CN106816641B - 涡旋卷绕电极和制造涡旋卷绕电极的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涡旋卷绕电极和制造涡旋卷绕电极的方法。在该涡旋卷绕电极中，在第一区域中，第一和第二隔板板片的位于内侧的短边彼此对齐。在第二区域中，负极板片、第一隔板板片、正极板片和第二隔板板片在径向上从内侧朝外侧排列。第二区域从负极板片和正极板片的位于内侧的短边以同一位相彼此对齐的位置延伸到正极板片的位于外侧的短边。在第三区域中，负极板片、第一隔板板片和第二隔板板片在径向上从内侧朝外侧排列。第三区域延伸到负极板片的位于外侧的短边。

Description

涡旋卷绕电极和制造涡旋卷绕电极的方法
技术领域
本发明涉及一种用于锂离子二次电池等中的涡旋卷绕电极和制造这种涡旋卷绕电极的方法。
背景技术
锂离子二次电池等可包括其中正极板片、负极板片和隔板板片层叠并形成为呈涡旋的形状的涡旋卷绕电极。作为涡旋卷绕电极，日本专利申请公报No.2010-192325(JP2010-192325 A)记载了一种通过从卷绕轴的内侧依次层叠正极、隔板、负极和隔板并且利用卷绕轴卷绕它们而制造的电极。
发明内容
在该涡旋卷绕电极中，一般要求负极板片应当相对于正极板片的最内周部分设置在内侧以使得正极板片的最内周部分不彼此对向。原因如下。在正极板片的最内周部分彼此对向的情况下，没有负极板片相对于正极板片的最内周部分配置在内周侧，并且因此，例如，锂析出到正极板片的内周侧的面上。这可能使得难以维持涡旋卷绕电极的性能。
此外，在涡旋卷绕电极中，为了抑制电极板片露出于外部以便维持涡旋卷绕电极的性能，希望两个隔板应当相对于负极板片的最外周部分(在涡旋的径向上配置在最外周侧的部分)连续层叠在更外周侧。
鉴于此，在通过从卷绕轴的内侧依次层叠正极、隔板板片、负极和隔板板片并且利用卷绕轴卷绕它们而制造的通常的涡旋卷绕电极(比如JP2010-192325A的电极)中，隔板板片被制成为长的以便如上所述维持涡旋卷绕电极的性能。
原因如下。图19示出其中通常的涡旋卷绕电极的各板片呈带状展开的层叠体200。如图19所示，层叠体200构造成使得正极板片220、第一隔板板片240、负极板片230和第二隔板板片250从图中的上侧依次配置。层叠体200包括第一区域201、第二区域202、第三区域203、第四区域204和第五区域205作为具有不同的板片布置结构的区域。注意，第二区域202是设置成将负极板片230相对于正极板片220的最内周部分配置在内侧的区域。
结果，在第三区域203中，仅第二隔板板片250相对于负极板片230配置在图中的下侧(对应于涡旋卷绕电极的外周侧)。在第三区域203中，与第四区域204接近的区域是构成涡旋卷绕电极中的负极板片的最外周部分的区域。因此，为了将两个隔板板片相对于负极板片的最外周部分连续层叠在更外周侧，必须延长第一隔板板片240以使得第一隔板板片240配置在第二隔板板片250上。因此，必须设置由第一隔板板片240构成的第五区域205。结果，隔板板片被制成为长的。此外，必须在不同位置切断两个隔板板片。
本发明提供了一种涡旋卷绕电极和制造这种涡旋卷绕电极的方法，所述涡旋卷绕电极可以在维持涡旋卷绕电极的性能的同时缩短隔板板片。
本发明的第一方面涉及一种涡旋卷绕电极，所述涡旋卷绕电极包括由负极板片、第一隔板板片、正极板片和第二隔板板片排列而成的板片组，所述板片组呈涡旋的形状。所述负极板片、所述第一隔板板片、所述正极板片和所述第二隔板板片中的每一者都呈矩形，并且所述负极板片、所述第一隔板板片、所述正极板片和所述第二隔板板片中的每一者的长边方向都沿所述涡旋的周向延伸。所述负极板片的长边比所述正极板片的长边长，并且所述第一隔板板片的长边和所述第二隔板板片的长边比所述负极板片的长边长。所述涡旋卷绕电极包括从所述涡旋的中心侧沿所述涡旋的周向依次排列的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域。所述第一区域是其中所述第一隔板板片与所述第二隔板板片直接接触并且所述第一隔板板片的位于所述涡旋的内侧的短边的位置与所述第二隔板板片的位于所述涡旋的内侧的短边的位置对齐的区域。所述第二区域是其中所述负极板片、所述第一隔板板片、所述正极板片和所述第二隔板板片在所述涡旋的径向上从内侧朝外侧依次排列的区域，并且所述第二区域从所述负极板片的位于所述涡旋的内侧的短边与所述正极板片的位于所述涡旋的内侧的短边以同一位相彼此对齐的位置沿所述涡旋的周向延伸到所述正极板片的位于所述涡旋的外侧的短边的位置。所述第三区域是其中所述负极板片、所述第一隔板板片和所述第二隔板板片在所述涡旋的径向上从内侧朝外侧依次排列的区域，并且所述第三区域从所述正极板片的位于所述涡旋的外侧的短边的位置沿所述涡旋的周向延伸到所述负极板片的位于所述涡旋的外侧的短边的位置。所述第四区域是其中所述第一隔板板片与所述第二隔板板片直接接触的区域。
根据第一方面，在第三区域中，第一隔板板片和第二隔板板片相对于负极板片的最外周部分(在涡旋的径向上配置在最外侧的部分)配置在更外周侧。因此，与通常的电极不一样，不必延长两个隔板板片中的一个隔板板片，由此可以缩短隔板板片。此外，第一隔板板片的位于涡旋的内侧的短边的位置与第二隔板板片的位于涡旋的内侧的短边的位置对齐。利用此构型，能使第一隔板板片和第二隔板板片的长度均匀，并且因此，能更可靠地缩短隔板板片。
此外，两个隔板板片相对于负极板片的最外周部分连续层叠在更外周侧，由此可以抑制负极板片露出于外部。这可以维持电极的性能。
此外，在第二区域中，负极板片相对于正极板片配置在内周侧。此外，负极板片的位于涡旋的内侧的短边与正极板片的位于涡旋的内侧的短边在于涡旋的周向上处于同一位相的位置处对齐。因此，负极板片还相对于正极板片的最内周部分(在涡旋的径向上配置在最内侧的部分)配置在内周侧。因此，可以避免正极板片的最内周部分的内周侧彼此对向的状况。因此，可以防止锂析出在正极板片的位于内周侧的面上，由此可以维持电极的性能。
在上述方面中，在所述第四区域中，所述第一隔板板片和所述第二隔板板片可在所述涡旋的径向上从内侧朝外侧依次排列；并且在所述第四区域中，所述第一隔板板片的位于所述涡旋的外侧的短边与所述第二隔板板片的位于所述涡旋的外侧的短边可在处于同一位相的位置处对齐。
利用上述构型，能使第一隔板板片和第二隔板板片的长度均匀，并且因此能更可靠地缩短第一隔板板片和第二隔板板片。
在上述方面中，在所述第四区域中，所述第一隔板板片和所述第二隔板板片可在所述涡旋的径向上从内侧朝外侧依次排列；在所述第四区域中，所述第一隔板板片的位于所述涡旋的外侧的短边在所述涡旋的周向上可配置在处于相对于所述第二隔板板片的位于所述涡旋的外侧的短边朝所述涡旋的中心侧的相反侧移位的位相的位置处；并且所述第一隔板板片的位于所述涡旋的外侧的短边、所述第二隔板板片的位于所述涡旋的外侧的短边和所述第三区域中的所述第二隔板板片可利用粘接带紧固。
利用上述构型，即使在包括涡旋卷绕电极的电池中重复进行充放电并且涡旋卷绕电极膨胀和收缩，第一隔板板片和第二隔板板片也难以膨胀和收缩，并且因此，可以维持电池的品质。
在上述方面中，在所述第二区域中，所述第一隔板板片的耐热层可与所述第二隔板板片的耐热层对向而使得所述正极板片配置在所述第一隔板板片的耐热层和所述第二隔板板片的耐热层之间。
利用上述构型，在包括涡旋卷绕电极的电池过充电的情况下，能使正极板片产生的热隔热。
本发明的第二方面涉及一种制造涡旋卷绕电极的方法，所述涡旋卷绕电极包括由负极板片、第一隔板板片、正极板片和第二隔板板片排列而成的板片组，所述板片组呈涡旋的形状，其中，所述负极板片、所述第一隔板板片、所述正极板片和所述第二隔板板片中的每一者都呈矩形，并且所述负极板片、所述第一隔板板片、所述正极板片和所述第二隔板板片中的每一者的长边方向都沿所述涡旋的周向延伸。所述方法包括：以所述第一隔板板片与所述第二隔板板片直接接触的状态周向地卷绕所述第一隔板板片和所述第二隔板板片的第一卷绕工序；在所述第一卷绕工序之后通过相对于所述第一隔板板片在卷绕中心侧插入所述负极板片并且在所述第一隔板板片和所述第二隔板板片之间插入所述正极板片而使得所述正极板片相对于所述第一隔板板片位于卷绕中心侧的相反侧来周向地卷绕所述负极板片、所述第一隔板板片、所述正极板片和所述第二隔板板片的第二卷绕工序；在所述第二卷绕工序之后以所述负极板片、所述第一隔板板片和所述第二隔板板片从卷绕中心侧依次排列的状态周向地卷绕所述负极板片、所述第一隔板板片和所述第二隔板板片的第三卷绕工序；以及在所述第三卷绕工序之后以所述第一隔板板片与所述第二隔板板片直接接触的状态周向地卷绕所述第一隔板板片和所述第二隔板板片的第四卷绕工序。所述负极板片的长边比所述正极板片的长边长，并且所述第一隔板板片的长边和所述第二隔板板片的长边比所述负极板片的长边长。在所述第一卷绕工序中，使所述第一隔板板片的位于卷绕开始侧的短边的位置与所述第二隔板板片的位于卷绕开始侧的短边的位置对齐。在所述第二卷绕工序中，使所述负极板片的位于卷绕开始侧的短边和所述正极板片的位于卷绕开始侧的短边在于卷绕方向上处于同一位相的位置处对齐，并且所述正极板片的位于卷绕终止侧的短边被卷绕。在所述第三卷绕工序中，所述负极板片的位于卷绕终止侧的短边被卷绕。
根据第二方面，在第三卷绕工序中，第一隔板板片和第二隔板板片相对于负极板片的最外周部分配置在更外周侧。因此，与通常的涡旋卷绕电极不一样，不必延长两个隔板板片中的一个隔板板片，由此可以缩短隔板板片。此外，在第一卷绕工序中，使第一隔板板片的位于卷绕开始侧的短边的位置与第二隔板板片的位于卷绕开始侧的短边的位置对齐。利用此构型，能使第一隔板板片和第二隔板板片的长度均匀，并且因此，能更可靠地缩短隔板板片。
此外，两个隔板板片相对于负极板片的最外周部分连续层叠在更外周侧，由此可以抑制负极板片露出于外部。这可以维持电极的性能。
此外，在第二卷绕工序中，负极板片相对于正极板片配置在卷绕中心侧。此外，负极板片的位于卷绕开始侧的短边和正极板片的位于卷绕开始侧的短边在于卷绕方向上处于同一位相的位置处对齐。因而，负极板片相对于正极板片的最内周部分配置在更内周侧。因此，可以避免正极板片的最内周部分的内周侧彼此对向的状况。因此，例如，可以防止锂析出在正极板片的位于内周侧的面上。这可以维持电极的性能。
对于根据本发明的上述方面的涡旋卷绕电极和制造涡旋卷绕电极的方法，可以在维持涡旋卷绕电极的性能的同时缩短隔板板片。
附图说明
下面将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是一实施方式的涡旋卷绕电极的透视图；
图2是沿图1中的线II,III-II,III截取的截面中的涡旋卷绕电极的内周部分的放大视图；
图3是沿图1中的线II,III-II,III截取的截面中的涡旋卷绕电极的外周部分的放大视图；
图4是图2中的区域α的放大视图；
图5是图3中的区域β的放大视图；
图6是与图2对应的图并且是示出第一区域和第二区域的布置的图像视图；
图7是与图3对应的图并且是示出第二区域、第三区域和第四区域的布置的图像视图；
图8是其中本实施方式的涡旋卷绕电极呈带状展开的层叠体的透视图；
图9是与图2对应的图并且是示出负极板片的开始端的位置从正极板片的开始端的位置移位的例子的视图；
图10是示出第一隔板板片的终止端、第二隔板板片的终止端和第三区域中的第二隔板板片利用粘接带紧固的例子的视图；
图11是根据该实施方式的电极制造装置的示意性构型图；
图12是用于示出控制单元的示意性构型图；
图13是卷绕开始工序的说明图；
图14是第一卷绕工序的说明图；
图15是第二卷绕工序的说明图；
图16是电极切断工序的说明图；
图17是第三卷绕工序的说明图；
图18是隔板切断工序的说明图；以及
图19是其中通常的涡旋卷绕电极呈带状展开的层叠体的透视图。
具体实施方式
将说明本实施方式的涡旋卷绕电极10的构型。如图1至3所示，涡旋卷绕电极10包括正极板片20、负极板片30、第一隔板板片40和第二隔板板片50。涡旋卷绕电极10构造成使得由负极板片30、第一隔板板片40、正极板片20和第二隔板板片50排列而成的板片组呈涡旋的形状(即，涡旋/螺旋形状)形成。
正极板片20、负极板片30、第一隔板板片40和第二隔板板片50中的每一者都呈矩形(参见图8)。正极板片20、负极板片30、第一隔板板片40和第二隔板板片50中的每一者的长边方向都沿涡旋的周向延伸。负极板片30在长边方向上比正极板片20长。第一隔板板片40和第二隔板板片50在长边方向上具有相同长度，并且在长边方向上比负极板片30长。
在本实施方式中，涡旋卷绕电极10的外形呈扁平形状形成，并且正极板片20、负极板片30、第一隔板板片40和第二隔板板片50呈扁平形状卷绕。
如图4所示，正极板片20是通过向作为正极芯材的铝箔21涂布包含正极活性物质、导电辅助剂和粘接剂的混合物以便在铝箔21的两面上形成正极活性物质层22和正极活性物质层23而形成的。正极活性物质能储存/放出锂离子。正极活性物质例如是诸如锂镍氧化物(LiNiO2)、锂锰氧化物(LiMnO2)或锂钴氧化物(LiCoO2)的锂复合氧化物。
如图4所示，负极板片30是通过向作为负极芯材的铜箔31涂布包含负极活性物质、导电辅助剂和粘接剂的混合物以便在铜箔31的两面上形成负极活性物质层32和负极活性物质层33而形成的。负极活性物质能储存/放出锂离子。负极活性物质例如是诸如无定形碳、非石墨化碳、石墨化碳或石墨的碳系物质。
如图4所示，第一隔板板片40包括树脂层41和耐热层42。例如，树脂层41是诸如聚乙烯或聚丙烯的多孔膜。例如，耐热层42是包含金属氧化物等的粉末状层。注意，耐热层42称为HRL(Heat Resistance Layer，耐热层)，并且具有防止电池过热的效果。
如图4所示，第二隔板板片50包括树脂层51和耐热层52。例如，树脂层51是诸如聚乙烯或聚丙烯的多孔膜。例如，耐热层52是包含金属氧化物等的粉末状层。注意，耐热层52称为HRL(Heat Resistance Layer，耐热层)，并且具有防止电池过热的效果。
在本实施方式中，如图4所示，在第二区域72中，第一隔板板片40的耐热层42经由正极板片20与第二隔板板片50的耐热层52对向(而使得正极板片20配置在耐热层42和耐热层52之间)。因而，在包括涡旋卷绕电极10的电池过充电的情况下，能使由正极板片20产生的热隔热。
此外，如图3所示，在第三区域73中，负极板片30的终止端30c从外周侧覆盖有由第一隔板板片40和第二隔板板片50形成的一对隔板板片。如图5所示，在第三区域73和第四区域74中，第一隔板板片40的耐热层42与第二隔板板片50的耐热层52对向而使得耐热层42和耐热层52彼此直接接触。这种情况下，第二隔板板片50在外周侧包括树脂层51，所以第二隔板板片50难以朝内周侧弯曲，并且容易朝外周侧弯曲。同时，由于第一隔板板片40在内周侧包括树脂层41，所以第一隔板板片40容易朝内周侧弯曲，并且难以朝外周侧弯曲。因此，即使第二隔板板片50朝外周侧卷起，第一隔板板片40也难以朝外周侧卷起。因此，即使第二隔板板片50朝外周侧卷起，负极板片30的终止端30c也被维持在终止端30c被第一隔板板片40覆盖的状态下，所以终止端30c难以露出。
如图6、7所示，本实施方式的涡旋卷绕电极10包括在涡旋(涡旋形状)的周向上从涡旋的中心侧依次排列的第一区域71、第二区域72、第三区域73和第四区域74。第一区域71、第二区域72、第三区域73和第四区域74是具有不同的板片布置结构的区域。
如图2所示，在第一区域71中，第一隔板板片40与第二隔板板片50直接接触。即，在第一区域71中，配置有包括组合的第一隔板板片40和第二隔板板片50的板片，并且未配置正极板片20和负极板片30。
此外，在第一区域71中，第一隔板板片40的位于开始端40a侧(涡旋的内侧)的短边43的位置与第二隔板板片50的位于开始端50a侧(涡旋的内侧)的短边53的位置对齐。注意，在以下说明中，在适当的时候将位于涡旋的内侧的端部(各板片的在长边方向上的一端，即板片的位于卷绕开始侧的端部)称为“开始端”，并且在适当的时候将位于涡旋的外侧的端部(各板片的在长边方向上的另一端，即板片的位于卷绕终止侧的端部)称为“终止端”。
如图2、3所示，在第二区域72中，负极板片30、第一隔板板片40、正极板片20和第二隔板板片50在涡旋的径向上从内侧朝外侧依次排列。
此外，第二区域72从负极板片30的位于开始端30a侧(涡旋的内侧)的短边34与正极板片20的位于开始端20a侧(涡旋的内侧)的短边24以同一位相彼此对齐的位置沿涡旋的周向延伸到正极板片20的位于终止端20c侧(涡旋的外侧)的短边25的位置。因而，在第二区域72中，负极板片30的位于开始端30a侧的短边34与正极板片20的位于开始端20a侧的短边24在于涡旋的周向上处于同一位相的位置处对齐。
本实施方式的涡旋卷绕电极10的各板片呈具有直线部和圆弧部的扁平涡旋形状卷绕。鉴于此，在本实施方式中，“(在涡旋的周向上)处于同一位相的位置”表示在各板片的扁平形状的直线部中在直线方向上相同的位置，并且还表示在各板片的扁平形状的圆弧部中在从圆弧的中心沿圆弧的径向延伸的同一直线上的位置。
此外，本实施方式中的“同一位相”不限于完全相同的位相，而是包括包含了由于具有相同长度的各板片被层叠和卷绕时的周长差导致的偏差和由于制造误差导致的偏差的基本上相同的位相。因此，例如，如图9所示，正极板片20的位于开始端20a侧的短边24可配置于在涡旋的周向上相对于负极板片30的位于开始端30a侧的短边34朝负极板片30的终止端30c(图9的右侧)移位的位置处。此时，例如，在使负极板片30在短边方向上的长度比正极板片20在短边方向上的长度大的情况下，正极板片20的位于开始端20a侧的短边24和负极板片30的位于开始端30a侧的短边34之间的位移量可被设定为与负极板片30在短边方向上的长度和正极板片20在短边方向上的长度之差的量相同的量。
如图3所示，在第三区域73中，负极板片30、第一隔板板片40和第二隔板板片50在涡旋的径向上从内侧朝外侧依次排列。
此外，第三区域73从正极板片20的位于终止端20c侧的短边25的位置沿涡旋的周向延伸到负极板片30的位于终止端30c侧(涡旋的外侧)的短边35的位置。
在第三区域73中，负极板片30与第一隔板板片40直接接触，第一隔板板片40与第二隔板板片50直接接触，并且负极板片30与第二隔板板片50直接接触。即，在第三区域73中，配置有包括组合的负极板片30、第一隔板板片40和第二隔板板片50的板片，并且未配置正极板片20。
注意，第三区域73形成为将负极板片30相对于正极板片20的最外周部分(即，在涡旋的径向上配置在最外侧的部分)配置在位于外周侧的位置处。
此外，如图3所示，在第四区域74中，第一隔板板片40与第二隔板板片50直接接触。即，在第四区域74中，配置有包括组合的第一隔板板片40和第二隔板板片50的板片，并且未配置正极板片20和负极板片30。
在如上所述的本实施方式的涡旋卷绕电极10中，负极板片30的长边比正极板片20的长边长。此外，第二区域72从负极板片30的位于开始端30a侧的短边34与正极板片20的位于开始端20a侧的短边24以同一位相彼此对齐的位置沿涡旋的周向延伸到正极板片20的位于终止端20c侧的短边25的位置。在第三区域73中，负极板片30、第一隔板板片40和第二隔板板片50在涡旋的径向上从内侧朝外侧依次排列。此外，第三区域73从正极板片20的位于终止端20c侧的短边25的位置沿涡旋的周向延伸到负极板片30的位于终止端30c侧的短边35的位置。
因而，在本实施方式的涡旋卷绕电极10中，在第三区域73中第一隔板板片40和第二隔板板片50相对于负极板片30的最外周部分(在涡旋的径向上配置在最外侧的部分)30d配置在更外周侧。因此，如图8所示，与相关技术中的电极不一样，本实施方式的涡旋卷绕电极10不具有通过延长两个隔板板片中的一个隔板板片而形成的第五区域205(参见图19)。因而，可以缩短第一隔板板片40和第二隔板板片50。注意，图8是其中本实施方式的涡旋卷绕电极10呈带状展开的层叠体80的透视图。如图8所示，第一区域71、第二区域72、第三区域73和第四区域74从层叠体80的开始端80a侧(板片的开始端侧)到终止端80b侧(板片的终止端侧)依次排列。
此外，在第一区域71中，第一隔板板片40的位于开始端40a侧的短边43的位置与第二隔板板片50的位于开始端50a侧的短边53的位置对齐。利用这种构型，能使第一隔板板片40和第二隔板板片50的长度均匀，并且因此能更可靠地缩短第一隔板板片40和第二隔板板片50。
此外，在本实施方式的涡旋卷绕电极10中，两个隔板板片相对于负极板片30的最外周部分30d连续层叠在更外周侧，由此可以抑制负极板片30露出于外部。这可以维持涡旋卷绕电极10的性能。
此外，如图2所示，在第二区域72中，负极板片30、第一隔板板片40、正极板片20和第二隔板板片50在涡旋的径向上从内侧朝外侧依次排列，并且负极板片30相对于正极板片20配置在内周侧。此外，负极板片30的位于开始端30a侧的短边34与正极板片20的位于开始端20a侧的短边24在于涡旋的周向上处于同一位相的位置处对齐。因此，负极板片30的最内周部分30b相对于正极板片20的最内周部分20b配置在更内周侧。因此，可以避免正极板片20的最内周部分20b的内周侧彼此对向的状况。因此，例如，可以防止锂析出在正极板片20的位于内周侧的面上。这可以维持涡旋卷绕电极10的性能。
此外，如图7所示，第四区域74在涡旋的周向上配置在第三区域73的与第二区域72相反的一侧。此外，如图3所示，在第四区域74中，第一隔板板片40和第二隔板板片50在涡旋的径向上从内侧朝外侧依次排列。此外，在第四区域74中，第一隔板板片40的位于终止端40b侧的短边44与第二隔板板片50的位于终止端50b侧的短边54在于涡旋的周向上处于同一位相的位置处对齐。
利用这种构型，能使第一隔板板片40和第二隔板板片50的长度均匀，并且因此能更可靠地缩短第一隔板板片40和第二隔板板片50。
注意，如图10所示，在涡旋的周向(图10中的左右方向)上，第一隔板板片40的位于终止端40b侧的短边44可配置在处于相对于第二隔板板片50的位于终止端50b侧的短边54朝涡旋的中心侧的相反侧移位的位相的位置处。然后，第一隔板板片40的位于终止端40b侧的短边44、第二隔板板片50的位于终止端50b侧的短边54和第三区域73中的第二隔板板片50可利用粘接带60紧固。因而，即使在包括涡旋卷绕电极10的电池中重复充放电并且涡旋卷绕电极10膨胀和收缩，也可以维持电池的品质，因为第一隔板板片40和第二隔板板片50难以膨胀和收缩。以上说明涉及本实施方式的涡旋卷绕电极10的结构。
接下来将说明作为根据本实施方式的用于涡旋卷绕电极的制造装置的一个例子的电极制造装置90的构型。
如图11、12所示，电极制造装置90包括卷绕辊100、负极退绕轴101、第一隔板退绕轴102、正极退绕轴103、第二隔板退绕轴104、负极供给通路105、第一隔板供给通路106、正极供给通路107、第二隔板供给通路108、负极夹头109、正极夹头110、负极切割器111、正极切割器112、隔板切割器113、控制单元114等。
卷绕辊100是构造成卷绕各板片的装置。在图11所示的例子中，设置了两个卷绕辊100，但卷绕辊100的数量不受特别限制，也可设置三个卷绕辊100。
负极退绕轴101是构造成退绕负极板片30的轴。第一隔板退绕轴102是构造成退绕第一隔板板片40的轴。正极退绕轴103是构造成退绕正极板片20的轴。第二隔板退绕轴104是构造成退绕第二隔板板片50的轴。
负极供给通路105是当负极板片30被供给到卷绕辊100时传送负极板片30的通路。第一隔板供给通路106是当第一隔板板片40被供给到卷绕辊100时传送第一隔板板片40的通路。正极供给通路107是当正极板片20被供给到卷绕辊100时传送正极板片20的通路。第二隔板供给通路108是当第二隔板板片50被供给到卷绕辊100时传送第二隔板板片50的通路。注意，在各通路中，相应板片由传送辊(未示出)等传送。
在本实施方式中，负极供给通路105、第一隔板供给通路106、正极供给通路107和第二隔板供给通路108相对于卷绕辊100依次配置。
负极夹头109是构造成以在负极供给通路105上传送负极板片30的方式保持负极板片30的装置。正极夹头110是构造成以在正极供给通路107上传送正极板片20的方式保持正极板片20的装置。
负极切割器111是构造成切断负极板片30的装置。正极切割器112是构造成切断正极板片20的装置。隔板切割器113是构造成切断第一隔板板片40和第二隔板板片50的装置。
如图12所示，构成电极制造装置90的各装置与控制单元114连接，并且控制单元114控制各装置的动作。控制单元114例如由微计算机构成，并且包括存储有控制程序的ROM、输入接口、输出接口等。
以上说明涉及电极制造装置90的构型。
接下来将说明利用电极制造装置90制造涡旋卷绕电极10的方法作为电极制造装置90的作用。
首先，如图13所示，控制单元114在使第一隔板板片40的位于开始端40a侧(卷绕开始侧)的短边43的位置与第二隔板板片50的位于开始端50a侧(卷绕开始侧)的短边53的位置对齐的同时将第一隔板板片40和第二隔板板片50供给到卷绕辊100(卷绕开始控制，卷绕开始工序)。此时，第一隔板板片40从第一隔板退绕轴102经由第一隔板供给通路106供给到卷绕辊100(参见图11)。此外，类似地，第二隔板板片50从第二隔板退绕轴104经由第二隔板供给通路108供给到卷绕辊100(参见图11)。
随后，如图14所示，控制单元114在使第一隔板板片40的位于开始端40a侧的短边43的位置与第二隔板板片50的位于开始端50a侧的短边53的位置对齐的同时使卷绕辊100以第一隔板板片40与第二隔板板片50直接接触的状态周向地卷绕第一隔板板片40和第二隔板板片50(第一卷绕控制)。因而，第一隔板板片40和第二隔板板片50以第一隔板板片40与第二隔板板片50直接接触的状态被周向地卷绕(第一卷绕工序)。
然后，控制单元114同时将负极板片30的位于开始端30a侧的短边34和正极板片20的位于开始端20a侧的短边24供给到卷绕辊100，并且如图15所示，控制单元114使卷绕辊100周向地卷绕负极板片30、第一隔板板片40、正极板片20和第二隔板板片50。然后，控制单元114使卷绕辊100将正极板片20一直卷绕至其位于终止端20c侧的短边25(第二卷绕控制)。
此时，由负极夹头109保持的负极板片30的开始端30a插入到卷绕辊100和第一隔板板片40之间，并且被供给到卷绕辊100。此外，由正极夹头110保持的正极板片20的开始端20a插入到第一隔板板片40和第二隔板板片50之间，并且被供给到卷绕辊100。此外，负极板片30从负极退绕轴101经由负极供给通路105供给到卷绕辊100。此外，类似地，正极板片20从正极退绕轴103经由正极供给通路107供给到卷绕辊100。
因而，负极板片30相对于第一隔板板片40插入在卷绕中心侧(即，与卷绕中心接近的一侧)(即，负极板片30以使得负极板片30比第一隔板板片40更接近卷绕中心的方式插入)，正极板片20插入到第一隔板板片40和第二隔板板片50之间而使得正极板片20相对于第一隔板板片40位于卷绕中心侧的相反侧(即，正极板片20比第一隔板板片40离卷绕中心更远)，负极板片30、第一隔板板片40、正极板片20和第二隔板板片50被周向地卷绕，并且正极板片20的位于终止端20c侧的短边25被卷绕(第二卷绕工序)。此时，负极板片30的位于开始端30a侧的短边34与正极板片20的位于开始端20a侧的短边24在于卷绕方向上处于同一位相的位置处对齐。由于第二卷绕工序(第二卷绕控制)如上所述地执行，所以负极板片30、第一隔板板片40、正极板片20和第二隔板板片50从卷绕中心侧依次排列。此外，负极板片30的位于开始端30a侧的短边34与正极板片20的位于开始端20a侧的短边24在于卷绕方向上处于同一位相的位置处对齐。因而，负极板片30相对于正极板片20的最内周部分20b配置在更内周侧。因此，可以避免正极板片20的最内周部分20b的内周侧彼此对向的状况。
此外，如图16所示，控制单元114使正极切割器112切断正极板片20，并且使负极切割器111切断负极板片30(电极切断控制)。因而，作为电极切断工序，正极板片20被切断(正极切断控制，正极切断工序)，并且负极板片30被切断(负极切断控制，负极切断工序)。
如图16所示，卷绕辊100和负极切割器111之间的距离大于卷绕辊100和正极切割器112之间的距离。在本实施方式中，负极切割器111和正极切割器112配置成满足B＞(π×D)，其中“B”是卷绕辊100和负极切割器11之间的距离与卷绕辊100和正极切割器112之间的距离之差，而“D”是切断正极板片20和负极板片30时卷绕体的直径。
作为修改例，代替同时切断正极板片20和负极板片30，可在不同的时点切断正极板片20和负极板片30。例如，可将卷绕辊100和负极切割器111之间的距离设定为等于卷绕辊100和正极切割器112之间的距离，并且可在不同的时点切断正极板片20和负极板片30。这种情况下，在正极板片20被切断之后负极板片30以长度“B”经过负极切割器111时切断负极板片30。
随后，如图17所示，控制单元114使卷绕辊100周向地卷绕负极板片30、第一隔板板片40和第二隔板板片50。然后，控制单元114使卷绕辊100将负极板片30一直卷绕至其位于终止端30c侧的短边35(第三卷绕控制)。因而，在负极板片30、第一隔板板片40和第二隔板板片50从卷绕中心侧依次排列的状态下，负极板片30、第一隔板板片40和第二隔板板片50被周向地卷绕，并且负极板片30的位于终止端30c侧的短边35被卷绕(第三卷绕工序)。
因而，在本实施方式中，第二卷绕工序(第二卷绕控制)在第一卷绕工序(第一卷绕控制)执行之后执行，并且第三卷绕工序(第三卷绕控制)在第二卷绕工序(第二卷绕控制)执行之后执行。
由于第三卷绕工序(第三卷绕控制)如上所述地执行，所以负极板片30、第一隔板板片40和第二隔板板片50进一步从卷绕中心侧依次排列。因而，如图3所示，在第三区域73中第一隔板板片40和第二隔板板片50相对于负极板片30的最外周部分30d配置在更外周侧。因此，与通常的涡旋卷绕电极不一样，不必延长两个隔板板片中的一个隔板板片，由此可以缩短隔板板片。此外，如上所述，由于执行第一卷绕工序(第一卷绕控制)，所以第一隔板板片40的位于开始端40a侧的短边43的位置与第二隔板板片50的位于开始端50a侧的短边53的位置对齐，由此可以更可靠地缩短隔板板片。因此，可以在维持涡旋卷绕电极10的性能的同时缩短隔板板片。
此外，如图18所示，控制单元114使卷绕辊100向隔板切割器113的相反侧移动，并且使隔板切割器113切断第一隔板板片40和第二隔板板片50(隔板切断控制)。因而，第一隔板板片40和第二隔板板片50被切断(隔板切断工序)。
更具体地，如图18所示，第一隔板板片40和第二隔板板片50由隔板切割器113同时切断。因而，不必在不同的时点或在不同的场所切断第一隔板板片40和第二隔板板片50，由此可以减轻涡旋卷绕电极10的制造方面的负担和成本。
此外，通过在同一场所和同一时间切断第一隔板板片40和第二隔板板片50，可以使第一隔板板片40的终止端40b由于如图10所示的所制成的涡旋卷绕电极10的周长差而从第二隔板板片50的终止端50b沿涡旋的周向移位。
即，通过以使得第一隔板板片40和第二隔板板片50的长度彼此相等的方式切断第一隔板板片40和第二隔板板片50，通过卷绕各板片而制成的涡旋卷绕电极10构造成使得在涡旋的周向上，第一隔板板片40的位于终止端40b侧的短边44由于周长差而配置在处于相对于第二隔板板片50的位于终止端50b侧的短边54朝涡旋的中心侧的相反侧移位的位相的位置处。因此，如图10所示，第一隔板板片40的位于终止端40b侧的短边44、第二隔板板片50的位于终止端50b侧的短边54和第三区域73中的第二隔板板片50能利用粘接带60紧固。因而，即使在包括涡旋卷绕电极10的电池中重复充放电并且涡旋卷绕电极10膨胀和收缩，也可以维持电池的品质，因为第一隔板板片40和第二隔板板片50难以膨胀和收缩。
随后，控制单元114使卷绕辊100卷绕负极板片30的终止端30c，并且然后还使卷绕辊100卷绕第一隔板板片40的终止端40b和第二隔板板片50的终止端50b。然后，控制单元114使卷绕辊100将第一隔板板片40一直卷绕至其位于终止端40b侧的短边44，并且将第二隔板板片50一直卷绕至位于终止端50b侧的短边54(第四卷绕控制)。因而，在执行第三卷绕工序之后，以第一隔板板片40与第二隔板板片50直接接触的状态周向地卷绕第一隔板板片40和第二隔板板片50，并且第一隔板板片40的位于终止端40b侧的短边44和第二隔板板片50的位于终止端50b侧的短边54被卷绕(第四卷绕工序)。
随后，利用粘接带60紧固第二隔板板片50的终止端50b和位于前一周上的第二隔板板片50。此后，使涡旋卷绕电极10变形成具有扁平外形(参见图1至3)。
因而，制得了涡旋卷绕电极10。以上说明涉及利用电极制造装置90制造涡旋卷绕电极10的方法。
注意，上述实施方式仅为例子，并且完全不限制本发明。可以对上述实施方式做出各种修改而不脱离本发明的范围。注意，涡旋卷绕电极10可具有除扁平形状以外的外形，例如圆形。

Claims (5)

1.一种涡旋卷绕电极，其特征在于包括：
由负极板片、第一隔板板片、正极板片和第二隔板板片排列而成的板片组，所述板片组呈涡旋的形状，其中：
所述负极板片、所述第一隔板板片、所述正极板片和所述第二隔板板片中的每一者都呈矩形，并且所述负极板片、所述第一隔板板片、所述正极板片和所述第二隔板板片中的每一者的长边方向都沿所述涡旋的周向延伸；
所述负极板片的长边比所述正极板片的长边长，并且所述第一隔板板片的长边和所述第二隔板板片的长边比所述负极板片的长边长；
所述涡旋卷绕电极包括从所述涡旋的中心侧沿所述涡旋的周向依次排列的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域；
所述第一区域是其中所述第一隔板板片与所述第二隔板板片直接接触并且所述第一隔板板片位于所述涡旋的内侧的短边的位置与所述第二隔板板片位于所述涡旋的内侧的短边的位置对齐的区域；
所述第二区域是其中所述负极板片、所述第一隔板板片、所述正极板片和所述第二隔板板片在所述涡旋的径向上从内侧朝外侧依次排列的区域，并且所述第二区域从所述负极板片位于所述涡旋的内侧的短边与所述正极板片位于所述涡旋的内侧的短边以同一位相彼此对齐的位置沿所述涡旋的周向延伸到所述正极板片位于所述涡旋的外侧的短边的位置；
所述第三区域是其中所述负极板片、所述第一隔板板片和所述第二隔板板片在所述涡旋的径向上从内侧朝外侧依次排列的区域，并且所述第三区域从所述正极板片位于所述涡旋的外侧的短边的位置沿所述涡旋的周向延伸到所述负极板片位于所述涡旋的外侧的短边的位置；并且
所述第四区域是其中所述第一隔板板片与所述第二隔板板片直接接触的区域。
2.根据权利要求1所述的涡旋卷绕电极，其特征在于：
在所述第四区域中，所述第一隔板板片和所述第二隔板板片在所述涡旋的径向上从内侧朝外侧依次排列；并且
在所述第四区域中，所述第一隔板板片位于所述涡旋的外侧的短边与所述第二隔板板片位于所述涡旋的外侧的短边在处于同一位相的位置处对齐。
3.根据权利要求1所述的涡旋卷绕电极，其特征在于：
在所述第四区域中，所述第一隔板板片和所述第二隔板板片在所述涡旋的径向上从内侧朝外侧依次排列；
在所述第四区域中，所述第一隔板板片位于所述涡旋的外侧的短边在所述涡旋的周向上配置在处于相对于所述第二隔板板片位于所述涡旋的外侧的短边朝所述涡旋的中心侧的相反侧移位的位相的位置处；并且
所述第一隔板板片位于所述涡旋的外侧的短边、所述第二隔板板片位于所述涡旋的外侧的短边和所述第三区域中的所述第二隔板板片利用粘接带紧固。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡旋卷绕电极，其特征在于，在所述第二区域中，所述第一隔板板片的耐热层与所述第二隔板板片的耐热层对向而使得所述正极板片配置在所述第一隔板板片的耐热层和所述第二隔板板片的耐热层之间。
5.一种制造涡旋卷绕电极的方法，所述涡旋卷绕电极包括由负极板片、第一隔板板片、正极板片和第二隔板板片排列而成的板片组，所述板片组呈涡旋的形状，其中
所述负极板片、所述第一隔板板片、所述正极板片和所述第二隔板板片中的每一者都呈矩形，并且所述负极板片、所述第一隔板板片、所述正极板片和所述第二隔板板片中的每一者的长边方向都沿所述涡旋的周向延伸，所述方法的特征在于包括：
以所述第一隔板板片与所述第二隔板板片直接接触的状态周向地卷绕所述第一隔板板片和所述第二隔板板片的第一卷绕工序；
在所述第一卷绕工序之后通过相对于所述第一隔板板片在卷绕中心侧插入所述负极板片并且在所述第一隔板板片和所述第二隔板板片之间插入所述正极板片而使得所述正极板片相对于所述第一隔板板片位于卷绕中心侧的相反侧来周向地卷绕所述负极板片、所述第一隔板板片、所述正极板片和所述第二隔板板片的第二卷绕工序；
在所述第二卷绕工序之后以所述负极板片、所述第一隔板板片和所述第二隔板板片从卷绕中心侧依次排列的状态周向地卷绕所述负极板片、所述第一隔板板片和所述第二隔板板片的第三卷绕工序；以及
在所述第三卷绕工序之后以所述第一隔板板片与所述第二隔板板片直接接触的状态周向地卷绕所述第一隔板板片和所述第二隔板板片的第四卷绕工序，其中：
所述负极板片的长边比所述正极板片的长边长，并且所述第一隔板板片的长边和所述第二隔板板片的长边比所述负极板片的长边长；
在所述第一卷绕工序中，使所述第一隔板板片位于卷绕开始侧的短边的位置与所述第二隔板板片位于卷绕开始侧的短边的位置对齐；
在所述第二卷绕工序中，使所述负极板片位于卷绕开始侧的短边和所述正极板片位于卷绕开始侧的短边在于卷绕方向上处于同一位相的位置处对齐，并且所述正极板片位于卷绕终止侧的短边被卷绕；并且
在所述第三卷绕工序中，所述负极板片位于卷绕终止侧的短边被卷绕。
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