JP2013218804A - 電極体、蓄電素子及び電極体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電素子の電極体において高い品質を保持する。生産性を向上させる。
【解決手段】 帯状の正極の極板としての正極板１０の及び負極の極板としての負極板２０が間にセパレータ３０及び４０を介して積層された状態にて巻回された電極体１であって、正極板１０及び負極板２０の少なくとも一方の表面には、本発明の間隙としてのスリット１１ａ及び１１ａ′が形成されるように、活物質が塗工されてなる塗工部１１が形成されている、電極体１。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば二次電池その他の電池等の蓄電素子の電極体及びそれを用いた蓄電素子等に関する。

二次電池は、一次電池の置きかえ用途はもとより、携帯電話、ＩＴ機器などの電子機器の電源として広く普及している。とりわけ、リチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池は、高エネルギー密度であることから、電気自動車などの産業用大型電気機器への応用も進められている。

図１５は、従来の技術による、非水電解質二次電池の模式的な構成を示す正面の断面図である。図１５に示すように、非水電解質二次電池１００は、それぞれアルミニウム製である、開口箱状の容器本体１１０と板状の蓋部１２０とから構成される、外形六面体の電池容器を外装として備える。

電極体１１１は、表面に活物質が担持された帯状の電極板である正極板と負極板を、セパレータを介して長円筒形に捲回してなる構成を有し、捲回軸が蓋部１２０と平行になる向きで、電解液とともに容器本体１１０内に収納されている。

又、捲回された状態において、正極板及び負極板は捲回軸の両端の異なる方向に位置をずらして配置されており、電極体１１１の両端は活物質が担持、塗工されておらず、基材である金属箔がそれぞれ所定の幅をもってセパレータから突出している。電極体１１１の両端部にそれぞれはみ出した正極側金属箔部１１１ａ、負極側金属箔部１１１ａ´には、電極端子１３０に接続された導電性の金属板である、正極側の集電体１１２及び負極側の集電体１１２´がそれぞれ接続される。

ここで図１６に、電極体１１１単体の構成を示す。図１６に示すように、電極体１１１は、最内周から外周に向かって積層された、アルミニウム製のシート状の正極板１４０、高い放電性や電解質の保液性を示す多孔膜や不織布等を基材とするセパレータ１６０、銅製のシート状の負極板１５０、及びセパレータ１６０と同一素材のセパレータ１７０の各部材を捲回し、捲回軸に直交する断面形状が長円筒形状となるよう成型されている（例えば、特許文献１、図２を参照）。なお、正極板１４０は、活物質が塗工された塗工部１４０ａ及び活物質が塗工されていない未塗工部１４０ｂから構成され、負極板１５０は、正極板１４０と同様の塗工部１５０ａ及び未塗工部１５０ｂから構成される。

このような構成を備えたことにより、電極体１１１にて発生した電力が集電体１１２及び電極端子１３０を介して容器本体１１０の外に取り出される。具体的には、図示しない外部負荷の配線を電極端子１３０に溶接等により固定することにより、非水電解質二次電池１００と外部負荷との電気的接続を完成する。

特開平１０−１９９５０４号公報

従来の技術による非水電解質二次電池の構成は以上のようなものであるが、上記従来の技術においては、以下のような問題があった。

すなわち、従来の非水電解質二次電池１００の電極体１１１においては、図１６に示すように、帯状の正極板１４０及び負極板１５０は、セパレータ１６０及び１７０を間に介して積層された構成を有するが、容器本体１１０内に注液された電解液が電極体１１１の内部、すなわち層の奥まで十分に達することなく、電極体の品質が低下する可能性がある。

このように、従来の技術による非水電解質二次電池のような蓄電素子における電極体は、品質が低下する恐れがあるという課題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、高品質を保持した電極体及びそれを用いた発電素子、及び電極体の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、
帯状の正極の極板及び負極の極板が間にセパレータを介して積層された状態にて巻回された電極体であって、
前記正極の極板及び負極の極板の少なくとも一方の表面には、間隙が形成されるように、活物質が塗工されてなる塗工部が形成されている、
電極体である。

又、本発明の第２の側面は、
前記極板は、前記間隙を折り曲げ位置として屈曲している、
本発明の第１の側面の電極体である。

又、本発明の第３の側面は、
前記間隙は前記表面に断続的に配置されており、
前記極板は、前記間隙を折り曲げ位置として同一の向きにて屈曲することにより、巻回軸周りにて折畳まれている、
本発明の第１又は第２の側面の電極体である。

又、本発明の第４の側面は、
前記間隙は前記表面に断続的に配置されており、
前記極板は、前記間隙を折曲げ位置として交互に向きを替えて屈曲することにより、巻回軸周りにて折畳まれている、
本発明の第１又は第２の側面の電極体である。

又、本発明の第５の側面は、
前記間隙は、前記極板の捲回方向に交差する向きに設けられている、
本発明の第１から第４のいずれかの側面の電極体である。

又、本発明の第６の側面は、
前記間隙は、前記極板の、少なくとも一方の側縁を切り欠くように形成されている、
本発明の第１から第５のいずれかの側面の電極体である。

又、本発明の第７の側面は、
前記間隙の間隔は、前記極板の巻回軸寄りの一端から離れるに従って大きくなる、
本発明の第３から第６のいずれかの側面の電極体である。

又、本発明の第８の側面は、
前記間隙の幅は、前記極板の巻回軸寄りの一端から離れるに従って大きくなる、
本発明の第３から第７のいずれかの側面の電極体である。

又、本発明の第９の側面は、
前記間隙の奥行きは、前記極板の巻回軸寄りの一端から離れるに従って短くなる、
本発明の第１から第８のいずれかの側面の電極体である。

又、本発明の第１０の側面は、
前記間隙の幅は、前記極板の前記側縁から中央に向かうに従って小さくなる、
本発明の第１から第９のいずれかの側面の電極体である。

又、本発明の第１１の側面は、
前記極板には、前記塗工部の前記間隙の位置に対応した位置にスリットが形成されている、
本発明の第１から第１０のいずれかの側面の電極体である。

又、本発明の第１２の側面は、
前記スリットの幅は、前記極板の前記側縁から中央に向かうに従って大きくなる、
本発明の第１１の側面の電極体である。

又、本発明の第１３の側面は、
本発明の第１から第１２のいずれかの側面の電極体と、
前記電極体を収納する収納容器と、
前記電極体と電気的に接続する正極及び負極の電極端子とを備えた蓄電素子である。

又、本発明の第１４の側面は、
それぞれ活物質が担持された帯状の正極の極板及び負極の極板の少なくともいずれか一方に間隙を形成する工程と、
正極の極板及び負極の極板を、その間にセパレータを介して積層した状態にて巻回する巻回工程を備え、
前記巻回工程は、
前記正極の極板及び負極の極板を、折り返し位置に前記間隙を含むように折畳む工程
を有する、電極体の製造方法である。

以上のような本発明によれば、蓄電素子の電極体において、高品質を保持することが可能になるという効果を有する。

本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の電極体の構成を示す分解斜視図 本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の電極体の構成を模式的に示す斜視図 本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の電極体の、捲回軸寄りの端部の構成を示す要部平面図 本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の電極体の、屈曲捲回部の構成を説明するための図 本発明の実施の形態２に係る非水電解質二次電池の電極体の、捲回軸寄りの端部の構成を示す要部平面図 本発明の実施の形態３に係る非水電解質二次電池の電極体の、捲回軸寄りの端部の構成を示す要部平面図 本発明の実施の形態４に係る非水電解質二次電池の電極体の、捲回軸寄りの端部の構成を示す要部平面図 本発明の実施の形態５に係る非水電解質二次電池の電極体の、捲回軸寄りの端部の構成を示す要部平面図 本発明の実施の形態に係る非水電解質二次電池の電極体の、捲回軸寄りの端部の他の構成例を示す要部平面図 本発明の実施の形態に係る非水電解質二次電池の電極体の、捲回軸寄りの端部の他の構成例を示す要部平面図 本発明の実施の形態に係る非水電解質二次電池の電極体の、捲回軸寄りの端部の他の構成例を示す要部平面図 本発明の実施の形態に係る非水電解質二次電池の電極体の、捲回軸寄りの端部の他の構成例を示す要部平面図 （ａ）本発明の実施の形態に係る非水電解質二次電池の電極体の他の構成例を示す要部側面図（ｂ）本発明の実施の形態に係る非水電解質二次電池の電極体の正極板の他の構成例を示す要部平面図 本発明の実施の形態に係る非水電解質二次電池の構成を示す分解斜視図 従来の技術による非水電解質二次電池の構成を示す要部断面図 従来の技術による非水電解質二次電池の電極体の構成を示す斜視図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池は、上述した従来の非水電解質二次電池１００の容器本体１１０内に収納された電極体に特徴を有する。その他の構成は従来例と同様であり、以下の各実施の形態においては、適宜図１５又は図１６を参照して、共通又は一対一に対応する構成要素については同一符号を付し詳細な説明は省略する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池に用いられる電極体１の模式的な構成を示す分解斜視図である。

図１に示すように、本実施の形態１の電極体１は、従来例同様、帯状の正極板１０、高い放電性や電解質の保液性を示す多孔膜や不織布等を基材とするセパレータ３０、負極板２０、及びセパレータ３０と同一素材のセパレータ４０が積層されている。

正極板１０は、例えば帯状のアルミニウム箔である基材の表面に正極活物質を塗工して担持させてなる塗工部１１と、基材の一方の側縁において活物質を塗工、担持させず、その表面を露出させてなる未塗工部１２とから構成される。又、負極板２０は、基材が銅箔であることを除けば正極板１０と同様の構成を有する。ただし、未塗工部の配置は正極板１０の未塗工部１２とは逆になっている。これにより、正負それぞれの電極部材の未塗工部は、電極体１全体の外側の左右縁端にそれぞれレイアウトされている。

したがって、捲回状態においては、これらの未塗工部が電極体１の両側面に位置する、電極体１１１の両端の正極側金属箔部１１１ａ及び負極側金属箔部１１１ａ´として、集電体１１２及び１１２´にそれぞれ接続されることになる。

次に、正極板１０を例にとって、基材の長手方向、すなわち電極体１を構成する各部材の捲回軸寄りの一端から表面側の一端に渡る向きの形状について説明する。正極板１０の捲回軸寄りの部分においては、両方の縁端に外形矩形状のスリット１１ａ及びスリット１１ａ´がそれぞれ設けられている。スリット１１ａは基材の長手方向に直交して未塗工部１２の縁端から塗工部１１の中央に向かって延伸した間隙であり、スリット１１ａ´は塗工部１１の縁端から中央に向かって延伸した間隙である。

図２は、本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池に用いられる電極体１の捲回状態を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、正極板１０、セパレータ３０、負極板２０及びセパレータ４０が一体的に積層された電極体１は、捲回軸近傍においては、軸周りを屈曲して引回されており、捲回軸に直交する断面（側面）形状が矩形となっている。

中途からは、先に形成された断面矩形状の部分の周囲に、従来例同様に断面形状が長円状となるように捲回される。以下、この側面矩形に捲回された部分を屈曲捲回部１ａ、屈曲捲回部１ａを芯としてその周囲に捲回された部分を長円捲回部１ｂと称する。

電極体１の作成手順も、先に屈曲捲回部１ａを作成したのち、屈曲捲回部１ａ上に帯状の電極体１を捲回することにより実施される。なお、正極板１０及び負極板２０の作成手順は、先に基材上に塗工部を形成しておき、次いで基材ごと塗工部の縁端を切り欠きスリット１１ａ及び１１ａ´を形成する。

再度図１を参照して、展開された正極板１０においては、屈曲捲回部１ａに相当する部分が展開部１０ａ、長円捲回部１ｂに相当する部分が展開部１０ｂとなっている。なお、正極板１０全体に占める展開部１０ａと展開部１０ｂの比率は、展開部１０ｂのほうが大きい。

次に、図３に展開部１０ａにおける正極板１０の構成を示す。スリット１１ａは、正極板１０上において同一奥行きＤを有し、かつ等間隔Ｉにて配置されており、展開部１０ａがスリット１１ａに重なる位置にて、同一の向きに折り畳まれることにより、図２に示す屈曲捲回部１ａが形成される。なお、図３における直線Ｌ１〜Ｌ５は、折り畳みの目安となる位置を示し、必ずしも部材の実際の屈曲位置を限定的に示すものではない。

又、図２に示す矩形の短辺部分は、塗工部１１が折り畳まれて屈曲することにより、この基材及び活物質層の厚みにより形成される。なお、負極板２０も同様の構成を有する。

以上の構成において、非水電解質二次電池１００は本発明の蓄電素子に相当し、電極体１は本発明の電極体に相当する。又、正極板１０は本発明の正極の極板に相当し、負極板２０は本発明の負極の極板に相当し、セパレータ３０及び４０は本発明のセパレータに相当する。又、塗工部１１は本発明の塗工部に相当し、スリット１１ａ及び１１ａ´は本発明の間隙に相当する。又、容器本体１１０及び蓋部１２０は本発明の収納容器を構成する。

このような構成を有する本実施の形態１の電極体１は、正負それぞれの電極部材の捲回軸寄りに、スリット１１ａ及び１１ａ´を形成し、これらスリット上にて折り畳まれてなる屈曲捲回部１ａを備えたことを特徴とする。

すなわち、捲回状態にある電極体１の捲回軸近傍は、電極体１の側面に露出する正極板１０及び負極板２０の縁端から形成されたスリット１１ａ及び１１ａ´が設けられている。

スリット１１ａ及び１１ａ´を設けたことにより、塗工部１１の表面積が増加し、電解液と塗工部１１との接触面積が大きくなる。又、上述したように、スリット１１ａ及び１１ａ´は、基材ごと塗工部の一部を切り欠くことより加工されているため、縁部１１ｂを含むその端面は粗面として形成されている。

このように、主面１１ｃその他展開部１０ａの表面に重なるスリット１１ａ及び１１ａ´が上記構成を備えたことで、電極体１の側面から奧へ電解液が浸透しやすい構造となっている。

図３に示すように、正極板１０及び負極板２０の両側縁はスリット１１ａ及び１１ａ´により離隔されているため、屈曲捲回部１ａの両端において、正極板１０、負極板２０並びに各セパレータ３０及び４０は主面同士が良好に密着した積層状態を形成している。これにより、図２（ｂ）に示すように、屈曲捲回部１ａによって電極体１の捲回軸近傍は正確な外形矩形の形状を保持した軸となり、その周囲に展開部１０ｂをずれなく安定して緊密に捲回することができ、所望の形状の長円捲回部１ｂを得ることできる。

又、図２に示す矩形の短辺部分は、塗工部１１が折り畳まれて屈曲することによりこの基材及び活物質層の厚みにより形成されるが、スリット１１ａ及び１１ａ´の幅Ｗはこの厚みより十分大きく設定することが望ましい。具体的には以下の通りである。

すなわち、図４に例示すように、スリット１１ａ及び１１ａ´を折り返し線に含むように正極板１０及び負極板２０を含んだ展開部１０ａを折畳んで屈曲捲回部１ａを得る場合、間に主面Ｆ（ハ）を含む部分を挟んで折り返してなる折り返し部Ｆｐの厚みＴ０は、スリットの幅Ｗから、折畳まれた展開部１０ａの各主面Ｆ（イ）及びＦ（ロ）をそれぞれ含む部分の厚みＴ１及びＴ２の和を減じ、セパレータ３０及び４０の厚み分を考慮した量として定まる。

このとき、主面Ｆ（ハ）を含む部分の厚みＴ３がこの厚みＴ０より大きい場合、折り返し部Ｆｐの内側は端面に向かって上下が狭くなるくさび上の空間を形成することとなり、主面Ｆ（ハ）を含む部分は、このくさび状の空間にくい込むこととなる。換言すれば、主面Ｆ（イ）、Ｆ（ロ）及びＦ（ハ）は互いに斜めになった状態で重なりあうこととなる。

そこで本実施の形態１においては、スリット１１ａ及び１１ａ´の幅Ｗを、少なくとも、折畳まれた展開部１０ａの各主面を含む部分の厚みより大きく、少なくとも正極板１０及び負極板２０の厚みより大きくとり、折り返し部Ｆｐの内側に、その間に挟まれる部分の厚み分をマージンとして確保することとしている。

これにより、屈曲捲回部１ａ内において、展開部１０ａの主面Ｆのそれぞれが折り返し位置の縁端まで平行な状態を保持したまま折畳まれることとなり、図３に示すスリット１１ａにより離隔された塗工部１１の主面１１ｃ同士は、折り畳まれる部分の縁端まで良好に密着し、図２に示す矩形の長辺部分を均一厚みにて形成することができる。

なお、屈曲捲回部１ａは、スリット１１ａ及び１１ａ´を参照して、これらスリットを含む位置にて展開部１０ａを折畳むことにより形成することが望ましい。スリット１１ａ及び１１ａ´を折り畳み位置に含ませることにより、正極板１０及び負極板２０を歪み無く折ることができ、又、作成時の作業性が向上する。

このように、本実施の形態１の電極体１によれば、正負それぞれの電極部材の捲回軸寄りに、スリット１１ａ及び１１ａ´を形成し、更にこれらスリット上にて折畳んでなる屈曲捲回部１ａを備えたことにより、高品質かつ生産性に優れた電極体を得ることができる。ひいては非水電解質二次電池の生産性を向上させることが可能となる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る電極体１は、捲回の端からの距離に応じてスリットの位置を異ならせたことを特徴とする。

以下、図５の、正極板１０の展開部１０ａの要部平面図を参照して説明を行う。ただし、実施の形態１と同一又は相当する部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。なお、以下の実施の形態も同様である。

図５に示すように、本実施の形態２の正極板１０においては、スリット１１ａ及び１１ａ´の形状は実施の形態１と同一であり、正極板１０の長手方向において隣接するスリット１１ａ及び１１ａ´の間隔Ｉ１〜Ｉ４は、捲回軸寄りの端部から遠ざかるに従ってＩ１＜Ｉ２＜Ｉ３＜Ｉ４の順で大きくなる。したがって、塗工部１１の主面１１ｃの幅もこの間隔に応じて段階的に大きくなっている。

このような構成を備えた実施の形態２に係る電極体１は、実施の形態１と同様、正極板１０及び負極板２０の縁端を切り欠いて形成されたスリット１１ａ及び１１ａ´により電極体１の側面から内部への電解液の浸透性を高めることができ、且つ、正確な断面矩形の屈曲捲回部１ａが形成されることで、その周囲に長円捲回部１ｂを安定した形状を保持しつつ緊密に捲回することができる。

更に、本実施の形態２においては、スリット１１ａ及び１１ａ´の間隔が段階的に大きくなる構成としたことにより、以下の効果を奏する。すなわち、正極板１０、セパレータ３０、負極板２０及びセパレータ４０が一体的に積層された電極体１は、捲回の回数が大きくなるに従って、その厚み、すなわち図２に示す矩形の短手方向の寸法が折り畳みの位置Ｌ１〜Ｌ５にて累積的に大きくなり、屈曲捲回部１ａの断面形状の歪みの原因となる。

これに対し、本実施の形態２は、スリット１１ａ及び１１ａ´の間隔を拡大することにより、上記した折り畳みの位置にて生ずる厚みの変化に対応して、矩形の長手方向の寸法である主面１１ｃの幅を拡大させることで、屈曲捲回部１ａの断面形状の歪みを補償して、断面矩形の形状をより正確に保つことを可能としている。

以上のように、本実施の形態２の電極体１によれば、展開部１０ａにおいて、スリット１１ａ及び１１ａ´の間隔を段階的に拡大する構成としたことにより、捲回時に生ずる部材の厚みに対応して屈曲捲回部１ａの形状が保持された、生産性に優れ、かつ高品質な電極体を得ることができ、ひいては非水電解質二次電池の生産性を向上させることが可能となる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る電極体１は、捲回の端からの距離に応じてスリットの幅を異ならせたことを特徴とする。

以下、図６の、正極板１０の展開部１０ａの要部平面図を参照して説明を行う。図６に示すように、本実施の形態２の正極板１０においては、スリット１１ａ及び１１ａ´の形状、及び各スリットの間隔Ｉは実施の形態１と同一である。

更に本実施の形態３においては、スリット１１ａ及び１１ａ´の、正極板１０の長手方向に沿った側の幅Ｗ１〜Ｗ５は、捲回軸寄りの端部から遠ざかるに従ってＷ１＜Ｗ２＜Ｗ３＜Ｗ４＜Ｗ５の順で大きくなる。これにより塗工部１１の主面１１ｃ同士の間隔が段階的に大きくなっている。

このような構成を備えた実施の形態３に係る電極体１は、上記各実施の形態と同様、スリット１１ａ及び１１ａ´により電極体１の側面から内部への電解液の浸透性を高めることができ、且つ、断面矩形の屈曲捲回部１ａが形成されることで、その周囲に長円捲回部１ｂを安定した形状を保持しつつ捲回することができる。

更に、本実施の形態３においては、スリット１１ａ及び１１ａ´の幅を段階的に大きくなる構成としたことにより、以下の効果を奏する。すなわち、実施の形態２にて説明したように、正極板１０等の各部材が積層された電極体１は、捲回回数の増加にしたがって図２に示す屈曲捲回部１ａの矩形の短手方向の寸法が折り畳みの位置Ｌ１〜Ｌ５にて累積的に大きくなり、屈曲捲回部１ａの断面形状の歪みの原因となる。

これに対し、本実施の形態３は、スリット１１ａ及び１１ａ´の幅を拡大することにより、上記した折り畳みの位置にて生ずる厚みの変化に対応して、屈曲捲回部１ａの矩形の短手方向の寸法に対応する主面１１ｃ同士の間隔を拡大させることで、短手方向の裕度を確保し、断面形状の歪みを補償して、断面矩形の形状をより正確に保つことを可能としている。

以上のように、本実施の形態３の電極体１によれば、展開部１０ａにおいて、スリット１１ａ及び１１ａ´の幅を段階的に拡大する構成としたことにより、捲回時に生ずる部材の厚みに対応して屈曲捲回部１ａの形状を保持するとともに、より安定した性能を確保した、生産性に優れ、かつ更に高品質な電極体を得ることが可能となる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４に係る電極体１は、捲回の端からの距離に応じてスリットの奥行きを異ならせたことを特徴とする。

以下、図７の、正極板１０の展開部１０ａの要部平面図を参照して説明を行う。図７に示すように、本実施の形態２の正極板１０においては、スリット１１ａ及び１１ａ´の幅Ｗ及び各スリットの間隔Ｉは実施の形態１と同一である。

更に本実施の形態４においては、スリット１１ａ及び１１ａ´の奥行きＤ１〜Ｄ５は、捲回軸寄りの端部から遠ざかるに従ってＤ１＞Ｄ２＞Ｄ３＞Ｄ４＞Ｄ５の順で短くなる。これにより、図２に示す屈曲捲回部１ａにおいて、内周側ほどスリットの奥行きが拡大する構成となっている。

このような構成を備えた実施の形態４に係る電極体１は、上記実施の形態１の効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、電極体１の側面においてスリットが螺旋状に変化して、内周部分ほど奥行きが大きくなるようにレイアウトされることにより、電極体１の側面から内部へ電解液が浸透しやすい構造となっている。

詳述すれば、捲回された電極体においては、一般的に外周側よりも内周側のほうが電解液が浸透し難いとされるが、本実施の形態４においては、外周側よりも内周側のスリット奥行きを大きくすることによって、巻回内周部での電解液の浸透性が確保されている。更に、内周側から段階的にスリット奥行きを短くすることにより、同一極板上での浸透性の偏りを抑えることが可能となる。その結果、電極性能の部位ごとの偏りを抑えることが可能となる。

更に、屈曲捲回部１ａ内において、各スリットの縁部１１ｂと塗工部１１の主面１１ｃ上とが重なる部分が多くなる。スリットの縁部１１ｂは主面１１ｃに比して電解液の浸透が早く進むため、この部分が多くなることで、屈曲捲回部１ａにおける電解液の浸透性を一層向上させることが可能となる。

このように、本実施の形態４の電極体１によれば、展開部１０ａにおいて、スリット１１ａ及び１１ａ´の奥行きを段階的に拡大する構成としたことにより、電解液の浸透性をより高めることができ、生産性に優れ、かつ高品質な電極体を得ることが可能となる。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５に係る電極体１は、電極部材の縁端から中央までの距離に応じてスリットの幅を異ならせたことを特徴とする。

以下、図８の、正極板１０の展開部１０ａの要部平面図を参照して説明を行う。図７に示すように、本実施の形態２の正極板１０においては、スリット１１ａ及び１１ａ´の奥行きＤ及び各スリットの間隔Ｉは実施の形態１と同一である。

更に本実施の形態５においては、スリット１１ａ及び１１ａ´の幅は、切り込みが生ずる縁端における幅Ｗａから、正極板１０の延伸方向に直交する縁端から中央までの直線距離に応じて幅Ｗｂまで連続的に短くなっている。これにより、図２に示す屈曲捲回部１ａは、折り畳み位置Ｌ１〜Ｌ５のいずれにおいても、側面から内部に向かってスリットの幅が一様に短くなる構成を有している。

このような構成を備えた実施の形態５に係る電極体１は、上記実施の形態１の効果に加えて以下の効果を奏する。すなわち、電極体１の側面において各々のスリットが内部に向かってテーパ状の傾斜を有するため、電極体１の側面から内部へ電解液が浸透しやすい構造となっている。

更に、屈曲捲回部１ａ内において、各スリットの縁部１１は傾斜しているため、間隙の縁端部分と平面部分との比が、上記実施の形態１〜４に比べて大きくなり、屈曲捲回部１ａにおける電解液の浸透性を一層向上させることが可能となる。

このように、本実施の形態５の電極体１によれば、展開部１０ａにおいて、スリット１１ａ及び１１ａ´の幅が奥に向かって小さくなる構成としたことにより、電解液の浸透性をより高めることができ、生産性に優れ、かつ高品質な電極体を得ることが可能となる。

以上のように、本発明の実施の形態の電極体１によれば、正負それぞれの電極部材の捲回軸寄りに、スリット１１ａ及び１１ａ´を形成し、これらスリットを含む位置にて積層された各部材が折畳まれた構成を有する屈曲捲回部１ａを備えたことにより、正確な形状を保持しつつ捲回を行うことができ、かつ電解液の浸透性を向上させることができ、生産性に優れ、かつ高品質な電極体を得ることが可能になる。

しかしながら、本発明は、上記の各実施の形態に限定されるものではない。

上記の各実施の形態においては、正極板１０を例にとって、左右それぞれの縁端に設けられたスリット１１ａ及び１１ａ´は、対称な形状を有し、対称な位置に配置されるものとしたが、スリット１１ａと１１ａ´とは、非対称に配置されていてもよい。

図９は、一例として、対向するスリット１１ａとスリット１１ａ´において、Ｄａ＞Ｄｂである奥行きＤａ及びＤｂが、２連続毎に入れ替わるようにした構成を示したものである。

この構成例においては、折り畳み位置Ｌ１〜Ｌ５において奥行きの異なるスリット同士が隣接することにより、実施の形態４と同様、各スリットの縁部１１ｂと塗工部１１の主面１１ｃ上とが重なる部分が生じ、屈曲捲回部１ａにおける電解液の浸透性を一層向上させることが可能となる。又、対向する一対のスリット１１ａと１１ａ´において、奥行きの総和（Ｄａ＋Ｄｂ）はいずれも同一長となるので、電解液を主面１１ｃにムラなく浸透させることが可能となる。

さらに、上記の各実施の形態においては、スリットは左右それぞれの縁端から切り欠くように設けられるものとしたが、スリット状の本発明の間隙は、図１０にスリット１１ｄとして示すように、塗工部１１の中央に設けられていてもよい。この場合も、上記各実施の形態と同様、スリット１１ｄの縁部１１ｅを介することで電解液の浸透性を高めることが可能となる。特にスリット１１ｄは主面１１ｃの中央に隣接して位置するため、主面１１ｃ上において電解液を更にムラなく浸透させることが可能となる。

又、上記の各実施の形態においては、スリット１１ａ及び１１ａ´は、正極板１０及び負極板２０の基材及び塗工部１１の双方を切り欠いて形成されるものとしたが、基材に形成するスリットと塗工部１１に形成するスリットとは同一形状、同一寸法でなくともよい。

図１１は、スリット１１ａ側の一方を例として、塗工部１１の輪郭をなすスリット１１ａと、スリット１１ａに取り囲まれて、未塗工部１２を切り欠いて形成されたスリット１２ａを有する構成を示したものである。この構成例においては、スリット１１とスリット１２ａとの間に、未塗工部１２の表面１２ｃが露出している。なお、図示省略したが、他方のスリット１１ａ´側も同様の構成とする。

このような構成であっても、上記各実施の形態と同様の効果を奏し、さらに、表面１２とスリット１１ａ及び１１ａ´との間に段差が設けられたことにより、セパレータ３０及び４０との密着性を確保して、電極体１の品質を高めることが可能となる。

なお、未塗工部１２におけるスリットの寸法は、塗工部１１の輪郭となるスリット以下であればよい。又、双方のスリットはいずれも矩形としたが、塗工部１１側のスリットの周囲に表面１２ｃが形成されるものであれば、長円等任意の形状であってよい。 更に、正極板１０及び負極板２０は、図１１のスリット１１ａ´側の一方に示すように、その基材においてスリットを省略し、極板の基材表面が露出する構成であってもよい。

更に、正極板１０及び負極板２０は、スリット１１ａ又は１１ａ´のいずれか一方のみを備えた構成としてもよいし、スリット１１ａ及び１１ａ´が正対せず、千鳥配置されていてもよい。

又、実施の形態５においては、スリット１１ａ及び１１ａ´の幅は、縁端から中央にかけて連続的に小さくなるものとしたが、本発明は、図１２に示すように、縁端における幅Ｗａから中央に近い側の幅Ｗｂにかけて幅が大きくなるような構成としてもよい。この場合は、スリット１１ａ、１１ａ´を設けることで上記各実施の形態と同様の効果を奏しつつ、さらに電極体１と集電体１２２及び１２２´の接触面積を、他の実施の形態より大きく確保することが可能となる効果を更に奏する。

又、実施の形態５と同様、スリット１１ａ、１１ａ´が斜行して形成されることにより、屈曲捲回部１ａにおける電解液の浸透性を一層向上させる効果を奏する。

更に、スリット１１ａ及び１１ａ′は基材の長手方向に直交して延伸する間隙であるとしたが、基材の長手方向に対して任意の角度で斜行して延伸する構成であってもよい。この場合、実施の形態５と同様、平面部分に対する間隙部分をより大きくとることができ、屈曲捲回部１ａにおける電解液の浸透性を一層向上させることが可能となる。

更に、スリット１１ａ及び１１ａ´は、正極板１０又は負極板２０のいずれか一方のみに形成した構成であってもよく、正極板１０と負極板２０とで、スリットの形状、配置等が互いに異なる構成であってもよい。

更に、上記の各実施の形態においては、電極体１は、捲回軸近傍において折り畳み位置を有する屈曲捲回部１ａと、屈曲捲回部１ａの周囲に捲回される長円捲回部１ｂとから構成されるものとしたが、本発明は、図１３（ａ）の模式的側面図に電極体２として示すように、捲回軸近傍においては、互いに異なる向きに折り畳まれることにより蛇腹状に積層されてなる屈曲積層部２ａと、屈曲積層部２ａの周囲に捲回される長円捲回部２ｂとから構成されるものとしてもよい。

図１３（ｂ）は、電極体２の正極板１０の展開状態を示す平面図である。図１３（ｂ）に示すように、屈曲積層部２ａに相当する部分が展開部１０ａ、長円捲回部２ｂに相当する部分が展開部１０ｂとなっており、スリット１１ａに重なる位置にて、直線Ｌ１、Ｌ３、及びＬ５を共通した方向で、直線Ｌ２及びＬ４においては直線Ｌ１等とは逆向きに主面１１ｃを折り畳むことにより、屈曲積層部２ａが形成される。

このような構成においても、上記各実施の形態と同様の効果が得られるほか、屈曲積層部２ａは、その構成上積層型の電極体に近い特性を有することとなり、更なる性能の向上をもたらすことが可能となる。

又、上記の説明においては、本発明の電極体は、屈曲捲回部１ａと長円捲回部１ｂとから構成されるものとしたが、捲回型の電極体であるとした。この場合は、屈曲捲回部１ａが捲回軸となることにより、完成後の電極体１全体の形状を良好に維持することができる。

更に本発明は、屈曲捲回部１ａのみから構成されるものとしてもよい。この場合、極板を収納容器内に歪み無くコンパクトに収めることが可能な効果を奏する。

又、上記の説明においては、本発明の電極体は長円型に捲回されたものであるとしたが、円形、矩形等に捲回するものとしてもよく、捲回軸側の側面（断面）形状によって限定されるものではない。

又、上記の説明においては、本発明の電極体は、帯状の極板の長手方向に間隙を設け、かつ同方向に捲回するものとして説明をおこなったが、短手方向に間隙を設け、かつ同方向に捲回する構成としてもよい。

又、上記の説明においては、本発明の電極体は、間隙として複数のスリット１１ａ及び１１ａ´を備えたものとしたが、本発明は、少なくとも一カ所に間隙及びこれに対応するスリットを有するものでよく、その個数によって限定されるものではない。

又、上記の説明においては、本発明の電極体の作成手順は、先に基材上に塗工部を形成しておき、次いで基材ごと塗工部の縁端を切り欠きスリット１１ａ及び１１ａ´を形成した正極板１０及び負極板２０を用いて、屈曲捲回部１ａを作成したのち、屈曲捲回部１ａ上に帯状の電極体１を捲回するものとしたが、スリット１１ａ及び１１ａ´を形成する前の状態にある正極板１０及び負極板２０とセパレータ３０及び４０を適式に積層した状態で屈曲捲回部を形成した後、当該屈曲捲回部の、捲回軸と直交する側の両端を切り落とすことにより、事後的にスリット１１ａ及び１１ａ´を形成するようにしてもよい。

又、上記の各実施の形態は、それぞれ独立した特徴として説明したが、本発明は、同一の電極体において、上述した全ての実施の形態の全部又は一部を任意に組み合わせた態様にて実施してもよい。

又、上記電極体を備えた本発明の蓄電素子の一実施の形態としてのリチウムイオン二次電池の構成を図１４に示す。ただし、図中において従来例と同一又は相当する構成については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

集電体１１２の一端の表面には貫通孔１１２ａが形成され、他端は電極体１１１の側面に露出した正極側金属箔部１１１ａと共に、アルミニウム等の金属製の挟持板１１４に挟まれて超音波溶接等により接続、固定される。負極側の集電体１１２´も、材料を除いて同様の構成を有する。

蓋部１２０の両端には端子引出用の貫通孔が開口され、更に、蓋部１２０と集電体１１２との間には絶縁封止材１１３が位置している。絶縁封止材１１３の表面には更に貫通孔１１３ａが形成されている。

更に、蓋部１２０の表面上は、貫通孔１２１ｂが形成された絶縁封止材１２１が位置し、絶縁封止材１２１の、蓋部１２０と対向する側には筒部１２１ｃが形成されている。貫通孔２１ｂは筒部１２１ｃ内を延伸し、筒部１２１ｃは貫通孔１２０ａ及び１１３ａに嵌り込む。

又、絶縁封止材１２１の主面を蔽うように、導電製金属部材の電極端子１３０が配置されている。電極端子１３０は平板状の電極部１３０ａと電極部１３０ａの表面から突き出した接続部材１３０ｂとを有し、接続部材１３０ｂの先端が集電体１１２の貫通孔１１２に通された状態でかしめられることにより、電極部２３ａと集電体１１１とは電気的に接続され、蓋部１２０と電極体１１１とは機械的に結合される。蓋部１２０と結合した電極体１１１は開口１１０ｘから容器本体１１０に挿入され、蓋部１２０がレーザ溶接等により封止される。

又、蓋部１２０の表面上の貫通孔１２２を介して容器本体１１０内に電解液が注入された後、金属製の封止栓１２３のレーザ溶接等により貫通孔１２２は封止される。

以上のような蓄電素子においても、本発明の電極体を備えたことにより、生産性に優れ、かつ高品質を得ることが可能となる。

なお、上記の説明においては、本発明の蓄電素子は、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池であるとしたが、電気化学反応により充放電可能な電池であれば、ニッケル水素電池その他各種の二次電池を用いてもよい。又、一次電池であってもよい。さらに電気二重層キャパシタのように、電気を直接電荷として蓄積する方式の素子であってもよい。要するに、本発明の蓄電素子は電気を蓄積可能な素子であれば、その具体的な方式によって限定されるものではない。

又、上記の説明においては、本発明の収納容器は、容器本体１１０及び蓋部１２０から構成されるものとしたが、収納容器を構成する蓋部と容器本体との結合の態様、更には収納容器を構成する部材の種類、形状、表面の態様等によって限定されるものではない。

要するに、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。

以上のような本発明は、高品質を保持した電極体等を得ることが可能となり、例えば二次電池のような蓄電素子において有用である。

１、２ 電極体
１ａ 屈曲捲回部
１ｂ 長円捲回部
２ａ 屈曲積層部
２ｂ 長円捲回部
１０ 正極板
１０ａ 展開部
１１ 塗工部
１１ａ、１１ｄ スリット
１１ｂ 縁部
１１ｃ 主面
１１ｅ 縁部
１２ 未塗工部
１２ｃ 表面
３０、４０ セパレータ
１００ 非水電解質二次電池

Claims (14)

1. 帯状の正極の極板及び負極の極板が間にセパレータを介して積層された状態にて巻回された電極体であって、
   前記正極の極板及び負極の極板の少なくとも一方の表面には、間隙が形成されるように、活物質が塗工されてなる塗工部が形成されている、
   電極体。
2. 前記極板は、前記間隙を折り曲げ位置として屈曲している、
   請求項１に記載の電極体。
3. 前記間隙は前記表面に断続的に配置されており、
   前記極板は、前記間隙を折り曲げ位置として同一の向きにて屈曲することにより、巻回軸周りにて折畳まれている、
   請求項１又は２に記載の電極体。
4. 前記間隙は前記表面に断続的に配置されており、
   前記極板は、前記間隙を折曲げ位置として交互に向きを替えて屈曲することにより、巻回軸周りにて折畳まれている、
   請求項１又は２に記載の電極体。
5. 前記間隙は、前記極板の捲回方向に交差する向きに設けられている、
   請求項１から４のいずれかに記載の電極体。
6. 前記間隙は、前記極板の、少なくとも一方の側縁を切り欠くように形成されている、
   請求項１から５のいずれかに記載の電極体。
7. 前記間隙の間隔は、前記極板の巻回軸寄りの一端から離れるに従って大きくなる、
   請求項３から６のいずれかに記載の電極体。
8. 前記間隙の幅は、前記極板の巻回軸寄りの一端から離れるに従って大きくなる、
   請求項３から７のいずれかに記載の電極体。
9. 前記間隙の奥行きは、前記極板の巻回軸寄りの一端から離れるに従って短くなる、
   請求項１から８のいずれかに記載の電極体。
10. 前記間隙の幅は、前記極板の前記側縁から中央に向かうに従って小さくなる、
    請求項１から９のいずれかに記載の電極体。
11. 前記極板には、前記塗工部の前記間隙の位置に対応した位置にスリットが形成されている、
    請求項１から１０のいずれかに記載の電極体。
12. 前記スリットの幅は、前記極板の前記側縁から中央に向かうに従って大きくなる、
    請求項１１に記載の電極体。
13. 請求項１から１２のいずれかに記載の電極体と、
    前記電極体を収納する収納容器と、
    前記電極体と電気的に接続する正極及び負極の電極端子とを備えた蓄電素子。
14. それぞれ活物質が担持された帯状の正極の極板及び負極の極板の少なくともいずれか一方に間隙を形成する工程と、
    正極の極板及び負極の極板を、その間にセパレータを介して積層した状態にて巻回する巻回工程を備え、
    前記巻回工程は、
    前記正極の極板及び負極の極板を、折り返し位置に前記間隙を含むように折畳む工程
    を有する、電極体の製造方法。

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