JP2008258136A - 二次電池用電極群およびその製造方法と製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正極板および負極板が引き裂かれることなくバリのない安定した切断をすることで、バリの不良の低減と電池として安全性を向上した信頼性の高い二次電池用電極群の製造方法およびその製造装置を提供することを目的とする。
【解決手段】帯状の正極板１と正極板１に対向した帯状の負極板２と二枚の帯状のセパレータ３ａ，３ｂを一対の可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂにより挟み込んだ後、巻芯７に巻き付けて渦巻き状に巻回してなる二次電池用電極群を構成する方法であって、正極板１、負極板２およびセパレータ３に張力を加えた状態で搬送する第一の工程、次いで張力を維持した状態で正極板１、負極板２およびセパレータ３を渦巻き状に巻回する第二の工程、さらに正極板１と負極板２に加える張力を調整して切断する第三の工程を経て電極群を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池に代表されるリチウムイオン二次電池に関し、特に二次電池用電極板である正極板と負極板とをセパレータを介して巻芯に巻き付け、渦巻き状に巻回してなる電極群を形成する二次電池用電極群およびその製造方法と製造装置に関するものである。

近年では、ＡＶ機器あるいはパソコンや携帯型通信機器などの電子機器のポータブル化やコードレス化が急速に促進されており、これらの電子機器の駆動用電源として信頼性も高く、メンテナンスも容易であることから、代表的なニッケルカドミウム蓄電池やニッケル水素蓄電池、リチウムイオン二次電池などが各種用途に幅広く使用されている。

また、電動工具、電動補助付自転車、芝刈機、さらに電気自動車などの大きな負荷特性を必要とする駆動用電源として、高容量および大電流の充放電特性を持った電池が求められ、一層の安全性、信頼性の高い電池の開発が要望されている。例えば、図１３に示すようにリチウムイオン二次電池用の電極群６は、正極板１と負極板２をセパレータ３を介して渦巻き状に巻回して構成されている。そして、電極群６は各正極板１、負極板２の先端付近に備えられた正極板用電極端子４、負極板用電極端子５が、電極群６の側面から突出することにより接続用の端子を構成している。

ここで、高容量および大電流の充放電特性を持ったリチウムイオン二次電池を実現するための安全性を維持、向上する要素として、正極の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極の合剤塗料を塗布乾燥した帯状の正極板１と負極の集電体にリチウムを保持しうる活物質とする負極の合剤塗料を塗布乾燥した帯状の負極板２をこれらの間にセパレータ３を介在させて渦巻き状に巻回後、正極板１と負極板２を切断する時に正極板１および負極板２の集電体において切断バリの発生を防止し短絡させない切断技術が要求されている。

従来のバリを発生させない電極板の切断方法は、例えば図１４（ａ）から（ｃ）に示すように平ベース１０２の上に載せてセットされた電極板１０１の厚み寸法Ｔよりも小さい寸法Ｄで電極板１０１の少なくとも一面側から切断刃１０３を切り込むことにより、電極板１０１の切断面における電極板１０１の厚み方向に突出するバリの発生が回避され、さらにその状態から切断刃１０３による切り込み位置に引き離し力Ｆを作用させることにより、切断バリの無い状態のままで切り込み位置を境に電極板１０１が分断される方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１―２８３８３６号公報

しかしながら、上述した特許文献１の従来技術では図１５（ａ）に示すように電極板２０１に張力αを加えて空中に浮いたままの状態で切断を試みたとき、切断刃２０２が電極板２０１に切り込んだ直後図１５（ｂ）に示すように張力αの影響により張力α方向に電極板２０１が引き裂かれて、電極板２０１の長手方向にバリ２０３が発生する問題がある。切断バリ２０３の発生する幅γｍｍは図１５（ｃ）に示す電極板２０１の厚みβｍｍ、引張り応力σＮ／ｍｍ²、次いで電極板２０１に加えた張力αＮの関係よりγ＝α／（β・σ）で導き出すことができる。切断バリ２０３が発生することにより、図１３に示すように電極群６の内部で切断バリ２０３がセパレータ３を突き破り電池として内部短絡を起こす問題がある。

本発明では上記従来の課題を鑑みてなされたもので、切断バリのない二次電池用電極群を提供することを目的としている。

上記のような目的を達成するために本発明の二次電池用電極群は、正極の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤を塗布した帯状の正極板と負極の集電体にリチウムを保持しうる活物質を含む負極合剤を塗布した帯状の負極板およびセパレータを渦巻き状に巻回した二次電池用電極群であって、正極板または負極板を切断した集電体の切断面として、集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有した構成とすることを特徴とするものである。

本発明によれば、正極の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤を塗布した帯状の正極板と負極の集電体にリチウムを保持しうる活物質を含む負極合剤を塗布した帯状の負極板およびセパレータを渦巻き状に巻回した二次電池用電極群であって、正極板または負極板を切断した集電体の切断面として、集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有した構成とすることにより、切断バリが発生しない二次電池用電極板の切断が可能となり、切断バリによる内部短絡などを抑止でき安全性の高い二次電池を提供することができる。

本発明の第１の発明においては、正極の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤を塗布した帯状の正極板と負極の集電体にリチウムを保持しうる活物質を含む負極合剤を塗布した帯状の負極板およびセパレータを渦巻き状に巻回した二次電池用電極群であって、正極板または負極板を切断した集電体の切断面として、集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有した構成とすることにより、切断バリが発生しない二次電池用電極板の切断が可能となり、切断バリによる内部短絡などを抑止でき安全性の高い二次電池を提供することができる。

本発明の第２の発明においては、正極の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極の合剤塗料を塗布乾燥した帯状の正極板と負極の集電体にリチウムを保持しうる活物質を含む負極の合剤塗料を塗布乾燥した帯状の負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻き状に巻回してなる電極群を形成する二次電池用電極群の製造方法であって、正極板、負極板およびセパレータに張力を加えた状態で搬送する第一の工程、次いで張力を維持した状態で正極板、負極板およびセパレータを渦巻き状に巻回する第二の工程、さらに正極板と負極板に加える張力を調整して集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有するように切断する第三の工程を経て電極群を構成することで、二次電池の安全性を確保したバリのない安定した切断を実現することが可能である。

本発明の第３の発明においては、第三の工程として前記正極板と負極板に加えた張力を強制的に開放させて集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有するように切断することで、二次電池の安全性を確保したバリのない安定した切断を実現することが可能である。

本発明の第４の発明においては、第三の工程として正極板および負極板の上下面側から正極板および負極板を挟み込んで、正極板および負極板の進行方向に平行移動もしくは回動して張力を強制的に開放させることにより、正極板および負極板に傷を付けずに張力を強制的に開放させて切断することが可能である。

本発明の第５の発明においては、第三の工程として正極板と負極板に加えた張力を維持した状態でロータリーカッターの刃先を前記正極板と負極板に対して垂直に入れ込んで集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有するように切断することで、二次電池の安全性を確保したバリのない安定した切断を実現することが可能である。

本発明の第６の発明においては、第三の工程として正極板と負極板に加える張力を０．１０Ｎ／ｍｍ〜０．４０Ｎ／ｍｍとしたことで、正極板または負極板を切断した集電体の切断面の形状が集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有した構成とすることが可能であり、切断バリが発生しない二次電池用電極板の切断が可能となり、切断バリによる内部短絡などを抑止でき安全性の高い二次電池を提供することができる。

本発明の第７の発明においては、第三の工程として正極板と負極板に加えた張力を維持した状態でロータリーカッターの刃先を正極板と負極板に対して垂直に入れ込んで切断する手段としてロータリーカッターの刃の周速度を正極板と負極板の搬送速度よりも速い周速度で回転させて切断することで、二次電池の安全性を確保したバリのない安定した切断を実現することが可能である。

本発明の第８の発明においては、第三の工程として正極板と負極板に加えた張力を維持した状態でロータリーカッターの刃先を正極板と負極板に対して垂直に入れ込んで切断する手段としてロータリーカッターの刃の周速度を正極板と負極板の搬送速度の１．２５倍〜１．５０倍の周速度で回転させて切断することで、正極板または負極板を切断した集電体の切断面の形状が集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有した構成とすることが可能であり、切断バリが発生しない二次電池用電極板の切断が可能となり、切断バリによる内部短絡などを抑止でき安全性の高い二次電池を提供することができる。

本発明の第９の発明においては、帯状の正極板と負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻き状に巻回してなる電極群を形成する二次電池用電極群の製造装置であって、２枚のセパレータと正極板と負極板とを挟み込むニップローラと、渦巻き状に巻回を行う巻芯と、正極板と負極板を切断するカッターと、正極板と負極板に加えた張力を強制的に開放させる機構により構成することにより電池の安全性を確保したバリのない安定した切断を実現することが可能である。

本発明の第１０の発明においては、張力を開放させる機構として、平板を正極板および負極板の上下面側から押し当てて正極板および負極板の進行方向に平行移動する構成としたことで、押し当て時の正極板および負極板との摩擦力を向上させて傷を付けることがなく送り移動することが可能である。

本発明の第１１の発明においては、張力を開放させる機構として、固定ローラを正極板および負極板の上下面側から押し当てて正極板および負極板の進行方向に平行移動する構成としたことで、線接触による押し当てにより傷を付けることがなく送り移動することが可能であり、装置のコンパク化と固定ローラの汚れの清掃のしやすさを向上することが可能である。

本発明の第１２の発明においては、張力を開放させる機構として、平板と固定ローラを正極板および負極板の上下面側から押し当てて正極板および負極板の進行方向に平行移動する構成としたことで、固定ローラの位置が電極板の進行方向に対し前後に移動しても、平板に垂直方向に押さえ力を確保することが可能であり、固定ローラおよび平板の汚れの清掃のしやすさを向上することが可能である。

本発明の第１３の発明においては、張力を開放させる機構として、ローラを正極板およ
び負極板の上下面側から押し当てて正極板および負極板の進行方向に回転する構成としたことで、正極板および負極板に接触しながらもローラが転がることにより接触抵抗を最小限に抑制でき、正極板および負極板に引っかき傷を付けずに安定した送り出しが可能である。

本発明の第１４の発明においては、帯状の正極板と負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻き状に巻回してなる電極群を形成する二次電池用電極群の製造装置であって、２枚のセパレータと正極板と負極板とを挟み込むニップローラと、渦巻き状に巻回を行う巻芯と、正極板と負極板に加えた張力を維持した状態でロータリーカッターの刃の周速度を正極板と負極板の搬送速度よりも速い周速度で回転させて切断するロータリーカッターの機構で構成することにより電池の安全性を確保したバリのない安定した切断を実現することが可能である。

以下、本発明での最良の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態における二次電池用電極群の製造装置の模式図を示し、図２は同実施の形態における切断部および巻回部の斜視図を示す。図１および図２を用いて、以下に本発明の一実施の形態における二次電池用電極群の製造方法について詳細に説明する。

まず正極の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤を塗布した帯状の正極板１と負極の集電体にリチウムを保持しうる活物質を含む負極合剤を塗布した帯状の負極板２と帯状のセパレータ３ａ、セパレータ３ｂはそれぞれフープ状態で正極板１の巻出部１３、負極板２の巻出部１４、セパレータ３ａの巻出部１５、セパレータ３ｂの巻出部１６に配置されている。巻出部１３から出た帯状の正極板１と巻出部１４から出た帯状の負極板２と巻出部１５、巻出部１６から出た帯状のセパレータ３ａ、セパレータ３ｂは、走行ローラ１７に巻きかけられた状態で搬送後、巻回時の張力を一定にするための正極板１のダンサーローラ１８、負極板２のダンサーローラ１９、セパレータ３ａのダンサーローラ２０、セパレータ３ｂのダンサーローラ２１を通過して、さらにメインニップローラ８の間を通過後巻芯７で渦巻き状に巻回する。

メインニップローラ８、電極板用カッター２３、平板２２は、巻芯７の位置から遠ざかる方向にメインニップローラ８、電極板用カッター２３、平板２２の順で配置されている。平板２２は正極板１および負極板２の両面側に平行に配置されて正極板１および負極板２を挟んでメインニップローラ８の間に押し込む構成になっている。電極板用カッター２３は正極板１および負極板２の上下面側に対し垂直に配置されて正極板１および負極板２を切断する構成になっている。

次にメインニップローラ８は一対の可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂから構成されており、これらの可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂが互いに接触することにより閉じられると共に、互いに離反することにより開放するようになっている。

また、巻芯７はメインニップローラ８の近傍に位置して回動する構成になっている。正極板１とセパレータ３ａ、セパレータ３ｂと負極板２を一対のメインニップローラ８で挟み込んだ後に、セパレータ３ａ、セパレータ３ｂの先端部を巻芯補助ピン７ａと巻芯ピン７ｂで挟み込んで渦巻き状に巻回を行う。

さらに図２を用いて動作を説明すると、可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂの間に正極板１、負極板２およびセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込んだ後、巻芯補助ピン７ａと巻芯ピン７ｂが互いに接触することにより円形状を構成してその間にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込むと共に巻芯７が左回りに回動されて
、巻芯７にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを巻き付ける。

その後、巻芯７の回動の途中で可動メインニップローラ８ａが開放されて、巻芯７が矢印方向の左回りに回動することにより、正極板１、負極板２およびセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを巻芯７に巻き付ける。そして、正極板１および負極板２に加えた張力を正極板１および負極板２の両面側に平行に配置されて正極板１および負極板２を挟んで正極板１および負極板２の進行方向に平行移動して強制的に開放させる平板２２で、正極板１および負極板２の上下面側から押し当てて正極板１および負極板２の進行方向に平行移動することで、正極板１および負極板２に加えた張力を強制的に開放させて、正極板１および負極板２を電極板用カッター２３で切断する。

正極板１および負極板２に加えた張力を強制的に開放させることで前述したバリの発生する幅γを求める式γ＝α／（β・σ）より、張力αがゼロとなりバリの発生する幅γはゼロで、正極板１および負極板２が引き裂かれることがなく、バリの発生しない安定した切断をすることができる。その後、巻芯７が矢印方向の左回りに回動して巻芯７と電極板用カッター２３の間に存在する正極板１および負極板２を巻き付けて電極群を作製することができる。

ここで正極板１および負極板２を上述した本発明の二次電池用電極群の製造方法により切断する際には、図３（ａ）に示したように正極板１および負極板２を電極板用カッター２３により切断することにより正極板１または負極板２を切断した時の集電体２８における切断面の形状が図３（ｂ）に示したように集電体２８の厚みｔに対して１０％以下の破断面２９を有する構成とする必要がある。この破断面２９とは図３（ｂ）に示した集電体２８の切断面において刃物により鋭利に切断された光沢を有するせん断面以外の引きちぎられて破断された面のことである。

また、正極板１または負極板２の集電体としては厚み８〜１５μｍのものが用いられ、且つ、二次電池を構成する際のセパレータとしては厚み１０〜２０μｍのものが一般的に用いられることから切断バリによる内部短絡を抑止して厚み１０μｍのセパレータを使いこなすためには、切断バリは安全率を見込んで５μｍ以下に抑える必要がある。この観点より上記集電体２８の破断面２９について誠意検討した結果、集電体２８の厚みｔに対して１０％以下の破断面２９とすることで切断バリを５μｍ以下に抑えることができることを新たに見出したものである。

次に、本発明で最良の別の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図４は本発明の別の実施の形態における二次電池用電極群の製造装置の模式図を示し、図５は同実施の形態における切断部および巻回部の斜視図を示す。図４および図５を用いて、以下に本発明の別の実施の形態における二次電池用電極群の製造方法について詳細に説明する。

まず、帯状の正極板１と帯状の負極板２と帯状のセパレータ３ａ、セパレータ３ｂはそれぞれフープ状態で正極板１の巻出部１３、負極板２の巻出部１４、セパレータ３ａの巻出部１５、セパレータ３ｂの巻出部１６に配置されている。巻出部１３から出た帯状の正極板１と巻出部１４から出た帯状の負極板２と巻出部１５、巻出部１６から出た帯状のセパレータ３ａ、セパレータ３ｂは、走行ローラ１７に巻きかけられた状態で搬送後、巻回時の張力を一定にするための正極板１のダンサーローラ１８、負極板２のダンサーローラ１９、セパレータ３ａのダンサーローラ２０、セパレータ３ｂのダンサーローラ２１を通過して、さらにメインニップローラ８の間を通過後巻芯７で渦巻き状に巻回を行う。

メインニップローラ８、ロータリーカッター３１と固定刃３２、ニップローラ３０は、
巻芯７の位置から遠ざかる方向にメインニップローラ８、ロータリーカッター３１と固定刃３２、ニップローラ３０の順で配置されている。ニップローラ３０は正極板１および負極板２の両面側に平行に配置されて正極板１および負極板２を挟んで正極板１および負極板２の進行方向に回動することでメインニップローラ８の間に押し込む構成になっている。ロータリーカッター３１は固定刃３２と一対に構成されており、回転軸３３を中心として固定刃３２に接するように回転し、正極板１および負極板２に対し垂直に入れ込んで正極板１および負極板２を切断する構成になっている。

次にメインニップローラ８は一対の可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂから構成されており、これらの可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂが互いに接触することにより閉じられると共に、互いに離反することにより開放するようになっている。また、巻芯７はメインニップローラ８の近傍に位置して回動する構成になっている。正極板１とセパレータ３ａ、セパレータ３ｂと負極板２を一対のメインニップローラ８で挟み込んだ後に、セパレータ３ａ、セパレータ３ｂの先端部を巻芯補助ピン７ａと巻芯ピン７ｂで挟み込んで渦巻き状に巻回を行う。

さらに図５を用いて動作を説明すると、可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂの間に正極板１、負極板２およびセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込んだ後、巻芯補助ピン７ａと巻芯ピン７ｂが互いに接触することにより円形状を構成してその間にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込むと共に巻芯７が左回りに回動されて、巻芯７にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを巻き付ける。

その後、巻芯７の回動の途中で固定メインニップローラ８ｂに接触していた可動メインニップローラ８ａが固定メインニップローラ８ｂから引き離されて、巻芯７が矢印方向の左回りに回動することにより、正極板１、負極板２およびセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを巻芯７に巻き付ける。そして、正極板１および負極板２に加えた張力を維持した状態でロータリーカッター３１の刃先を正極板１および負極板２に対して垂直に入れ込んで正極板１および負極板２をロータリーカッター３１で切断する。正極板１および負極板２に加えた張力を維持することでロータリーカッター３１の刃先を正極板１および負極板２に対して垂直に入れ込んで正極板１および負極板２を切断することができるので、正極板１および負極板２が端切りにより引き裂かれることがなく、バリの発生しない安定した切断をすることができる。

その後、巻芯７が矢印方向の左回りに回動して巻芯７とロータリーカッター３１の間に存在する正極板１および負極板２を巻き付けて電極群を作製することができる。

ここで正極板１および負極板２を上述した本発明の二次電池用電極群の製造方法により切断する際には、図６（ａ）に示したように正極板１および負極板２に加えた張力αを維持した状態でロータリーカッター３１を回動させて切断することにより正極板１または負極板２を切断した時の集電体２８における切断面の形状が図６（ｂ）に示したように集電体２８の厚みｔに対して１０％以下の破断面２９を有する構成とする必要がある。この破断面２９とは図６（ｂ）に示した集電体２８の切断面において刃物により鋭利に切断された光沢を有するせん断面以外の引きちぎられて破断された面のことである。

また正極板１または負極板２の集電体としては厚み８〜１５μｍのものが用いられ、且つ、二次電池を構成する際のセパレータとしては厚み１０〜２０μｍのものが一般的に用いられることから切断バリによる内部短絡を抑止して厚み１０μｍのセパレータを使いこなすためには、切断バリは安全率を見込んで５μｍ以下に抑える必要がある。この観点より上記集電体２８の破断面２９について誠意検討した結果、正極板１と負極板２に加える張力を０．１０Ｎ／ｍｍ〜０．４０Ｎ／ｍｍに維持した状態でロータリーカッター３１の
刃先を正極板１および負極板２に対して垂直に入れ込んで切断することで集電体２８の厚みｔに対して１０％以下の破断面２９とすることが可能であり、その結果として切断バリを５μｍ以下に抑えることができることを新たに見出したものである。

以下本発明の具体的実施の形態についてさらに詳細に説明するが、本発明は以下のものに何ら限定されるものではない。

実施例１では図７（ａ）に示すように、可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂの間に正極板１、負極板２およびセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込んだ後、巻芯補助ピン７ａと巻芯ピン７ｂが互いに接触することにより円形状を構成してその間にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込むと共に巻芯７が１分間に１２００回転の速度で左回りに回動されて巻芯７にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを巻き付けた。その後、巻芯７の回動の途中で可動メインニップローラ８ａが開放されて、巻芯７が矢印方向の左回りに回動することにより、正極板１、負極板２およびセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを巻芯７に巻き付けた。

図７（ｂ）に示すように、正極板１および負極板２に介在させた張力を強制的に開放させる平板２２を正極板１および負極板２の上下面側から３０Ｎの力で押し当てて正極板１および負極板２の進行方向に１ｍｍ平行移動することで、正極板１および負極板２に加えた張力を強制的に開放させて、正極板１および負極板２を電極板用カッター２３で切断した。

その後、巻芯７が１分間に１２００回転の速度で矢印方向の左回りに回動して巻芯７と電極板用カッター２３との間に存在する正極板１および負極板２を巻き付けて電極群を作製した。次に巻回するものとしては、直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍのリチウム二次電池用の電極群として、アルミニウム製の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極の合剤塗料を塗布乾燥した幅５７ｍｍ、厚み０．２ｍｍの帯状の正極板と銅製の集電体にリチウムを保持しうる活物質を含む負極の合剤塗料を塗布乾燥した幅５８．５ｍｍ、厚み０．２ｍｍの帯状の負極板をこれらの間に幅６２ｍｍ、厚み０．０２ｍｍのセパレータを介在させて巻回して電極群を形成する。

また、平板２２は、正極板１および負極板２の上下面側に平行に配置されて、正極板１および負極板２に近づく方向に１００ｍｍ／ｓｅｃの速度で可動して正極板１および負極板２を挟み込んだ後、正極板１および負極板２の進行方向と同じ方向に２０ｍｍ／ｓｅｃの速度で可動する動作ができる構成とした。なお、平板２２の接触する表面は摩擦抵抗の高い弾力性のある方が好ましい。本発明では弾力性のあるゴムの平板を取付けた構成とした。以上の方法で巻芯７に巻き付け作製した電極群を実施例１とした。

実施例２では実施例１と異なる部分について図８を参照しながら説明する。その他の内容については実施例１に記載の二次電池用電極群の製造方法と同等である。図８に示すように、正極板１および負極板２に加えた張力を強制的に開放させる固定ローラ２４を正極板１および負極板２の上下面側から３０Ｎの力で押し当てて正極板１および負極板２の進行方向に１ｍｍ平行移動することで、正極板１および負極板２に加えた張力を強制的に開放させて、正極板１および負極板２を電極板用カッター２３で切断した。その後、巻芯７が１分間に１２００回転の速度で矢印方向の左回りに回動して巻芯７と電極板用カッター２３との間に存在する正極板１および負極板２を巻き付けて電極群を作製した。

また、固定ローラ２４は、正極板１および負極板２の上下面側に平行に配置されて、正
極板１および負極板２に近づく方向に１００ｍｍ／ｓｅｃの速度で可動して正極板１および負極板２を挟み込んだ後、正極板１および負極板２の進行方向と同じ方向に２０ｍｍ／ｓｅｃの速度で可動する動作ができる構成とした。なお、固定ローラ２４の接触する表面は摩擦抵抗の高い弾力性のある方が好ましい。本発明では弾力性のある直径１５ｍｍのゴムの固定ローラを取付けた構成とした。以上の方法で巻芯７に巻き付け作製した電極群を実施例２とした。

実施例３では実施例１と異なる部分について図９を参照しながら説明する。その他の内容については実施例１に記載の二次電池用電極群の製造方法と同等である。図９に示すように、正極板１および負極板２に加えた張力を強制的に開放させる平板２５と固定ローラ２６を正極板１および負極板２の上下面側から３０Ｎの力で押し当てて正極板１および負極板２の進行方向に１ｍｍ平行移動することで、正極板１および負極板２に加えた張力を強制的に開放させて、正極板１および負極板２を電極板用カッター２３で切断した。その後、巻芯７が１分間に１２００回転の速度で矢印方向の左回りに回動して巻芯７と電極板用カッター２３との間に存在する正極板１および負極板２を巻き付けて電極群を作製した。

また、平板２５と固定ローラ２６は、正極板１および負極板２の上下面側に平行に配置されて、正極板１および負極板２に近づく方向に１００ｍｍ／ｓｅｃの速度で可動して正極板１および負極板２を挟み込んだ後、正極板１および負極板２の進行方向と同じ方向に２０ｍｍ／ｓｅｃの速度で可動する動作ができる構成とした。なお、平板２５と固定ローラ２６の接触する表面は摩擦抵抗の高い弾力性のある方が好ましい。本発明では弾力性のあるゴムの平板と直径１５ｍｍのゴムの固定ローラを取付けた構成とした。以上の方法で巻芯７に巻き付け作製した電極群を実施例３とした。

実施例４では実施例１と異なる部分について図１０を参照しながら説明する。その他の内容については実施例１に記載の二次電池用電極群の製造方法と同等である。図１０に示すように、正極板１および負極板２に加えた張力を強制的に開放させるローラ２７を正極板１および負極板２の上下面側から３０Ｎの力で押し当てて正極板１および負極板２の進行方向に回動することで、正極板１および負極板２に加えた張力を強制的に開放させて、正極板１および負極板２を電極板用カッター２３で切断した。その後、巻芯７が１分間に１２００回転の速度で矢印方向の左回りに回動して巻芯７と電極板用カッター２３との間に存在する正極板１および負極板２を巻き付けて電極群を作製した。

また、ローラ２７は、正極板１および負極板２の上下面側に平行に配置されて、正極板１および負極板２に近づく方向に１００ｍｍ／ｓｅｃの速度で可動して正極板１および負極板２を挟み込んだ後、正極板１および負極板２の進行方向と同じ方向に２０ｍｍ／ｓｅｃの周速度で可動する動作ができる構成とした。なお、ローラ２７の接触する表面は摩擦抵抗の高い弾力性のある方が好ましい。本発明では弾力性のある直径２０ｍｍの回転するゴムのローラを取付けた構成とした。以上の方法で作製した電極群を実施例４とした。

（比較例）
まず、図１６に示すように可動ニップローラ３０８ａと固定ニップローラ３０８ｂの間に正極板３０１、負極板３０２およびセパレータ３０３ａ、セパレータ３０３ｂを挟み込んだ後、巻芯補助ピン３０７ａと巻芯ピン３０７ｂが互いに接触することにより円形状を構成してその間にセパレータ３０３ａ、セパレータ３０３ｂを挟み込むと共に巻芯３０７が１分間に１２００回転の速度で左回りに回動されて巻芯３０７にセパレータ３０３ａ、セパレータ３０３ｂを巻き付けた。

その後、巻芯３０７の回動の途中で可動ニップローラ３０８ａが開放されて、巻芯３０７が矢印方向の左回りに回動することにより、正極板３０１、負極板３０２およびセパレータ３０３ａ、セパレータ３０３ｂを巻芯３０７に巻き付けた。続いて、平板３０６で正極板３０１および負極板３０２の上下面側から３０Ｎの力で押し当てて、平板３０６と巻芯３０７との間の張力を保持した状態で正極板３０１および負極板３０２を電極板用カッター３０４で切断した。その後、巻芯３０７が１分間に１２００回転の速度で矢印方向の左回りに回動して巻芯３０７と電極板用カッター３０４との間に存在する正極板３０１および負極板３０２を巻き取った電極群３０５を比較例とした。

比較例の電極群の製造方法と本発明における実施例の電極群の製造方法を比較するため、電極板を切断したときの正極板および負極板の切断バリの大きさと発生率を評価した。

切断バリの大きさは、電極群の製造方法にて構成された１００万個の平均値を切断面から飛び出した切断バリの寸法として比較評価した。切断バリの発生率は、切断バリによる不良数と検査数との比率を発生率として定義し、電極群を分解して光学顕微鏡を用いて電極板の切断面から飛び出した切断バリの寸法が１０μｍ以下であれば良品、１０μｍを超えるものは不良品として選別し切断バリの不良品の数量を比較検討した。

比較例の二次電池用電極群の製造方法と本発明の二次電池用電極群の製造方法との比較データを（表1）に示す。

まず本発明の電極群の製造方法は、正極板、負極板およびセパレータに張力を加えた状態で搬送する第一の工程、次いで張力を維持した状態で正極板、負極板およびセパレータを渦巻き状に巻回する第二の工程、さらに正極板と負極板に加えた張力を強制的に開放させて切断する第三の工程を経て電極群を構成することにより、正極板および負極板が引き裂かれることなくバリのない安定した切断をすることが可能となる。（表１）の結果から、本発明の二次電池用電極群の製造方法は、電極板を切断したときのバリの大きさを小さくすることとバリの不良の低減により、一層の安全性の高い電池を構成する特有の効果を有している。

特に、実施例３は、図９に示すように、正極板１および負極板２に加えた張力を強制的に開放させる平板２５と固定ローラ２６を正極板１および負極板２の上下面側から垂直方向に押さえ力を確保して３０Ｎの力で押し当て、正極板１および負極板２との摩擦力を向上させて正極板１および負極板２の進行方向に１ｍｍ平行移動することで、正極板１および負極板２に傷を付けることがなく送り移動することが可能で、正極板１および負極板２に加えた張力を強制的に開放させることにより、張力方向に正極板１および負極板２が引き裂かれることを防止して正極板１および負極板２を電極板用カッター２３で切断することで、張力方向のバリの発生を抑制することができてバリの不良の低減に優れている。

一方比較例の場合、図１６に示すように、電極群３０５の製造方法では、正極板３０１と負極板３０２に張力を加えて空中に浮いたままの状態で切断するので、切断刃３０４が正極板３０１および負極板３０２に切り込んだ直後、張力の影響により張力方向に正極板３０１および負極板３０２が引き裂かれて、張力方向にバリが発生する問題がある。バリが発生することにより、電極群３０５内部でバリがセパレータ３０３ａ，３０３ｂを突き破り電池として内部短絡を起こす危険性がある。

以上実施例１〜４で述べてきたように本発明の二次電池用電極群の製造方法によれば、正極板、負極板およびセパレータに張力を加えた状態で搬送し、次いで張力を維持した状態で正極板、負極板およびセパレータを渦巻き状に巻回し、さらに正極板と負極板に加えた張力を強制的に開放させて切断し電極群を構成することにより、正極板または負極板を切断した集電体の切断面の形状が、集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有した構成とすることで切断バリを抑制した二次電池用電極板の切断が可能であった。

また実施例１〜４で述べてきたように本発明の二次電池用電極群によれば、上記のように正極板または負極板を切断した集電体の切断面の形状が、集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有した構成とすることにより、電極板の切断バリを抑制することが可能となり切断バリによる内部短絡などを抑止でき安全性の高い二次電池を実現することができた。

実施例５では図１１（ａ）に示すように、可動メインニップローラ８ａと固定メインニップローラ８ｂの間に正極板１、負極板２およびセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込んだ後、巻芯補助ピン７ａと巻芯ピン７ｂが互いに接触することにより円形状を構成してその間にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを挟み込むと共に巻芯７が１分間に１２００回転の速度で左回りに回動されて巻芯７にセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを巻き付けた。その後、巻芯７の回動の途中で可動メインニップローラ８ａが開放されて、巻芯７が矢印方向の左回りに回動することにより、正極板１、負極板２およびセパレータ３ａ、セパレータ３ｂを巻芯７に巻き付けた。

図１１（ｂ）に示すように、正極板１および負極板２に加えた張力α１を０．０５Ｎ／ｍｍ〜０．５０Ｎ／ｍｍの範囲で変えて維持した状態でニップローラ３０を搬送途中の正極板１および負極板２の上下面側から３０Ｎの力で押し当てた後、ロータリーカッター３１の刃の周速度Ｖ１を正極板１と負極板２における搬送速度の３倍の周速度Ｖ１で回転させて、ロータリーカッター３１の刃先を正極板１および負極板２に対して垂直に入れ込んで、正極板１および負極板２をロータリーカッター３１で切断した。その後、巻芯７が１分間に１２００回転の速度で矢印方向の左回りに回動して巻芯７とロータリーカッター３１との間に存在する正極板１および負極板２を巻き付けて電極群を作製した。

次に巻回するものとしては、直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍのリチウム二次電池用の電極群として、アルミニウム製の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極の合剤塗料を塗布乾燥した幅５７ｍｍ、厚み０．２ｍｍの帯状の正極板と銅製の集電体にリチウムを保持しうる活物質を含む負極の合剤塗料を塗布乾燥した幅５８．５ｍｍ、厚み０．２ｍｍの帯状の負極板をこれらの間に幅６２ｍｍ、厚み０．０２ｍｍのセパレータを介在させて巻回して電極群を形成する。

また、ニップローラ３０は、正極板１および負極板２の上下面側に平行に配置されて、正極板１および負極板２に近づく方向に１００ｍｍ／ｓｅｃの速度で可動して正極板１および負極板２を挟み込んだ後、正極板１および負極板２の進行方向と同じ方向に同期して
回動する動作ができる構成とした。なお、ニップローラ３０の接触する表面は摩擦抵抗の高い弾力性のある方が好ましい。本発明では弾力性のある直径２０ｍｍの回転するゴムのローラを取付けた構成とした。以上の方法で巻芯７に巻き付け作製した電極群を実施例５とした。

本発明における実施例５の二次電池用電極群の製造方法で正極板１および負極板２に加える張力α１を変えて群構成した電極群を比較するため、電極板を切断したときの正極板および負極板のバリの大きさと発生率を評価した。

実施例Ａは正極板１および負極板２に加える張力α１を０．０５Ｎ／ｍｍに維持した状態、実施例Ｂは正極板１および負極板２に加える張力α１を０．０８Ｎ／ｍｍに維持した状態、実施例Ｃは正極板１および負極板２に加える張力α１を０．１０Ｎ／ｍｍに維持した状態、実施例Ｅは正極板１および負極板２に加える張力α１を０．２５Ｎ／ｍｍに維持した状態、実施例Ｆは正極板１および負極板２に加える張力α１を０．４０Ｎ／ｍｍに維持した状態、実施例Ｇは正極板１および負極板２に加える張力α１を０．４５Ｎ／ｍｍに維持した状態、実施例Ｈは正極板１および負極板２に加える張力α１を０．５０Ｎ／ｍｍに維持した状態でロータリーカッター３１の刃の周速度Ｖ１を正極板１と負極板２における搬送速度の３倍の周速度Ｖ１で回転させて、ロータリーカッター３１の刃先を正極板１および負極板２に対して垂直に入れ込んで切断した。

切断バリの大きさは、二次電池用電極群の製造方法にて構成された１００万個の平均値を切断面から飛び出した切断バリの寸法として比較評価した。切断バリの発生率は、切断バリによる不良数と検査数との比率を発生率として定義し、電極群を分解して光学顕微鏡を用いて電極板の切断面から飛び出した切断バリの寸法が１０μｍ以下であれば良品、１０μｍを超えるものは不良品として選別しバリの不良品の数量を比較検討した。

本発明の実施例５における二次電池用電極群の製造方法の比較データを（表２）に示す。

（表１）の結果より図１１（ｂ）に示すように、実施例Ｃ〜Ｅは正極板１および負極板２に加える張力α１を０．１０Ｎ／ｍｍ〜０．４０Ｎ／ｍｍに維持した状態でロータリーカッター３１の刃の周速度Ｖ１を正極板１と負極板２における搬送速度の３倍の周速度Ｖ１で回転させて、ロータリーカッター３１の刃先を正極板１および負極板２に対して垂直に入れ込んで切断して電極群を構成することにより、正極板１および負極板２が引き裂かれることなくバリのほとんどない安定した切断をすることが可能となる。

さらに、上記実施例Ｃ〜Ｅの張力α１を０．１０Ｎ／ｍｍ〜０．４０Ｎ／ｍｍとするこ
とで、電極板を切断したときのバリの大きさを小さくすることとバリの不良の低減により、一層の安全性の高い電池を構成する特有の効果を有していた。特に、実施例Ｄは電極板の張力α１を０．２５Ｎ／ｍｍに維持した状態でロータリーカッター３１の刃の周速度Ｖ１を正極板１と負極板２における搬送速度の３倍の周速度Ｖ１で回転させて、ロータリーカッター３１の刃先を正極板１および負極板２に対して垂直に入れ込んで切断して電極群を構成することにより、バリの不良の低減に優れている。

また、本発明における実施例５の二次電池用電極群の製造方法は、張力α１を維持した状態で正極板１、負極板２およびセパレータ３を渦巻き状に巻回し、正極板１および負極板２の搬送途中で一時停止をすることなく連続動作してロータリーカッター３１で正極板１と負極板２を切断するので、生産性の向上に優れている。

一方、実施例Ａ，Ｂは正極板１および負極板２に加える張力α１を０．０５，０．０８Ｎ／ｍｍに維持した状態で切断した時、ロータリーカッター３１の刃先が正極板１および負極板２に対して垂直に入らない状態で切断するので刃の切り込みが不安定となり、張力の影響により張力方向に正極板１および負極板２が引き裂かれて、張力方向にバリが発生する問題が生じた。

また、実施例Ｆ，Ｇは正極板１および負極板２に加える張力α１を０．４５，０．５０Ｎ／ｍｍに維持した状態で切断した時、ロータリーカッター３１の刃先が正極板１および負極板２に対して垂直に入れ込んだ直後に電極板を引き裂く力が生じて、張力方向に正極板１および負極板２が引き裂かれて、張力方向にバリが発生する問題が生じた。このバリが発生することにより、図１３に示すように電極群６の内部でバリがセパレータ３を突き破り電池として内部短絡を起こす危険性がある。

実施例６では実施例５と異なる部分について図１２を参照しながら説明する。その他の内容については実施例５に記載の二次電池用電極群の製造方法と同等である。図１２に示すように、正極板１および負極板２に加えた張力α２を実施例５より最適条件であった０．２５Ｎ／ｍｍに維持した状態でニップローラ３０を搬送途中の正極板１および負極板２の上下面側から３０Ｎの力で押し当てた後、ロータリーカッター３１の刃の周速度Ｖ２を正極板１と負極板２における搬送速度の０．５０倍〜１．５０倍の周速度Ｖ２で回転させて、ロータリーカッター３１の刃先を正極板１および負極板２に対して垂直に入れ込んで、正極板１および負極板２をロータリーカッター３１で切断した。その後、巻芯７が１分間に１２００回転の速度で矢印方向の左回りに回動して巻芯７とロータリーカッター３１との間に存在する正極板１および負極板２を巻き付けて電極群を作製した。以上の方法で巻芯７に巻き付け作製した電極群を実施例６とした。

本発明における実施例６の二次電池用電極群の製造方法で正極板１と負極板２の搬送速度に対して、ロータリーカッター３１の刃の周速度Ｖ２を変えて回転させて、ロータリーカッター３１の刃先を正極板１および負極板２に対して垂直に入れ込んで、正極板１および負極板２をロータリーカッター３１で切断して群構成した電極群を比較するため、電極板を切断したときの正極板および負極板のバリの大きさと発生率を評価した。

実施例Ｈは正極板１および負極板２に加える張力α２を０．２５Ｎ／ｍｍに維持した状態でロータリーカッター３１の刃の周速度Ｖ２を正極板１と負極板２の搬送速度の０．５０倍の周速度Ｖ２で回転、実施例Ｉは正極板１および負極板２に加える張力α２を０．２５Ｎ／ｍｍに維持した状態でロータリーカッター３１の刃の周速度Ｖ２を正極板１と負極板２の搬送速度の０．７５倍の周速度Ｖ２で回転、実施例Ｊは正極板１および負極板２に加える張力α２を０．２５Ｎ／ｍｍに維持した状態でロータリーカッター３１の刃の周速
度Ｖ２を正極板１と負極板２の搬送速度の１．００倍の周速度Ｖ２で回転、実施例Ｋは正極板１および負極板２に加える張力α２を０．２５Ｎ／ｍｍに維持した状態でロータリーカッター３１の刃の周速度Ｖ２を正極板１と負極板２の搬送速度の１．２５倍の周速度Ｖ２で回転、実施例Ｌは正極板１および負極板２に加える張力α２を０．２５Ｎ／ｍｍに維持した状態でロータリーカッター３１の刃の周速度Ｖ２を正極板１と負極板２の搬送速度の１．５０倍の周速度Ｖ２で回転させて、ロータリーカッター３１の刃先を正極板１および負極板２に対して垂直に入れ込んで切断した。

切断バリの大きさは、二次電池用電極群の製造方法にて構成された１００万個の平均値を切断面から飛び出した切断バリの寸法として比較評価した。切断バリの発生率は、切断バリによる不良数と検査数との比率を発生率として定義し、電極群を分解して光学顕微鏡を用いて電極板の切断面から飛び出した切断バリの寸法が１０μｍ以下であれば良品、１０μｍを超えるものは不良品として選別し切断バリの不良品の数量を比較検討した。

本発明の実施例６における二次電池用電極群の製造方法の比較データを（表３）に示す。

（表２）の結果より図１２に示すように、実施例Ｋ，Ｌは正極板１および負極板２に加える張力α２を０．２５Ｎ／ｍｍに維持した状態でロータリーカッター３１の刃の周速度Ｖ２を正極板１と負極板２の搬送速度の１．２５倍〜１．５０倍の周速度Ｖ２で回転させて、ロータリーカッター３１の刃先を正極板１および負極板２に対して垂直に入れ込んで切断して電極群を構成することにより、正極板１および負極板２が引き裂かれることなくバリのほとんどない安定した切断をすることが可能となる。

さらに、上記ロータリーカッター３１の刃の周速度Ｖ２を正極板１と負極板２の搬送速度の１．２５倍〜１．５０倍とすることで、電極板を切断したときのバリの大きさを小さくすることとバリの不良の低減により、一層の安全性の高い電池を構成する特有の効果を有している。特に、実施例Ｌは電極板の張力α２を実施例１より最適条件であった０．２５Ｎ／ｍｍに維持した状態でロータリーカッター３１の刃の周速度Ｖ２を正極板１と負極板２における搬送速度の１．５０倍の周速度Ｖ２で回転させて、ロータリーカッター３１の刃先を正極板１および負極板２に対して垂直に入れ込んで切断して電極群を構成することにより、バリの不良の低減に優れている。

一方、実施例Ｈ〜Ｊは正極板１および負極板２に加えた張力α２を実施例５より最適条件であった０．２５Ｎ／ｍｍに維持した状態でロータリーカッター３１の刃の周速度Ｖ２を正極板１と負極板２における搬送速度の０．５０倍〜１．００倍の周速度Ｖ２で回転させて、ロータリーカッター３１の刃先を正極板１および負極板２に対して垂直に入れ込んで切断した時、正極板１と負極板２の搬送速度がロータリーカッター２３の刃の周速度Ｖ
２より速いため、ロータリーカッター３１の刃先が正極板１および負極板２に対して垂直に入れ込んだ直後に電極板を引き裂く力が生じて、張力方向に正極板１および負極板２が引き裂かれて、張力方向にバリが発生する問題が生じた。

以上実施例５〜６で述べてきたように本発明の二次電池用電極群の製造方法によれば、正極板、負極板およびセパレータに張力を加えた状態で搬送し、次いで張力を維持した状態で正極板、負極板およびセパレータを渦巻き状に巻回し、さらに正極板と負極板に加えた張力を維持した状態でロータリーカッターの刃先を正極板および負極板に対して垂直に入れ込んで切断し電極群を構成することにより、正極板または負極板を切断した集電体の切断面の形状が、集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有した構成とすることで切断バリを抑制した二次電池用電極板の切断が可能であった。

また実施例５〜６で述べてきたように本発明の二次電池用電極群によれば、上記のように正極板または負極板を切断した集電体の切断面の形状が、集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有した構成とすることにより、電極板の切断バリを抑制することが可能となり切断バリによる内部短絡などを抑止でき安全性の高い二次電池を実現することができた。

本発明に係る二次電池用電極群は、正極板、負極板、セパレータに張力を加えた状態で搬送し、次いで張力を維持した状態で正極板、負極板、セパレータを渦巻き状に巻回後、正極板と負極板に加える張力を調整して切断することにより、正極板または負極板を切断した集電体の切断面の形状が、集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有した電極群を構成することにより、切断バリによる不良低減と安全性に優れた信頼性の高い二次電池を得ることが可能であり、内部短絡による爆発、発火等を引き起こす事態を回避でき安全性に優れているため電子機器および通信機器の多機能化に伴って高容量化が望まれている携帯用電源等として有用である。

本発明の一実施の形態における二次電池用電極群の製造装置を示す模式図 本発明の一実施の形態における二次電池用電極群の製造装置の切断部および巻回部を示す斜視図 （ａ）本発明の一実施の形態における二次電池用電極板の切断の模式図、（ｂ）本発明の一実施の形態における二次電池用電極板のＺから見た断面図 本発明の別の実施の形態における二次電池用電極群の製造装置を示す模式図 本発明の別の実施の形態における二次電池用電極群の製造装置の切断部および巻回部を示す斜視図 （ａ）本発明の別の実施の形態における二次電池用電極板の切断の模式図、（ｂ）本発明の別の実施の形態における二次電池用電極板のＺから見た断面図 （ａ）本発明の実施例１における巻回時の状態を示す模式図、（ｂ）同実施例１の正極板および負極板に加えた張力を強制的に開放させて正極板および負極板を電極板用カッターで切断する時の状態を示す模式図 本発明の実施例２における正極板および負極板に加えた張力を強制的に開放させて正極板および負極板を電極板用カッターで切断する時の状態を示す模式図 本発明の実施例３における正極板および負極板に加えた張力を強制的に開放させて正極板および負極板を電極板用カッターで切断する時の状態を示す模式図 本発明の実施例４における正極板および負極板に加えた張力を強制的に開放させて正極板および負極板を電極板用カッターで切断する時の状態を示す模式図 （ａ）本発明の実施例５における巻回時の状態を示す模式図、（ｂ）同実施例１の正極板および負極板に加えた張力を０．０５Ｎ／ｍｍ〜０．５０Ｎ／ｍｍの範囲で変えて維持した状態で正極板および負極板をロータリーカッターで切断する時の状態を示す模式図 本発明の実施例６における正極板および負極板に加えた張力を維持した状態でロータリーカッターの刃の周速度を正極板と負極板における搬送速度の０．５０倍〜１．５０倍の範囲で変えて回転させて切断する時の状態を示す模式図 リチウムイオン二次電池用の電極群を示す斜視図 （ａ）従来の二次電池用電極群の製造方法における切断する時の状態を示す模式図、（ｂ）同電極群の製造方法における切断刃を電極板に切り込んだ時の状態を示す模式図、（ｃ）同電極群の製造方法における切断刃を電極板に切り込んだ後電極板に引き離し力を作用させた時の状態を示す模式図 （ａ）従来の二次電池用電極群の製造方法における二次電池用電極板の切断の模式図、（ｂ）同電極群の製造方法における二次電池用電極板の切断後のＹから見た状態を示す模式図、（ｃ）同側面図 従来の二次電池用電極群の製造方法における正極板および負極板に加えた張力を維持した状態で正極板および負極板を電極板用カッターで切断する時の状態を示す模式図

符号の説明

１ 正極板
２ 負極板
３ セパレータ
３ａ セパレータ
３ｂ セパレータ
４ 正極板用電極端子
５ 負極板用電極端子
６ 電極群
７ 巻芯
７ａ 巻芯補助ピン
７ｂ 巻芯ピン
８ メインニップローラ
８ａ 可動メインニップローラ
８ｂ 固定メインニップローラ
１３ 巻出部
１４ 巻出部
１５ 巻出部
１６ 巻出部
１７ 走行ローラ
１８ ダンサーローラ
１９ ダンサーローラ
２０ ダンサーローラ
２１ ダンサーローラ
２２ 平板
２３ 電極板用カッター
２４ 固定ローラ
２５ 平板
２６ 固定ローラ
２７ ローラ
２８ 集電体
２９ 破断面
３０ ニップローラ
３１ ロータリーカッター
３２ 固定刃
３３ 回転軸
３０１ 正極板
３０２ 負極板
３０３ 電極板
３０３ａ セパレータ
３０３ｂ セパレータ
３０４ 電極板用カッター
３０５ 電極群
３０６ 平板
３０７ 巻芯
３０７ａ 巻芯補助ピン
３０７ｂ 巻芯ピン
３０８ ニップローラ
３０８ａ 可動ニップローラ
３０８ｂ 固定ニップローラ
ｔ 集電体の厚み
α 正極板および負極板に加える張力
α１ 正極板および負極板に加える張力
α２ 正極板および負極板に加える張力
Ｖ１ ロータリーカッターの刃の周速度
Ｖ２ ロータリーカッターの刃の周速度

Claims (14)

1. 正極の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤を塗布した帯状の正極板と負極の集電体にリチウムを保持しうる活物質を含む負極合剤を塗布した帯状の負極板およびセパレータを渦巻き状に巻回した二次電池用電極群であって、前記正極板または前記負極板を切断した集電体の切断面を、集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有した構成としたことを特徴とする二次電池用電極群。
2. 正極の集電体に少なくとも正極活物質を含む正極合剤を塗布した帯状の正極板と負極の集電体にリチウムを保持しうる活物質を含む負極合剤を塗布した帯状の負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻き状に巻回してなる電極群を形成する二次電池用電極群の製造方法であって、前記正極板、負極板およびセパレータに張力を加えた状態で搬送する第一の工程、次いで前記張力を維持した状態で前記正極板、負極板およびセパレータを渦巻き状に巻回する第二の工程、さらに前記正極板と負極板に加える張力を調整して前記集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有するように切断する第三の工程を経て電極群を構成することを特徴とする二次電池用電極群の製造方法。
3. 前記第三の工程として前記正極板と負極板に加えた張力を強制的に開放させて前記集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有するように切断することを特徴とする請求項２に記載の二次電池用電極群の製造方法。
4. 前記第三の工程として前記正極板および負極板の上下面側から前記正極板および負極板を挟み込んで前記正極板および負極板の進行方向に平行移動もしくは回動することにより張力を強制的に開放させることを特徴とする請求項３に記載の二次電池用電極群の製造方法。
5. 前記第三の工程として前記正極板と負極板に加えた張力を維持した状態でロータリーカッターの刃先を前記正極板と負極板に対して垂直に入れ込んで前記集電体の厚みに対して１０％以下の破断面を有するように切断することを特徴とする請求項２に記載の二次電池用電極群の製造方法。
6. 前記第三の工程として、前記正極板と負極板に加える張力を０．１０Ｎ／ｍｍ〜０．４０Ｎ／ｍｍとすることを特徴とする請求項５に記載の二次電池用電極群の製造方法。
7. 前記第三の工程として前記正極板と負極板に加えた張力を維持した状態でロータリーカッターの刃先を前記正極板と負極板に対して垂直に入れ込んで切断する方法としてロータリーカッターの刃の周速度を前記正極板と負極板の搬送速度よりも速い周速度で回転させて切断することを特徴とする請求項５に記載の二次電池用電極群の製造方法。
8. 前記第三の工程として前記正極板と負極板に加えた張力を維持した状態でロータリーカッターの刃先を前記正極板と負極板に対して垂直に入れ込んで切断する方法としてロータリーカッターの刃の周速度を前記正極板と負極板の搬送速度の１．２５倍〜１．５０倍の周速度で回転させて切断することを特徴とする請求項５に記載の二次電池用電極群の製造方法。
9. 帯状の正極板と負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻き状に巻回してなる電極群を形成する二次電池用電極群の製造装置であって、２枚のセパレータと正極板と負極板とを挟み込むニップローラと、渦巻き状に巻回を行う巻芯と、前記正極板と負極板を切断するカッターと、前記正極板と負極板に加えた張力を強制的に開放させる機構とで構成したことを特徴とする二次電池用電極群の製造装置。
10. 前記張力を開放させる機構として、平板を正極板および負極板の上下面側から押し当てて正極板および負極板の進行方向に平行移動する構成としたことを特徴とする請求項９に記載の二次電池用電極群の製造装置。
11. 前記張力を開放させる機構として、固定ローラを正極板および負極板の上下面側から押し当てて正極板および負極板の進行方向に平行移動する構成としたことを特徴とする請求項９に記載の二次電池用電極群の製造装置。
12. 前記張力を開放させる機構として、平板と固定ローラを正極板および負極板の上下面側から押し当てて正極板および負極板の進行方向に平行移動する構成としたことを特徴とする請求項９に記載の二次電池用電極群の製造装置。
13. 前記張力を開放させる機構として、ローラを正極板および負極板の上下面側から押し当てて正極板および負極板の進行方向に回動する構成としたことを特徴とする請求項９に記載の二次電池用電極群の製造装置。
14. 帯状の正極板と負極板をこれらの間にセパレータを介在させて渦巻き状に巻回してなる電極群を形成する二次電池用電極群の製造装置であって、２枚のセパレータと正極板と負極板とを挟み込むニップローラと、渦巻き状に巻回を行う巻芯と、前記正極板と負極板を切断するロータリーカッターで構成したことを特徴とする請求項９に記載の二次電池用電極群の製造装置。

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