JP2018156727A - 二次電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二次電池の充放電時における電極体の内部のたわみの発生を抑制しつつ、前記電極体の大型化を抑制し且つ前記電極体に取り付けられている正極接続端子及び負極接続端子を精度良く位置決め可能な製造方法を実現する。【解決手段】二次電池の製造方法は、それぞれ帯状に形成された正極、負極及びセパレータを、厚み方向に重ねた状態で巻回することにより、巻回軸方向に延びる筒状電極体を得る巻回工程と、筒状電極体の側面に対して所定の力を加えることにより、扁平状の電極体１０を成形する扁平成形工程と、電極体１０に対して巻回方向とは逆方向に緩む力を付与することにより、電極体１０の最外周側を緩ませる緩み加工工程と、を有する。前記緩み加工工程は、前記扁平成形工程と同時、または前記扁平成形工程の後に行われる。【選択図】図７

Description

本発明は、それぞれ帯状に形成された正極、負極及びセパレータを重ね合わせた状態で巻回してなる電極体を備えた二次電池の製造方法に関する。

それぞれ帯状に形成された正極、負極及びセパレータを重ね合わせた状態で巻回してなる電極体を備えた二次電池では、充放電による前記正極及び前記負極の膨張率の違いによって、前記電極体の内部でたわみが生じることが知られている。二次電池の電極体の内部に、このようなたわみが生じた場合、該たわみによって電池の厚みが増大するとともに、前記たわみによって電池特性が低下する可能性がある。

これに対し、二次電池の充放電による電極体内部でのたわみ発生を抑制可能な二次電池の製造方法が知られている。このような二次電池の製造方法として、例えば特許文献１には、電極体を巻回方向と同一方向に回転させることにより、電極板の巻き取り状態を僅かに緩める方法が開示されている。

詳しくは、前記特許文献１に開示されている扁平渦巻電極体を備えた二次電池の製造方法では、まず、巻芯を用いて正極板と負極板と両電極体間に介在するセパレータとを巻回して、略円筒型の電極体を作製する。その後、前記電極体を巻回方向と同一方向に回転させて巻き取り状態を緩めた後、前記電極体をプレスして扁平渦巻電極体を得る。

これにより、前記電極体の全体で電極板の巻き取り状態を僅かに緩めることができる。しかも、前記電極板の巻き取り状態を緩めた後に、前記電極体をプレスして扁平状に形成することにより、そのコーナー部近傍に緩みが移動する。よって、前記電極板が膨張した場合に、前記電極板が前記緩みを埋める方向に変形するため、前記電極体のたわみの発生を防止できる。

特開２００６−１６４９５６号公報

ところで、前記特許文献１に開示されているように、電極体を巻回方向と同一方向に回転させた場合、前記電極体の全体で電極板（正極、負極）の巻き取り状態が緩められる。そうすると、得られる電極体は、緩める前の巻回状態の電極体に比べて大型化する。しかも、上述のように電極体の巻回を緩めることによって、前記電極体に取り付けられているタブ（正極接続端子、負極接続端子）の位置が変わる可能性がある。なお、電池の外部の機器や配線等との接続の関係により、電極体に取り付けられる正極接続端子及び負極接続端子は、前記電極体の所定位置に位置付けられることが好ましい。

本発明の目的は、それぞれ帯状に形成された正極、負極及びセパレータを重ね合わせた状態で巻回してなる電極体を有する二次電池において、二次電池の充放電時における前記電極体の内部のたわみの発生を抑制しつつ、前記電極体の大型化を抑制し且つ前記電極体に取り付けられている正極接続端子及び負極接続端子を精度良く位置決め可能な製造方法を実現することにある。

本発明者らは、二次電池の充放電によって電極体の内部でたわみが生じるメカニズムについて詳細に検討した。その結果、前記電極体の曲げ部において、内周側よりも最外周側が、前記電極体の内部に生じるたわみに大きく影響していることが分かった。すなわち、前記電極体の最外周側によって、前記電極体の変形が大きく制限されるため、二次電池の充放電によって正極及び負極が変形を生じた場合に、前記電極体の内部にたわみが生じることに気が付いた。

また、本発明者らは、電極体の最外周側のみを緩ませることにより、前記電極体の大型化を抑制しつつ、前記電極体に取り付けられた正極接続端子及び負極接続端子の位置ずれを抑制できることにも気付いた。

これらの点を踏まえ、本発明者らは、電極体の最外周側のみを緩ませることができる二次電池の製造方法を鋭意検討し、以下の方法を見出した。

本発明の一実施形態に係る二次電池の製造方法は、それぞれ帯状に形成された正極、負極及びセパレータを、厚み方向に重ねた状態で巻回することにより、巻回軸方向に延びる筒状電極体を得る巻回工程と、前記筒状電極体の側面（幅広面）に対して所定の力を加えることにより、扁平状の電極体を成形する扁平成形工程と、前記電極体に対して巻回方向とは逆方向に緩む力を付与することにより、前記電極体の最外周側を緩ませる緩み加工工程と、を有する。前記緩み加工工程は、前記扁平成形工程と同時、または前記扁平成形工程の後に行われる（第１の方法）。

上述のように、電極体に対して巻回方向とは逆方向の力を付与することにより、前記電極体の内周側を緩ませることなく、最外周側のみを緩ませることができる。

しかも、前記電極体の最外周側を緩ませる緩み加工工程を、扁平状の電極体を成形する扁平成形工程と同時、または、前記扁平成形工程の後に行うことにより、前記電極体の全体で緩みが生じることをより抑制できる。

すなわち、前記扁平成形工程では、前記電極体の内部で正極及び負極の曲げ加工が行われる。しかしながら、前記電極体の最外周側では、内周側に比べて前記正極及び前記負極の曲げ変形量が小さいため、前記緩み加工工程によって、前記最外周側のみを緩ませることができる。よって、上述のように前記扁平成形工程と同時またはその後に前記緩み加工工程を行うことにより、前記電極体の内部での変位を抑制しつつ、前記電極体の最外周側のみを緩めることが可能になる。これにより、前記電極体の大型化を抑制できるとともに、前記電極体に取り付けられている正極接続端子及び負極接続端子が大きく移動することを防止できる。

したがって、上述の方法によって、二次電池の充放電時における電極体の内部のたわみの発生を抑制しつつ、前記電極体の大型化を抑制し且つ前記電極体に取り付けられている正極接続端子及び負極接続端子を精度良く位置決めすることができる。

ここで、電極体の最外周側とは、二次電池の充放電時に前記電極体の内部にたわみを生じさせる電極体の外周側部分を意味する。前記最外周側は、例えば、正極、負極及びセパレータのうち、前記電極体の最外周層及び該最外周層から２層目に位置する正極、負極及びセパレータを含む。

前記第１の方法において、二次電池の製造方法は、前記緩み加工による前記電極体の最外周側の緩みを、前記電極体の最外周側に設けられた被検出部の移動量によって検出する緩み検出工程をさらに有する（第２の方法）。

これにより、前記緩み加工による前記電極体の最外周側の緩みを、前記被検出部の移動量によって検出できる。よって、前記緩み加工を行った電極体であるかどうかを、前記緩み検出工程で容易に検出することができる。したがって、電極体の内部におけるたわみの発生が抑制された二次電池を、効率良く製造することができる。

前記第２の方法において、前記被検出部は、前記電極体の巻き終わり端部を固定するための巻止めテープである（第３の方法）。これにより、電極体に新たな部品を追加することなく、前記緩み加工を行った電極体かどうかを容易に検出することができる。したがって、電極体の内部のたわみの発生が抑制された二次電池を、低コストで且つ容易に製造することができる。

前記第２の方法において、前記被検出部は、前記正極または前記負極における集電体露出部のうち、前記電極体の最外周側に位置する部分に、前記巻回軸方向において前記集電体露出部の外方に突出するように設けられたフィルム部材である（第４の方法）。

例えば、正極を製造する場合、帯状の正極集電体上の一部に所定間隔で正極活物質層を形成した後、露出部に接続端子が取り付けられる。前記接続端子の一部及び前記露出部の一部は、該露出部の幅方向（電極体における巻回軸方向）外方に突出する被覆フィルムによって覆われる。その後、前記露出部を前記被覆フィルムとともに長手方向の所定位置で切断することにより、正極を得る。なお、前記露出部は、切断されることにより、２つの集電体露出部に分離される。

上述のような正極の製造方法では、帯状の部材を切断して正極を得るため、切断後に前記被覆フィルムの一部（フィルム部材）が付着した集電体露出部が、他の二次電池の正極の一部として利用される。前記他の二次電池では、前記集電体露出部が、電極体の最外周側に位置付けられる。よって、前記電極体では、前記フィルム部材が、前記電極体の最外周側で、巻回軸方向において、正極から集電体露出部の外方に突出する。

前記巻回軸方向において前記集電体露出部の外方に突出した前記フィルム部材を、前記検出工程において前記電極体の最外周側の緩みを検出する被検出部として利用することにより、前記電極体に新たな部材を設けることなく、前記緩み加工を行った電極体かどうかを容易に検出することができる。したがって、電極体の内部のたわみの発生が抑制された二次電池を、低コストで且つ容易に製造することができる。

前記第２から第４の方法のうちいずれか一つの方法において、前記緩み加工工程は、前記緩み検出工程における前記被検出部の移動量に応じて、前記電極体の緩み量を制御する（第５の方法）。

これにより、前記緩み加工工程における前記電極体の緩み量を、精度良く調整できる。よって、各二次電池における電極体の緩み量のばらつきを抑制できる。したがって、二次電池の品質向上を図れる。

前記第１から第５の方法のうちいずれか一つの方法において、前記巻回工程では、前記正極に接続された正極接続端子及び前記負極に接続された負極接続端子が前記筒状電極体の内周側から前記巻回軸外方に向かって突出するように、前記正極、前記負極及び前記セパレータを巻回する（第６の方法）。

これにより、前記正極接続端子及び前記負極接続端子は、前記電極体の内周側に位置する。よって、上述の第１の方法によって、前記電極体の最外周側を緩めた場合でも、前記正極接続端子及び前記負極接続端子の位置が変わることを抑制できる。したがって、前記正極接続端子及び前記負極接続端子を精度良く位置決めすることができる。

前記第１から第６の方法のうちいずれか一つの方法において、二次電池の製造方法は、前記扁平成形工程及び前記緩み加工工程後の前記電極体を、ラミネートフィルム外装体によって覆う外装形成工程をさらに有する（第７の方法）。

このように、電極体がラミネートフィルム外装体によって覆われる、いわゆるラミネート形電池では、充放電時の電極体の変形の影響を受けやすい。よって、このラミネート形電池において、上述の第１の方法によって前記電極体の最外周側を緩めることにより、前記電極体の変形を抑制できる。これにより、ラミネート形電池１の変形を抑制できる。

本発明の一実施形態に係る二次電池の製造方法によれば、電極体に対して巻回方向とは逆方向に緩む力を付与することにより、前記電極体の最外周側を緩ませる緩み加工工程を、扁平状の電極体を形成する扁平成形工程と同時、または前記扁平成形工程の後に行う。これにより、前記電極体の最外周側のみを緩ませることができる。したがって、前記電極体の内部のたわみの発生を抑制しつつ、前記電極体の大型化を抑制し且つ前記電極体における正極接続端子及び負極接続端子の位置決め精度の低下を抑制できる。

図１は、実施形態に係るラミネート形電池の概略構成を示す斜視図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図３は、電極体の概略構成を示す斜視図である。 図４は、正極、負極及びセパレータを厚み方向に重ねた状態を模式的に示す図である。 図５は、正極、負極及びセパレータを厚み方向に重ねた状態で巻回する様子を模式的に示す図である。 図６は、筒状電極体を押圧装置によって押しつぶす様子を模式的に示す図である。 図７は、筒状電極体を押圧装置によって押しつぶすことによって電極体を得る様子を模式的に示す図である。 図８は、金属箔上の隣り合う正極活物質層の間に位置する露出部に、正極接続端子及び被覆フィルムが設けられた状態を示す図である。 図９は、筒状電極体の巻止めテープの位置に応じて押圧装置を駆動させる構成を模式的に示す図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係るラミネート形電池１（二次電池）の概略構成を示す斜視図である。図２は、ラミネート形電池１の概略構成を示す断面図である。このラミネート形電池１は、発電体として機能する電極体１０がラミネートフィルム外装体２０によって覆われた平面視で長方形状の二次電池である。なお、図２では、電極体１０の一部の図示を省略している。

図１及び図２に示すように、ラミネート形電池１は、電極体１０と、該電極体１０を覆うラミネートフィルム外装体２０とを備える。また、ラミネート形電池１は、電極体１０の正極１１及び負極１２にそれぞれ電気的に接続される正極接続端子４１及び負極接続端子４２を備える。なお、ラミネート形電池１の内部には、非水電解液も封入されている。

ラミネートフィルム外装体２０は、アルミニウム製の金属箔の一面側がナイロンで覆われ、且つ、他面側がポリプロピレンで覆われた材料からなる。すなわち、ラミネートフィルム外装体２０は、アルミニウムをナイロン及びポリプロピレンでラミネートした材料からなる。これにより、ラミネートフィルム外装体２０は、ラミネートフィルム外装体２０同士を重ね合わせた状態で加熱しながら圧力を加えることによって、溶着される。なお、金属箔は、アルミニウムに限らず、ステンレス等の他の金属材料によって形成されていてもよい。

また、ラミネートフィルム外装体２０は、略長方形状に形成されている。一対のラミネートフィルム外装体２０によって電極体１０を挟んだ状態で、該ラミネートフィルム外装体２０の外周側同士を溶着することにより、図１及び図２に示すような膨出部１ａ及びシール部１ｂが形成される。すなわち、ラミネートフィルム外装体２０が電極体１０を覆うことにより膨出部１ａが形成され、膨出部１ａの周囲でラミネートフィルム外装体２０同士を溶着することにより膨出部１ａを囲むようにシール部１ｂが形成される。

本実施形態では、電極体１０は、円筒状の筒状電極体６０を扁平状につぶすことによって形成された扁平電極体である。すなわち、電極体１０は、側面視で長方形状である。そのため、図１に示すように、膨出部１ａは、ラミネートフィルム外装体２０の平面視（以下、単に平面視ともいう）で、長方形状である。シール部１ｂは、平面視で、ラミネート形電池１が長方形状になるように、膨出部１ａの周りに形成されている。

また、一対のラミネートフィルム外装体２０は、図２に示すように、ラミネート形電池１が、電極体１０の厚み方向の一方側に平面部１ｃを有するとともに、電極体１０の厚み方向の他方側に上述の膨出部１ａを有するように、電極体１０を挟んだ状態でラミネートフィルム外装体２０の外周側同士が溶着されている。すなわち、一対のラミネートフィルム外装体２０のうち、一方のラミネートフィルム外装体２０が電極体１０の外形に沿うように配置される。

シール部１ｂのうち、ラミネート形電池１の長手方向の端部側に位置する部分では、後述する正極接続端子４１及び負極接続端子４２が、一対のラミネートフィルム外装体２０に挟み込まれた状態で、ラミネートフィルム外装体２０同士が溶着されることにより固定されている。

なお、本実施形態では、一対のラミネートフィルム外装体２０の外周側同士が溶着されているが、この限りではなく、１枚のラミネートフィルム外装体が、電極体１０を挟み込むように折り返されて溶着されてもよい。ラミネートフィルム外装体を折り返す方向については、電極体１０に対する正極接続端子４１及び負極接続端子４２の延伸方向であってもよいし、幅方向であってもよい。

（電極体）
以下の説明において、電極体１０の巻回軸方向とは、図３に示す軸線Ｌに沿った方向を意味する。また、電極体１０の短径方向とは、電極体１０を前記巻回軸方向から見て、電極体１０の径が最も小さい方向を意味する。電極体１０の長径方向とは、電極体１０を前記巻回軸方向から見て、電極体１０の径が最も大きい方向を意味する。

電極体１０は、図３に示すように、巻回軸方向から見て楕円に形成された扁平状の巻回電極体である。電極体１０は、それぞれ帯状に形成された正極１１及び負極１２を、両者の間及び該正極１１の下側にセパレータ１３がそれぞれ位置するように重ね合わせた状態で巻回した後、押しつぶされることによって、扁平状に形成される。扁平状の電極体１０は、ラミネートフィルム外装体２０によって形成された空間内に収容される。

電極体１０を形成する様子を、図４から図７に模式的に示す。図４に示すように、正極１１、負極１２及びセパレータ１３は、上から、負極１２、セパレータ１３、正極１１及びセパレータ１３の順番で厚み方向に積層されている。この状態で、図４における白抜き矢印の方向に正極１１、負極１２およびセパレータ１３を図示しない巻芯によって巻回することにより（図５参照）、略円筒状の筒状電極体６０が得られる。よって、本実施形態の電極体１０の最外周は、セパレータ１３である。

なお、図４では、正極１１、負極１２及びセパレータ１３を重ね合わせた状態を図示するために、正極１１、負極１２及びセパレータ１３の位置を実際の配置から移動させて斜視で示している。また、図４では、正極１１、負極１２及びセパレータ１３を区別するために、断面ではないが、正極１１の正極活物質層１１ｂ及び負極１２の負極活物質層１２ｂにハッチングを付している。

上述のように筒状電極体６０を得た後、図６及び図７に示すように、筒状電極体６０を径方向に押しつぶすことにより、図３に示すような扁平状の電極体１０が得られる。詳しくは後述するが、筒状電極体６０を径方向に押しつぶして扁平状に形成する際に、筒状電極体６０に対して巻回方向とは逆方向に緩む力を与えることにより、筒状電極体６０の最外周側に位置する正極１１、負極１２及びセパレータ１３を緩ませる。これにより、扁平状の電極体１０は、最外周側に、長径方向の隙間を有する。

電極体１０の内部に前記隙間がない場合、ラミネート形電池１の充放電の際に、正極１１及び負極１２の膨張率の差によって、電極体１０の内部でたわみが生じる。すなわち、電極体１０の最外周側によって、電極体１０の変形が制限される。よって、ラミネート形電池１の充放電によって正極１１及び負極１２が膨張した場合に、それらの膨張率の差によって、電極体１０の内部にたわみが生じる。

これに対し、上述のように電極体１０の最外周側に前記隙間を設けることにより、ラミネート形電池１の充放電の際に、正極１１及び負極１２の膨張率の差による電極体１０の内部の変形を前記隙間によって吸収することができる。したがって、ラミネート形電池１の充放電の際に電極体１０の内部にたわみが生じることを抑制できる。

なお、前記最外周側に位置する正極１１、負極１２及びセパレータ１３は、電極体１０の正極１１、負極１２及びセパレータ１３のうち、最外周層及び最外周層から２層目に位置する正極１１、負極１２及びセパレータ１３を意味する。また、電極体１０の最外周側とは、ラミネート形電池１の充放電時に電極体１０の内部にたわみを生じさせる電極体１０の外周側部分を意味する。

また、前記巻回方向は、電極体１０を巻回軸方向の一方の端部から見て、巻き始め側から巻き終わり側に延びる方向を意味する。前記巻回方向は、前記巻芯によって正極１１、負極１２及びセパレータ１３を巻回する際の前記巻芯の回転方向と一致する。図６に示す例では、前記巻回方向は、時計方向である。

図３に示すように、上述のように扁平状に形成された電極体１０は、正極１１、負極１２及びセパレータ１３が厚み方向に折り返されるように曲げられた一対の曲げ部１０ａを有する。一対の曲げ部１０ａは、電極体１０を側方から見て、幅方向の端部に位置する。

また、電極体１０の正極１１、負極１２及びセパレータ１３の巻き終わり端部は、巻止めテープ５０（被検出部）によって固定されている。巻止めテープ５０は、電極体１０の軸線方向において、電極体１０と同等の長さを有する。これにより、電極体１０の巻き終わり端部を、巻止めテープ５０によってより確実に固定することができる。巻止めテープ５０は、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）等によって構成されている。

本実施形態では、後述するように、巻止めテープ５０は、電極体１０の最外周側に位置する正極１１、負極１２及びセパレータ１３の緩みの有無を検出するために利用される。

正極１１は、アルミニウム等の金属箔製の正極集電体１１ａと、正極活物質を含有し、正極集電体１１ａの両面にそれぞれ設けられた正極活物質層１１ｂとを有する。詳しくは、正極１１は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なリチウム含有酸化物である正極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む正極合剤を、アルミニウム箔などからなる正極集電体上に塗布して乾燥させることによって形成される。正極活物質であるリチウム含有酸化物としては、例えば、ＬｉＣｏＯ_２などのリチウムコバルト酸化物やＬｉＭｎ_２Ｏ_４などのリチウムマンガン酸化物、ＬｉＮｉＯ_２などのリチウムニッケル酸化物等のリチウム複合酸化物を用いるのが好ましい。なお、正極活物質として、１種類の物質のみを用いてもよいし、２種類以上の物質を用いてもよい。また、正極活物質は、上述の物質に限られない。

図４に示すように、正極１１は、正極集電体１１ａの長手方向両端部に、両面に正極活物質層１１ｂが設けられていない正極集電体露出部１１ｃ，１１ｄを有する。すなわち、正極集電体露出部１１ｃは、正極１１の長手方向の一方側に位置し、正極集電体露出部１１ｄは、正極１の長手方向の他方側に位置する。本実施形態の電極体１０において、正極集電体露出部１１ｃは、電極体１０の巻き始め側（電極体１０の内側）に位置し、正極集電体露出部１１ｄは、電極体１０の巻き終わり側（電極体１０の最外周側）に位置する。

負極１２は、銅等の金属箔製の負極集電体１２ａと、負極活物質を含有し、負極集電体１２ａの両面にそれぞれ設けられた負極活物質層１２ｂとを有する。詳しくは、負極１２は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む負極合剤を、銅箔などからなる負極集電体上に塗布して乾燥させることによって形成される。負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材料（黒鉛類、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類など）を用いるのが好ましい。負極活物質は、上述の物質に限られない。

図４に示すように、負極１２も、正極１１と同様、負極集電体１２ａの長手方向両端部に、両面に負極活物質層１２ｂが設けられていない負極集電体露出部１２ｃ，１２ｄを有する。すなわち、負極集電体露出部１２ｃは、負極１２の長手方向の一方側に位置し、負極集電体露出部１２ｄは、負極１２の長手方向の他方側に位置する。本実施形態の電極体１０において、負極集電体露出部１２ｃは、電極体１０の巻き始め側（電極体１０の内側）に位置し、負極集電体露出部１２ｄは、電極体１０の巻き終わり側（電極体１０の最外周側）に位置する。

正極１１において電極体１０の巻き始め側に位置する正極集電体露出部１１ｃには、正極接続端子４１が接続されている。負極１２において電極体１０の巻き始め側に位置する負極集電体露出部１２ｃには、負極接続端子４２が接続されている。正極接続端子４１及び負極接続端子４２は、電極体１０の外部に引き出されているとともに、ラミネートフィルム外装体２０の外部に引き出されている。

正極接続端子４１は、平面視で長方形状に形成されたアルミニウムの金属箔によって構成されている。正極接続端子４１は、長手方向の一方側が正極１１の正極集電体露出部１１ｃに溶接によって接続されていて、長手方向の他方側がラミネートフィルム外装体２０の外方に位置している（図１参照）。すなわち、正極接続端子４１は、ラミネートフィルム外装体２０によって挟み込まれていて、ラミネートフィルム外装体２０の内方から外方に向かって延びている。

負極接続端子４２は、平面視で長方形状に形成された銅やニッケル等の金属箔によって構成されている。図２に示すように、負極接続端子４２は、長手方向の一方側が負極集電体露出部１２ｃに溶接によって接続されていて、長手方向の他方側がラミネートフィルム外装体２０の外方に位置している。すなわち、負極接続端子４２は、ラミネートフィルム外装体２０によって挟み込まれていて、ラミネートフィルム外装体２０の内方から外方に向かって延びている。

ラミネート形電池１に上述のような構成を有する正極接続端子４１及び負極接続端子４２を用いることにより、他の接続部品を介して外部に接続端子を引き出す構成に比べて、インピーダンスを小さくすることができる。

なお、図１及び図２に示すように、正極接続端子４１及び負極接続端子４２の表面上には、それぞれ、ラミネートフィルム外装体２０によって挟み込まれる部分に、正極側樹脂部４５及び負極側樹脂部４６が形成されている。すなわち、ラミネートフィルム外装体２０と正極接続端子４１との間に正極側樹脂部４５が位置するとともに、ラミネートフィルム外装体２０と負極接続端子４２との間に負極側樹脂部４６が位置する。

これにより、ラミネートフィルム外装体２０と、該ラミネートフィルム外装体２０によって挟み込まれた正極接続端子４１及び負極接続端子４２とのそれぞれの接着強度を向上できるとともに、正極接続端子４１及び負極接続端子４２とラミネートフィルム外装体２０とをより確実に電気的に絶縁することができる。

正極側樹脂部４５及び負極側樹脂部４６は、それぞれ、例えばポリプロピレン（ＰＰ）などの樹脂材料からなる平面視で長方形状のシートによって構成されている。このシートを、正極接続端子４１及び負極接続端子４２に対してそれぞれ直交する方向に延び且つ正極接続端子４１及び負極接続端子４２をそれぞれ挟み込むように配置した状態で、正極接続端子４１及び負極接続端子４２の各表面上に被着させることにより、正極側樹脂部４５及び負極側樹脂部４６がそれぞれ形成される。

正極接続端子４１が接続される正極１１の正極集電体露出部１１ｃには、両面に保護フィルム５５ａが貼付されている。保護フィルム５５ａは、正極１１の短手方向において、正極集電体露出部１１ｃから外方に突出している。すなわち、保護フィルム５５ａの前記短手方向の幅は、正極集電体露出部１１ｃの前記短手方向の幅よりも大きい。本実施形態では、保護フィルム５５ａは、正極接続端子４１において、正極集電体露出部１１ｃ側から正極側樹脂部４５までを覆っている。保護フィルム５５ａは、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）等によって構成されている。

このように、正極集電体露出部１１ｃに保護フィルム５５ａを貼付することにより、正極１１の正極集電体露出部１１ｃと負極１２の負極集電体露出部１２ｃとの間で短絡が生じることを防止できる。

なお、正極集電体露出部１１ｃの両面に貼付されている保護フィルム５５ａのうち少なくとも一方は、着色（例えば青色）されている。これにより、正極集電体露出部１１ｃに保護フィルム５５ａが貼付されているかどうかを容易に確認することができる。

後述するように、正極１１は、長尺の金属箔１５（図８参照）を所定の長さに切断することによって得られる。詳しくは後述するが、所定間隔で正極活物質層１１ｂが形成された長尺の金属箔１５を、被覆フィルム５５が貼付されている露出部１５ａで切断することにより、正極１１が得られる。露出部１５ａの切断によって被覆フィルム５５も切断されるため、被覆フィルム５５は、保護フィルム５５ａとフィルム部材５５ｂとに分離される。このとき、前記切断された露出部１５ａのうち、保護フィルム５５ａが貼付されている部分は、一方の正極１１の正極集電体露出部１１ｃになり、フィルム部材５５ｂが貼付されている残りの部分は、他方の正極１１の正極集電体露出部１１ｄになる。

よって、正極１１における正極集電体露出部１１ｃの長手方向の端部には、被覆フィルム５５の一部としてのフィルム部材５５ｂが貼付されている。

セパレータ１３は、樹脂多孔質層を有する。セパレータ１３は、従来から知られているリチウム二次電池などの電気化学素子で使用されているポリオレフィン製の微多孔質膜などを用いることができる。

（ラミネート形電池の製造方法）
次に、上述のような構成を有するラミネート形電池１の製造方法について、図４から図８を用いて説明する。

まず、正極１１の製造方法について説明する。図８に示すように、長尺のアルミニウム製の金属箔１５上に、その長手方向に、所定間隔で複数の正極活物質層１１ｂを形成する。なお、正極活物質層１１ｂは、製造する正極１１の数に応じて、金属箔１５上に形成すればよい。

前記所定間隔は、正極１１における正極集電体露出部１１ｃの長手方向の長さと正極集電体露出部１１ｄの長手方向の長さとの合計である。すなわち、金属箔１５上において前記所定間隔をあけて隣り合う正極活物質層１１ｂの間は、金属箔１５が露出した露出部１５ａである。

次に、金属箔１５の露出部１５ａに、正極接続端子４１を溶接等によって接続する。この正極接続端子４１には、正極側樹脂部４５が設けられている。その後、露出部１５ａの一部及び正極接続端子４１の一部を厚み方向に挟み込むように被覆フィルム５５を貼付する。詳しくは、被覆フィルム５５は、金属箔１５の長手方向において露出部１５ａの一部を覆うとともに、金属箔１５の幅方向において露出部１５ａから突出するように、金属箔１５上に貼付される。被覆フィルム５５は、正極接続端子４１の正極側樹脂部４５よりも金属箔１５側を覆う。

続いて、金属箔１５の露出部１５ａで且つ被覆フィルム５５が貼付された部分を、図示しない切断工具によって切断する。図８に、切断箇所の一例を二点鎖線で示す。このように露出部１５ａの被覆フィルム５５が貼付された部分を切断することにより、露出部１５ａは、金属箔１５上に露出部１５ａを挟んで形成された２つの正極活物質層１１ｂに分離されて、各正極活物質層１１ｂを含む正極１１が構成される。

すなわち、露出部１５ａは、一方の正極１１の正極集電体露出部１１ｃと、他方の正極１１の正極集電体露出部１１ｄとに分離される。また、上述の露出部１５ａの切断によって、被覆フィルム５５は、前記一方の正極１１の正極集電体露出部１１ｃを覆う保護フィルム５５ａと、前記他方の正極１１の正極集電体露出部１１ｄの一部を覆うとともに正極集電体露出部１１ｄの幅方向外方に突出するフィルム部材５５ｂとに分離される。

特に図示しないが、負極１２も、正極１１と同様に、長尺の銅製の金属箔上に一定の間隔で複数の負極活物質層１２ｂを形成し、隣り合う負極活物質層１２ｂの間の露出部で切断することにより得られる。なお、前記金属箔を前記露出部で切断することにより、前記露出部は、負極１２の負極集電体露出部１２ｃ，１２ｄに分離される。

上述のようにして得た正極１１及び負極１２を、図４に示すように、セパレータ１３に対して厚み方向に重ねた状態で巻回することにより、円筒状の筒状電極体６０を得る。正極１１、負極１２及びセパレータ１３を巻回する際には、図示しない巻芯に巻き付けるように巻回する（図５参照）。

なお、本実施形態では、正極１１、負極１２及びセパレータ１３は、下から、セパレータ１３、正極１１、セパレータ１３及び負極１２の順に重ねられる。正極１１、負極１２及びセパレータ１３を巻回する際には、これらに対して所定の張力をかけながら巻回する。そうすると、電極体１０の内部において、外周側の電極等による締め付けによって最内周側の正極１１、負極１２及びセパレータ１３の間隔が詰まった状態になる。

正極１１、負極１２及びセパレータ１３を巻回する工程が、巻回工程に対応する。この巻回工程では、セパレータ１３が電極体１０の最外周に位置するように、正極１１、負極１２及びセパレータ１３を巻回する。また、前記巻回工程では、正極１１に接続された正極接続端子４１及び負極１２に接続された負極接続端子４２が電極体１０の内周側から巻回軸方向外方に向かって突出するように、正極１１、負極１２及びセパレータ１３を巻回する。

上述のような正極１１、負極１２及びセパレータ１３の巻回によって得られた筒状電極体６０は、巻き終わり端部が巻止めテープ５０によって固定される。

その後、筒状電極体６０は、図６及び図７に示すように、押圧装置１００の一対の押圧部１０１，１０２によって挟み込まれて扁平状に成形される。押圧装置１００の詳しい構成については説明を省略するが、対向して配置された一対の押圧部１０１，１０２のうち、一方の押圧部１０１が上下方向及び左右方向に移動する。押圧装置１００は、筒状電極体６０に対し、上下方向に約８０Ｎの荷重を加えることができるとともに、左右方向に約６０Ｎの荷重を加えることができる。

なお、押圧装置１００は、筒状電極体６０の電極長さ（正極１１及び負極１２の長手方向の長さ）などによっても異なるが、筒状電極体６０に対して、例えば、上下方向は６０〜１００Ｎの荷重、左右方向は４０〜８０Ｎの荷重を加えることが可能である。

筒状電極体６０は、押圧装置１００の一対の押圧部１０１，１０２に挟み込まれるように配置される。その状態で、一方の押圧部１０１が他方の押圧部１０２に対して下方に移動することにより、筒状電極体６０は、側面に所定の力が加わることにより扁平状に押しつぶされる。筒状電極体６０の側面に対して所定の力を加えることにより、扁平状の電極体１０を成形する工程が、扁平成形工程に対応する。

この際、一方の押圧部１０１は、筒状電極体６０に対して巻回方向とは逆方向に緩む力を与えるように、筒状電極体６０に対して左右方向に移動する。具体的には、前記巻回方向が時計方向の場合には、一方の押圧部１０１を他方の押圧部１０２に対して反時計方向に移動させる。また、前記巻回方向が反時計方向の場合には、一方の押圧部１０１を他方の押圧部１０２に対して時計方向に移動させる。

なお、図６及び図７の例では、一方の押圧部１０１は、白抜き矢印で示すように、筒状電極体６０に対して斜め下方に向かって移動する。これにより、一方の押圧部１０１によって、筒状電極体６０には斜め下方の荷重が入力される。よって、筒状電極体６０には、一方の押圧部１０１によって、押しつぶされる下向きの荷重と、最外周側が緩む荷重とが同時に入力される。

これにより、筒状電極体６０は押しつぶされて扁平状の電極体１０になるとともに、電極体１０の最外周側の正極１１、負極１２、セパレータ１３に隙間が生じる。なお、電極体１０の内周側には、前記隙間はほとんど形成されない。

上述のように、電極体１０の最外周側の正極１１、負極１２、セパレータ１３に隙間を形成することにより、ラミネート形電池１の充放電の際に正極１１及び負極１２の膨張率の差によって電極体１０の内部にたわみが生じることを抑制できる。

ここで、上述のように、電極体１０に対して巻回方向とは逆方向に緩む力を加える工程が、緩み加工工程に対応する。

前記緩み加工が行われたかどうかは、電極体１０の巻き終わり端部を固定する巻止めテープ５０（被検出部）の位置によって容易に判定することができる。すなわち、前記緩み加工が行われた場合の巻止めテープ５０の位置は、前記緩み加工が行われていない場合の巻止めテープ５０の位置とは異なる。これは、前記緩み加工によって、電極体１０の最外周側のセパレータ１３等が、巻回直後の状態から少し緩んで移動するためである。よって、巻止めテープ５０の移動量を検出することによって、電極体１０の最外周側が緩んだかどうかを検出することができる。

なお、巻止めテープ５０の位置の判定は、例えば巻止めテープ５０の画像を取得し、該画像を画像処理することによって行ってもよい。また、巻止めテープ５０の位置を電気的または磁気的に検出してもよい。この場合には、巻止めテープ５０を、電気的また磁気的に検出可能な材料によって構成してもよいし、巻止めテープ５０に電気的または磁気的に検出可能な部材を設けてもよい。

ここで、上述のように、巻止めテープ５０の位置によって、電極体１０に対して緩み加工を行ったかどうかを検出する工程、すなわち前記緩み加工によって電極体１０の最外周側に生じる緩みを検出する工程が、緩み検出工程に対応する。

その後、電極体１０を、ラミネートフィルム外装体２０上に配置した状態で、別のラミネートフィルム外装体２０を重ね合わせて、電極体１０の周りで２枚のラミネートフィルム外装体２０を溶着する。これにより、図１に示すように、電極体１０を囲むようにシール部１ｂが形成される。なお、シール部１ｂを形成する際には、電極体１０に接続された正極接続端子４１の正極側樹脂部４５及び負極接続端子４２の負極側樹脂部４６も、２枚のラミネートフィルム外装体２０に挟み込んだ状態で溶着する。

上述のように、２枚のラミネートフィルム外装体２０によって電極体１０を覆う場合、一方のラミネートフィルム外装体２０によって平面部１ｃが形成されるように、２枚のラミネートフィルム外装体２０を電極体１０に対して配置する。すなわち、２枚のラミネートフィルム外装体２０のうち、一方のラミネートフィルム外装体２０は平面部１ｃを構成し、他方のラミネートフィルム外装体２０は膨出部１ａを構成する。

なお、１枚のラミネートフィルム外装体によって電極体１０を覆う場合、電極体１０の正極接続端子４１及び負極接続端子４２とは反対側でラミネートフィルム外装体を折り返して該ラミネートフィルム外装体によって電極体１０を挟み込んだ状態で、ラミネートフィルム外装体の外周側同士を溶着すればよい。この場合、１枚のラミネートフィルム外装体によって電極体を覆う点以外は、上述の構成と同様であるため、詳しい説明を省略する。

ここで、上述のように、電極体１０をラミネートフィルム外装体２０によって覆う工程が、外装形成工程に対応する。

以上より、正極１１、負極１２及びセパレータ１３を厚み方向に重ねた状態で巻回することにより得られる筒状電極体６０を押しつぶして扁平状にする際に、筒状電極体６０に対して、巻回方向とは逆方向に緩む力を加える。これにより、扁平状の電極体１０の最外周側に位置する正極１１、負極１２及びセパレータ１３の間に長径方向の隙間を形成することができる。したがって、電極体１０を用いたラミネート形電池１が充放電した際に、ラミネート形電池１が変形することを抑制できる。

しかも、上述のように電極体１０の最外周側のみを緩ませることにより、電極体１０の全体を緩ませる場合に比べて、電極体１０が大型化することを抑制しつつ、正極接続端子４１及び負極接続端子４２の移動を抑制することができる。

したがって、ラミネート形電池１の充放電によって電極体１０の内部にたわみが生じることを防止しつつ、電極体１０の大型化を抑制し且つ正極接続端子４１及び負極接続端子４２を精度良く位置決めすることができる。

本実施形態では、正極接続端子４１及び負極接続端子４２は、電極体１０の内周側に位置するため、上述のように電極体１０の最外周側のみを緩ませることにより、正極接続端子４１及び負極接続端子４２が移動することをより確実に防止できる。よって、正極接続端子４１及び負極接続端子４２をより精度良く位置決めすることができる。

また、電極体１０に対する上述のような緩み加工を行ったかどうかを、電極体１０の巻き終わり端部を固定するための巻止めテープ５０の位置によって容易に判定することができる。したがって、ラミネート形電池１の生産性を向上できる。しかも、前記緩み加工の有無を検出するための別の部材を電極体１０に設ける必要がないため、製造コストの増大を抑制できる。

上述の構成では、電極体１０の最外周にセパレータ１３が位置する。そのため、正極１１、負極１２及びセパレータ１３を厚み方向に重ねた状態で巻回する場合に、これらに対して所定の張力をかける必要がある。これにより、電極体１０の内部では、正極１１、負極１２及びセパレータ１３の間隔が詰まった状態になる。このような電極体の場合、電池の充放電によって電極体の内部にたわみが生じやすい。

これに対し、本実施形態のように、筒状電極体６０を押しつぶす際に、筒状電極体６０に対して巻回方向とは逆方向に緩む力を加えて、電極体１０の最外周に前記隙間を形成することにより、ラミネート形電池１の充放電の際に、正極１１及び負極１２の膨張率の差に起因して電極体１０の内部にたわみが生じることを効果的に防止して、電池の変形を抑制することができる。

また、本実施形態のように、電極体１０をラミネートフィルム外装体２０で覆ったラミネート形電池１の場合には、充放電によって電極体１０が変形すると、その変形の影響を受けやすい。これに対し、上述のように、電極体１０の変形を抑制することにより、ラミネート形電池１の変形を抑制できる。

（その他の実施形態）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

前記実施形態では、筒状電極体６０に対する緩み加工が、筒状電極体６０を押しつぶして扁平状にする扁平成形工程と同時に行われている。しかしながら、前記緩み加工を、前記扁平成形工程の後に行ってもよい。電極体が扁平成形工程によって扁平状に成形された後でも、電極体の最外周側の曲げ部は、内周側に比べてあまり変形していない。前記実施形態では、筒状電極体６０の最外周側に位置する正極１１、負極１２及びセパレータ１３を巻回方向とは逆方向に緩ませる。よって、前記扁平成形工程によって扁平状に成形された後の電極体であっても、該電極体の最外周側に位置する正極、負極及びセパレータに隙間を形成することができる。

前記実施形態では、電極体１０の巻き終わり端部を固定するための巻止めテープ５０の位置によって、電極体１０に対する緩み加工の有無を判定している。しかしながら、緩み加工の有無の判定は、例えば、正極１１の正極集電体露出部１１ｄに貼付されたフィルム部材５５ｂの位置など、電極体１０の最外周側に設けられた他の部材の位置や、該最外周側に設けられたマーク、模様などの目印の位置などによって行ってもよい。また、巻止めテープ５０の代わりに電極体１０の巻き終わり端部を固定する部材（樹脂等）の位置によって、前記緩み加工の有無を判定してもよい。

前記実施形態では、巻止めテープ５０は、電極体１０に対する緩み加工の有無を判定するために用いられている。しかしながら、巻止めテープ５０は、電極体１０に対して緩み加工を行う際の緩み量を検出するために用いられてもよい。このように、巻止めテープ５０を、緩み加工の緩み量の検出に用いることにより、緩み加工工程において、前記緩み量が適正な値になるように押圧装置１００を駆動制御することが可能になる。

例えば、図９に示すように、電極体１０の巻止めテープ５０の位置に応じてたわみ量を調整するように、押圧装置１００を駆動させてもよい。

具体的には、押圧装置１００の駆動を制御する制御装置１１０が、位置検出部１１１と、駆動制御部１１２とを備える。

位置検出部１１１は、電極体１０の巻止めテープ５０の位置を検出する。位置検出部１１１は、例えば、画像処理によって巻止めテープ５０の位置を検出してもよいし、電気的または磁気的な方法によって巻止めテープ５０の位置を検出してもよい。

駆動制御部１１２は、位置検出部１１１によって検出された巻止めテープ５０の位置に応じて、すなわち巻止めテープ５０の移動量に応じて、押圧装置１００における一方の押圧部１０１の左右方向への移動量を制御する。駆動制御部１１２は、電極体１０の最外周側に位置する正極１１、負極１２及びセパレータ１３に、電池の充放電時に電極体１０の内部にたわみが生じないような所定の隙間が形成されるように、一方の押圧部１０１の駆動を制御する。これにより、電極体１０の最外周側の緩み量を制御することができる。

前記実施形態では、保護フィルム５５ａ及びフィルム部材５５ｂは、正極１１に貼付されている。しかしながら、保護フィルム５５ａ及びフィルム部材５５ｂは、負極１２に貼付されていてもよい。この場合でも、フィルム部材５５ｂは、電極体１０の最外周側に位置する負極集電体露出部１２ｄに貼付される。

前記実施形態では、それぞれ帯状に形成された正極１１及び負極１２を、例えば両者の間及び正極１１の下側にセパレータ１３がそれぞれ位置するように、セパレータ１３に重ね合わせている。しかしながら、正極１１、負極１２及びセパレータ１３を重ねる順番は、二次電池を構成可能な順番であれば、どのような順番であってもよい。

前記実施形態では、ラミネート形電池は、平面視で矩形状に形成されている。しかしながら、ラミネート形電池は、多角形状など、他の形状であってもよい。

前記実施形態では、電極体１０は、ラミネートフィルム外装体２０によって覆われている。しかしながら、電極体１０は、有底筒状の外装缶と封口缶とによって形成される空間内に封入されてもよい。

前記実施形態では、ラミネート形電池１はリチウムイオン電池である。しかしながら、ラミネート形電池１はリチウムイオン電池以外の電池であってもよい。

本発明は、正極、負極及びセパレータを巻回した後、扁平形状に形成された電極体を有する二次電池に利用可能である。

１ ラミネート形電池（二次電池）
１０ 電極体
１１ 正極
１１ａ 正極集電体
１１ｂ 正極活物質層
１１ｃ 正極集電体露出部
１１ｄ 正極集電体露出部（集電体露出部）
１２ 負極
１２ａ 負極集電体
１２ｂ 負極活物質層
１２ｃ、１２ｄ 負極集電体露出部
１３ セパレータ
２０ ラミネートフィルム外装体
４１ 正極接続端子
４２ 負極接続端子
４５ 正極側樹脂部
４６ 負極側樹脂部
５０ 巻止めテープ（被検出部）
５５ 被覆フィルム
５５ａ 保護フィルム
５５ｂ フィルム部材（フィルム部材）
６０ 筒状電極体
１００ 押圧装置
１０１、１０２ 押圧部
１１０ 制御装置
１１１ 位置検出部
１１２ 駆動制御部

Claims (7)

1. それぞれ帯状に形成された正極、負極及びセパレータを、厚み方向に重ねた状態で巻回することにより、巻回軸方向に延びる筒状電極体を得る巻回工程と、
   前記筒状電極体の側面に対して所定の力を加えることにより、扁平状の電極体を成形する扁平成形工程と、
   前記電極体に対して巻回方向とは逆方向に緩む力を付与することにより、前記電極体の最外周側を緩ませる緩み加工工程と、
   を有し、
   前記緩み加工工程は、前記扁平成形工程と同時、または前記扁平成形工程の後に行われる、二次電池の製造方法。
2. 請求項１に記載の二次電池の製造方法において、
   前記緩み加工による前記電極体の最外周側の緩みを、前記電極体の最外周側に設けられた被検出部の移動量によって検出する緩み検出工程をさらに有する、
   、二次電池の製造方法。
3. 請求項２に記載の二次電池の製造方法において、
   前記被検出部は、前記電極体の巻き終わり端部を固定するための巻止めテープである、二次電池の製造方法。
4. 請求項２に記載の二次電池の製造方法において、
   前記被検出部は、前記正極または前記負極における集電体露出部のうち、前記電極体の最外周側に位置する部分に、前記巻回軸方向において前記集電体露出部の外方に突出するように設けられたフィルム部材である、二次電池の製造方法。
5. 請求項２から４のいずれか一つに記載の二次電池の製造方法において、
   前記緩み加工工程は、前記緩み検出工程における前記被検出部の移動量に応じて、前記電極体の緩み量を制御する、二次電池の製造方法。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載の二次電池の製造方法において、
   前記巻回工程では、前記正極に接続された正極接続端子及び前記負極に接続された負極接続端子が前記筒状電極体の内周側から前記巻回軸方向外方に向かって突出するように、前記正極、前記負極及び前記セパレータを巻回する、二次電池の製造方法。
7. 請求項１から６のいずれか一つに記載の二次電池の製造方法において、
   前記扁平成形工程及び前記緩み加工工程後の前記電極体を、ラミネートフィルム外装体によって覆う外装形成工程をさらに有する、二次電池の製造方法。