CN104285329B - 扁平卷绕形二次电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种能够抑制由于熔敷部的凹凸而在电极上产生的皱褶的扁平卷绕形二次电池及其制造方法。本发明的二次电池(1)包括卷绕电极体(3)和收纳该卷绕电极体(3)的电池容器(2)，该卷绕电极体(3)是在正极电极(34)与负极电极(32)之间隔着隔膜(33、35)而将正极电极(34)和负极电极(32)绕轴芯(80)扁平状地卷绕来形成的，轴芯(80)由弯曲刚度高于正极电极(34)、负极电极(32)和隔膜(33、35)中的任一者的弯曲刚度的树脂片(81)卷绕而构成，具有形成轴芯(80)的最内周的最内周部(82)和延伸至与最内周部(82)相比更靠卷绕结束端部侧的延伸部(83)，隔膜(33、35)包括与延伸部(83)接合的接合部，和与接合部相连的仅使隔膜(33、35)绕轴芯(80)卷绕1周以上而形成的隔膜卷绕部。

Description

扁平卷绕形二次电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及例如车载用途等的高容量的扁平卷绕形二次电池及其制造方法。
背景技术
近年来，作为电动汽车等的动力源，正在开发隔着隔膜将正极电极与负极电极卷绕而成的能量密度高的锂离子二次电池。锂离子二次电池随着性能的提高，用途也在扩大，被要求使制造工艺简化，降低成本。在这样的情况下，例如公开有如下技术：将卷绕电极的轴芯形成为不锈钢制或合成树脂的无缝圆筒，在卷绕后将该环状的轴芯按照每个卷绕电极体压扁(专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-280055号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在现有技术中，在利用卷绕机进行卷绕之前需要预先进行将筒状的轴芯插入安装于卷绕装置的主轴的作业，成为阻碍通过自动化提高生产能力的重要原因。此外，在将隔膜熔敷在树脂制的轴芯上时，由于熔敷部的凹凸而在电极产生皱褶，担心成为电极间的间隙的产生源。
本发明鉴于上述问题点，目的是提供一种能够以简易的结构使制造工艺简单、并且能够抑制由于熔敷部的凹凸而在电极产生的皱褶的扁平卷绕形二次电池及其制造方法。
用于解决课题的技术方案
本发明包括多个解决上述课题的方案，列举一个例子，本发明提供一种具有卷绕电极体的扁平卷绕形二次电池，该卷绕电极体是在正极电极与负极电极之间隔着隔膜而将正极电极和负极电极绕轴芯扁平状地卷绕来形成的，该扁平卷绕形二次电池的特征在于：轴芯由弯曲刚度高于正极电极、负极电极和隔膜中的任一者的弯曲刚度的树脂片卷绕而构成，具有形成轴芯的最内周的最内周部和延伸至与最内周部相比更靠卷绕结束端部侧的延伸部，隔膜包括与延伸部接合的接合部，和与接合部相连的仅将隔膜绕轴芯卷绕1周以上而形成的隔膜卷绕部。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种能够以简易的结构使制造工艺简单、并且可靠性高的扁平卷绕形二次电池及其制造方法。另外，上述以外的课题、结构和效果，在以下的实施方式的说明中更清楚。
附图说明
图1是第一实施方式的锂离子二次电池的外观立体图。
图2是图1所示的锂离子二次电池的分解立体图。
图3是图2所示的发电要素组装体的分解立体图。
图4A是图3所示的卷绕电极体的展开立体图。
图4B是用来说明轴芯的结构的图，是表示从图4A的B方向看到的状态的示意图。
图4C是表示将轴芯压扁的状态的图。
图5是表示卷绕开始的树脂片与隔膜、负极板、正极板的位置关系的图。
图6是卷绕装置的结构图。
图7是用来说明将树脂片卷在卷芯上的状态的示意图。
图8A是表示第一实施方式的轴芯与隔膜的接合结构的截面概念图。
图8B是用来说明第一实施方式中对轴芯的卷绕方法的图。
图9是表示第一实施方式中轴芯与隔膜的接合方法的一例的截面概念图。
图10是表示第二实施方式中轴芯与隔膜的接合结构的截面概念图。
图11是表示第二实施方式中轴芯与隔膜的接合方法的截面概念图。
图12是表示第三实施方式中轴芯与隔膜的接合结构的截面概念图。
图13是表示第三实施方式中轴芯与隔膜的接合方法的截面概念图。
图14是表示第四实施方式中轴芯与隔膜的接合结构的截面概念图。
图15A是用来说明第五实施方式中对轴芯的卷绕方法的图。
图15B是表示第五实施方式中轴芯与隔膜的接合结构的截面概念图。
具体实施方式
以下，参照图1～图15B，对本发明的实施方式进行说明。
本发明提供一种具有卷绕电极体的扁平卷绕形二次电池，该卷绕电极体是在正极电极与负极电极之间隔着隔膜而将正极电极和负极电极绕轴芯扁平状地卷绕来形成的，该扁平卷绕形二次电池的特征在于：轴芯由弯曲刚度高于正极电极、负极电极和隔膜中的任一者的弯曲刚度的树脂片卷绕而构成，具有形成轴芯的最内周的最内周部和延伸至与最内周部相比更靠卷绕结束端部侧的延伸部，隔膜包括与延伸部接合的接合部，和与接合部相连的仅将隔膜绕轴芯卷绕1周以上而形成的隔膜卷绕部。
[第一实施方式]
在本实施方式中，以扁平卷绕形二次电池为锂离子二次电池的情况为例进行说明。
图1是本实施方式的锂离子二次电池的外观立体图。图2是图1所示的锂离子二次电池的分解立体图。
锂离子二次电池1，如图1和图2所示，具有在电池容器2内收容有卷绕电极体3的结构。电池容器2具有电池桶11和电池盖21，电池桶11具有开口部11a，电池盖21将电池桶11的开口部11a封闭。卷绕电极体3，如图4A所示具有如下结构：在将隔膜33、35重叠地设置在正极板34与负极板32之间的状态下，将正极板34和负极板32呈扁平状地在绕卷于卷绕装置100的卷芯110上的树脂片81上卷绕而形成。卷绕电极体3在其周围配置有片状的绝缘保护膜41的状态下收容在电池容器2中。
电池容器2由电池桶11和电池盖21构成。电池桶11和电池盖21均由铝合金制作，电池盖21通过激光熔敷而熔敷在电池桶11上。电池容器2是由一对宽幅侧面PW、一对窄幅侧面PN、底面PB和电池盖21构成的长方体形状的扁平方形容器。在电池盖21上，隔着绝缘部件配置有正极端子51和负极端子61(一对电极端子)，构成盖组装体4。另外，在电池盖21上，除了正极端子51和负极端子61之外，还设置有排气阀71和用于向电池容器2内注入电解液的注液口72，当电池容器2内的压力上升至超过规定值时，该排气阀71开放而排出电池容器2内的气体。
正极端子51和负极端子61配置在电池盖21的长边方向的一侧和另一侧的相互分开的位置。正极端子51和负极端子61具有：配置在电池盖21的外侧的外部端子52、62；和配置在电池盖21的内侧并与外部端子52、62导通连接的连接端子53、63。正极侧的外部端子52和连接端子53由铝合金制作，负极侧的外部端子62和连接端子63由铜合金制作。
在连接端子53、63与电池盖21之间、以及外部端子52、62与电池盖21之间，分别设置有未图示的电绝缘部件，连接端子53、63以及外部端子52、62均与电池盖21电绝缘。连接端子53、63具有从电池盖21的内侧向电池桶11的底部延伸并与卷绕电极体3导通连接的集电端子54、64。卷绕电极体3配置在正极端子51的集电端子54与负极端子61的集电端子64之间并被支承，通过盖组装体4和卷绕电极体3构成发电要素组装体5。
接着，将卷绕电极体3从电池桶11的开口部11a插入，通过激光熔敷将电池盖21和电池桶11熔敷，其中，为了实现发电要素组装体5与电池桶11的绝缘，将绝缘保护膜41配置在发电要素组装体5与电池桶11之间。之后，从电池盖21的注液口72向电池容器2内注入电解液，利用注液栓73将注液口72封闭。注液栓73通过激光熔敷被熔敷在电池盖21上。
电解液例如使用：在碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸二乙酯(DEC)的体积比为1:1:1的混合溶液中溶解LiPF6(六氟磷酸锂)，使得LiPF6为1mol/L而得到的溶液。
另外，关于电解质，虽然说明了为LiPF6的例子，但是并不限定于此，例如能够使用LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiB(C6H5)4、CH3SO3Li、CF3SOLi等以及它们的混合物。另外，在本实施方式中，举例说明了使用EC和DMC的混合溶媒作为非水电解液的溶媒的情况，但是也可以使用碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、1,2-二甲氧基乙烷|(1,2-Dimethoxyethane)、1,2-二乙氧基乙烷|(1,2-Diethoxyethane)、γ-丁内酯(γ-Butyrolactone)、四氢呋喃(tetrahydrofuran)、1，3-二氧戊环(1,3-Dioxolane)、4-甲基1，3-二氧戊环(4-methyl-1,3-Dioxolane)、乙醚(diethyl ether)、环丁砜(sulfolan)、甲基环丁砜、乙腈(acetonitrile)、丙腈(propionitrile)等至少一种以上的混合溶媒，另外混合配合比也不限定。而且，经外部端子52、62从卷绕电极体3向外部负载供给电力，或者利用外部发电电力经外部端子52、62对卷绕电极体3进行充电。
图3是表示图2所示的发电要素组装体的详细情况的分解立体图。
发电要素组装体5通过如下方式制作：在下由绝缘部件将正极端子51和负极端子61安装在电池盖21上制作盖组装体4之后，在盖组装体4的正极端子51和负极端子61上通过超声波结合卷绕电极体3的正极未涂敷部34b和负极未涂敷部32b而进行导通连接。
图4A表示图3所示的卷绕电极体的详细情况，是将卷绕电极体的一部分展开的状态的外观立体图。图4B是用来说明轴芯80的结构的图，是表示从图4A的B方向看到的状态的示意图。图4C是表示将轴芯压扁的状态的图。图5是表示卷绕开始的树脂片与隔膜、负极板、正极板的位置关系的图。
卷绕电极体3通过在负极板(负极电极)32与正极板(正极电极)34之间设置隔膜33、35而将负极板32和正极板34绕轴芯80呈扁平状地卷绕而构成。关于卷绕电极体3，如图4A所示，最外周的电极板是负极板32，进一步在负极板32的外侧卷绕隔膜35。隔膜33、35具有使正极板34与负极板32之间绝缘的功能。
负极板32的负极涂敷部32a，如图5所示，与正极板34的正极涂敷部34a相比宽方向更大，由此，正极涂敷部34a构成为一定被负极涂敷部32a夹着。正极未涂敷部34b、负极未涂敷部32b在平面部分重叠，通过熔敷等与连接至外部端子52、62的各极的集电端子54、64连接。另外，隔膜33、35虽然在宽方向比负极涂敷部32a宽，但是卷绕在正极未涂敷部34b、负极未涂敷部32b端部的金属箔面露出的位置，因此在重叠熔敷的情况下不会成为障碍。
正极板34具有在作为正极集电体的正极电极箔的两面涂敷有正极活性物质混合剂的正极涂敷部34a，在正极电极箔的宽方向的一侧的端部设置有未涂敷正极活性物质混合剂的正极未涂敷部(箔露出部)34b。
负极板32具有在作为负极集电体的正极电极箔的两面涂敷有负极活性物质混合剂的负极涂敷部32a，在正极电极箔的宽方向的另一侧的端部，设置有未涂敷负极活性物质混合剂的负极未涂敷部(箔露出部)32b。正极未涂敷部34b和负极未涂敷部32b是金属箔的金属面露出的区域，被卷绕成配置在卷绕轴方向(图4的X方向)的一侧和另一侧的位置。
关于负极板32，对于作为负极活性物质的非晶碳粉100重量份添加作为粘结剂的10重量份的聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)(以下称为PVDF)，对它们添加作为分散溶媒的N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone)(以下称为NMP)进行混炼，制作成负极混合剂。将该负极混合剂以留出集电部(负极未涂敷部)的方式涂敷在厚度10μm的铜箔(负极电极箔)的两面。之后，进行干燥、冲压、截断，得到不包含铜箔的负极活性物质涂敷部厚度70μm的负极板。
另外，在本实施方式中，举例说明了使用非晶碳作为负极活性物质的情况，但是并不限定于此，也可以使用能够插入、脱离锂离子的天然石墨、人造的各种石墨材料、焦炭等碳质材料、Si或Si等的化合物(例如SiO、TiSi2等)，或者也可以是它们的复合材料，关于其颗粒形状，可以是鳞片状、球状、纤维状、块状等，不被特别限定。
关于正极板34，对于作为正极活性物质的锰酸锂(化学式为LiMn2O4)100重量份添加作为导电材料的10重量份的鳞片状石墨和作为粘结剂的10重量份的PVDF，对它们添加作为分散溶媒的NMP进行混炼，制作成正极混合剂。将该正极混合剂以留出素色的集电部(正极未涂敷部)的方式涂敷在厚度20μm的铝箔(正极电极箔)的两面。之后，进行干燥、冲压、截断，得到不包含铝箔的正极活性物质涂敷部厚度90μm的正极板。
另外，在本实施方式中，举例说明了使用锰酸锂作为正极活性物质的情况，但是也可以使用具有尖晶石结构的其它锰酸锂、将锰酸锂的一部分用金属元素置换或在锰酸锂中掺杂有金属元素的锂锰复合氧化物、具有层状结晶结构的钴酸锂、将它们的一部分用金属元素置换或在它们中掺杂有金属元素的锂金属复合氧化物。
另外，在本实施方式中，作为正极板、负极板中的涂敷部的粘结材料(粘结剂)，举例说明了使用PVDF的情况，但是也可以使用聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene：PTFE)、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁二烯(polybutadiene)、丁基橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶(styrene-butadiene rubber)、多硫化橡胶、硝化纤维(nitrocellulose)、氰乙基纤维素(Cyanoethyl cellulose)、各种乳胶、丙烯腈、氟化乙烯、氟化聚偏氯乙烯、氟化丙烯、氟化氯丁二烯、丙烯类树脂等的聚合体以及它们的混合体等。
轴芯80通过将树脂片81卷绕而构成，该树脂片81的弯曲刚度高于正极板34、负极板32和隔膜33、35中的任一者的弯曲刚度，如图4B所示，轴芯80具有形成其最内周的最内周部82和被延伸至与最内周部82相比更靠卷绕结束端部侧的延伸部83。
树脂片81的厚度比负极板32、正极板34、隔膜33、35中的任一者的厚度都厚，使用刚直(硬直)的绝缘性的树脂材料形成。树脂片81优选使卷绕轴方向(X方向)的宽度为负极涂敷部32a的宽度的同等以上的宽度，从而使得负极涂敷部32a能够与轴芯80的最外周面的整个面接触地卷绕。此外，在将正极未涂敷部34b和负极未涂敷部32b分别在厚度方向(Z方向)上重叠熔敷时，优选为不使金属箔之间绝缘的宽度。在本实施方式中，树脂片81的宽度被设定为与隔膜33、35相同的宽度。
轴芯80通过将树脂片81卷绕而构成，该树脂片81的弯曲刚度高于负极板32、正极板34和隔膜33、35中的任一者的弯曲刚度。因此，能够利用轴芯80的弹性力，将隔膜33、35和负极板32紧贴设置在轴芯80的外周面，也能够紧贴设置位于更外周的正极板34。因此能够防止这些隔膜33、35、负极板32、正极板34的卷绕开始端部侧向着卷绕中心卷绕松弛。
轴芯80在本实施方式中使用厚度150μm的PP片作为树脂片81。树脂片81即使使用在电池内部也没有劣化等障碍，弯曲刚度比负极板32大，能够隔着隔膜33、35将负极板32紧贴设置在轴芯80的外周，树脂片81只要是具有绝缘性的材料即可，并不限定于上述的材料、尺寸等。
图6是表示卷绕装置100的构成例的图。
卷绕装置100构成为：在装置中央，主轴101能够旋转地被支承，通过未图示的旋转驱动装置，被顺时针旋转驱动。而且，在主轴101的侧面，设置有用于向主轴101供给正极34、隔膜33(第一隔膜)、负极32、隔膜35(第二隔膜)、树脂片81的供给装置。
供给装置从装置的右上方起呈卷状依次保持有正极34、隔膜33、负极32、隔膜35、树脂片81，从外周端部放出并供给至主轴101。此外，具备供给规定长度的各个电极34、32、隔膜33、35、树脂片81的供给辊160a～160e和在规定的长度进行切断的切断装置161a～161e。
主轴101具有扁平的卷芯102，该卷芯102具备保持树脂片81的卷绕开始端部的保持部103。而且，在卷芯102的附近设置有粘贴机构167，该粘贴机构167在使卷芯102旋转从而形成卷绕电极体3后粘贴粘接带163，使得卷绕电极体3不会松开。粘接带163通过送出机构164仅被放出规定长度，被切断装置165按规定长度切断，粘贴在卷绕电极体3上。
此外，在主轴101的附近设置有加热器头170和加热器升降机构171，加热器头170将隔膜33、35加热熔敷在卷于卷芯102的树脂片81上，使加热器头170上升至规定位置而进行加压的加热器升降机构171。
此外，还设置有用于进行保持而使得在将卷在卷芯102上的树脂片81切断时不会松开的临时按压机构178。另外，作为其他实施方式，除了加热熔敷的方式之外，也可以利用粘接带进行接合。因此，在此情况下，未进行图示，代替加热器头107和加热器升降机构171另外设置与粘贴粘贴带的粘贴机构167同样的机构。
图7是对将树脂片卷在卷芯上的卷绕方法进行说明的图。
卷芯102用于卷绕树脂片81而形成轴芯80，具有其横向宽度比树脂片81大的扁平板形状。卷芯102按照卷绕轴与主轴101的旋转中心一致的方式能够旋转地与主轴101一体地固定。
卷芯102具有保持树脂81的卷绕开始端部的保持部103。保持部103具有能够将沿着卷绕轴方向延伸形成的插入槽103a的槽宽度扩大或缩小的结构，通过将树脂片81的端部插入插入槽103a并使槽宽度缩小，保持树脂片81的卷绕开始端部。
树脂片81，其卷绕开始端部被插入插入槽103a，被保持部103保持。而且，通过卷芯102的旋转，在绕卷芯102的周围被卷1周以上的长度处，被切断装置161e切断。而且，通过利用临时按压机构178的临时按压辊将树脂片81按压在卷芯102上，保持为不松开。
图8A是表示本实施方式的轴芯与隔膜的接合结构的截面概念图，图8B是用来说明本实施方式中对轴芯的卷绕方法的图。
轴芯80如图8A所示，通过使保持部103保持树脂片81的卷绕开始端部使卷芯102旋转1周而形成。轴芯80具有形成轴芯80的最内周的最内周部82和与最内周部82的外周相对地配置而成为重叠部分的延伸部83。其中，延伸部83也可以具有在最内周部82的外侧卷绕1周以上的长度。
而且，将隔膜33的卷绕开始端部和隔膜35的卷绕开始端部送入延伸部83与加热器头170之间，利用加热器升降机构171使加热器头170上升，利用加热器头170，在将隔膜33、35的各个卷绕开始端部相互重叠的状态下进行加热而熔敷在延伸部83的外周面，以与轴芯80的延伸部83一体地接合。
在本实施方式中，在卷芯102上卷树脂片81一周以上(将最内周部82的长度与延伸部83的长度相加得到的长度)，将隔膜33、35加热熔敷而一体接合在轴芯80的延伸部83的外周面。
之后，使卷芯102旋转，如图8B所示，仅将隔膜33、35绕轴芯80卷绕1周以上，形成隔膜卷绕部。然后，进一步，将负极板32和正极板34的各个卷绕开始端部夹入在隔膜33、35之间进行接合，进一步进行卷绕而制作具有规定的厚度的卷绕电极体3。
卷绕电极体3通过扩大保持部103的插入槽103a，在旋转轴方向抽出，被从卷芯102卸下。之后，卷绕电极体3在卷绕厚度方向(Z方向)被压缩，如图4C中轴芯80所示，被形成为卷绕电极体3的轴芯80在卷绕厚度方向被压扁的扁平状态。
当将隔膜33、35加热熔敷在轴芯80的延伸部83上时，在其接合部由于树脂片81和/或隔膜33、35的熔化(溶化)而产生凹凸。当将负极板32和正极板34卷绕在具有这样的凹凸的接合部上时，负极板32和正极板34不被恰当地卷绕，而形成皱褶和/或不均匀的台阶，导致电极间的间隙的产生，存在电池寿命下降的问题。
对此，在本实施方式中，利用隔膜卷绕部与轴芯80的协同作用，吸收缓和接合部的凹凸。
隔膜卷绕部在将隔膜33、35热熔敷而在轴芯80上后，通过与其接合部相连地仅将隔膜33、35卷绕1周以上，能够吸收缓和接合部的凹凸。
另一方面，轴芯80由树脂片81构成，具有一定程度的弹性(柔韧性)。因此，通过形成隔膜卷绕部，能够按照使接合部的整个凹凸部分向轴中心侧凹的方式使轴芯80变形，能够形成平缓的表面。因此，能够将负极板32和正极板34恰当地卷绕在接合部上，防止形成皱褶和不均匀的台阶，能够防止在电极间形成间隙并防止电池的寿命缩短。
图9是表示本实施方式中轴芯与隔膜的接合方法的一例的截面概念图。
在该接合方法中，将一周以上的长度(将最内周部82的长度与延伸部83的长度相加得到的长度)的树脂片81在卷芯102上仅卷半周，如图9所示，保持成使延伸部83向着从最内周部82离开的方向突出的状态。而且，将隔膜33的卷绕开始端部和隔膜35的卷绕开始端部在重叠的状态下送入延伸部83与加热器头170之间。然后，由加热器升降机构171使加热器头170上升，利用加热器头170将隔膜33、35的各个卷绕开始端部加热熔敷在延伸部83的外周面，与轴芯80的延伸部83一体地接合。这时，图6的卷绕装置100中未图示的按压机构268被配置在隔着树脂片81以及隔膜33、35与加热器头170相对的位置，用作按压抑制加热器头170的背部的部件。
在本实施方式中，在卷芯102上卷上树脂片81，将隔膜33、35加热熔敷而一体接合在从卷芯102突出的延伸部83的外周面。之后，通过旋转卷芯102，能够制作与图8相同的卷绕电极体3。由此，即使卷芯102厚度薄、刚性低，也能够制作卷绕电极体3。此外，虽然未图示，但是即使是不利用加热熔敷而利用粘贴带粘贴的接合，也能够获得同样的效果。
[第二实施方式]
图10是表示本实施方式中轴芯与隔膜的接合结构的截面概念图。
本实施方式的特征在于：将隔膜33的卷绕开始端部热熔敷在轴芯80的延伸部83的内周面，并且将隔膜35的卷绕开始端部热熔敷在轴芯80的延伸部83的外周面，将轴芯80与隔膜33、35接合而构成。
按照使得卷在卷芯102上的树脂片81的卷绕结束端部夹入隔膜33、35之间的方式、将隔膜33、35送入卷芯102与加热器头170之间，将隔膜33的卷绕开始端部配置成与延伸部83的内周面相对，将隔膜35的卷绕开始端部配置成与延伸部83的外周面相对。
然后，通过加热器升降机构171使加热器头170上升，利用加热器头170在由隔膜33、35的各个卷绕开始端部夹着延伸部83的状态下进行加热熔敷，将隔膜33、35与轴芯80的延伸部83一体地接合。
之后，使卷芯102旋转，绕轴芯80仅将隔膜33、35卷绕1周以上形成隔膜卷绕部，之后，将负极板32和正极板34的各个卷绕开始端部夹入隔膜33、35之间进行接合，进一步进行卷绕，制作具有规定厚度的卷绕电极体3。卷绕电极体3，与第一实施方式同样，被从卷芯102卸下，在卷绕厚度方向(Z方向)被压缩，轴芯80被形成为在卷绕厚度方向被压扁的扁平状态。
例如在隔膜33、35的与正极板相对的面涂敷有耐热性高的材料的情况下，在第一实施方式中利用加热熔敷进行与树脂片81的接合可能存在困难。但是，根据本实施方式，与树脂片81相对的隔膜33、35的面为能够加热熔敷的面，因此能够可靠且容易地接合，特别有效。
图11是表示本实施方式中轴芯与隔膜的接合方法的一例的截面概念图。
在该接合方法中，将具有卷芯102的一周以上的长度(将最内周部82的长度与延伸部83的长度相加得到的长度)的树脂片81在卷芯102上仅卷半周，保持成使延伸部83向着从最内周部82离开的方向突出的状态。然后，在延伸部83的内周面侧相对地配置隔膜33的卷绕开始端部，在延伸部83的外周面侧相对地配置隔膜35的卷绕开始端部。
然后，通过加热器升降机构171使加热器头170上升，利用加热器头170将隔膜33、35的各个卷绕开始端部分别加热熔敷在延伸部83的内周面和外周面，与轴芯80的延伸部83一体地接合。
这时，图6的卷绕装置100中未图示的按压机构268被配置在隔着树脂片81以及隔膜33、35与加热器头170相对的位置，用作按压抑制加热器头170的背部的部件。
此外，也可以采用如下结构：准备一对加热器头170，从内周侧和外周侧的两面夹入并进行加热熔敷。这样，即使在隔膜33、35的位于正极的面，耐热性高或传热性差的材料被分别涂敷在隔膜33、35的单面上的情况下，与树脂片81相对的隔膜33、35的面也成为能够加热熔敷的面，因此能够可靠且容易地进行接合。
[第三实施方式]
图12是表示本实施方式中轴芯与隔膜的接合结构的截面概念图。
本实施方式的特征在于：将隔膜33、35的卷绕开始端部热熔敷在轴芯80的延伸部83的内周面，将轴芯80与隔膜33、35接合而构成。
轴芯80如图12所示，通过使保持部103保持树脂片81的卷绕开始端部并使卷芯102旋转1周而形成。轴芯80具有最内周部82和重叠在最内周部82的外周成为重叠部的延伸部83。延伸部83与最内周部82的外周相对地配置。
而且，将隔膜35的卷绕开始端部送入延伸部83中的树脂片81的卷绕结束端部和与其内周面相对的树脂片81的外周面(在本实施方式中是最内周部82的外周面)之间。
然后，通过加热器升降机构171使加热器头170上升，利用加热器头170在隔膜33、35的各个卷绕开始端部相互重叠的状态下将其加热熔敷在延伸部83的内周面，与轴芯80的延伸部83一体地接合。
在本实施方式中，将1周以上(将最内周部的长度与延伸部的长度相加得到的长度)的树脂片81卷在卷芯102上，将隔膜33、35加热熔敷在轴芯80的延伸部83的内周面而一体地接合。而且，使卷芯102旋转，绕轴芯80将隔膜33、35卷绕1周以上之后，将负极板32和正极板34的各个卷绕开始端部夹入隔膜33、35之间进行接合，进一步进行卷绕，制作具有规定厚度的卷绕电极体3。卷绕电极体3扩大保持部103的插入槽103a，在旋转轴方向被抽取，由此被从卷芯102卸下。而且，卷绕电极体3在卷绕厚度方向(Z方向)被压缩，卷绕电极体3的轴芯80被形成为在卷绕厚度方向被压扁(压扁)的扁平状态。
根据本实施方式，隔膜33、35的各个卷绕开始端部被夹在延伸部83的内周面和与其内周面相对的树脂片81的外周面(在本实施方式中，是最内周部82的外周面)之间，因此在基于熔敷的结合的基础上，还通过被树脂片81夹着而导致的摩擦而被接合。因此，隔膜33、35相对于轴芯80能够被更牢固地接合。
图13是表示本实施方式中轴芯与隔膜的接合方法的一例的截面概念图。
在该接合方法中，将一周以上的长度(将最内周部82的长度与延伸部83的长度相加得到的长度)的树脂片81在卷芯102上仅卷半周，保持成使延伸部83向着从最内周部82离开的方向突出的状态。而且，将隔膜33、35的各个卷绕开始端部送入与延伸部83的内周面相对的位置。而且，通过加热器升降机构171使加热器头170上升，利用加热器头170在使隔膜33、35的各个卷绕开始端部相互重叠的状态下将其加热熔敷在延伸部83的内周面，与轴芯80的延伸部83一体地接合。这时，图6的卷绕装置100中未图示的按压机构268被配置在隔着树脂片81以及隔膜33、35而与加热器头170相对的位置，用作按压抑制加热器头170的背部的部件。
在本实施方式中，将树脂片81卷在卷芯102上，将隔膜33、35加热熔敷在从卷芯102突出的树脂片81的部分、即轴芯80的延伸部83的内周面而一体接合。之后，通过使卷芯102旋转而制作与图8同样的卷绕电极体3。由此，即使卷芯102薄且刚性低，也能够制作卷绕电极体3。此外，虽然没有图示，也可以不采用加热熔敷而利用粘贴带进行粘贴从而进行接合，这种情况下也能够获得同样的效果。另外，关于配置在图6的卷绕装置100中的按压机构268与加热器头170的位置关系，上下也可以颠倒。
[第四实施方式]
图14是表示本实施方式中轴芯与隔膜的接合结构的截面概念图。
本实施方式的特征在于：将隔膜33、35的卷绕开始端部夹入在轴芯80的延伸部83的内周面和与该内周面相对的树脂片81的外周面(在本实施方式中是最内周部82的外周面)之间，将轴芯80与隔膜33、35接合而构成。
轴芯80如图14所示，通过使保持部103保持树脂片81的卷绕开始端部并使卷芯102旋转1周而形成。轴芯80具有最内周部82和重叠在最内周部82的外周成为重叠部的延伸部83。延伸部83与最内周部82的外周相对地配置。
而且，将隔膜33的卷绕开始端部和隔膜35的卷绕开始端部送入与树脂片81的卷绕结束端部的内周面相对的位置。而且具有如下结构：使用于防止卷绕松开的接触辊179上升，将隔膜33、35夹入延伸部83和与延伸部83的内周面相对的树脂片81的外周面之间，利用摩擦力防止隔膜33、35脱落，与轴芯80一体地接合。
在本实施方式中，将1周以上的树脂片81卷在卷芯102上，使第一隔膜33和第二隔膜35重叠地位于延伸部83的内周面侧，利用用于防止卷绕松开的接触辊进行固定。之后，使卷芯102旋转1周，在轴芯80的外侧至少卷绕1周的量的隔膜33、35。然后，使接触辊179退避，使卷芯102进一步旋转而进行卷绕。
由于轴芯80与隔膜33、35利用各自的摩擦力被接合，因此树脂片81优选摩擦系数大的材料。将隔膜33、35夹入延伸部83的内周面和与内周面相对的树脂片81的外周面之间的长度越长，延伸部83越能够获得大的摩擦力，例如优选至少绕最内周部82半周以上，更优选卷绕1周以上的长度。
根据本实施方式，由于不需要利用加热熔敷进行接合，因此在接合部不会因加热熔敷而产生凹凸。因此，即使将负极板32和/或正极板34卷绕在接合部上，也不会产生皱褶和不均匀的台阶。此外，还能够削减加热熔敷的工序，因此能够期待提高生产能力。
[第五实施方式]
图15A是用来说明本实施方式中对轴芯的卷绕方法的图，图15B是表示本实施方式中轴芯与隔膜的接合结构的截面概念图。
本实施方式的特征在于，与上述的各个实施方式不同，构成为：隔膜33、35的卷绕开始侧的一部分被卷芯102的保持部103保持，在树脂片81配置在该隔膜33的上部的状态下使卷芯102旋转1周，由此将隔膜33、35的卷绕开始端部侧夹入并夹持在轴芯80的延伸部83的内周面和与该内周面相对的树脂片81的外周面(在本实施方式中，是最内周部82的外周面)之间而与轴芯80接合，进一步隔膜33、35的卷绕开始端部位于轴芯80的内侧。
首先，在将隔膜33和隔膜35重叠的状态下将隔膜33、35插通保持部103的插入槽103a，在隔膜33、35的卷绕开始端部从卷芯102突出规定长度的状态下使槽103的槽宽度缩小，使卷芯102的保持部103保持隔膜33、35。
而且，如图15A所示，在被保持部103保持的隔膜33的上部配置树脂片80。接着，使用于防止卷绕松开的接触辊179上升，使卷芯102旋转1周，由此，如图15B所示，在卷芯102的周围形成轴芯80，该轴芯80具有最内周部82和重叠在最内周部82的外周成为重叠部的延伸部83。延伸部83与最内周部82的外周相对地配置，隔膜33的卷绕开始侧的一部分和隔膜35的卷绕开始侧的一部分被配置在与树脂片81的卷绕结束端部的内周面相对的位置。隔膜33、35绕轴芯80设置，被夹持于轴芯80，与轴芯80一体地接合。隔膜33、35的卷绕开始端部从最内周部82与延伸部83之间向轴芯80的中心侧突出，配置在轴芯80的内面侧。
在本实施方式中，作为卷绕开始端部侧的例子，使卷芯102的保持部103保持隔膜33、34的卷绕开始侧的一部分，但是并不限定于这种结构，也可以由保持部103保持隔膜33、34的卷绕开始端部。此外，在本实施方式中，为了使轴芯80和隔膜33、35绕卷芯102设置而使用用于防止卷绕松开的接触辊179，但是并不限定于这种方式，即使不使用该接触辊179也能够制作卷绕电极体3。此外，在本实施方式中，使卷芯102的保持部103、103a仅保持隔膜33、34的卷绕开始侧的一部分，但是并不限定于这种结构，也可以与隔膜33、35同时或者分别保持轴芯80的端部或一部分。
根据本实施方式，不需要通过加热熔敷进行接合，此外，与第四实施方式不同，用于防止卷绕松开的接触辊179是为了使轴芯80和隔膜33、35绕卷芯102设置而被使用，并不以固定隔膜33、35为目的，因此能够稳定地进行生产，还能够提高卷绕开始的卷芯102的旋转速度，因此能够期待提高生产能力。
以上，对本发明的实施方式进行了详细说明，但是本发明并不限定于上述的实施方式，在不脱离权利要求书所记载的本发明的精神的范围内能够进行各种设计变更。例如，上述的实施方式是为了使本发明容易理解地进行说明而详细说明的，并不一定限定于具备所说明的所有的结构。此外，也能够将一个实施方式的结构的一部分置换成其他实施方式的结构，此外，也能够在一个实施方式的结构中增加其他实施方式的结构。进一步，对于各个实施方式的结构的一部分，能够进行其他结构的追加、删除和置换。
附图标记的说明
1 锂离子二次电池
2 电池容器
3 卷绕电极体
4 盖组装体
5 发电要素组装体
11 电池桶
21 电池盖
32 负极板(负极电极)
33 隔膜(第一隔膜)
34 正极板(正极电极)
35 隔膜(第二隔膜)
41 绝缘保护膜
51 正极端子(电极端子)
52、62 外部端子
53、63 连接端子
54、64 集电端子
61 负极端子(电极端子)
71 排气阀
72 注液口
73 注液栓
80 轴芯
81 树脂片
82 最内周部
83 延伸部
100 卷绕装置
101 卷芯
170 加热器头。

Claims (8)

1.一种具有卷绕电极体的扁平卷绕形二次电池，该卷绕电极体是在正极电极与负极电极之间隔着隔膜而将正极电极和负极电极绕轴芯扁平状地卷绕来形成的，该扁平卷绕形二次电池的特征在于：
所述轴芯，由弯曲刚度高于所述正极电极、所述负极电极和所述隔膜中的任一者的弯曲刚度的树脂片卷绕而构成，具有形成所述轴芯的最内周的最内周部和延伸至与该最内周部相比更靠卷绕结束端部侧的延伸部，
所述隔膜包括与所述延伸部接合的接合部，和与该接合部相连的仅将所述隔膜绕所述轴芯卷绕1周以上而形成的隔膜卷绕部，
所述隔膜包括用于通过热熔敷而接合在所述延伸部的外周面的第一隔膜和第二隔膜。
2.一种具有卷绕电极体的扁平卷绕形二次电池，该卷绕电极体是在正极电极与负极电极之间隔着隔膜而将正极电极和负极电极绕轴芯扁平状地卷绕来形成的，该扁平卷绕形二次电池的特征在于：
所述轴芯，由弯曲刚度高于所述正极电极、所述负极电极和所述隔膜中的任一者的弯曲刚度的树脂片卷绕而构成，具有形成所述轴芯的最内周的最内周部和延伸至与该最内周部相比更靠卷绕结束端部侧的延伸部，
所述隔膜包括与所述延伸部接合的接合部，和与该接合部相连的仅将所述隔膜绕所述轴芯卷绕1周以上而形成的隔膜卷绕部，
所述隔膜包括用于通过热熔敷而接合在所述延伸部的内周面的第一隔膜和用于通过热熔敷而接合在所述延伸部的外周面的第二隔膜。
3.一种具有卷绕电极体的扁平卷绕形二次电池，该卷绕电极体是在正极电极与负极电极之间隔着隔膜而将正极电极和负极电极绕轴芯扁平状地卷绕来形成的，该扁平卷绕形二次电池的特征在于：
所述轴芯，由弯曲刚度高于所述正极电极、所述负极电极和所述隔膜中的任一者的弯曲刚度的树脂片卷绕而构成，具有形成所述轴芯的最内周的最内周部和延伸至与该最内周部相比更靠卷绕结束端部侧的延伸部，
所述隔膜包括与所述延伸部接合的接合部，和与该接合部相连的仅将所述隔膜绕所述轴芯卷绕1周以上而形成的隔膜卷绕部，
通过将所述隔膜的卷绕开始端部侧夹入到所述延伸部的内周面和与该延伸部的内周面相对的所述树脂片的外周面之间来接合所述隔膜，
在所述隔膜中，该隔膜的卷绕开始端部从所述最内周部与所述延伸部之间突出至所述轴芯的中心侧。
4.一种具有卷绕电极体的扁平卷绕形二次电池的制造方法，该卷绕电极体是在正极电极与负极电极之间隔着隔膜而将正极电极和负极电极绕轴芯扁平状地卷绕来形成的，该扁平卷绕形二次电池的制造方法的特征在于，包括：
卷绕弯曲刚度高于所述正极电极、所述负极电极和所述隔膜中的任一者的弯曲刚度的树脂片来形成所述轴芯的工序；
将所述隔膜接合在被延伸至与形成所述轴芯的最内周的最内周部相比更靠卷绕结束端部侧的延伸部上的工序；和
接着与所述延伸部的接合部分仅将所述隔膜绕所述轴芯卷绕1周以上而形成隔膜卷绕部的工序，
在接合所述隔膜的工序中，
在所述延伸部与所述最内周部的外周相对地配置的状态下，将所述隔膜的卷绕开始端部热熔敷在所述延伸部的外周面。
5.一种具有卷绕电极体的扁平卷绕形二次电池的制造方法，该卷绕电极体是在正极电极与负极电极之间隔着隔膜而将正极电极和负极电极绕轴芯扁平状地卷绕来形成的，该扁平卷绕形二次电池的制造方法的特征在于，包括：
卷绕弯曲刚度高于所述正极电极、所述负极电极和所述隔膜中的任一者的弯曲刚度的树脂片来形成所述轴芯的工序；
将所述隔膜接合在被延伸至与形成所述轴芯的最内周的最内周部相比更靠卷绕结束端部侧的延伸部上的工序；和
接着与所述延伸部的接合部分仅将所述隔膜绕所述轴芯卷绕1周以上而形成隔膜卷绕部的工序，
在接合所述隔膜的工序中，
在所述延伸部向着从所述最内周部离开的方向突出的状态下，将所述隔膜的卷绕开始端部热熔敷在所述延伸部的外周面。
6.一种具有卷绕电极体的扁平卷绕形二次电池的制造方法，该卷绕电极体是在正极电极与负极电极之间隔着隔膜而将正极电极和负极电极绕轴芯扁平状地卷绕来形成的，该扁平卷绕形二次电池的制造方法的特征在于，包括：
卷绕弯曲刚度高于所述正极电极、所述负极电极和所述隔膜中的任一者的弯曲刚度的树脂片来形成所述轴芯的工序；
将所述隔膜接合在被延伸至与形成所述轴芯的最内周的最内周部相比更靠卷绕结束端部侧的延伸部上的工序；和
接着与所述延伸部的接合部分仅将所述隔膜绕所述轴芯卷绕1周以上而形成隔膜卷绕部的工序，
在接合所述隔膜的工序中，
在所述延伸部与所述最内周部的外周相对地配置的状态下，在所述延伸部的内周面相对地配置第一隔膜的卷绕开始端部并且在所述延伸部的外周面相对地配置第二隔膜的卷绕开始端部来进行热熔敷。
7.一种具有卷绕电极体的扁平卷绕形二次电池的制造方法，该卷绕电极体是在正极电极与负极电极之间隔着隔膜而将正极电极和负极电极绕轴芯扁平状地卷绕来形成的，该扁平卷绕形二次电池的制造方法的特征在于，包括：
卷绕弯曲刚度高于所述正极电极、所述负极电极和所述隔膜中的任一者的弯曲刚度的树脂片来形成所述轴芯的工序；
将所述隔膜接合在被延伸至与形成所述轴芯的最内周的最内周部相比更靠卷绕结束端部侧的延伸部上的工序；和
接着与所述延伸部的接合部分仅将所述隔膜绕所述轴芯卷绕1周以上而形成隔膜卷绕部的工序，
在接合所述隔膜的工序中，
在所述延伸部向着从所述最内周部离开的方向突出的状态下，在所述延伸部的内周面相对地配置第一隔膜的卷绕开始端部并且在所述延伸部的外周面相对地配置第二隔膜的卷绕开始端部来进行热熔敷。
8.一种具有卷绕电极体的扁平卷绕形二次电池的制造方法，该卷绕电极体是在正极电极与负极电极之间隔着隔膜而将正极电极和负极电极绕轴芯扁平状地卷绕来形成的，该扁平卷绕形二次电池的制造方法的特征在于，包括：
卷绕弯曲刚度高于所述正极电极、所述负极电极和所述隔膜中的任一者的弯曲刚度的树脂片来形成所述轴芯的工序；
将所述隔膜接合在被延伸至与形成所述轴芯的最内周的最内周部相比更靠卷绕结束端部侧的延伸部上的工序；和
接着与所述延伸部的接合部分仅将所述隔膜绕所述轴芯卷绕1周以上而形成隔膜卷绕部的工序，
在接合所述隔膜的工序中，
在所述延伸部与所述最内周部的外周相对地配置的状态下，通过在所述延伸部的内周面和与该延伸部的内周面相对的所述树脂片的外周面之间夹入所述隔膜的卷绕开始端部侧来进行接合，并且，
在所述隔膜中，该隔膜的卷绕开始端部从所述最内周部与所述延伸部之间突出至所述轴芯的中心侧。
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