とを備える二次電池用積層体を効率的に製造できる。
【符号の説明】
【００５７】
１，１Ａ，１Ｂ  貼り合わせ体
２，２Ａ，２Ｂ  二次電池用積層体
２’  負極積層体
２”  正極積層体
１０  電極原反
１０ａ  電極
１０ａ’  負極
１０ａ”  正極
１０’  電極ロール
１１  集電体
１１ａ  集電体
１１ａ’  負極集電体
１１ａ”  正極集電体
１１ｂ  電流取り出し端子付きの正極集電体
１１ｃ  電流取り出し端子付きの負極集電体
１２  電極合材層
１２ａ  電極合材層
１２ａ’  負極合材層
１２ａ”  正極合材層
２０  セパレータ原反
２０ａ  セパレータ
２０’  セパレータロール
２１  凸部
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ  凸部
２１ａ  第１凸部
２１ｂ  谷部
２１ｃ  第２凸部
３０  ゴムローラ
４０，４０Ａ，４０Ｂ  サクションローラ
４１，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ，４１Ｆ  凹部
４１ａ  第１凹部
４１ｂ  頂部
４１ｃ  第２凹部
５０  切断機構
６０  搬送ローラ
７０  張力ダンパー
８０  増速装置
１００，１００Ａ  製造装置
【図１】
2019188724.tif 000003
【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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【国際調査報告】
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2019188724.tif 000014
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