JP2011081964A - 電極の製造装置、電極の製造方法、電極及び非水電解質電池 - Google Patents

電極の製造装置、電極の製造方法、電極及び非水電解質電池 Download PDF

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Abstract

【課題】電極集電タブの位置ずれを抑制できる電極の製造装置、電極の製造方法、電極及び電極を備えた非水電解質電池を提供する。
【解決手段】電極は、帯状の電極集電部（１２）及び電極集電部の一側縁から突出して形成された複数の電極集電タブ（１３）を有し、金属箔で形成された電極集電体（１１）と、電極集電部に形成された活物質含有層と、を備えている。任意の定数をＸ、円周率をπ、２つの電極の厚みと２つのセパレータの厚みとの合計をＴ、電極群の内周側から数えたｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（１３）の間隔は、Ｘ＋２πＴｎである。
【選択図】図５

Description

この発明は、電極の製造装置、電極の製造方法、電極及び電極を備えた非水電解質電池に関する。
一般に、電気自動車として、駆動源として内燃機関と電力走行用モータを併用するハイブリッド型電気自動車が知られている。ハイブリッド型電気自動車には、モータ駆動電源として複数の非水電解液二次電池が搭載されている。非水電解液二次電池は、負極、正極及びセパレータを含んだ電極群を備えている。負極は、負極集電体及び負極集電体表面に形成された負極活物質含有層を有している。負極活物質含有層は、負極活物質を含んでいる。正極は、正極集電体及び正極集電体表面に形成された正極活物質含有層を有している。正極活物質含有層は、正極活物質を含んでいる。
高容量の非水電解液二次電池を実現する場合、例えば、正極活物質及び負極活物質を増量させることが考えられる。捲回構造の電極群を備えた非水電解液二次電池であれば、電極群の捲回数を多くすることが考えられる。高容量かつ高出力の非水電解液二次電池を実現する場合、さらに、正極集電体に多くの正極集電タブを溶接にて後付し、負極集電体に多くの負極集電タブを溶接にて後付することが考えられる。
複数の正極集電タブ及び複数の負極集電タブは、それぞれ一定の間隔で配置されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。集電（電流分布）の均一性を図ることができるため、正極集電タブ及び負極集電タブや、正極活物質及び負極活物質の劣化を抑制することができ、非水電解液二次電池の製品寿命の低下を抑制することができる。
特開平１１−１１１３４０号公報 特開２００６−２６０７８６号公報 特開２００１−８５０４２号公報
ところで、捲回構造の電極群において、複数の正極集電タブ及び複数の負極集電タブをそれぞれ一定の間隔で配置した場合、正極と負極とをセパレータを挟んで捲回した際、正極集電タブ同士の位置及び負極集電タブ同士の位置がずれる問題がある。位置ずれが生じた場合、正極集電タブ及び負極集電タブが短絡する恐れがある。このため、正極集電タブや負極集電タブである電極集電タブの位置ずれを抑制できる技術が求められている。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、電極集電タブの位置ずれを抑制できる電極の製造装置、電極の製造方法、電極及び電極を備えた非水電解質電池を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る電極の製造装置は、
帯状の電極集電部及び前記電極集電部の一側縁から突出して形成された複数の電極集電タブを有し、金属箔で形成された電極集電体と、前記電極集電部に形成された活物質含有層と、を備え、セパレータとともに捲回されて電極群を形成する電極の製造装置において、
回転軸を中心に回転可能に支持された受けローラと、
前記受けローラに対向配置され、前記受けローラの回転軸に平行な回転軸を中心に回転可能に支持され、外周面の一部に押し切り刃を有し、前記受けローラとの間に挿通され活物質含有層が形成された帯状の金属箔を押し切る押し切りローラと、
前記受けローラ及び押し切りローラを互いに異なる回転方向に回転駆動する駆動部と、
前記受けローラ及び押し切りローラ間を通して前記金属箔を搬送する移動機構と、を備え、
前記移動機構は、任意の定数をＸ、円周率をπ、２つの電極の厚みと２つのセパレータの厚みとの合計をＴとした場合、前記電極群の内周側から数えたｎ周目及びｎ＋１周目の前記電極集電タブの間隔がＸ＋２πＴｎとなるように、前記押し切りローラにより前記金属箔から前記電極の側縁及び１つの電極集電タブを切り出すように前記金属箔を送出し方向に送出す送り動作と、前記送り動作の後に前記金属箔を逆方向に引き戻す戻し動作と、を交互に繰り返して、前記電極を形成することを特徴としている。
また、本発明の他の態様に係る電極の製造方法は、
帯状の電極集電部及び前記電極集電部の一側縁から突出して形成された複数の電極集電タブを有し、金属箔で形成された電極集電体と、前記電極集電部に形成された活物質含有層と、を備え、セパレータとともに捲回されて電極群を形成する電極の製造方法において、
回転軸を中心に回転可能に支持された受けローラと、前記受けローラに対向配置され、前記受けローラの回転軸に平行な回転軸を中心に回転可能に支持され、外周面の一部に押し切り刃を有し、前記受けローラとの間に挿通され活物質含有層が形成された帯状の金属箔を押し切る押し切りローラと、前記受けローラ及び押し切りローラを互いに異なる回転方向に回転駆動する駆動部と、前記受けローラ及び押し切りローラ間を通して前記金属箔を搬送する移動機構と、を用意し、
前記受けローラ及び押し切りローラ間に前記金属箔を挿通し、
任意の定数をＸ、円周率をπ、２つの電極の厚みと２つのセパレータの厚みとの合計をＴとした場合、前記電極群の内周側から数えたｎ周目及びｎ＋１周目の前記電極集電タブの間隔がＸ＋２πＴｎとなるように、前記押し切りローラにより前記金属箔から前記電極の側縁及び１つの電極集電タブを切り出すように前記金属箔を送出し方向に送出す送り動作と、前記送り動作の後に前記金属箔を逆方向に引き戻す戻し動作と、を交互に繰り返すよう前記移動機構を駆動することを特徴としている。
また、本発明の他の態様に係る電極は、
セパレータとともに捲回されて電極群を形成する電極において、
帯状の電極集電部及び前記電極集電部の一側縁から突出して形成された複数の電極集電タブを有し、金属箔で形成された電極集電体と、
前記電極集電部に形成された活物質含有層と、を備え、
任意の定数をＸ、円周率をπ、２つの電極の厚みと２つのセパレータの厚みとの合計をＴとした場合、前記電極群の内周側から数えたｎ周目及びｎ＋１周目の前記電極集電タブの間隔は、Ｘ＋２πＴｎであることを特徴としている。
また、本発明の他の態様に係る非水電解質電池は、
上記電極を具備した電極群と、
前記電極群を収容した外装体と、
前記外装体内に収容された非水電解質と、を備えていることを特徴としている。
この発明によれば、電極集電タブの位置ずれを抑制できる電極の製造装置、電極の製造方法、電極及び電極を備えた非水電解質電池を提供することができる。
本発明の実施の形態に係る非水電解液二次電池を示す斜視図であり、実施例１の非水電解液二次電池を示す図である。 図１に示した非水電解液二次電池の一部を示す断面図である。 図２に示した電極群を一部展開して示す斜視図である。 図３の線ＩＶ−ＩＶに沿って示す正極、負極及びセパレータの断面図である。 図３及び図４に示した正極の正極集電体の一部を展開して示す平面図である。 図３及び図４に示した負極の負極集電体の一部を展開して示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る製造装置を示す概略構成図である。 図７に示した製造装置の一部を拡大して示す斜視図である。 図７及び図８に示した押し切りローラを回転方向に展開して示す平面図である。 上記正極の作製工程において、押し切り刃の受けローラへの押し当たりが始まった状態を示す断面図である。 図１０に続く上記正極の作製工程において、図７に示した移動機構のローラを第１回転方向へ回転駆動し、金属箔から正極の側縁及びｎ周目の正極集電タブを切り出している状態を示す断面図である。 図１１に続く上記正極の作製工程において、押し切り刃の受けローラへの押し当たりが終わり、金属箔が押し切られ、ｎ周目の正極集電タブが形成された状態を示す断面図である。 図１２と同様、押し切り刃の受けローラへの押し当たりが終わり、金属箔が押し切られ、ｎ周目の正極集電タブが形成された状態を示す平面図である。 図１２及び図１３に続く上記正極の作製工程において、押し切り刃７３が受けローラ６０から離れ、上記移動機構のローラを第２回転方向へ回転駆動している状態を示す断面図である。 図１４に続く上記正極の作製工程において、押し切り最終端及び押し切り位置の間の距離がＬ−Ｘ−２πＴｎとなるよう金属箔が引き戻された状態示す平面図である。 図１５に続く上記正極の作製工程において、金属箔が押し切られ、ｎ＋１周目の正極集電タブが形成された状態を示す平面図である。 上記実施の形態の実施例１乃至３及び比較例１乃至３の、（１）各セパレータの厚み、（２）正極の厚み、（３）負極の厚み、（４）電極集電タブの個数を表で示した図である。 上記実施の形態の実施例１乃至３及び比較例１乃至３の、（１）２πＴ、（２）電極群の３９周目及び４０周目の電極集電タブの間隔、（３）扁平な電極群の１周目及び４０周目の電極集電タブのずれ量を表で示した図である。 上記実施の形態の実施例１及び４乃至８の、（１）電極集電タブの個数、（２）電極集電タブの厚み、（３）電極集電タブの幅、（４）振動試験での電極集電タブ破断発生電池数及び不良率を表で示した図である。 上記実施の形態の実施例１及び９乃至１６の、（１）電極集電タブの個数、（２）電極集電タブの厚み、（３）電極集電タブの幅、（４）振動試験での電極集電タブ破断発生電池数及び不良率を表で示した図である。 上記実施の形態の実施例１及び４乃至１６の、（１）電極集電タブの個数、（２）電極集電タブの厚み、（３）電極集電タブの幅、（４）充放電試験での電極集電タブ破断（溶解）発生電池数及び不良率を表で示した図である。
以下、図面を参照しながらこの発明に係る電極の製造装置、電極の製造方法、電極及び電極を備えた非水電解質電池を、正極及び負極の製造装置、正極及び負極の製造方法、正極及び負極、並びに正極及び負極を備えた非水電解液二次電池に適用した実施の形態について詳細に説明する。
（実施例１）
図１及び図２に示すように、非水電解液二次電池は、電極群１、ケース２０、封口体３０、安全弁３５、及び非水電解質としての非水電解液４０を備えている。非水電解液二次電池の形状は、扁平な角型である。
図２及び図３に示すように、電極群１は、帯状の正極２と、帯状の負極３と、２つの帯状のセパレータ４とを有している。電極群１において、正極２及び負極３が互いに対となる電極であることは言うまでもない。
図３、図４及び図５に示すように、正極２は、電極集電体としての正極集電体１１と、活物質含有層としての正極活物質含有層１４とを有している。
正極集電体１１は、電極集電部としての帯状の正極集電部１２と、正極集電部１２の一側縁から突出して形成された複数の電極集電タブとしての複数の正極集電タブ１３とを有している。正極集電体１１は、金属箔で形成されている。正極集電体１１を形成する材料としては、例えばアルミ二ウムや、アルミ二ウム合金を使用することができる。
正極活物質含有層１４は、正極集電部１２の片面又は両面に帯状に形成されている。ここでは、正極活物質含有層１４は、正極集電部１２の両面に形成されている。正極活物質含有層１４は、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含んでいる。正極活物質としては、リチウムを吸蔵放出できる酸化物、硫化物、ポリマ等を使用することができる。好ましい正極活物質としては、高い正極電位を得ることができるリチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウム燐酸鉄等が挙げられる。
図３、図４及び図６に示すように、負極３は、電極集電体としての負極集電体１５と、活物質含有層としての負極活物質含有層１８とを有している。
負極集電体１５は、電極集電部としての帯状の負極集電部１６と、負極集電部１６の一側縁から突出して形成された複数の電極集電タブとしての複数の負極集電タブ１７とを有している。負極集電体１５は、金属箔で形成されている。負極集電体１５を形成する材料としては、例えばアルミ二ウムや、アルミ二ウム合金を使用することができる。
負極活物質含有層１８は、負極集電部１６の片面又は両面に帯状に形成されている。ここでは、負極活物質含有層１８は、負極集電部１６の両面に形成されている。負極活物質含有層１８は、負極活物質と、導電剤と、結着剤とを含んでいる。負極活物質としては、リチウムを吸蔵放出できる金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、合金等を使用することができる。
好ましい負極活物質としては、リチウムイオンの吸蔵放出電位が金属リチウム電位に対して０．４Ｖ以上高くなる物質である。このようなリチウムイオン吸蔵放出電位を有する負極活物質は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金とリチウムとの合金反応を抑えられることから、負極集電体１５を形成する材料に、アルミニウム又はアルミニウム合金の使用が可能となる。例えば、負極活物質としては、チタン酸化物、リチウムチタン酸化物、タングステン酸化物、アモルファススズ酸化物、スズ珪素酸化物、酸化珪素等を使用することが好ましく、中でもリチウムチタン酸化物を使用することが好ましい。
図３及び図４に示すように、セパレータ４は、正極２の両側に配置されている。セパレータ４はイオン透過性を有している。セパレータ４を形成する材料としては、微多孔性の膜、織布、不織布、並びにこれらのうち同一材若しくは異種材の積層物等を使用することができる。セパレータ４を形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマ、エチレン−ブテン共重合ポリマ等が挙げられる。
正極２及び負極３は、２つのセパレータ４とともに円筒状となるように捲回された後、プレス成形され、電極群１を形成している。プレス成形された状態で、複数の正極集電タブ１３は、ほとんど幅方向にずれることなく互いに対向し、複数の負極集電タブ１７は、ほとんど幅方向にずれることなく互いに対向している。
図１及び図２に示すように、ケース２０は、有底矩形筒状に形成されている。より詳しくは、ケース２０は、矩形枠状であり、一端が開口し、他端が閉塞されている。ケース２０は、電極群１を収容している。ケース２０は、金属で形成されている。このため、ここでは、ケース２０を金属缶と言い換えることができる。ここでは、ケース２０は、アルミニウムで形成されている。なお、図示しないが、ケース２０の他端側であるケース２０の底部の内面に、絶縁体が配置されている。また、絶縁体から外れたケース２０の内面は、絶縁材で被覆されている。
封口体３０は、矩形板状に形成されている。封口体３０は、ケース２０の開口に対応したサイズに形成されている。封口体３０は、アルミ二ウム等の金属で形成されている。封口体３０は、ケース２０の開口に、例えばレーザ溶接により気密に接合されている。封口体３０は、ケース２０の開口を閉塞（封止）するものである。
封口体３０は、一部が開口してなる注入口３１を有している。このため、注入口３１からケース２０内に非水電解液４０を注入することができる。なお、非水電解液４０を注入した後、注入口３１は、封止材３２により封止されている。
封口体３０には、正極端子８及び負極端子９が取付けられている。
正極端子８は、樹脂等の絶縁材３３を介してかしめにより封口体３０に取付けられている。正極端子８は、封口体３０と電気的に絶縁されている。ここで、正極集電タブ１３は、束ねられて正極端子８に接続されている。正極端子８及び正極集電部１２は、正極集電タブ１３を介して電気的に接続されている。なお、正極端子８は、封口体３０にガラス等の絶縁材を介在するハーメチックシールにより取付けられていてもよい。
負極端子９は、封口体３０に直に取付けられている。負極端子９は、封口体３０に電気的に接続されている。ここで、負極集電タブ１７は束ねられて封口体３０に接続されている。負極端子９及び負極集電部１６は、負極集電タブ１７及び封口体３０を介して電気的に接続されている。
安全弁３５は、封口体３０に形成されている。ここでは、安全弁３５は封口体３０の一部を薄くして形成されている。安全弁３５は、非水電解液二次電池内部（ケース２０及び封口体３０で密閉された領域）の圧力によって作動するものであり、非水電解液二次電池内部の圧力が上昇し、圧力が特定値を超えたとき、開裂し、非水電解液二次電池の破裂を防止するものである。
非水電解液４０は、ケース２０内に収納されている。非水電解液４０は、注入口３１からケース２０内に注入されている。非水電解液４０は、電極群１に浸透し、電極群１によって保持されている。非水電解液４０は、非水溶媒に電解質を溶解して調製されている。この実施の形態において、非水電解液４０は、非水溶媒としてのＥＣ（エチレンカーボネート）と、非水溶媒としてのＭＥＣ（メチルエチルカーボネート）とを混合した混合溶媒に電解質としての六フッ化リン酸リチウムを溶解して調製されている。
上記のように非水電解液二次電池が形成されている。
ここで、上記実施例１の非水電解液二次電池において、電極群１の捲回数は４０である。図４、図１７、図１８、図１９、図２０及び図２１に示すように、正極集電タブ１３の個数及び負極集電タブ１７の個数はそれぞれ４０である。正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７は、電極群１の各周に１個ずつ設けられている。
正極集電タブ１３の厚み（正極集電体１１の厚みＴ１１）は、１５μｍである。正極２の厚みＴ２は、０．０５０ｍｍである。負極集電タブ１７の厚み（負極集電体１５の厚みＴ１５）は、１５μｍである。負極３の厚みＴ３は、０．０５０ｍｍである。各セパレータ４の厚みＴ４は、０．０２０ｍｍである。
正極２の厚みＴ２、負極３の厚みＴ３、及び２つのセパレータ４の厚み（Ｔ４×２）の合計Ｔは、０．１４０ｍｍである。正極集電タブ１３の幅Ｗ１３及び負極集電タブ１７の幅Ｗ１７は、それぞれ１０ｍｍである。円周率をπとすると、２πＴ＝０．８８０ｍｍである。
任意の定数をＸとすると、内周側から数えた電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の正極集電タブ１３の間隔、及び内周側から数えた電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の負極集電タブ１７の間隔は、それぞれＸ＋２πＴｎである。正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７は、上記のように規定される位置に形成されている。正極集電タブ１３の間隔及び負極集電タブ１７の間隔は、それぞれ不等である。
ここで、正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７の何れか一方を電極集電タブとする。例えば、電極群１の１周目及び２周目の電極集電タブの間隔は、Ｘ＋２πＴ×１＝Ｘ＋０．８８０ｍｍであり、２周目及び３周目の電極集電タブの間隔は、Ｘ＋２πＴ×２＝Ｘ＋１．７６０ｍｍであり、３９周目及び４０周目の電極集電タブの間隔は、Ｘ＋２πＴ×３９＝Ｘ＋３４．３２０ｍｍである。
なお、この実施の形態において、上記定数Ｘは、８０ｍｍである。
次に、上記実施例１の非水電解液二次電池の正極２及び負極３の製造装置について説明する。この製造装置は、活物質含有層が形成された帯状の金属箔から電極（正極活物質含有層１４が形成された帯状の金属箔から正極２、及び負極活物質含有層１８が形成された金属箔から負極３）を切り出すものである。
図７乃至図９に示すように、製造装置５０は、受けローラ６０と、押し切りローラ７０と、駆動部８０と、移動機構９０と、制御部１００と、を備えている。
受けローラ６０は、回転軸６０ａに沿って延出し、多段円柱状に形成されている。受けローラ６０は、回転軸６０ａを中心に回転可能に支持されている。受けローラ６０は、ローラ本体６１と、軸部６２とを有している。ローラ本体６１の外周面６１Ｓは、回転軸６０ａを中心とした円筒状に形成され、なめらかである。ローラ本体６１の外周面６１Ｓは、硬質材料で形成されている。軸部６２は、ローラ本体６１の両端部に形成され、回転軸６０ａに沿って延出している。軸部６２は、ローラ本体６１より径が小さくなるよう形成されている。
押し切りローラ７０は、受けローラ６０に対向配置されている。押し切りローラ７０は、回転軸６０ａに平行な回転軸７０ａに沿って延出し、多段円柱状に形成されている。押し切りローラ７０は、回転軸７０ａを中心に回転可能に支持されている。
押し切りローラ７０は、ローラ本体７１と、軸部７２と、押し切り刃７３とを有している。ローラ本体７１は、両端部に中央部より径の大きい径大部７１ａを有している。径大部７１ａを含むローラ本体７１の外周面７１Ｓは、回転軸７０ａを中心とした円筒状に形成され、なめらかである。径大部７１ａは、ローラ本体６１に摺接される。ローラ本体７１の外周面７１Ｓは、硬質材料で形成されている。軸部７２は、ローラ本体７１の両端部に形成され、回転軸７０ａに沿って延出している。軸部７２は、ローラ本体７１より径が小さくなるよう形成されている。
ローラ本体７１の中央部の外周面７１Ｓの一部には、押し切り刃７３が設けられている。押し切り刃７３は、外周面７１Ｓの外側に突出している。押し切り刃７３は、径大部７１ａに間隔を置いて位置している。押し切り刃７３は、第１押し切り刃７４と、第２押し切り刃７５と、を有している。
第１押し切り刃７４及び第２押し切り刃７５は、ピナクル刃である。第１押し切り刃７４及び第２押し切り刃７５は、マグネットによりローラ本体７１の中央部に固定されている。なお、第１押し切り刃７４及び第２押し切り刃７５は、ローラ本体７１自体に彫刻により形成されていてもよい。
第１押し切り刃７４は、押し切りローラ７０の回転方向に沿って延出している。第２押し切り刃７５は、回転軸７０ａに沿った方向に第１押し切り刃７４に間隔を置き、押し切りローラ７０の回転方向に沿って延出している。第２押し切り刃７５は、一部第１押し切り刃７４の反対側に突出させた凸パターン７５ａを有している。凸パターン７５ａは、電極集電タブ（正極集電タブ１３、負極集電タブ１７）に対応したサイズに形成されている。
第１押し切り刃７４及び第２押し切り刃７５の外周面７１Ｓからの突出高さは、外周面７１Ｓからの径大部７１ａの高さよりわずかに高く設定されている。第１押し切り刃７４及び第２押し切り刃７５は、硬質材料で構成されている。押し切りローラ７０の回転方向に沿った第１押し切り刃７４及び第２押し切り刃７５のそれぞれの長さＬは、ローラ本体７１の中央部の外周の長さより短い。
第１押し切り刃７４及び第２押し切り刃７５がローラ本体６１の外周面６１Ｓに押し当たることで、受けローラ６０及び押し切りローラ７０間に挿通される金属箔を押し切ることが可能である。
駆動部８０は、受けローラ６０及び押し切りローラ７０を回転可能に支持している。駆動部８０は、受けローラ６０及び押し切りローラ７０を互いに異なる回転方向ｄ１、ｄ２に回転駆動するものである。受けローラ６０は回転方向ｄ１に回転され、押し切りローラ７０は回転方向ｄ２に回転される。押し切り刃７３が受けローラ６０に押し当たる第１状態にて、金属箔は、受けローラ６０及び押し切りローラ７０間を通り、回転方向ｄ１及び回転方向ｄ２の接線方向である送出し方向ｄａに沿って搬送される。
移動機構９０は、受けローラ６０及び押し切りローラ７０間を通して金属箔を搬送するものである。移動機構９０は、電極群１の内周側から数えたｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブの間隔がＸ＋２πＴｎとなるように、押し切りローラ７０により金属箔から電極の側縁及び１つの電極集電タブを切り出すように金属箔を送出し方向ｄａに送出す送り動作と、送り動作の後に金属箔を逆方向である引き戻し方向ｄｂに引き戻す戻し動作と、を交互に繰り返して、電極を形成するものである。
ここでは、移動機構９０は、一対のローラ９１、９２と、駆動部９３とを有している。駆動部９３は、ローラ９１、９２を回転可能に支持している。ローラ９１及びローラ９２間に、金属箔が挿通される。駆動部９３は、ローラ９１、９２を回転駆動するものである。
押し切り刃７３が受けローラ６０に押し当たる第１状態にて、駆動部９３は、受けローラ６０及び押し切りローラ７０間を通る金属箔を送出し方向ｄａに送出すようローラ９１、９２を回転駆動する。第１状態から切替わり、押し切り刃７３が受けローラ６０から離れた第２状態にて、駆動部９３は、金属箔を引き戻し方向ｄｂに引き戻すようローラ９１、９２を回転駆動する。
詳しくは、金属箔から電極の側縁及びｎ周目の電極集電タブを切り出した後、金属箔から電極の側縁及びｎ＋１周目の電極集電タブを切り出す前、移動機構９０は、上記第２状態にて、金属箔の押し切り最終端と、押し切り刃７３が受けローラ６０に押し当たる押し切り位置と、の距離がＬ−Ｘ−２πＴｎとなるよう金属箔を引き戻す戻し動作を行うものである。
制御部１００は、駆動部８０及び移動機構９０（駆動部９３）に接続されている。このため、駆動部８０及び移動機構９０（駆動部９３）は、制御部１００による制御のもと駆動される。
上記のように、製造装置５０が形成されている。
次に、上記製造装置５０を用いた上記実施例１の非水電解液二次電池の正極２及び負極３の製造方法について説明する。この製造方法は、活物質含有層が形成された金属箔から電極（正極活物質含有層１４が形成された金属箔から正極２、及び負極活物質含有層１８が形成された金属箔から負極３）を切り出すものである。
まず、正極２の作製方法について説明する。正極２の作製方法は、正極活物質含有層１４が形成された金属箔の製造方法と、これに続く、上記製造装置５０を用いて金属箔から正極２を切り出す製造方法と、を含んでいる。
（正極の作製方法）
まず、正極活物質としてのコバルト酸リチウムと、導電剤と、結着剤とを、コバルト酸リチウムが主成分となるよう混合した混合ペーストを用意する。次いで、厚さ１５μｍのアルミニウムからなる金属箔の両面に少なくとも片側端部に余白を残すように混合ペーストを塗布・乾燥させる。これにより、正極活物質含有層１４が形成された金属箔１１０が形成される。
次いで、図７乃至図９に示した製造装置５０を用意する。続いて、ローラ９１及びローラ９２を第１回転方向ｄ３ａ、ｄ４ａに回転駆動し、ローラ９１及びローラ９２間に挿通される金属箔１１０を送出し方向ｄａに送出し、受けローラ６０及び押し切りローラ７０間に正極活物質含有層１４付き金属箔１１０を挿通させる。なお、受けローラ６０は回転方向ｄ１への回転を維持し、押し切りローラ７０は回転方向ｄ２への回転を維持する。
その後、ローラ９１及びローラ９２の回転を停止させ、正極活物質含有層１４付き金属箔１１０の送出しを停止する。次いで、図１０に示すように、押し切り刃７３の受けローラ６０への押し当たりが始まると、金属箔１１０を押し切り可能な第１状態となり、ローラ９１及びローラ９２の第１回転方向ｄ３ａ、ｄ４ａへの回転駆動を再開する。図１１に示すように、第１状態にて、ローラ９１及びローラ９２の第１回転方向ｄ３ａ、ｄ４ａへの回転駆動が維持される。その後、図１２及び図１３に示すように、押し切り刃７３の受けローラ６０への押し当たりが終わる。これにより、金属箔１１０から、正極２の側縁及びｎ周目の正極集電タブ１３が切り出される。
図１４に示すように、次いで、押し切り刃７３が受けローラ６０から離れた第２状態に切替わり、ローラ９１及びローラ９２の回転駆動を第２回転方向ｄ３ｂ、ｄ４ｂへの回転駆動に切替える。これにより、金属箔１１０を受けローラ６０及び押し切りローラ７０間から引き戻し方向ｄｂに引き戻す。
図１５に示すように、詳しくは、ローラ９１及びローラ９２は、金属箔１１０の押し切り最終端ｅと、押し切り刃７３が受けローラ６０に押し当たる押し切り位置Ｐと、の距離がＬ−Ｘ−２πＴｎとなるよう金属箔１１０を引き戻す戻し動作を行う。
その後、ローラ９１及びローラ９２の回転を停止させ、金属箔１１０の搬送を停止する。次いで、押し切り刃７３が受けローラ６０に押し当たる第１状態にて、金属箔１１０から、正極２の側縁及びｎ＋１周目の正極集電タブ１３が切り出される。図１６に示すように、これにより、ｎ周目及びｎ＋１周目の正極集電タブ１３の間隔がＸ＋２πＴｎとなるよう金属箔１１０を押し切ることができる。
その後、移動機構９０の駆動を制御し、金属箔１１０を送出し方向ｄａに送出す送り動作と、送り動作の後に金属箔１１０を引き戻し方向ｄｂに引き戻す戻し動作と、を交互に繰り返す。詳しくは、ローラ９１及びローラ９２を第１回転方向ｄ３ａ、ｄ４ａに回転駆動させたり、ローラ９１及びローラ９２の回転駆動を停止させたり、ローラ９１及びローラ９２を第２回転方向ｄ３ｂ、ｄ４ｂに回転駆動させたりする。これにより、同様に、金属箔１１０の押し切りを続け、最後に、金属箔１１０から、正極２の側縁及び４０周目の正極集電タブ１３が切り出される。
なお、切り出された金属箔１１０にはロールプレスが施される。
これにより、０．０５０ｍｍの厚みＴ２を有し、ｎ周目及びｎ＋１周目の正極集電タブ１３の間隔がＸ＋２πＴｎとなる正極２が作製される。
次に、負極３の作製方法について説明する。負極３の作製方法は、負極活物質含有層１８が形成された金属箔の製造方法と、これに続く、上記製造装置５０を用いて金属箔から負極３を切り出す製造方法と、を含んでいる。
（負極の作製方法）
まず、負極活物質としてのチタン酸リチウムと、導電剤と、結着剤とを、チタン酸リチウムが主成分となるよう混合した混合ペーストを用意する。次いで、厚さ１５μｍのアルミニウムからなる金属箔の両面に少なくとも片側端部に余白を残すように混合ペーストを塗布・乾燥させる。これにより、負極活物質含有層１８が形成された金属箔が形成される。
次いで、図７乃至図９に示した製造装置５０を用意し、正極２を切り出す製造方法と同様の製造方法により、金属箔から負極３の側縁及び複数の負極集電タブ１７を切り出す。
なお、切り出された金属箔にはロールプレスが施される。
これにより、０．０５０ｍｍの厚みＴ３を有し、ｎ周目及びｎ＋１周目の負極集電タブ１７の間隔がＸ＋２πＴｎとなる負極３が作製される。
次に、上記実施例１の非水電解液二次電池の製造装置について説明する。以下、電極群の作製方法、非水電解液二次電池の作製方法について順に説明する。
（電極群の作製方法）
図３及び図４に示すように、まず、それぞれ０．０２０ｍｍの厚みＴ４を有する２つのセパレータ４を用意する。続いて、作製した正極２及び負極３間にセパレータ４を介在させ、円筒状となるよう４０回捲回する。正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７は、同一方向に突出させている。
その後、円筒状の電極群１を、８０℃で加熱プレスした後、絶縁テープで固定する。これにより、扁平な電極群１が作製される。
（非水電解液二次電池の作製方法）
図１及び図２に示すように、まず、正極端子８及び負極端子９が取付けられた封口体３０を用意する。続いて、作製した電極群１の正極集電タブ１３を束ね、レーザ溶接により、正極端子８に固定する。また、電極群１の負極集電タブ１７を束ね、レーザ溶接により、封口体３０に固定する。
次いで、ケース２０を用意し、封口体３０の付いた電極群１をケース２０に挿入し、封口体３０及びケース２０をレーザ溶接により封口する。その後、封口体３０の注入口３１からケース２０内に非水電解液４０を注入し、注入口３１を封止材３２で封止する。
これにより、非水電解液二次電池が作製される。
次に、プレス成形された扁平な電極群１において、電極集電タブ（正極集電タブ１３、負極集電タブ１７）の幅方向のずれを抑制できる非水電解液二次電池の例として、上記実施例１、並びに実施例２及び３の非水電解液二次電池の構成について説明する。また、実施例１乃至３の非水電解液二次電池に対し、電極集電タブのずれ量を調査した。調査する際、工具顕微鏡を用いて電極集電タブを観察し、１周目及び４０周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）のずれ量を測定することにより行った。
上記実施例１乃至３の非水電解液二次電池の電極集電タブのずれ量を評価するため、比較例１乃至３の非水電解液二次電池についても併せて調査した。
（実施例１）
まず、実施例１の非水電解液二次電池について説明する。
上述したように、各セパレータ４の厚みＴ４は、０．０２０ｍｍである。正極２の厚みＴ２は、０．０５０ｍｍである。負極３の厚みＴ３は、０．０５０ｍｍである。正極集電タブ１３の個数及び負極集電タブ１７の個数はそれぞれ４０である。２πＴ＝０．８８０ｍｍである。電極群１の３９周目及び４０周目の電極集電タブの間隔は、Ｘ＋３４．３２０ｍｍである。
図１８に示すように、実施例１の非水電解液二次電池の１周目及び４０周目の電極集電タブのずれ量を測定したところ、ずれ量は、０．０２２ｍｍであった。複数の正極集電タブ１３は、ほとんど幅方向にずれることなく互いに対向している。複数の負極集電タブ１７は、ほとんど幅方向にずれることなく互いに対向している。
（実施例２）
次に、実施例２の非水電解液二次電池について説明する。
図１７及び図１８に示すように、各セパレータ４の厚みＴ４は、０．０３０ｍｍである。２πＴ＝１．００５ｍｍである。電極群１の３９周目及び４０周目の電極集電タブの間隔は、Ｘ＋３９．１９５ｍｍである。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔がＸ＋２πＴｎであることは言うまでもない。
実施例２の非水電解液二次電池の１周目及び４０周目の電極集電タブのずれ量を測定したところ、ずれ量は、０．０１８ｍｍであった。複数の正極集電タブ１３は、ほとんど幅方向にずれることなく互いに対向している。複数の負極集電タブ１７は、ほとんど幅方向にずれることなく互いに対向している。
（実施例３）
次に、実施例３の非水電解液二次電池について説明する。
図１７及び図１８に示すように、正極２の厚みＴ２は、０．０４０ｍｍである。負極３の厚みＴ３は、０．０４０ｍｍである。２πＴ＝０．７５４ｍｍである。電極群１の３９周目及び４０周目の電極集電タブの間隔は、Ｘ＋２９．４０６ｍｍである。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔がＸ＋２πＴｎであることは言うまでもない。
実施例３の非水電解液二次電池の１周目及び４０周目の電極集電タブのずれ量を測定したところ、ずれ量は、０．０２１ｍｍであった。複数の正極集電タブ１３は、ほとんど幅方向にずれることなく互いに対向している。複数の負極集電タブ１７は、ほとんど幅方向にずれることなく互いに対向している。
（比較例１）
次に、比較例１の非水電解液二次電池について説明する。
図１７及び図１８に示すように、ｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔はＸ＋２πＴである。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
比較例１の非水電解液二次電池の１周目及び４０周目の電極集電タブのずれ量を測定したところ、ずれ量は、３４．３０６ｍｍであった。複数の正極集電タブ１３は、幅方向に大きくずれて位置している。複数の負極集電タブ１７は、幅方向に大きくずれて位置している。また、正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７は、厚み方向に対向し、短絡が生じる結果となった。
（比較例２）
次に、比較例２の非水電解液二次電池について説明する。
図１７及び図１８に示すように、ｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔はＸ＋２πＴである。その他の構成は、上述した実施例２の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
比較例２の非水電解液二次電池の１周目及び４０周目の電極集電タブのずれ量を測定したところ、ずれ量は、３９．２０７ｍｍであった。複数の正極集電タブ１３は、幅方向に大きくずれて位置している。複数の負極集電タブ１７は、幅方向に大きくずれて位置している。また、正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７は、厚み方向に対向し、短絡が生じる結果となった。
（比較例３）
次に、比較例３の非水電解液二次電池について説明する。
図１７及び図１８に示すように、ｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔はＸ＋２πＴである。その他の構成は、上述した実施例３の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
比較例３の非水電解液二次電池の１周目及び４０周目の電極集電タブのずれ量を測定したところ、ずれ量は、２９．４０５ｍｍであった。複数の正極集電タブ１３は、幅方向に大きくずれて位置している。複数の負極集電タブ１７は、幅方向に大きくずれて位置している。また、正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７は、厚み方向に対向し、短絡が生じる結果となった。
次に、図１乃至図６、並びに図１７及び図１８を参照しながら、上記実施例１乃至３の非水電解液二次電池、及び比較例１乃至３の非水電解液二次電池を比較する。
比較例１乃至３の非水電解液二次電池において、電極集電タブ（正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７）の間隔が一定である。ところで、電極群１の捲回数が増大するとともに電極群１の外周の長さも増大する。このため、電極集電タブの間隔が一定では、電極集電タブ同士が幅方向に大きくずれてしまう。
そこで、実施例１乃至３のように、電極群１の捲回数が増大するとともに電極群１の外周の長さも増大する点を考慮し、電極集電タブの間隔をＸ＋２πＴｎと不等としたものである。これにより、電極群１の捲回数が増大するとともに、電極集電タブの間隔も大きくなる。
このため、ほとんど幅方向にずれることなく、複数の正極集電タブ１３を互いに対向させることができ、同様に、複数の負極集電タブ１７を互いに対向させることができる。これにより、正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７の短絡を抑制することができる。また、電極集電タブを束ねて行う溶接作業性の向上を図ることができる。
次に、実施例１の非水電解液二次電池の正極集電タブ１３の個数及び負極集電タブ１７の個数をそれぞれ変えた非水電解液二次電池の例として、実施例４乃至８の非水電解液二次電池の構成について説明する。
また、実施例４乃至８の非水電解液二次電池に対し、振動試験として、リチウム電池及びリチウムイオン電池の輸送に関する手引書に記載のＵＮ試験を実施し、電極集電タブ（正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７）の破断の有無を調査した。
上記実施例４乃至８の非水電解液二次電池の特性を評価するため、実施例１の非水電解液二次電池についても併せて調査した。
調査する際、実施例１及び４乃至８毎に、５個の非水電解液二次電池を用意して行った。図１９は、調査した結果を示す図である。
振動試験としては、振動による電極集電タブ（正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７）の破断の有無を確認し、電極集電タブに破断が発生したと認められた場合、その非水電解液二次電池をＮＧとした。そして、ＮＧの非水電解液二次電池を、電極群１の損傷が認められた非水電解液二次電池としてカウントした。実施例１及び４乃至８毎に、それぞれ５個の非水電解液二次電池中、Ｎ個の非水電解液二次電池に電極集電タブの破断が認められた場合、Ｎ／５と示した。例えば、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断が認められなかった場合、０／５と示した。そして、実施例１及び４乃至８毎に、非水電解液二次電池の不良率（電極集電タブ破断発生率）を算出した。
（実施例１）
まず、実施例１の非水電解液二次電池について説明する。
上述したように、正極集電タブ１３の個数及び負極集電タブ１７の個数はそれぞれ４０である。正極集電タブ１３の厚み（正極集電体１１の厚みＴ１１）及び負極集電タブ１７の厚み（負極集電体１５の厚みＴ１５）は、それぞれ１５μｍである。正極集電タブ１３の幅Ｗ１３及び負極集電タブ１７の幅Ｗ１７は、それぞれ１０ｍｍである。
図１９に示すように、実施例１の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験において、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断は発生しなかった。このため、不良率は０％であった。
（実施例４）
次に、実施例４の非水電解液二次電池について説明する。
図１９に示すように、正極集電タブ１３の個数及び負極集電タブ１７の個数はそれぞれ１０である。電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔は、Ｘ＋２πＴｎである。但し、電極集電タブは、電極群１の各周には形成されていない。上記のように、電極集電タブの個数は実施例１の１／４であるが、その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
実施例４の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験において、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断が発生した。このため、不良率は１００％であった。
（実施例５）
次に、実施例５の非水電解液二次電池について説明する。
図１９に示すように、正極集電タブ１３の個数及び負極集電タブ１７の個数はそれぞれ２０である。電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔は、Ｘ＋２πＴｎである。但し、電極集電タブは、電極群１の各周には形成されていない。上記のように、電極集電タブの個数は実施例１の１／２であるが、その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
実施例５の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験において、５個の非水電解液二次電池中、３個の非水電解液二次電池で電極集電タブの破断が発生した。このため、不良率は６０％であった。
（実施例６）
次に、実施例６の非水電解液二次電池について説明する。
図１９に示すように、正極集電タブ１３の個数及び負極集電タブ１７の個数はそれぞれ３０である。電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔は、Ｘ＋２πＴｎである。但し、電極集電タブは、電極群１の各周には形成されていない。上記のように、電極集電タブの個数は実施例１の３／４であるが、その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
実施例６の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験において、５個の非水電解液二次電池中、２個の非水電解液二次電池で電極集電タブの破断が発生した。このため、不良率は４０％であった。
（実施例７）
次に、実施例７の非水電解液二次電池について説明する。
図１９に示すように、正極集電タブ１３の個数及び負極集電タブ１７の個数はそれぞれ６０である。６０個中４０個の電極集電タブにおいて、電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔は、Ｘ＋２πＴｎである。電極集電タブは電極群１の各周に形成されている。
また、６０個中２０個の電極集電タブにおいて、電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔は、Ｘ＋２πＴｎである。但し、電極集電タブは、電極群１の各周には形成されていない。これら２０個の電極集電タブは、上記４０個の電極集電タブに間隔を置いて形成されている。
６０個の正極集電タブ１３は、ほとんど幅方向にずれることなく互いに対向している。６０個の負極集電タブ１７は、ほとんど幅方向にずれることなく互いに対向している。
上記のように、電極集電タブの個数は実施例１の３／２であるが、その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
実施例７の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験において、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断は発生しなかった。このため、不良率は０％であった。
（実施例８）
次に、実施例８の非水電解液二次電池について説明する。
図１９に示すように、正極集電タブ１３の個数及び負極集電タブ１７の個数はそれぞれ８０である。８０個中４０個の電極集電タブにおいて、電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔は、Ｘ＋２πＴｎである。電極集電タブは電極群１の各周に形成されている。
また、８０個中他の４０個の電極集電タブにおいて、電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔は、Ｘ＋２πＴｎである。電極集電タブは電極群１の各周に形成されている。これら他の４０個の電極集電タブは、上記４０個の電極集電タブに間隔を置いて形成されている。電極集電タブは、電極群１の各周に２個ずつ形成されている。
８０個の正極集電タブ１３は、ほとんど幅方向にずれることなく互いに対向している。８０個の負極集電タブ１７は、ほとんど幅方向にずれることなく互いに対向している。
上記のように、電極集電タブの個数は実施例１の２倍であるが、その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
実施例８の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験において、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断は発生しなかった。このため、不良率は０％であった。
次に、図１乃至図６、及び図１９を参照しながら、上記実施例１及び４乃至８の非水電解液二次電池を比較する。
実施例１及び４乃至８において、電極群１の捲回数が増大するとともに電極群１の外周の長さも増大する点を考慮し、電極集電タブの間隔を不等としている。このため、ほとんど幅方向にずれることなく、複数の正極集電タブ１３を互いに対向させることができ、同様に、複数の負極集電タブ１７を互いに対向させることができる。これにより、正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７の短絡を抑制することができる。また、電極集電タブを束ねて行う溶接作業性の向上を図ることができる。
電極集電タブの個数が３０以下である実施例４乃至６の非水電解液二次電池において、電極集電タブの個数は、実施例１に比べて少ないため、電極集電タブを形成する個数を実施例１に比べて少なくすることができる。すなわち、実施例４乃至６においては、実施例１に比べ、電極（正極２及び負極３）の量産を図ることができる。
しかしながら、実施例４乃至６の非水電解液二次電池において、非水電解液二次電池に振動が加わると、数少ない電極集電タブに衝撃が分散されることになるため、電極集電タブに破損が発生するものと推測される。電極集電タブの個数が少なくなるにつれ、振動耐久性が小さくなることが分かる。
そこで、実施例１、７及び８の結果から分かるように、電極集電タブの個数を４０以上（電極群１の各周に１以上）とすることにより、実施例４乃至６に比べ、振動に対する耐久性を向上できることが分かる。優れた振動耐久性を得るため、電極集電タブの個数は、電極群１の捲回数と同一又はそれ以上であることが好ましい。但し、電極集電タブの個数を多くするほど、電極（正極２及び負極３）の量産性は低下することになる。
次に、実施例１の非水電解液二次電池の正極集電タブ１３の厚み（正極集電体１１の厚みＴ１１）及び幅Ｗ１３、並びに負極集電タブ１７の厚み（負極集電体１５の厚みＴ１５）及び幅Ｗ１７をそれぞれ変えた非水電解液二次電池の例として、実施例９乃至１６の非水電解液二次電池の構成について説明する。
また、実施例９乃至１６の非水電解液二次電池に対し、振動試験として、リチウム電池及びリチウムイオン電池の輸送に関する手引書に記載のＵＮ試験を実施し、電極集電タブ（正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７）の破断の有無を調査した。
上記実施例９乃至１６の非水電解液二次電池の特性を評価するため、実施例１の非水電解液二次電池についても併せて調査した。
調査する際、実施例１及び９乃至１６毎に、５個の非水電解液二次電池を用意して行った。図２０は、調査した結果を示す図である。
振動試験としては、振動による電極集電タブ（正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７）の破断の有無を確認し、電極集電タブに破断が発生したと認められた場合、その非水電解液二次電池をＮＧとした。そして、ＮＧの非水電解液二次電池を、電極群１の損傷が認められた非水電解液二次電池としてカウントした。そして、実施例１及び９乃至１６毎に、非水電解液二次電池の不良率（電極集電タブ破断発生率）を算出した。
（実施例１）
まず、実施例１の非水電解液二次電池について説明する。
上述したように、正極集電タブ１３の個数及び負極集電タブ１７の個数はそれぞれ４０である。正極集電タブ１３の厚み（正極集電体１１の厚みＴ１１）及び負極集電タブ１７の厚み（負極集電体１５の厚みＴ１５）は、それぞれ１５μｍである。正極集電タブ１３の幅Ｗ１３及び負極集電タブ１７の幅Ｗ１７は、それぞれ１０ｍｍである。
図２０にも示すが、上述したように（図１９にも示したように）、実施例１の非水電解液二次電池の振動試験において、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断は発生しなかった。このため、不良率は０％であった。
（実施例９）
次に、実施例９の非水電解液二次電池について説明する。
図２０に示すように、正極集電タブ１３の厚み（正極集電体１１の厚みＴ１１）及び負極集電タブ１７の厚み（負極集電体１５の厚みＴ１５）は、それぞれ５μｍである。
電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔がＸ＋２πＴｎであることは言うまでもない。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
実施例９の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験において、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断が発生した。このため、不良率は１００％であった。
（実施例１０）
次に、実施例１０の非水電解液二次電池について説明する。
図２０に示すように、正極集電タブ１３の厚み（正極集電体１１の厚みＴ１１）及び負極集電タブ１７の厚み（負極集電体１５の厚みＴ１５）は、それぞれ１０μｍである。
電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔がＸ＋２πＴｎであることは言うまでもない。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
実施例１０の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験において、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断は発生しなかった。このため、不良率は０％であった。
（実施例１１）
次に、実施例１１の非水電解液二次電池について説明する。
図２０に示すように、正極集電タブ１３の厚み（正極集電体１１の厚みＴ１１）及び負極集電タブ１７の厚み（負極集電体１５の厚みＴ１５）は、それぞれ２０μｍである。
電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔がＸ＋２πＴｎであることは言うまでもない。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
実施例１１の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験において、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断は発生しなかった。このため、不良率は０％であった。
（実施例１２）
次に、実施例１２の非水電解液二次電池について説明する。
図２０に示すように、正極集電タブ１３の厚み（正極集電体１１の厚みＴ１１）及び負極集電タブ１７の厚み（負極集電体１５の厚みＴ１５）は、それぞれ３０μｍである。
電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔がＸ＋２πＴｎであることは言うまでもない。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
実施例１２の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験において、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断は発生しなかった。このため、不良率は０％であった。
（実施例１３）
次に、実施例１３の非水電解液二次電池について説明する。
図２０に示すように、正極集電タブ１３の幅Ｗ１３及び負極集電タブ１７の幅Ｗ１７は、それぞれ３ｍｍである。
電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔がＸ＋２πＴｎであることは言うまでもない。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
実施例１３の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験において、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断が発生した。このため、不良率は１００％であった。
（実施例１４）
次に、実施例１４の非水電解液二次電池について説明する。
図２０に示すように、正極集電タブ１３の幅Ｗ１３及び負極集電タブ１７の幅Ｗ１７は、それぞれ５ｍｍである。
電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔がＸ＋２πＴｎであることは言うまでもない。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
実施例１４の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験において、５個の非水電解液二次電池中、１個の非水電解液二次電池で電極集電タブの破断が発生した。このため、不良率は２０％であった。
（実施例１５）
次に、実施例１５の非水電解液二次電池について説明する。
図２０に示すように、正極集電タブ１３の幅Ｗ１３及び負極集電タブ１７の幅Ｗ１７は、それぞれ１５ｍｍである。
電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔がＸ＋２πＴｎであることは言うまでもない。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
実施例１５の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験において、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断は発生しなかった。このため、不良率は０％であった。
（実施例１６）
次に、実施例１５の非水電解液二次電池について説明する。
図２０に示すように、正極集電タブ１３の幅Ｗ１３及び負極集電タブ１７の幅Ｗ１７は、それぞれ２０ｍｍである。
電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブ（正極集電タブ１３又は負極集電タブ１７）の間隔がＸ＋２πＴｎであることは言うまでもない。その他の構成は、上述した実施例１の非水電解液二次電池と同様に形成されている。
実施例１６の非水電解液二次電池を調査したところ、振動試験において、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断は発生しなかった。このため、不良率は０％であった。
次に、図１乃至図６、及び図２０を参照しながら、上記実施例１及び９乃至１６の非水電解液二次電池を比較する。
実施例１及び９乃至１６において、電極群１の捲回数が増大するとともに電極群１の外周の長さも増大する点を考慮し、電極集電タブの間隔を不等としている。このため、ほとんど幅方向にずれることなく、複数の正極集電タブ１３を互いに対向させることができ、同様に、複数の負極集電タブ１７を互いに対向させることができる。これにより、正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７の短絡を抑制することができる。また、電極集電タブを束ねて行う溶接作業性の向上を図ることができる。
実施例１及び９乃至１２の結果から分かるように、電極集電タブの厚みを１０μｍ乃至３０μｍの範囲内とすることにより、振動耐久性に優れた非水電解液二次電池を得ることができる。
但し、電極集電タブの厚みが大きくなると電極群１のサイズが大きくなってしまう。特に、電極集電タブの厚みを３０μｍとした実施例１２において、電極群１のサイズが大きくなってしまい、さらには非水電解液二次電池が大きくなってしまう。このため、電極集電タブの厚みを１０μｍ乃至２０μｍの範囲内とすることにより、振動耐久性に優れ、電極群１の大型化を抑制できる非水電解液二次電池を得ることができる。
実施例１及び１３乃至１６の結果から分かるように、電極集電タブの幅（正極集電タブ１３の幅Ｗ１３及び負極集電タブ１７の幅Ｗ１７）を５ｍｍ乃至２０ｍｍの範囲内とすることにより、振動耐久性に優れた非水電解液二次電池を得ることができる。電極集電タブの幅（正極集電タブ１３の幅Ｗ１３及び負極集電タブ１７の幅Ｗ１７）は、１０ｍｍ乃至２０ｍｍの範囲内であることが好ましく、これにより、一層、振動耐久性に優れた非水電解液二次電池を得ることができる。
但し、電極集電タブの幅が大きくなると、正極集電タブ１３と、負極集電タブ１７とを間隔を置いて配置することが困難となる。特に、電極集電タブの幅を２０ｍｍとした実施例１６において、顕著である。このため、電極集電タブの幅を５ｍｍ乃至１５ｍｍの範囲内とすることにより、振動耐久性に優れ、正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７間の間隔を十分に確保することができる非水電解液二次電池を得ることができる。
次に、実施例１及び４乃至１６の非水電解液二次電池に対し、１０Ｃの条件で充放電試験を実施し、電極集電タブの破断（溶解）の有無を調査した結果について説明する。
調査する際、実施例１及び４乃至１６毎に、５個の非水電解液二次電池を用意して行った。図２１は、実施例１及び４乃至１６の電極集電タブ（正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７）の個数、電極集電タブ（正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７）の厚み、電極集電タブの幅（正極集電タブ１３の幅Ｗ１３及び負極集電タブ１７の幅Ｗ１７）と、調査した結果を示す図である。
充放電試験としては、充放電による電極集電タブ（正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７）の破断（溶解）の有無を確認し、電極集電タブに破断（溶解）が発生したと認められた場合、その非水電解液二次電池をＮＧとした。そして、ＮＧの非水電解液二次電池を、電極集電タブの破断が認められた非水電解液二次電池としてカウントした。そして、実施例１及び４乃至１６毎に、非水電解液二次電池の不良率（電極集電タブ破断発生率）を算出した。
図２１に示すように、実施例１の非水電解液二次電池を調査したところ、充放電試験において、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断は発生しなかった。このため、不良率は０％であった。電極集電タブの個数が電極群１の捲回数以上である実施例７及び８においても、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断は発生しなかった（不良率０％）。
但し、電極集電タブの個数が電極群１の捲回数未満である実施例４乃至６において、電極集電タブの破断が発生した。５個の非水電解液二次電池中、実施例４では４個、実施例５では２個、実施例６では１個の非水電解液二次電池で電極集電タブの破断が発生した。
また、実施例１と同様、電極集電タブの厚みが１０μｍ乃至３０μｍの範囲内である実施例１０乃至１２においても、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断は発生しなかった（不良率０％）。
但し、電極集電タブの厚みが１０μｍ未満である実施例９において、電極集電タブの破断が発生した。実施例９では、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断が発生した（不良率１００％）。
またさらに、実施例１と同様、電極集電タブの幅が１０ｍｍ乃至２０ｍｍの範囲内である実施例１５及び１６においても、５個の非水電解液二次電池全てで電極集電タブの破断は発生しなかった（不良率０％）。
但し、電極集電タブの幅が５ｍｍ以下である実施例１３及び１４において、電極集電タブの破断が発生した。５個の非水電解液二次電池中、実施例１３では５個、実施例１４では１個の非水電解液二次電池で電極集電タブの破断が発生した。
次に、電極（正極２及び負極３）の製造装置、電極（正極２及び負極３）の製造方法、電極（正極２及び負極３）、並びに電極（正極２及び負極３）を備えた非水電解液二次電池の効果について説明する。
上記のように構成された電極（正極２及び負極３）の製造装置及び製造方法によれば、製造装置５０は、受けローラ６０と、押し切り刃７３が設けられた押し切りローラ７０と、駆動部８０と、移動機構９０とを備えている。移動機構９０は、受けローラ６０及び押し切りローラ７０間を通して金属箔を搬送するものである。
移動機構９０は、電極群１の内周側から数えたｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブの間隔がＸ＋２πＴｎとなるように、押し切りローラ７０により金属箔から電極の側縁及び１つの電極集電タブを切り出すように金属箔を送出し方向ｄａに送出す送り動作と、送り動作の後に金属箔を逆方向（引き戻し方向ｄｂ）に引き戻す戻し動作と、を交互に繰り返して、電極を形成するものである。
製造装置５０は、電極群１の捲回数が増大するとともに電極群１の外周の長さも増大する点を考慮し、電極集電タブの間隔がＸ＋２πＴｎと不等となるよう金属箔を押し切ることができる。すなわち、プレス成形された電極群１において、電極集電タブ（正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７）の幅方向のずれ量を抑制するよう金属箔を押し切ることができる。
製造装置５０は、回転方式にて金属箔を押し切ることができるため、ピストン方式にて金属箔を押し切る場合に比べ、量産性を向上することができる。
製造装置５０は、実施例１の電極の製造に限らず、実施例２乃至１６の電極の製造に使用することが可能である。この場合、押し切りローラ７０のサイズ（押し切り刃７３の長さＬ）を調整したり、移動機構９０の駆動（制御）を調整したり、サイズを調整した受けローラ６０及び押し切りローラ７０を２組用いる等すればよい。
上記のことから、電極集電タブの位置ずれを抑制できる電極の製造装置及び製造方法を得ることができる。
また、上記のように構成された電極（正極２及び負極３）、並びに電極（正極２及び負極３）を備えた非水電解液二次電池によれば、電極は、２つの帯状のセパレータ４間に介在され、対となる電極及びセパレータ４とともに捲回され、対となる電極及びセパレータ４とともに電極群１を形成するものである。
電極は、電極集電体及び活物質含有層を備えている。電極集電体は、帯状の電極集電部及び電極集電部の一側縁から突出して形成された複数の電極集電タブを有し、金属箔で形成されている。活物質含有層は、電極集電部に形成されている。電極群１のｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブの間隔は、Ｘ＋２πＴｎである。
電極群１の捲回数が増大するとともに電極群１の外周の長さも増大する点を考慮し、電極集電タブの間隔がＸ＋２πＴｎと不等となるよう電極が形成されている。プレス成形された電極群１において、電極集電タブ（正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７）の幅方向のずれ量を抑制することができる。これにより、正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７の短絡を抑制することができる。また、電極集電タブを束ねて行う溶接作業性の向上を図ることができる。
電極集電タブの幅を５ｍｍ乃至１５ｍｍの範囲内とすることにより、振動耐久性に優れ、正極集電タブ１３及び負極集電タブ１７間の間隔を十分に確保することができる非水電解液二次電池を得ることができる。
電極集電タブの厚みを１０μｍ乃至２０μｍの範囲内とすることにより、振動耐久性に優れ、電極群１の大型化を抑制できる非水電解液二次電池を得ることができる。
電極集電タブの個数を電極群１の捲回数と同一又はそれ以上とすることにより、振動耐久性に優れた非水電解液二次電池を得ることができる。
電極集電部及び複数の電極集電タブは同一の金属箔で一体に形成されている。このため、電極集電タブを溶接にて電極集電部に取付けた場合に比べ、電極群１の厚みの増大を抑制することができる。
上記のことから、電極集電タブの位置ずれを抑制できる電極（正極２及び負極３）、及び電極（正極２及び負極３）を備えた非水電解液二次電池を得ることができる。
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
例えば、移動機構９０は、一対のローラ９１、９２と、駆動部９３とを有しているが、これに限定されるものではなく種々変形可能である。移動機構９０は、電極群１の内周側から数えたｎ周目及びｎ＋１周目の電極集電タブの間隔がＸ＋２πＴｎとなるように、送り動作と、戻し動作と、を交互に繰り返して、電極を形成するように形成されていればよい。
金属箔から電極の側縁及び１つの電極集電タブを切り出す際、製造装置５０は、ｎ周目の電極集電タブを切り出した後にｎ＋１周目の電極集電タブを切り出してもよいが、ｎ＋１周目の電極集電タブを切り出した後にｎ周目の電極集電タブを切り出してもよい。
電極集電タブの間隔は、３００ｍｍ以下であることが望ましい。
正極活物質含有層１４及び負極活物質含有層１８を形成する材料は、上述した例に限定されるものではなく、種々変形可能である。
非水電解質としては、非水電解液４０に限らず種々変形可能であり、例えば、固体電解質やポリマ電解質を利用することができる。
この発明の非水電解質電池は、上記非水電解液二次電池に限らず、各種非水電解質電池に適用することが可能である。
１…電極群、２…正極、３…負極、４…セパレータ、８…正極端子、９…負極端子、１１…正極集電体、１２…正極集電部、１３…正極集電タブ、１４…正極活物質含有層、１５…負極集電体、１６…負極集電部、１７…負極集電タブ、１８…負極活物質含有層、２０…ケース、３０…封口体、４０…非水電解液、５０…製造装置、６０…受けローラ、６０ａ…回転軸、６１…ローラ本体、６１Ｓ…外周面、７０…押し切りローラ、７０ａ…回転軸、７１…ローラ本体、７１Ｓ…外周面、７３…押し切り刃、７４…第１押し切り刃、７５…第２押し切り刃、７５ａ…凸パターン、８０…駆動部、９０…移動機構、９１，９２…ローラ、９３…駆動部、１００…制御部、１１０…金属箔、Ｔ，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ１１，Ｔ１５…厚み、Ｗ１３，Ｗ１７…幅、Ｌ…長さ、ｄ１，ｄ２…回転方向、ｄ３ａ、ｄ４ａ…第１回転方向、ｄ３ｂ、ｄ４ｂ…第２回転方向、ｄａ…送出し方向、ｄｂ…引き戻し方向、ｅ…押し切り最終端、Ｐ…押し切り位置。

Claims (9)

  1. 帯状の電極集電部及び前記電極集電部の一側縁から突出して形成された複数の電極集電タブを有し、金属箔で形成された電極集電体と、前記電極集電部に形成された活物質含有層と、を備え、セパレータとともに捲回されて電極群を形成する電極の製造装置において、
    回転軸を中心に回転可能に支持された受けローラと、
    前記受けローラに対向配置され、前記受けローラの回転軸に平行な回転軸を中心に回転可能に支持され、外周面の一部に押し切り刃を有し、前記受けローラとの間に挿通され活物質含有層が形成された帯状の金属箔を押し切る押し切りローラと、
    前記受けローラ及び押し切りローラを互いに異なる回転方向に回転駆動する駆動部と、
    前記受けローラ及び押し切りローラ間を通して前記金属箔を搬送する移動機構と、を備え、
    前記移動機構は、任意の定数をＸ、円周率をπ、２つの電極の厚みと２つのセパレータの厚みとの合計をＴとした場合、前記電極群の内周側から数えたｎ周目及びｎ＋１周目の前記電極集電タブの間隔がＸ＋２πＴｎとなるように、前記押し切りローラにより前記金属箔から前記電極の側縁及び１つの電極集電タブを切り出すように前記金属箔を送出し方向に送出す送り動作と、前記送り動作の後に前記金属箔を逆方向に引き戻す戻し動作と、を交互に繰り返して、前記電極を形成することを特徴とする電極の製造装置。
  2. 前記押し切り刃は、
    前記押し切りローラの回転方向に沿って延出した第１押し切り刃と、
    前記押し切りローラの回転軸に沿った方向に前記第１押し切り刃に間隔を置き、前記押し切りローラの回転方向に沿って延出し、一部前記第１押し切り刃の反対側に突出させた凸パターンを有した第２押し切り刃と、を有していることを特徴とする請求項１に記載の電極の製造装置。
  3. 前記押し切り刃の前記押し切りローラの回転方向に沿った長さがＬ、前記電極集電タブの幅がＷ、である電極の製造装置において、
    前記移動機構は、
    前記押し切り刃が前記受けローラに押し当たる第１状態にて前記金属箔から前記電極の側縁及びｎ周目の電極集電タブを切り出した後、前記金属箔から前記電極の側縁及びｎ＋１周目の電極集電タブを切り出す前、
    前記第１状態から切替わり、前記押し切り刃が前記受けローラから離れた第２状態にて、前記金属箔の押し切り最終端と、前記押し切り刃が前記受けローラに押し当たる押し切り位置と、の距離がＬ−Ｘ−２πＴｎとなるよう前記金属箔を引き戻す前記戻し動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の電極の製造装置。
  4. 帯状の電極集電部及び前記電極集電部の一側縁から突出して形成された複数の電極集電タブを有し、金属箔で形成された電極集電体と、前記電極集電部に形成された活物質含有層と、を備え、セパレータとともに捲回されて電極群を形成する電極の製造方法において、
    回転軸を中心に回転可能に支持された受けローラと、前記受けローラに対向配置され、前記受けローラの回転軸に平行な回転軸を中心に回転可能に支持され、外周面の一部に押し切り刃を有し、前記受けローラとの間に挿通され活物質含有層が形成された帯状の金属箔を押し切る押し切りローラと、前記受けローラ及び押し切りローラを互いに異なる回転方向に回転駆動する駆動部と、前記受けローラ及び押し切りローラ間を通して前記金属箔を搬送する移動機構と、を用意し、
    前記受けローラ及び押し切りローラ間に前記金属箔を挿通し、
    任意の定数をＸ、円周率をπ、２つの電極の厚みと２つのセパレータの厚みとの合計をＴとした場合、前記電極群の内周側から数えたｎ周目及びｎ＋１周目の前記電極集電タブの間隔がＸ＋２πＴｎとなるように、前記押し切りローラにより前記金属箔から前記電極の側縁及び１つの電極集電タブを切り出すように前記金属箔を送出し方向に送出す送り動作と、前記送り動作の後に前記金属箔を逆方向に引き戻す戻し動作と、を交互に繰り返すよう前記移動機構を駆動することを特徴とする電極の製造方法。
  5. 前記押し切り刃の前記押し切りローラの回転方向に沿った長さがＬ、前記電極集電タブの幅がＷ、である電極の製造方法において、
    前記押し切り刃が前記受けローラに押し当たる第１状態にて活物質含有層前記金属箔から前記電極の側縁及びｎ周目の電極集電タブを切り出した後、前記金属箔から前記電極の側縁及びｎ＋１周目の電極集電タブを切り出す前、
    前記第１状態から切替わり、前記押し切り刃が前記受けローラから離れた第２状態にて、前記金属箔の押し切り最終端と、前記押し切り刃が前記受けローラに押し当たる押し切り位置と、の距離がＬ−Ｘ−２πＴｎとなるよう前記金属箔を引き戻す前記戻し動作を行うよう移動機構を駆動することを特徴とする請求項４に記載の電極の製造方法。
  6. セパレータとともに捲回されて電極群を形成する電極において、
    帯状の電極集電部及び前記電極集電部の一側縁から突出して形成された複数の電極集電タブを有し、金属箔で形成された電極集電体と、
    前記電極集電部に形成された活物質含有層と、を備え、
    任意の定数をＸ、円周率をπ、２つの電極の厚みと２つのセパレータの厚みとの合計をＴとした場合、前記電極群の内周側から数えたｎ周目及びｎ＋１周目の前記電極集電タブの間隔は、Ｘ＋２πＴｎであることを特徴とする電極。
  7. 前記複数の電極集電タブの厚みは、互いに同一であり、１０μｍ乃至２０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項６に記載の電極。
  8. 前記複数の電極集電タブの個数は、前記電極群の捲回数と同一又はそれ以上であることを特徴とする請求項６に記載の電極。
  9. 請求項６に記載の電極を具備した電極群と、
    前記電極群を収容した外装体と、
    前記外装体内に収容された非水電解質と、を備えていることを特徴とする非水電解質電池。
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