CN110235297A - 电池的制造方法、电池以及卷绕装置 - Google Patents

电池的制造方法、电池以及卷绕装置 Download PDF

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Abstract

一种电池的制造方法、电池以及卷绕装置。电池的制造方法包括：通过卷芯在周面上具有的多个孔部来吸附一张带状隔膜的中间部，通过卷芯与带状隔膜一起卷绕带状的正极以及负极来制作卷绕体，通过解除孔部的吸附并将卷芯从卷绕体拔出来制作电极体，将电极体收纳于电池容器内来构成电池，孔部与中空结构的卷芯在内部连通，卷芯的外径为2mm以下。

Description

电池的制造方法、电池以及卷绕装置
技术领域
本技术涉及电池的制造方法、电池以及卷绕装置。
背景技术
近年来，二次电池的用途在不断扩大，除了移动电话或平板型计算机、小型电动工具等便携式设备以外，还应用于电动自行车、混合动力汽车等电动车辆等。作为这样的二次电池之一，锂离子二次电池已广为人知。在专利文献1中，记载了用于制作锂离子二次电池的电池元件的卷绕装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006-216520号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
锂离子二次电池根据用途可以使用小型化的电池。为了制作小型的锂离子二次电池，期望使用适合于该目的的制造方法和卷绕装置。
本技术的一个目的在于，提供一种适于制作例如小型二次电池的电池的制造方法、电池以及卷绕装置。
用于解决课题的方案
本技术例如是一种电池的制造方法，包括：
通过卷芯周面上所具有的多个孔部来吸附一张带状隔膜的中间部，
通过卷芯把带状的正极以及负极与带状隔膜一起卷绕来制作卷绕体，
通过解除孔部的吸附并将卷芯从卷绕体拔出来制作电极体，
将电极体收纳于电池容器内来构成电池，
孔部与中空结构的卷芯在内部连通，
卷芯的外径为2mm以下。
本技术例如是一种电池，具备卷绕成圆柱状、在中心具有中空部的电极体，
电极体的外径为10mm以下，
电极体的内径为2mm以下，
电极体的外径的最小值相对于电极体的外径的最大值的比例为0.99以上且1.00以下。
本技术例如是一种卷绕装置，具备：
卷轴部，具有卷芯；以及
支撑部，将卷轴部支撑为能够在该卷轴部的轴向上移动，
卷芯的外径为2mm以下，卷芯在周面上具有多个孔部，
卷芯以及卷轴部具有与多个孔部相连的中空部。
发明的效果
根据本技术的至少一个实施方式，能够提供适于制作小型二次电池的电池的制造方法、电池以及卷绕装置。需要说明的是，这里所述的效果不一定局限于此，可以是本技术中所记载的任何效果。另外，本技术的内容并不被所例示的效果限制地解释。
附图说明
图1A、图1B是示出本技术的一个实施方式涉及的电池的概观的一例的立体图。图1C是示出本技术的一个实施方式涉及的电池的概观的一例的主视图。
图2是示出本技术的一个实施方式涉及的电池的构成的一例的分解立体图。
图3A是示出本技术的一个实施方式的变形例涉及的电池的概观的一例的立体图。图3B是示出本技术的一个实施方式的变形例涉及的电池的概观的一例的主视图。
图4是示出外包装材的构成的一例的概略剖视图。
图5是示出本技术的一个实施方式涉及的深拉加工装置的构成的一例的概略剖视图。
图6是示出一个实施方式涉及的卷绕装置的构成例的图。
图7A是用于说明一个实施方式涉及的卷芯的图，图7B是用于说明设置于卷芯的孔部的一例的图。
图8A～图8D分别是用于说明本技术的一个实施方式涉及的电池的制造方法的一例的工序图。
图9A～图9C分别是用于说明本技术的一个实施方式涉及的电池的制造方法的一例的工序图。
图10A～图10F分别是用于说明本技术的一个实施方式涉及的电极体的制造方法的一例的工序图。
图11A～图11G分别是用于说明本技术的一个实施方式涉及的电极体的制造方法的一例的工序图。
图12是用于说明分割卷芯的构成例的图。
图13是用于说明正圆度的一例的图。
图14是用于说明评价卷芯脱落性的方法的一例的图。
图15是用于说明卷绕偏移的一例的图。
具体实施方式
以下参照附图对本技术的实施方式等进行说明。需要说明的是，说明按照以下顺序进行。
＜1.一个实施方式＞
＜2.变形例＞
以下说明的实施方式等是本技术的优选的具体例，本技术的内容并不限制于这些实施方式等。
＜1.一个实施方式＞
[电池的构成]
图1A、图1B和图1C示出本技术的一个实施方式涉及的电池的外观的一例。图2示出本技术的一个实施方式涉及的电池的构成的一例。本技术的一个实施方式涉及的薄膜外装型电池(以下简称为“电池”。)是所谓的锂离子二次电池，其具备：大致圆柱状的卷绕型电极体(以下简称为“电极体”。)1；膜状的外包装材2，具有收容电极体1的大致圆柱状的收容部2W、以及收容部2W的周围中除了位于周面侧的折返部2D以外设置在三个方向上的密封部2P、2Q、2R；以及与电极体1连接的正极引线3以及负极引线4。本技术的一个实施方式涉及的电池整体上是具有销形状的小型电池。
密封部2P、2Q设置于收容部2W的两端面侧，密封部2R设置于收容部2W的周面侧。密封部2P、2Q从收容部2W的大致圆形状的端面的中心偏离，并且相对于该端面大致垂直立起地设置。
如图1A、图1C所示，密封部2R可以相对于收容部2W的大致圆柱状的周面大致垂直地立起，也可以如图3A、图3B所示，以仿照收容部2W的大致圆柱状的周面的方式弯曲，但优选如后者那样弯曲。这是因为能够使电池的周面的形状成为更接近圆柱面的形状，可以使电池整体更小型化。
(正极、负极引线)
正极引线3的一端与电极体1的正极电连接，正极引线3的另一端经由密封部2P导出到外包装材2的外侧。另外，负极引线4的一端与电极体1的负极电连接，负极引线4的另一端经由密封部2Q导出到外包装材2的外侧。
优选在正极引线3与外包装材2之间设置热熔接材等密封材5A。另外，优选在负极引线4与外包装材2之间也设置热熔接材等密封材5B。由此，能够提高从外包装材2导出的正极引线3以及负极引线4与外包装材2的内侧面的粘接性。
需要说明的是，正极引线3与电极体1的连接位置以及负极引线4与电极体1的连接位置没有特别限制，可以是电极体1的内周部、中周部以及外周部中的任一个。在正极引线3以及负极引线4均与电极体1的外周部连接的情况下，优选它们的连接位置在电极体1的周面上相对。具体而言，优选沿着与电极体1的轴平行的直线来设置各自的连接位置。这是因为能够使电极体1的周面的形状成为更接近圆柱面的形状。
正极引线3以及负极引线4优选以沿着电极体1的端面的方式弯曲成L字状。这是因为可以提高收容部2W的容积效率。导出到外包装材2的外侧的正极引线3以及负极引线4可以笔直地延伸，也可以朝向收容部2W的端面折返。
正极引线3、负极引线4分别例如由铝、铜、镍或不锈钢等金属材料构成，具有薄板状或网眼状等。密封材5A、5B分别由对于正极引线3、负极引线4具有紧贴性的材料例如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯或改性聚丙烯等聚烯烃树脂构成。
(外包装材)
如图2所示，外包装材2具有：深度不同的两个大致部分圆柱状的收容部2X、2Y，在同一方向上延伸设置，并在与该延伸设置的方向正交的方向上排列；以及周缘部2A、2B、2C，设置在该收容部2X、2Y的两端面侧以及周面侧(侧面侧)这三个方向上。在此，大致部分圆柱状是指将大致圆柱状的形状沿其轴向切断而分割成两部分的形状。收容部2X的大致部分圆柱状是如上所述被分割成两部分的一方的形状，收容部2Y的大致部分圆柱状是如上所述被分割成两部分的另一方的形状。
外包装材2在相邻的收容部2X、2Y之间的折返部2D折返，收容部2X、2Y的周缘部2A、2B、2C彼此重合，并且收容部2X、2Y被组合。重合的周缘部2A、2B、2C彼此分别通过热熔接等密封，形成密封部2P、2Q、2R。由组合后的大致部分圆柱状的收容部2X、2Y形成大致圆柱状的收容部2W。
折返部2D如图1B、图1C所示，优选以相对于收容部2W的周面不突出的方式设置。这是因为能够使电池的周面的形状成为更接近圆柱面的形状。在此，上述“突出”中不包括简单的外包装材2的褶皱。密封部2R如上所述优选以仿照收容部2W的大致圆柱状的周面的方式弯曲，但在该情况下，密封部2R也可以以仿照收容部2X的大致部分圆柱状的周面的方式弯曲，也可以以仿照收容部2Y的大致部分圆柱状的周面的方式弯曲，优选以仿照深度更浅的收容部2Y的大致部分圆柱状的周面的方式弯曲。
外包装材2具有可塑性。外包装材2是所谓的层压膜，如图4所示，具备金属层21、设置于金属层21的一个面上的表面保护层22、设置于金属层21的另一个面上的热熔接层23。外包装材2还可以根据需要在表面保护层22与金属层21之间以及热熔接层23与金属层21之间的一方或双方具备粘接层。需要说明的是，在外包装材2的两个面中，表面保护层22侧的面成为外侧的面(以下称为“外包装材2的外侧面”。)，热熔接层23侧的面成为收纳电极体1的内侧的面(以下称为“外包装材2的内侧面”。)。
金属层21承担防止水分等的进入、保护作为收纳物的电极体1的作用。作为金属层21的材料，例如使用由铝或铝合金等构成的金属箔。作为表面保护层22的材料，从强韧性和柔软性等的观点出发，例如使用尼龙或聚对苯二甲酸乙二醇酯等。作为热熔接层23的材料，从柔软性以及抑制水分等的进入的观点出发，例如使用聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯或改性聚丙烯等聚烯烃系树脂。作为粘接层的材料，例如使用丙烯酸系粘接材料、聚酯系粘接材料或聚氨酯系粘接材料等。需要说明的是，从外观的美观性等的观点出发，外包装材2还可以具备有色层，或者也可以在表面保护层22、热熔接层23以及粘接层的至少一种层中含有着色材料。
(电极体)
电极体1具有分别具有长条的矩形状的正极、负极和隔膜，具有经由隔膜将正极和负极沿着其长边方向卷绕的卷绕结构。正极例如将铝等金属箔作为正极集电体，在其两个面上具备具有正极活性物质的正极活性物质层。负极例如将铜等金属箔作为负极集电体，在其两个面上具备具有负极活性物质的负极活性物质层。需要说明的是，作为正极集电体以及负极集电体的材料，也能够使用镍或不锈钢等。
(正极活性物质)
正极活性物质是能够嵌入以及脱嵌锂的正极材料，例如，适合使用锂氧化物、锂磷氧化物、锂硫化物或含锂的层间化合物等含锂化合物，也可以将这些中的两种以上混合使用。为了提高能量密度，优选具有锂、过渡金属元素和氧的含锂化合物。作为这种含锂化合物，例如可以列举出具有层状岩盐型结构的锂复合过渡金属氧化物或者具有橄榄石型结构的锂复合磷酸盐等。作为含锂化合物，优选含有由钴、镍、锰或铁构成的组中的至少一种作为过渡金属元素。作为能够嵌入以及脱嵌锂的正极材料，除此之外，还可以列举出MnO2、V2O5、V6O13、NiS、MoS等不含锂的无机化合物。
(负极活性物质)
负极活性物质是能够嵌入以及脱嵌锂的负极材料，例如可以列举出难石墨化碳、易石墨化碳、石墨、热解碳类、焦炭类、玻璃状碳类、有机高分子化合物烧成体、碳纤维或活性炭等碳材料。作为石墨，优选使用实施了球形化处理等的天然石墨或大致球状的人造石墨等。作为人造石墨，优选将中间相碳微球(MCMB)石墨化而成的人造石墨、将焦炭原料石墨化或粉碎而成的人造石墨等。在焦炭类中，包括沥青焦炭、针状焦炭或石油焦炭等。有机高分子化合物烧成体是指将酚醛树脂或呋喃树脂等高分子材料在适当的温度下烧成而碳化的物质，也有一部分被分类为难石墨化碳或易石墨化碳的物质。作为该高分子材料，有聚乙炔或聚吡咯等。这些碳材料在充放电时产生的结晶结构的变化非常小，能够得到较高的充放电容量，并且能够得到良好的循环特性，因此优选。
另外，作为能够嵌入以及脱嵌锂的负极材料，还可以列举出含有金属元素以及半金属元素中的至少一种作为构成元素的材料。该负极材料可以是金属元素或半金属元素的单体、合金或化合物，也可以是这些的混合体或复合体。另外，这些也可以是固溶体、共晶体(共熔混合物)、金属间化合物或这些的两种以上共存的物质。作为金属元素以及半金属元素，例如可以列举出镁、硼、铝、镓、铟、硅、锗、锡、铅、铋、镉、银、锌、铪、锆、钇、钯、铂等。这些可以是结晶质的物质，也可以是无定形(非晶质)的物质。其中，优选含有短周期型元素周期表中的4B族的金属元素或半金属元素作为构成元素的物质，特别优选含有硅以及锡中的至少一方作为构成元素的物质。这是因为硅以及锡嵌入以及脱嵌锂的能力较大，能够得到较高的能量密度。
(隔膜)
隔膜能够防止由正负极的接触引起的电流短路，并且使锂离子通过，是由例如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、这些的混合物或共聚物等形成的合成树脂制的多孔质膜或者陶瓷制的多孔质膜，也可以是将这些的两种以上的多孔质膜层叠而成的隔膜。其中，聚烯烃制的多孔质膜的防短路效果优异，并且能够通过高温时的切断效果而提高电池的安全性，因此优选，特别优选聚乙烯制的多孔质膜。
(电解液)
电极体1含有非水电解液。需要说明的是，也可以将含有非水电解液和保持该非水电解液的高分子化合物的电解质层与隔膜一起设置在正负极之间。在该情况下，也可以用电解质层来代替隔膜，而不设置隔膜。非水电解液含有溶剂和电解质盐。需要说明的是，为了提高电池特性，非水电解液还可以含有公知的添加剂。
作为溶剂，例如可以列举出碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮、γ-丁内酯、γ-戊内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧戊环、4-甲基-1,3-二氧戊环、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙腈、琥珀腈、己二腈、甲氧基乙腈、3-甲氧基丙腈、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基噁唑烷酮、硝基甲烷、硝基乙烷、环丁砜、二甲基亚砜、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、环硫乙烷等。其中，如果混合使用由4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸二甲酯以及碳酸甲乙酯等构成的组中的至少一种，则能够得到优异的充放电容量特性以及充放电循环特性，因此优选。
电解质盐含有一种或两种以上的锂盐。作为锂盐，例如可以列举出六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、三氟甲磺酸锂、双(三氟甲烷磺酰基)亚胺锂、双(五氟乙烷磺酰基)亚胺锂、三(三氟甲烷磺酰基)甲基锂、氯化锂、溴化锂等。
作为高分子化合物，例如可以列举出聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚磷腈、聚硅氧烷、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲酯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚苯乙烯或聚碳酸酯等。特别是从电化学稳定性的观点出发，优选聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、聚六氟丙烯或聚环氧乙烷。
[深拉加工装置]
接着，参照图5，对在本技术的一个实施方式涉及的电池的制造中使用的深拉加工装置的构成的一例进行说明。
深拉加工装置包括冲头31、具有压入冲头31的孔部41A的阴模41。冲头31被压入孔部41A，并以能够从孔部41A拔出的方式被保持于省略了图示的驱动部。冲头31具有沿同一方向延伸设置、在与该延伸设置的方向正交的方向上排列、高度不同的两个大致部分圆柱状的压花成形部(以下简称为“成形部”。)32、33。
冲头31的成形部32、33构成为满足以下式子(1a)～(3a)的关系。
d1＞d2。以(1a)
(其中，在式子(1a)中，d1、d2分别是成形部32、33的高度。)
r1＝r2……(2a)
(其中，在式子(2a)中，r1、r2分别是成形部32、33的半径。)
w1＝w2……(3a)
(其中，在式子(3a)中，w1、w2分别是成形部32、33的宽度。)
冲头31的成形部32、33也可以构成为满足以下式子(1b)～(3b)的关系。
d1＞d2……(1b)
r1＞r2……(2b)
w1＞w2……(3b)
阴模41具备具有载置外包装材2的载置面42B的下阴模(下模)42以及具有按压载置于下阴模42的外包装材2的褶皱的按压面43B的上阴模(上模)43，具有能够在下阴模42与上阴模43之间夹持外包装材2的构成。下阴模42、上阴模43分别具有作为贯通孔的孔部42A、43A，通过使孔部42A、43A重合而构成孔部41A。
下阴模42优选具有板状的支撑部件44，该部件在成形部32、33之间的边界部34支撑由冲头31变形后的外包装材2。支撑部件44以其顶部与边界部34相对的方式设置在孔部42A的中央部。通过采用具有这种构成的支撑部件44，可以减小收容部2X、2Y之间的距离，因此在外包装材2的折返部2D相对于收容部2W的周面不突出的状态下，能够通过外包装材2来密封电极体1。因此，能够使收容部2W成为更接近圆柱状的形状。
与边界部34相对的支撑部件44的顶部(前端部)优选位于以下阴模42的载置面42B为基准在冲头31的按压方向(压入方向)上偏移的位置，更具体而言，位于与下阴模42的载置面42B相比较(内侧的)低的位置。冲头31的压入方向上的、支撑部件44的顶部与下阴模42的载置面42B的位置的差优选为支撑部件44的厚度的一半以上且外包装材2的厚度的10倍以下。这是因为能够使收容部2W成为更接近圆柱状的形状。
[卷绕装置]
接着，参照图6、图7A、图7B，对在本技术的一个实施方式涉及的电极体1的制造中使用的卷绕装置的构成的一例进行说明。图6是示出卷绕装置60的剖面结构的图，图7A、图7B是用于说明卷芯61的形状例的图。
卷绕装置60具有：具有卷芯61的卷轴部62；与减压泵和真空喷射器等图中没示出的吸引装置连接的连接器63；在内部收纳卷芯61的前端部64；支撑上述结构的台座65；将卷轴部62支撑为能够沿该卷轴部62的轴向移动的支撑部66。卷轴部62具有：具有内部空间的框架62A；收纳在框架62A内的卷轴62B；能够使卷轴62B旋转的驱动部62C。支撑部66具有被线性电机66A的滑块66B支撑、支撑台座65的输送台66C。
如图7A所示，卷芯61的轴向的长度L1例如为50mm～80mm左右，在本实施方式中设定为75mm。卷芯61例如由不锈钢、含有超硬合金的材料、陶瓷或钛构成。卷芯61根据汽缸的动作原理，能够与卷轴62B的移动联动地在前端部64的内部沿轴向移动。
卷芯61整体上具有圆筒状，具有在内部具有中空部(空洞)的中空圆柱状。另外，作为卷芯61的一端侧的前端61A封闭。卷芯61的中空部经由设置于卷轴62B的内部的筒状的连结部件67以及与该连结部件67连接的连接器63与吸引装置连接。
在卷芯61的周面(外周面)上，沿轴向排列地形成有多个孔部。例如，在卷芯61的中央附近形成有两个孔部61B、61C。在本实施方式中，孔部61B、61C排列成一列地配置，具体而言，仅配置有一列。孔部61B、61C通过贯通卷芯61而与卷芯61的中空部相连。孔部61B、61C例如具有长孔状(椭圆形状)。孔部61B、61C的轴向的长度(长边方向的长度)L2例如为2mm以上且12mm以下，在本实施方式中设定为8mm。孔部61B、61C的宽度方向的长度(短边方向的长度)L3例如设定为0.2mm以上，最大值设定为卷芯61的外径的中心角为90度时的弦长以下或卷芯61的内径以下。孔部61B、61C之间的间隔(孔部61B、61C之间的长度)L4例如为1mm以上，在本实施方式中设定为3mm。
[电池的制造方法]
接着，参照图5、图8A～图8D、图9A～图9C，对本技术的一个实施方式涉及的电池的制造方法的一例进行说明。
(外包装材的成形工序)
使用图5所示的深拉加工装置，以如下方式通过压花加工来成形外包装材2。首先，通过下阴模42的载置面42B和上阴模43的按压面43B夹持外包装材2。接着，使冲头31下降并压入孔部41A，通过成形部32、33按压外包装材2的内侧面(第一面)，并且在边界部34的位置通过支撑部件44支撑外包装材2的外侧面(第二面)，使外包装材2变形。在将成形部32、33压入至规定的深度后，使冲头31上升并从孔部41A拔出。由此，如图8A所示，在外包装材2中形成收容部2X、2Y。
在上述“外包装材的成形工序”中，收容部2X、2Y使用满足上述式子(1a)～(3a)的关系的冲头31，以满足以下的式子(1A)～(3A)的关系的方式成形。
D1＞D2……(1A)
(其中，在式子(1A)中，D1、D2分别是以周缘部2A、2B、2C的内侧面为基准的收容部2X、2Y的深度。)
R1＝R2……(2A)
(其中，在式子(2A)中，R1、R2分别是收容部2X、2Y的半径。)
W1＝W2……(3A)
(其中，在式子(3A)中，W1、W2分别是收容部2X、2Y的宽度。)
在上述“外包装材的成形工序”中，收容部2X、2Y也可以使用满足上述式子(1b)～(3b)的关系的冲头31，以满足以下的式子(1B)～(3B)的关系的方式成形。
D1＞D2……(1B)
R1＞R2……(2B)
W1＞W2……(3B)
在上述“外包装材的成形工序”中，优选为冲头31的边界部34以及支撑部件44的顶部的宽度较窄。由此，可以减小收容部2X、2Y之间的距离，因此在外包装材2的折返部2D相对于收容部2W的周面不突出的状态下，能够通过外包装材2来密封电极体1。因此，能够使收容部2W成为更接近圆柱状的形状。
(电极体的密封工序)
以如下方式，将收容部2W的周围中除了位于周面侧的折返部2D以外的三个方向密封，通过外包装材2密封电极体1。首先，如图8B所示，在收容部2X、2Y中深度更深的收容部2X中收纳安装有正极引线3以及负极引线4的电极体1。接着，如图8C所示，在收容部2X、2Y之间的折返部2D将外包装材2折返，如图8D所示，包围收容部2X、2Y的周围中的两端面侧以及周面侧(侧面侧)这三个方向的周缘部2A，2B、2C彼此重合，并且组合收容部2X、2Y，由此形成收容部2W。此时，优选在正极引线3与外包装材2之间配置有密封材5A，并且在负极引线4与外包装材2之间配置有密封材5B。
接着，如图9A所示，通过利用热熔接等将在收容部2W的两端面侧重合的周缘部2A、2B彼此密封，在收容部2W的两端面侧形成密封部2P、2Q，在收容部2W的周面侧形成开口部2S(参照图8D)。接着，经由该开口部2S将电解液注入外包装材2内。以下，将在这种状态的外包装材2中收容的电极体1称为电池前体。
接着，如图9B所示，通过模具51、52的凹部51A、52A保持电池前体。凹部51A、52A具有与收容部2X、收容部2Y具有大致同样的半径的大致部分圆柱状。接着，将由模具51、52保持的电池前体输送至图中没示出的真空槽内，并固定于规定位置。
接着，在对真空槽内进行脱气的同时，通过设置在真空槽内的作为加热机构的加热块53、54从其两面侧夹持开口部2S(即周缘部2C、2C)，通过热熔接等密封开口部2S而形成密封部2R。由此，能够在对外包装材2内进行脱气的同时形成密封部2R。在形成该密封部2R时，优选通过加热块53、54从其两面侧夹持开口部2S而对外包装材2施加张力，使外包装材2与电极体1紧贴，使折返部2D相对于收容部2W的周面不突出。这是因为能够提高外包装材2相对于电极体1的紧贴性，使收容部2W成为更接近圆柱状的形状。
接着，根据需要，也可以在切割密封部2R并残留规定宽度后，如图9C所示，以密封部2R仿照收容部2W的周面的方式，通过热熔接等将密封部2R与收容部2W的周面贴合而固定密封部2R。通过这样固定密封部2R，可以使电池的周面成为更接近圆柱面的形状，使电池整体更小型化。
在一个实施方式涉及的电池中，与收容部2W的端面大致垂直地立起的密封部2P、2Q从收容部2W的端面的中心偏离地设置，因此能够扩大收容部2W的端面中的收容空间。因此，在考虑包括电路部件的构成时，能够提高电池整体的容积效率。因此，可以提供适用于便携设备和可穿戴设备等的电池。在此，收容部2W的端面中的收容空间，是指通过将收容部2X的一方的端面从该端面的位置假想延长至密封部2P的前端位置而形成的大致部分圆柱状的空间。
将外包装材2在折返部2D折返，通过折返的外包装材2密封电极体1，因此能够将设置于电极体1的周面侧的密封部2R设定为一处。因此，可以提高电池的容积效率。
在密封部2R以仿照收容部2W的大致圆柱状的周面的方式设置，并且折返部2D相对于收容部2W的周面不突出地设置的情况下，能够使电池的周面成为更接近圆柱面的形状。因此，可以进一步提高电池的容积效率。
[电极体的制造方法]
接着，对本技术的一个实施方式涉及的电极体1的制造方法的一例进行说明。
(整体流程)
首先，参照图10A～图10F，对制造方法的整体流程进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，将图中左侧称为前方，将向前方的移动称为前进。另外，将图中右侧称为后方，将向后方的移动称为后退。
如图10A所示，卷绕装置60位于规定的初始位置。基座68A位于卷绕装置60的前方，在基座68A上形成有开口部68B。在基座68A的前方的规定位置设置有卷芯轴承(支承件)68C。通过图中没示出的驱动设备相对于位于初始位置的卷绕装置60进行动作，卷轴62B暂时后退。接着，如图10B所示，卷轴62B前进。通过卷轴62B前进，根据汽缸的原理，卷芯61与卷轴62B的动作联动地朝前端部64的外部前进。
接着，如图10C所示，支撑部66的线性电机66A被驱动，由滑块66B支撑的输送台66C前进。由此，台座65上的各结构前进，卷芯61经由开口部68B向基座68A的外部移动，并且其前端插入卷芯轴承68C。需要说明的是，优选在卷芯61的前端即将插入卷芯轴承68C之前使输送台66C的输送速度降低。由此，能够降低卷芯61的前端插入卷芯轴承68C时施加于卷芯61的负荷。
接着，在图10D中进行卷绕处理，制作卷绕体1A。卷绕处理的详细内容将在后面叙述，概略而言，通过与连接器63连接的吸引装置进行动作，通过卷芯61的孔部61B、61C吸附保持隔膜。在使隔膜吸附于卷芯61的状态下将正极以及负极卷绕于卷芯61，形成卷绕体1A。接着，在吸引装置的动作停止后，如图10E所示，支撑部66的线性电机66A被驱动，由滑块66B支撑的输送台66C后退。然后，如图10F所示，通过一边从后方朝前方吹送空气(吹风)，一边使卷轴62B后退，将卷芯61从卷绕体1A拔出，由此得到电极体1。
(卷绕处理的流程)
接着，参照图11A～图11G，对卷绕处理的流程进行说明。需要说明的是，在图11A～图11G中，为了防止图示变得复杂，简化表示了各构成，但各构成是与适当的驱动设备或支撑装置连接的。
在图11A～图11G中，参考符号71表示带状的一张隔膜，72表示正极，73表示负极。另外，参考符号81表示隔膜滑动辊，82表示第一滑动辊，83表示第一夹持辊，84表示第二滑动辊，85表示第二夹持辊，86表示第一隔膜卡盘，87表示切刀，88表示第二隔膜卡盘。需要说明的是，隔膜71的一端侧(例如图11中的上侧)由图中没示出的支撑辊等支撑，另一端侧(例如图11中的下侧)由能够升降的第二隔膜卡盘88支撑。
从各结成位于初始位置的状态开始，通过支撑隔膜71的另一端侧的第二隔膜卡盘88下降，隔膜71被拉出。然后，如图11A所示，隔膜滑动辊81前进并与隔膜71抵接，由此对隔膜71赋予一定的张力。然后，如图11B所示，在第一滑动辊82移动并将隔膜71按压于卷芯61之后，隔膜滑动辊81退避到初始位置。然后，通过与连接器63连接的吸附装置进行动作，经由孔部61B、61C将隔膜71吸附于卷芯61。
按压于卷芯61、由该卷芯61吸附的隔膜71的部位优选为隔膜71的中间部。隔膜71的中间部是指在将隔膜71沿长边方向卷绕后，在切断时成为隔膜71的长边方向的中央或大致中央的部分。
然后，如图11C所示，使第二滑动辊84前进，与隔膜71抵接。由此，完成夹持正极72、负极73的准备。此时，也可以将隔膜71卷绕一次左右。需要说明的是，第一、第二滑动辊82、84抵接的隔膜71的面是相反侧的面。
接着，如图11D所示，通过图中没示出的供给装置供给正极72以及负极73。正极72以及负极73被切断为预先规定的长度。正极72配置在隔膜71的一个主面侧，负极73配置在隔膜71的另一个主面侧。在正极72、负极73的表面设置有凝胶状物质(凝胶电解质层)的情况下，正极72、负极73粘接于隔膜71各自的主面。
然后，在开始隔膜71、正极72、负极73的卷绕后，如图11E所示，一边释放第一、第二滑动辊82、84，一边继续卷绕。需要说明的是，第二隔膜卡盘88随着卷绕上升。在结束一定量的卷绕之后，如图11F所示，在使第一隔膜卡盘86移动到规定的位置之后，通过第一隔膜卡盘86支撑隔膜71。然后，通过图中没示出的驱动设备使切刀87移动，切断隔膜71。然后，在解除第一、第二隔膜卡盘86、88对隔膜71的支撑之后，卷芯61旋转，卷绕剩余的隔膜71。由此制作卷绕体1A。然后，在解除卷芯61对卷绕体1A的吸附之后，通过从得到的卷绕体1A中抽出卷芯61来得到电极体1。
需要说明的是，如图11G所示，为了电极体1的润湿性改善和整形，也可以进行压制处理，通过第一、第二滑动辊82、84对得到的卷绕体1A进行压制。
根据以上说明的一个实施方式，通过一边利用卷芯吸附隔膜的中间部，一边卷绕隔膜、正极、负极来制作电极体，由此能够制成正圆形状的电极体。
在此，也考虑了以下情况：将上述的一个实施方式涉及的卷芯(以下有时称为吸附卷芯)的形状形成为图12所示的由连续的切口(狭缝)90分割的形状(以下有时将该形状称为分割卷芯)，利用切口90吸附隔膜。然而，采用该形状，存在隔膜进入切口90而产生褶皱的问题。另外，还存在隔膜与卷芯的紧贴性由于褶皱而降低、卷芯空转的问题；将卷芯从电极体拔出时隔膜挂住的问题；以及位于最内周的隔膜产生损伤的担忧。另外，电极体的直径有可能由于褶皱而增加。然而，在一个实施方式涉及的卷芯中将多个孔部隔离地配置，因此隔膜被吸入孔部的可能性变低。因此，即使是电池小型化的情况等，也能够在确保卷芯的强度的同时，提高制作电极体时的卷绕性。
＜2.变形例＞
以上对本技术的一个实施方式进行了具体说明，但本技术并不限定于上述的一个实施方式，能够基于本技术的技术思想进行各种变形。
孔部61B、61C的形状也可以是矩形状的长孔。另外，本技术也能够应用于锂离子二次电池以外的电池的制作。
在上述的一个实施方式中列举出的构成、方法、工序(制造工艺)、形状、材料以及数值等仅为示例，也可以根据需要使用与此不同的构成、方法、工序(制造工艺)、形状、材料以及数值等。另外，本技术也能够应用于锂离子二次电池以外的二次电池、一次电池。另外，通过本技术的制造方法制作的电池，能够应用于各种电子设备(例如，智能手机或便携式音频播放器等便携式电子设备)。
[实施例]
接着，对本技术的实施例进行说明，但本技术并不限定于以下实施例。
在实施例中使用的隔膜如下所述。
PE单层的微多孔膜
厚度为10μm，宽度(短边方向的长度)为30mm，单位面积重量为5.6g/m2，透气度为200sec/100ml
实施例中的评价项目如下所述。“正圆度”如图13所示，是利用测量设备测量电极体的外径的最大值(MAX值)和最小值(MIN值)，以电极体的外径的最小值相对于电极体的外径的最大值的比例(MIN值/MAX值)进行了规定。作为测量设备，使用了数显千分表(株式会社三丰制，型号：ID-S112X)。
通过图14所示的方法进行了“卷芯的脱落性”的评价。如图14所示，在将垫板沿拉拔方向与制作的电极体抵接的状态下，通过连接部件将卷芯与测力计连接，通过测力计测量了将卷芯从电极体拔出时所需的力[N]。
“卷绕偏移”是将不满足以下条件中的任一项的情况规定为卷绕偏移。如图15所示，将得到的电极体中，隔膜-负极间的间隙的最小值为0.25mm以上、正极-负极间的间隙的最小值为0.1mm以上的任一条件不满足的情况规定为卷绕偏移。
(正极的制作工序)
以如下方式制作了正极。首先，将碳酸锂(Li2CO3)和碳酸钴(CoCO3)以0.5：1的摩尔比混合后，在空气中以900℃烧成5小时，由此得到作为正极活性物质的锂钴复合氧化物(LiCoO2)。接着，通过将如上所述得到的锂钴复合氧化物91质量份、作为导电剂的石墨6质量份和作为粘结剂的聚偏二氟乙烯3质量份混合，制成正极合剂后，使其分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，由此制成糊状的正极合剂浆料。接着，在由带状的铝箔(12μm厚)构成的正极集电体的两个面上涂布正极合剂浆料并使其干燥后，利用辊压机进行压缩成型，由此形成了正极活性物质层。
(负极的制作工序)
以如下方式制作了负极。首先，将作为负极活性物质的人造石墨粉末97质量份和作为粘结剂的聚偏二氟乙烯3质量份混合，制成负极合剂后，使其分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，由此制成糊状的负极合剂浆料。接着，在由带状的铜箔(15μm厚)构成的负极集电体的两个面上涂布负极合剂浆料并使其干燥后，利用辊压机进行压缩成型，由此形成了负极活性物质层。
然后，通过与在实施方式中说明的方法同样的方法制作电极体之后，制作了电池。
(实施例1)
首先，对改变卷芯的形状、外径、隔膜的卷绕开始位置时得到的电极体进行了评价。电极体的外径设定为外径的最大值。电极体通过卷绕正极(240mm)、负极(210mm)、隔膜(205mm(全长为两倍的410mm))来制作。卷芯的挠曲是对隔膜施加50g的张力，与正极以及负极一起卷绕时的卷芯的挠曲量。卷芯的长度设定为75mm，孔部(长孔)的长度设定为8mm，孔部的宽度设定为0.2mm，孔部之间的距离设定为3mm，孔部的数量设定为2个。各样品中的样品数N设为N＝10。结果在表1中示出。
[表1]
(实施例1的评价)
确认到：卷芯的外径为1.5mm以下的分割卷芯，卷芯的挠曲较大，发生卷绕偏移或卷芯破损。另外，确认到：卷芯的外径为2.0mm的分割卷芯，虽然未发生卷绕偏移，但正圆度较低。样品1-1、2-1、3-1、4-1所示的吸附卷芯，未发生卷绕偏移，并且为0.99以上的高正圆度。样品5-1的吸附卷芯，确认到发生了10％的卷绕偏移。综上所述，确认到：卷芯的外径优选为0.8～2mm，从正圆度的观点出发，进一步优选为1.0～2mm。
(实施例2)
接着，改变形成于卷芯的吸附部(孔部)的形状并测量了吸附力。样品6与实施方式中的孔部同样地将吸附部的形状设为长孔。长孔的数量设为2个，各个长孔的宽度设为0.2mm，各个长孔的长边方向的长度设为8mm。长孔之间的距离设为1mm以上，在本例中设定为3mm。卷芯的外径设为2mm。样品7将吸附部的形状设为多孔型。在卷芯上以0.5mm的节距形成了32个直径(φ)为0.25mm的孔部。样品8、9将吸附部的形状设为多孔。样品8将卷芯的整周设为多孔。样品9将与卷芯的外径的中心角90度的弦长对应的部位设为多孔。结果在表2中示出。
[表2]
吸附部的长孔与其它孔的比较
(实施例2的评价)
根据表2所示的结果可知，在样品6中测量到了2N的吸附力。在样品7～9中确认到吸附力为0(不吸附)。因此，吸附部的形状优选为长孔。
接着，改变吸附卷芯的直径，分别对卷绕偏移、正圆度、卷芯的脱落性进行了评价。需要说明的是，制作对象的电极体的外径设定为8mm。吸附部的形状设为长孔，长孔的长度设定为8mm，长孔的宽度设定为0.2mm，分别进行了评价。长孔的个数设为2个，相互的长孔之间的距离设定为3mm。各样品中的样品数N设定为N＝10。结果在表3中示出。
[表3]
隔膜宽度：30mm 电极体外径：Φ8mm 吸附孔长度：8mm
吸附孔宽度：0.2mm 吸附孔间距离：3mm 吸附孔数：2个 样品数：10
另外，同样地，改变分割卷芯的外径，分别对卷绕偏移、正圆度、卷芯的脱落性进行了评价。结果在表4中示出。
[表4]
(实施例3的评价)
如表3所示，在样品10中，确认到卷芯发生了破损。另外，在样品11中，确认到全部样品的10％发生了卷绕偏移。确认到：如果卷芯的外径为0.8mm以上，卷芯的内径为0.5mm以上，则不发生卷绕偏移。另外，确认到0.99以上的正圆度。但是，在样品16中，确认到卷芯的脱落性增大到34N。因此，卷芯的外径优选为2mm以下。
如表4所示，在样品17～22中，确认到发生卷芯的破损以及卷绕偏移。另外，在样品23中确认到：虽然未发生卷绕偏移，但正圆度变低，并且卷芯的脱落性成为73N，拔出卷芯需要较大的力。
(实施例4)
接着，改变构成吸附部的长孔的长度、个数、长孔之间的距离、长孔的全长(长孔的长度的合计)相对于隔膜的宽度的比率，测量吸附力，对可否吸附进行了评价。隔膜的宽度设定为30mm，制作对象的电极体的外径设定为8mm。卷芯的外径设定为1mm，卷芯的内径设定为0.7mm。长孔的宽度设定为0.2mm。各样品中的样品数N设定为N＝10。对于吸附力的评价，在吸附力为0N的情况下为“×(不可)”，在吸附力为大于0小于1N的情况下为“△(容许范围)”，在吸附力为1N以上的情况下为“○(良好)”(后述的实施例5也是同样)。结果在表5中示出。
[表5]
隔膜宽度：30mm 电极体外径：Φ8mm 卷芯外径：Φ1.0mm
卷芯内径：Φ0.7mm 吸附孔宽度：0.2mm 样品数：10
(实施例4的评价)
如表5所示，在样品31中确认到：吸附力为0(不吸附)。在样品30、33中确认到：虽然进行吸附，但吸附力较低，小于1N。由表5所示的结果确认到：长孔的全长相对于隔膜的宽度的比率大于20％，更优选为30％以上，优选为80％以下。另外，确认到：卷芯的轴向上的孔部的间隔优选为2mm以上且隔膜的宽度的一半以下。
(实施例5)
接着，对改变构成吸附部的长孔的宽度时可否吸附、有无卷绕偏移进行了评价。隔膜的宽度设定为30mm，制作对象的电极体的外径设定为8mm。卷芯的内径设定为0.7mm。长孔(吸附孔)的长度设定为8mm。长孔的数量设定为2个，长孔之间的距离设定为3mm。各样品中的样品数N设定为N＝10。卷芯的外径为1mm时的结果在表6中示出，卷芯的外径为2mm时的结果在表7中示出。
[表6]
隔膜宽度：30mm 电极体外径：Φ8mm 卷芯外径：Φ1.0mm
卷芯内径：Φ0.7mm 吸附孔长度：8mm 吸附孔间距离：3mm
吸附孔数：2个 样品数：10
[表7]
隔膜宽度：30mm 电极体外径：Φ8mm 卷芯外径：Φ2.0mm
卷芯内径：Φ0.7mm 吸附孔长度：8mm 吸附孔间距离：3mm
吸附孔数：2个 样品数：10
(实施例5的评价)
确认到在表6的样品35(长孔的宽度为0.7mm)、36(长孔的宽度为0.6mm)中卷芯发生破损或变形。另外，确认到在样品40(长孔的宽度为0.1mm)中吸附力较低，在样品41(长孔的宽度为0.08mm)中不吸附。另外，确认到在表7的样品47(长孔的宽度为0.1mm)中吸附力较低，在样品48(长孔的宽度为0.08mm)中不吸附。因此，在卷芯的外径为2mm以下的情况下，长孔的宽度为0.1mm以上，优选为0.2mm以上，进一步优选为0.2mm以上且卷芯的外径的一半以下。
需要说明的是，本技术也能够采用以下构成。
(1)一种电池的制造方法，包括：
通过卷芯在周面上具有的多个孔部来吸附一张带状隔膜的中间部，
通过所述卷芯与所述带状隔膜一起卷绕带状的正极以及负极来制作卷绕体，
通过解除所述孔部的吸附并将所述卷芯从卷绕体拔出来制作电极体，
将所述电极体收纳于电池容器内来构成电池，
所述孔部与中空结构的所述卷芯在内部连通，
所述卷芯的外径为2mm以下。
(2)根据(1)所述的电池的制造方法，其中，
所述多个孔部以沿着所述卷芯的轴向排列成一列的方式配置。
(3)根据(2)所述的电池的制造方法，其中，
所述多个孔部在所述卷芯的外周上仅配置一列。
(4)根据(1)～(3)中任一项所述的电池的制造方法，其中，
所述孔部的宽度为0.2mm以上且所述卷芯的外径的1/4以下。
(5)根据(1)～(4)中任一项所述的电池的制造方法，其中，
多个所述孔部的长度的合计为所述隔膜的宽度的30％以上且所述隔膜的宽度的80％以下。
(6)根据(1)～(5)中任一项所述的电池的制造方法，其中，
所述孔部的长度为2mm以上且12mm以下。
(7)根据(1)～(6)中任一项所述的电池的制造方法，其中，
所述卷芯的轴向上的所述孔部的间隔为2mm以上且隔膜的宽度的一半以下。
(8)根据(1)～(7)中任一项所述的电池的制造方法，其中，
所述卷芯具有中空圆柱状，
所述多个孔部与所述卷芯的中空部相连。
(9)根据(8)所述的电池的制造方法，其特征在于，
所述卷芯的一端封闭。
(10)根据(1)～(9)中任一项所述的电池的制造方法，其中，
所述卷芯含有不锈钢、超硬合金、陶瓷以及钛中的任一种。
(11)根据(1)～(10)中任一项所述的电池的制造方法，其中，
在制作所述卷绕体之后，解除所述吸附之前，还包括切断所述隔膜的步骤。
(12)一种电池，具备卷绕成圆柱状、在中心具有中空部的电极体，
所述电极体的外径为10mm以下，
所述电极体的内径为2mm以下，
所述电极体的外径的最小值相对于所述电极体的外径的最大值的比例为0.99以上且1.00以下。
(13)一种卷绕装置，具备：
卷轴部，具有卷芯；以及
支撑部，将所述卷轴部支撑为能够在该卷轴部的轴向上移动，
所述卷芯的外径为2mm以下，在周面上具有多个孔部，
所述卷芯以及所述卷轴部具有与所述多个孔部相连的中空部。
符号说明
1…电极体，1A…卷绕体，60…卷绕装置，61…卷芯，61A…卷芯的前端，61B、61C…孔部，71…隔膜，72…正极，73…负极。

Claims (13)

1.一种电池的制造方法，其特征在于，
通过卷芯周面上所具有的多个孔部来吸附一张带状隔膜的中间部，
通过所述卷芯把带状的正极以及负极与所述带状隔膜一起卷绕来制作卷绕体，
通过解除所述孔部的吸附并将所述卷芯从卷绕体拔出来制作电极体，
将所述电极体收纳于电池容器内来构成电池，
所述孔部连通到中空结构的所述卷芯的内部，
所述卷芯的外径为2mm以下。
2.根据权利要求1所述的电池的制造方法，其特征在于，
所述多个孔部以沿着所述卷芯的轴向排列成一列的方式配置。
3.根据权利要求2所述的电池的制造方法，其特征在于，
所述多个孔部在所述卷芯的外周上仅配置一列。
4.根据权利要求1所述的电池的制造方法，其特征在于，
所述孔部的宽度为0.2mm以上且为所述卷芯的外径的1/4以下。
5.根据权利要求1所述的电池的制造方法，其特征在于，
多个所述孔部的长度的合计为所述隔膜的宽度的30％以上且所述隔膜的宽度的80％以下。
6.根据权利要求1所述的电池的制造方法，其特征在于，
所述孔部的长度为2mm以上且12mm以下。
7.根据权利要求1所述的电池的制造方法，其特征在于，
所述卷芯的轴向上的所述孔部的间隔为2mm以上且为隔膜的宽度的一半以下。
8.根据权利要求1所述的电池的制造方法，其特征在于，
所述卷芯具有中空圆柱状，
所述多个孔部与所述卷芯的中空部相连。
9.根据权利要求8所述的电池的制造方法，其特征在于，
所述卷芯的一端封闭。
10.根据权利要求1所述的电池的制造方法，其特征在于，
所述卷芯含有不锈钢、超硬合金、陶瓷以及钛中的任一种。
11.根据权利要求1所述的电池的制造方法，其特征在于，
在制作所述卷绕体之后，解除所述吸附之前，还包括切断所述隔膜的步骤。
12.一种电池，其特征在于，
具备卷绕成圆柱状、在中心具有中空部的电极体，
所述电极体的外径为10mm以下，
所述电极体的内径为2mm以下，
所述电极体的外径的最小值相对于所述电极体的外径的最大值的比例为0.99以上且1.00以下。
13.一种卷绕装置，其特征在于，具备：
卷轴部，所述卷轴部具有卷芯；以及
支撑部，所述支撑部将所述卷轴部支撑为能够在该卷轴部的轴向上移动，
所述卷芯的外径为2mm以下，所述卷芯在周面上具有多个孔部，所述卷芯以及所述卷轴部具有与所述多个孔部相连的中空部。
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