JP2021026983A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電解液の流れを良好にできる蓄電装置を提供する。【解決手段】二次電池は、長尺シート状の正極電極２０と、長尺シート状の負極電極３０と、正極電極２０と負極電極３０との間に介在する長尺シート状のセパレータ４０とが層状に捲回された電極組立体１２と、電解液とを備える。正極電極２０は、複数の正極塗工部２３と複数の正極未塗工部２４とを正極電極２０の長手方向に交互に有する。負極電極３０は、複数の負極塗工部３３と複数の負極未塗工部３４とを負極電極３０の長手方向に交互に有する。電極組立体１２は、正極塗工部２３と負極塗工部３３とが積層された塗工積層部１２ａと、正極未塗工部２４と負極未塗工部３４とが積層された第１未塗工積層部１２ｂ及び第２未塗工積層部１２ｃとを有する。正極電極２０は、正極未塗工部２４を貫通する貫通孔２４ｈを有し、負極電極３０は、負極未塗工部３４を貫通する貫通孔３４ｈを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、電極組立体と、電解液と、電極組立体及び電解液を収容するケースとを備える蓄電装置に関する。

従来から、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、電動機などへの供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などが搭載されている。二次電池は、電極組立体と、電解液と、電極組立体及び電解液を収容するケースとを備える。電極組立体として、例えば、複数のシート状の正極電極と複数のシート状の負極電極とが交互に積層された積層型の電極組立体や、長尺シート状の正極電極と長尺シート状の負極電極とが積層されて巻回された巻回型の電極組立体が知られている。

例えば、特許文献１に開示の二次電池は、巻回型の電極組立体を備える。正極電極及び負極電極はそれぞれ、長尺シート状の金属箔と、金属箔の少なくとも片面に存在する活物質層とを有する。正極電極及び負極電極はそれぞれ、金属箔の長手方向において、金属箔と活物質層とが存在する部分である複数の塗工部と、活物質層が存在せず、金属箔が露出する部分である複数の未塗工部とを交互に有する。電極組立体は、正極電極及び負極電極の塗工部が積層された塗工積層部と、正極電極及び負極電極の未塗工部が積層された未塗工積層部とを有する。

特開２００７−０２６７８６号公報

ところで、積層型の電極組立体を備える二次電池では、電解液は、積層方向と直交する方向の何れの方向からも電極間に流れ込むことができる。一方、捲回型の電極組立体を備える二次電池では、電解液は、捲回軸が延びる方向の両端からは電極間に流れ込むことができるが、塗工部の積層方向及び捲回軸が延びる方向の両方と直交する方向からは電極間に流れ込み難い。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電解液の流れを良好にできる蓄電装置を提供することにある。

上記問題点を解決するための蓄電装置は、長尺シート状の正極の電極と、長尺シート状の負極の電極と、前記正極の電極と前記負極の電極との間に介在する長尺シート状のセパレータとが層状に捲回された電極組立体と、電解液と、前記電極組立体及び前記電解液を収容するケースと、を備えた蓄電装置であって、前記電極は、長尺シート状の金属箔の長手方向において、前記金属箔と活物質層とが存在する部分である複数の塗工部と、前記活物質層が存在せず、前記金属箔が露出する部分である複数の未塗工部とを交互に有し、前記電極組立体は、前記塗工部が積層された塗工積層部と、前記未塗工部が積層された未塗工積層部とを有し、前記電極は、前記未塗工部を貫通する貫通孔を有することを要旨とする。

これによれば、電解液が貫通孔を通過することで、電解液は未塗工部の一方の面側から他方の面側に流れることができる。このため、電解液の電極間の行き来が可能になる。よって、電解液の流れを良好にできる。

また、上記蓄電装置について、前記未塗工部は、前記未塗工部の少なくとも片面に保護層を有し、前記貫通孔は、前記保護層を貫通するのが好ましい。
これによれば、貫通孔を区画する内周面と金属箔の厚さ方向の表面とによって形成される角部は、保護層によって覆われる。このため、角部がセパレータを突き破ることを抑制できる。その結果、セパレータの破れによる電極の短絡を抑制できる。

また、上記蓄電装置について、前記ケースは、前記ケースの壁部のうち重力方向の上側に位置する壁部を貫通する注液口を有し、前記電極組立体は、前記電極の捲回軸が延びる方向が重力方向と直交するように配置され、前記未塗工積層部は、前記注液口を有する壁部と対向し、複数の前記貫通孔のうち、前記注液口の貫通方向から見たときに前記注液口と重なる前記貫通孔の面積は、他の前記貫通孔の面積よりも大きいのが好ましい。

これによれば、注液口から注液された電解液は、注液口と対向する部分に位置する貫通孔をより通過し易くなる。よって、電解液をより効率良く流すことができる。

本発明によれば、電解液の流れを良好にできる。

二次電池の分解斜視図。 電極組立体の平面図。 電極組立体の側面図。 （ａ）は正極電極の平面図、（ｂ）は負極電極の平面図。 電極の製造方法を示す平面図。 電極の製造方法を示す断面図。 別例の電極を示す部分平面図。 別例の電極を示す部分断面図。 別例の電極組立体を示す側面図。 別例の二次電池を示す断面図。 別例の電極組立体を示す斜視図。 別例の二次電池を示す平面図。 別例の電極を示す部分平面図。 別例の電極組立体を示す平面図。

以下、蓄電装置を二次電池に具体化した一実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。
図１に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、直方体状のケース１１と、ケース１１に収容された電極組立体１２と、ケース１１に収容された図示しない電解液とを備える。ケース１１は、有底四角筒状のケース本体１３と、ケース本体１３の開口部１３ａを閉塞する板状の蓋１４とを有する。よって、本実施形態の二次電池１０は、その外観が角型をなす角型電池である。ケース本体１３及び蓋１４は、ケース１１の壁部を構成する。ケース本体１３及び蓋１４は、例えば、アルミニウムなどの金属製である。また、本実施形態の二次電池１０は、リチウムイオン二次電池である。

ケース本体１３は、長方形状の底壁１３ｂと、底壁１３ｂの一対の長側縁部から立設された一対の長側壁１３ｃと、底壁１３ｂの一対の短側縁部から立設された一対の短側壁１３ｄとを有する。蓋１４は、長方形状である。蓋１４は、蓋１４の長手方向の中央に、蓋１４を厚さ方向に貫通する丸孔状の注液口１４ｈを有する。注液口１４ｈは、電解液をケース１１内に注液するための孔である。なお、ケース１１内に電解液が注液された後、注液口１４ｈは、図示しない封止部材によって封止される。本実施形態の二次電池１０は、底壁１３ｂが重力方向の下側に位置し、蓋１４が重力方向の上側に位置する状態で使用される。

図２に示すように、電極組立体１２は、長尺シート状の正極の電極としての正極電極２０と、長尺シート状の負極の電極としての負極電極３０と、２枚の長尺シート状のセパレータ４０とを備える。

図４（ａ）に示すように、正極電極２０は、金属箔としての正極金属箔２１と、活物質層としての正極活物質層２２とを有する。本実施形態の正極金属箔２１は、アルミニウム箔である。正極金属箔２１は、長尺シート状の正極本体部２１ａと、正極本体部２１ａの長手方向に沿う一縁部２１１から突出する複数の正極タブ２１ｂとを有する。正極本体部２１ａの長手方向は、正極電極２０の長手方向であり、正極本体部２１ａの短手方向は、正極電極２０の短手方向である。

図２に示すように、正極活物質層２２は、正極本体部２１ａの両面に複数存在する。正極本体部２１ａの各面に存在する複数の正極活物質層２２は、正極本体部２１ａの長手方向に間隔を空けて配置されている。正極活物質層２２の形状は、全ての正極活物質層２２で同じであり、本実施形態では長方形状である。図４（ａ）に示すように、各正極活物質層２２の長手方向は、正極本体部２１ａの長手方向と一致し、各正極活物質層２２の短手方向は、正極本体部２１ａの短手方向と一致している。正極活物質層２２の長手方向の幅Ｗ２２は、全ての正極活物質層２２で同じである。また、正極活物質層２２の短手方向の寸法は、全ての正極活物質層２２で同じである。正極本体部２１ａの一方の面に存在する正極活物質層２２の各縁部の位置は、正極本体部２１ａの他方の面に存在する正極活物質層２２の各縁部の位置と一致している。

正極電極２０は、正極本体部２１ａの両面に正極活物質層２２が存在する部分である塗工部としての複数の正極塗工部２３と、正極活物質層２２が存在せず、正極本体部２１ａが露出した部分である未塗工部としての複数の正極未塗工部２４とを有する。本実施形態では、正極電極２０は、６つの正極塗工部２３と、５つの正極未塗工部２４とを有する。正極塗工部２３と正極未塗工部２４とは、正極電極２０の長手方向において交互に存在する。

正極電極２０の長手方向における正極未塗工部２４の幅Ｗ２４は、正極未塗工部２４毎に異なる。詳しくは、各正極未塗工部２４の幅Ｗ２４は、正極電極２０の長手方向の第１端２０ａに近い正極未塗工部２４ほど小さく、正極電極２０の長手方向の第２端２０ｂに近い正極未塗工部２４ほど大きくなっている。つまり、正極電極２０の第１端２０ａに近い正極未塗工部２４から第２端２０ｂに近い正極未塗工部２４に向けて、正極未塗工部２４の幅Ｗ２４は徐々に大きくなっている。

各正極タブ２１ｂは、正極活物質層２２が存在せず、正極金属箔２１が露出した部分である。正極タブ２１ｂの形状は、全ての正極タブ２１ｂで同じであり、本実施形態では矩形状である。各正極タブ２１ｂは、正極本体部２１ａにおける正極塗工部２３を構成する部分の一縁部２１１から突出している。つまり、各正極タブ２１ｂは、正極本体部２１ａの長手方向において各正極塗工部２３に対応する位置に配置されている。さらに、各正極タブ２１ｂは、正極活物質層２２の長手方向の一端寄りに位置する正極タブ２１ｂと、正極活物質層２２の長手方向の他端寄りに位置する正極タブ２１ｂとが正極本体部２１ａの長手方向において交互に存在するように配置されている。

図４（ｂ）に示すように、負極電極３０は、金属箔としての負極金属箔３１と、活物質層としての負極活物質層３２とを有する。本実施形態の負極金属箔３１は、銅箔である。負極金属箔３１は、長尺シート状の負極本体部３１ａと、負極本体部３１ａの長手方向に沿う一縁部３１１から突出する複数の負極タブ３１ｂとを有する。本実施形態では、負極本体部３１ａの長手方向の寸法は、正極本体部２１ａの長手方向の寸法よりも長い。負極本体部３１ａの長手方向は、負極電極３０の長手方向であり、負極本体部３１ａの短手方向は、負極電極３０の短手方向である。

図２に示すように、負極活物質層３２は、負極本体部３１ａの両面に複数存在する。負極本体部３１ａの各面に存在する複数の負極活物質層３２は、負極本体部３１ａの長手方向に間隔を空けて配置されている。負極活物質層３２の形状は、全ての負極活物質層３２で同じであり、本実施形態では長方形状である。図４（ｂ）に示すように、各負極活物質層３２の長手方向は、負極本体部３１ａの長手方向と一致し、各負極活物質層３２の短手方向は、負極本体部３１ａの短手方向と一致している。負極活物質層３２の長手方向の幅Ｗ３２は、全ての負極活物質層３２で同じである。本実施形態では、各負極活物質層３２の長手方向の幅Ｗ３２は、各正極活物質層２２の長手方向の幅Ｗ２２よりも大きい。負極活物質層３２の短手方向の寸法は、全ての負極活物質層３２で同じである。負極本体部３１ａの一方の面に存在する負極活物質層３２の各縁部の位置は、負極本体部３１ａの他方の面に存在する負極活物質層３２の各縁部の位置と一致している。

負極電極３０は、負極本体部３１ａの両面に負極活物質層３２が存在する部分である塗工部としての複数の負極塗工部３３と、負極活物質層３２が存在せず、負極本体部３１ａが露出した部分である未塗工部としての複数の負極未塗工部３４とを有する。本実施形態では、負極電極３０は、７つの負極塗工部３３と、６つの負極未塗工部３４とを有する。負極塗工部３３と負極未塗工部３４とは、負極電極３０の長手方向において交互に存在する。負極電極３０の長手方向における負極未塗工部３４の幅Ｗ３４は、負極未塗工部３４毎に異なる。詳しくは、各負極未塗工部３４の幅Ｗ３４は、負極電極３０の長手方向の第１端３０ａに近い負極未塗工部３４ほど小さく、負極電極３０の長手方向の第２端３０ｂに近い負極未塗工部３４ほど大きくなっている。つまり、負極電極３０の第１端３０ａに近い負極未塗工部３４から第２端３０ｂに近い負極未塗工部３４に向けて、負極未塗工部３４の幅Ｗ３４は徐々に大きくなっている。

各負極タブ３１ｂは、負極活物質層３２が存在せず、負極金属箔３１が露出した部分である。負極タブ３１ｂの形状は、全ての負極タブ３１ｂで同じであり、本実施形態では矩形状である。各負極タブ３１ｂは、負極本体部３１ａにおける負極塗工部３３を構成する部分の一縁部３１１から突出している。つまり、各負極タブ３１ｂは、負極電極３０の長手方向において各負極塗工部３３に対応する位置に配置されている。さらに、各負極タブ３１ｂは、負極活物質層３２の長手方向の一端寄りに位置する負極タブ３１ｂと、負極活物質層３２の長手方向の他端寄りに位置する負極タブ３１ｂとが負極電極３０の長手方向において交互に存在するように配置されている。

図２に示すように、各セパレータ４０は、正極電極２０と負極電極３０との間に介在する。各セパレータ４０は、リチウムイオンが通過可能な多孔質膜である。各セパレータ４０の長手方向の寸法は、負極本体部３１ａの長手方向の寸法よりも長く、各セパレータ４０の短手方向の寸法は、負極本体部３１ａの短手方向の寸法とほぼ同じである。

電極組立体１２は、正極電極２０、２枚のセパレータ４０のうちの一方、負極電極３０、及び２枚のセパレータ４０のうちの他方がこの順に積層されたものが、捲回軸Ｌを軸として捲回されることで形成される。正極電極２０、負極電極３０、及び各セパレータ４０の捲回方向は、正極電極２０、負極電極３０、及び各セパレータ４０の長手方向と一致している。電極組立体１２は、正極電極２０と負極電極３０とがセパレータ４０を介して積層された層状構造を有する。本実施形態では、電極組立体１２は、捲回軸Ｌが延びる方向がケース本体１３の底壁１３ｂと蓋１４とが対向する方向と一致するようにケース１１に収容される。よって、捲回軸Ｌが延びる方向は、重力方向と一致している。

正極電極２０及び負極電極３０の第１端２０ａ，３０ａは捲き始め側に位置し、正極電極２０及び負極電極３０の第２端２０ｂ，３０ｂは捲き終わり側に位置する。言い換えると、正極電極２０及び負極電極３０の第１端２０ａ，３０ａは、電極組立体１２の内周側に位置し、正極電極２０及び負極電極３０の第２端２０ｂ，３０ｂは、電極組立体１２の外周側に位置する。

電極組立体１２は、正極塗工部２３と負極塗工部３３とがセパレータ４０を介して交互に積層された塗工積層部１２ａを有する。塗工積層部１２ａにおいて、正極塗工部２３及び負極塗工部３３はそれぞれ平坦状である。正極塗工部２３と負極塗工部３３とが積層される方向を積層方向とする。

塗工積層部１２ａでは、積層方向に隣り合う正極塗工部２３及び負極塗工部３３において、正極本体部２１ａの両面に存在する正極活物質層２２のうち、内周側に位置する正極活物質層２２は、負極本体部３１ａの両面に存在する負極活物質層３２のうち、外周側に位置する負極活物質層３２とセパレータ４０を介して向かい合う。また、積層方向に隣り合う正極塗工部２３及び負極塗工部３３において、正極本体部２１ａの両面に存在する正極活物質層２２のうち、外周側に位置する正極活物質層２２は、負極本体部３１ａの両面に存在する負極活物質層３２のうち、内周側に位置する負極活物質層３２とセパレータ４０を介して向かい合う。本実施形態では、負極活物質層３２の長手方向の両端は、正極活物質層２２の長手方向の両端よりも外側に位置している。

積層方向における電極組立体１２の第１端面１２１は、積層方向の第１端に位置する負極塗工部３３によって構成され、積層方向における電極組立体１２の第２端面１２２は、積層方向の第２端に位置する負極塗工部３３によって構成されている。電極組立体１２の第１端面１２１及び第２端面１２２は、ケース本体１３の長側壁１３ｃと向かい合う面である。

捲回軸Ｌよりも積層方向の第１端側に位置する正極塗工部２３と、捲回軸Ｌよりも積層方向の第２端側に位置する正極塗工部２３とは、正極電極２０の長手方向において交互に存在する。言い換えると、正極電極２０の長手方向において正極未塗工部２４を挟んで隣り合う２つの正極塗工部２３のうち、一方の正極塗工部２３が捲回軸Ｌよりも積層方向の第１端側に位置する場合、他方の正極塗工部２３は捲回軸Ｌよりも積層方向の第２端側に位置する。

同様に、捲回軸Ｌよりも積層方向の第１端側に位置する負極塗工部３３と、捲回軸Ｌよりも積層方向の第２端側に位置する負極塗工部３３とは、負極電極３０の長手方向において交互に存在する。言い換えると、負極電極３０の長手方向において負極未塗工部３４を挟んで隣り合う２つの負極塗工部３３のうち、一方の負極塗工部３３が捲回軸Ｌよりも積層方向の第１端側に位置する場合、他方の負極塗工部３３は、捲回軸Ｌよりも積層方向の第２端側に位置する。

電極組立体１２において、各正極タブ２１ｂは積層方向に一列に並び、各負極タブ３１ｂは、各正極タブ２１ｂが一列に並ぶ位置とは異なる位置で積層方向に一列に並ぶ。本実施形態では、各正極タブ２１ｂは、正極活物質層２２及び負極活物質層３２の長手方向の一端側で積層方向へ一列に並び、各負極タブ３１ｂは、正極活物質層２２及び負極活物質層３２の長手方向の他端側で積層方向へ一列に並ぶ。図１に示すように、電極組立体１２は、一列に並ぶ複数の正極タブ２１ｂが積層された正極タブ群１５と、正極タブ２１ｂとは異なる位置で一列に並ぶ複数の負極タブ３１ｂが積層された負極タブ群１６とを有する。

電極組立体１２は、正極活物質層２２及び負極活物質層３２の長手方向において塗工積層部１２ａよりも一端側に位置する未塗工積層部としての第１未塗工積層部１２ｂと、正極活物質層２２及び負極活物質層３２の長手方向において塗工積層部１２ａよりも他端側に位置する未塗工積層部としての第２未塗工積層部１２ｃとを有する。第１未塗工積層部１２ｂ及び第２未塗工積層部１２ｃは、正極未塗工部２４と負極未塗工部３４とがセパレータ４０を介して交互に積層された部分である。第１未塗工積層部１２ｂ及び第２未塗工積層部１２ｃは、ケース本体１３の長側壁１３ｃ及び短側壁１３ｄと向かい合う面である。第１未塗工積層部１２ｂにおいて、正極未塗工部２４及び負極未塗工部３４は、塗工積層部１２ａから離れる向きに凸となるように湾曲している。また、第２未塗工積層部１２ｃにおいて、正極未塗工部２４及び負極未塗工部３４は、塗工積層部１２ａから離れる向きに凸となるように湾曲している。

第１未塗工積層部１２ｂを構成する正極未塗工部２４と、第２未塗工積層部１２ｃを構成する正極未塗工部２４とは、正極電極２０の長手方向において交互に存在する。言い換えると、正極電極２０の長手方向において正極塗工部２３を挟んで隣り合う２つの正極未塗工部２４のうち、一方の正極未塗工部２４が第１未塗工積層部１２ｂを構成する場合、他方の正極未塗工部２４は第２未塗工積層部１２ｃを構成する。

同様に、第１未塗工積層部１２ｂを構成する負極未塗工部３４と、第２未塗工積層部１２ｃを構成する負極未塗工部３４とは、負極電極３０の長手方向において交互に存在する。言い換えると、負極電極３０の長手方向において負極塗工部３３を挟んで隣り合う２つの負極未塗工部３４のうち、一方の負極未塗工部３４が第１未塗工積層部１２ｂを構成する場合、他方の負極未塗工部３４は第２未塗工積層部１２ｃを構成する。

上述したように、正極電極２０及び負極電極３０は、各第１端２０ａ，３０ａが捲き始め側となるように捲回されている。このため、正極電極２０の長手方向における正極未塗工部２４の幅Ｗ２４は、第１未塗工積層部１２ｂにおいて外周側に位置する正極未塗工部２４ほど長くなっている。また、正極電極２０の長手方向における正極未塗工部２４の幅Ｗ２４は、第２未塗工積層部１２ｃにおいて外周側に位置する正極未塗工部２４ほど長くなっている。負極電極３０の長手方向における負極未塗工部３４の幅Ｗ３４は、第１未塗工積層部１２ｂにおいて外周側に位置する負極未塗工部３４ほど長くなっている。また、負極電極３０の長手方向における負極未塗工部３４の幅Ｗ３４は、第２未塗工積層部１２ｃにおいて外周側に位置する負極未塗工部３４ほど長くなっている。

図１に示すように、二次電池１０は、電極組立体１２から電気を取り出すための正極端子構造１７及び負極端子構造１８を備える。正極端子構造１７は、正極タブ群１５と接合された板状の正極導電部材１７ａと、正極導電部材１７ａから突出する棒状の正極端子１７ｂとを有する。負極端子構造１８は、負極タブ群１６と接合された板状の負極導電部材１８ａと、負極導電部材１８ａから突出する棒状の負極端子１８ｂとを有する。正極端子１７ｂ及び負極端子１８ｂはそれぞれ、蓋１４を貫通してケース１１の外部に突出し、ケース１１の内外を繋ぐ。正極端子１７ｂ及び負極端子１８ｂには、二次電池１０同士を電気的に接続する図示しない外部装置としてのバスバーが固定可能である。二次電池１０は、蓋１４と正極端子１７ｂ又は負極端子１８ｂとを絶縁するための絶縁リング１９を備える。

次に、正極電極２０及び負極電極３０の貫通孔２４ｈ，３４ｈについて説明する。
図２及び図４（ａ）に示すように、正極電極２０は、各正極未塗工部２４を貫通する貫通孔２４ｈを有する。本実施形態では、正極電極２０は、各正極未塗工部２４に、正極本体部２１ａの短手方向に一列に並ぶ６つの貫通孔２４ｈを有する。各貫通孔２４ｈは、丸孔状である。各貫通孔２４ｈの中心は、正極電極２０の長手方向における正極未塗工部２４の中央に位置する。各貫通孔２４ｈの径Ｒ２４ｈは、全ての貫通孔２４ｈで同じである。

図２及び図４（ｂ）に示すように、負極電極３０は、各負極未塗工部３４を貫通する貫通孔３４ｈを有する。本実施形態では、負極電極３０は、各負極未塗工部３４に、負極本体部３１ａの短手方向に一列に並ぶ６つの貫通孔３４ｈを有する。各貫通孔３４ｈは、丸孔状である。各貫通孔３４ｈの中心は、負極電極３０の長手方向における負極未塗工部３４の中央に位置する。各貫通孔３４ｈの径Ｒ３４ｈは、全ての貫通孔３４ｈで同じである。

ここで、正極電極２０の製造方法について説明する。なお、負極電極３０も、正極電極２０の製造方法と同じ製造方法によって製造される。
図５に示すように、正極電極２０の製造方法は、正極金属箔２１の前駆体である長尺シート状の金属箔材料２１０の両面に、正極活物質層２２の前駆体である活物質合剤２２０を塗工する第１塗工工程を有する。活物質合剤２２０は、正極活物質、導電材、バインダ、及び溶媒が混練されたものである。

本実施形態の第１塗工工程では、活物質合剤２２０は、金属箔材料２１０の長手方向において間欠的に塗工される。詳しくは、活物質合剤２２０は、金属箔材料２１０の長手方向における活物質合剤２２０同士の間隔が正極未塗工部２４の幅Ｗ２４と一致するように塗工される。つまり、活物質合剤２２０は、金属箔材料２１０の長手方向における活物質合剤２２０同士の間隔が徐々に広がる、又は狭くなるように塗工される。金属箔材料２１０の短手方向の一端部には、活物質合剤２２０は塗工されない。

これにより、金属箔材料２１０の両面に活物質合剤２２０が塗工された塗工部前駆体２３０と、活物質合剤２２０が塗工されず、金属箔材料２１０が露出した正極未塗工部２４とを金属箔材料２１０の長手方向に交互に有する電極材料２００が製造される。

正極電極２０の製造方法は、電極材料２００を切断する切断工程を有する。切断工程では、図示しないプレス型により、正極電極２０の外形と同形状に設定された第１切断線Ｌ１に沿って電極材料２００を打ち抜くことで、電極前駆体２００ａを形成する。これにより、金属箔材料２１０から、正極本体部２１ａと複数の正極タブ２１ｂとを有する正極金属箔２１が形成される。

また、正極電極２０の製造方法は、各正極未塗工部２４に貫通孔２４ｈを形成する孔形成工程を有する。孔形成工程では、図示しないプレス型により、円形状の第２切断線Ｌ２に沿って各正極未塗工部２４を切断することで貫通孔２４ｈを形成する。

図６に示すように、正極電極２０の製造方法は、電極前駆体２００ａをプレスして、活物質合剤２２０における活物質の密度を所定の密度まで上げるプレス工程を有する。プレス工程は、プレス装置５０によって行われる。プレス装置５０は、電極前駆体２００ａを挟んで上下方向の両側に配置された一対のプレスロール５１，５２を備える。各プレスロール５１，５２は、図示しない回転軸によって回転可能に支持されている。各プレスロール５１，５２は、回転軸に接続された図示しない駆動装置によって回転軸とともに一体回転する。

電極前駆体２００ａは、図示しない搬送装置により、回転する一対のプレスロール５１，５２間を通過するように正極金属箔２１の長手方向に搬送される。これにより、塗工部前駆体２３０は、一対のプレスロール５１,５２によってプレスされる。プレス工程により、活物質合剤２２０は正極活物質層２２となり、塗工部前駆体２３０は正極塗工部２３となる。また、電極前駆体２００ａは、正極電極２０となる。

図２及び図３に示すように、第１未塗工積層部１２ｂにおいて、各貫通孔２４ｈ，３４ｈは、正極未塗工部２４と負極未塗工部３４とが積層される方向に重なっている。また、第２未塗工積層部１２ｃにおいて、各貫通孔２４ｈ,３４ｈは、正極未塗工部２４と負極未塗工部３４とが積層される方向に重なっている。

本実施形態の作用について説明する。
電解液が貫通孔２４ｈ，３４ｈを通過することで、電解液は、正極未塗工部２４又は負極未塗工部３４の一方の面側から他方の面側に流れる。このため、電解液は、セパレータ４０を介して正極電極２０と負極電極３０との間を行き来することができる。よって、電解液の流れが良好になる。

本実施形態の効果について説明する。
（１）電解液が貫通孔２４ｈ，３４ｈを通過することで、電解液は、正極未塗工部２４又は負極未塗工部３４の一方の面側から他方の面側に流れることができる。このため、電解液は、セパレータ４０を介して正極電極２０と負極電極３０との間を行き来することができる。よって、電解液の流れが良好になる。

（２）各貫通孔２４ｈの中心は、正極電極２０の長手方向における正極未塗工部２４の中央に位置している。また、各貫通孔３４ｈの中心は、負極電極３０の長手方向における負極未塗工部３４の中央に位置している。このため、正極未塗工部２４及び負極未塗工部３４を積層して第１未塗工積層部１２ｂ及び第２未塗工積層部１２ｃを形成する際に、貫通孔２４ｈ，３４ｈが重なり易くなる。貫通孔２４ｈ，３４ｈが重なっていることで、電解液は、貫通孔２４ｈ，３４ｈを介して正極電極２０と負極電極３０との間をよりスムーズに行き来することができる。

（３）プレス工程では、正極金属箔２１における正極塗工部２３を構成する部分はプレスされるのに対し、正極金属箔２１における正極未塗工部２４を構成する部分はプレスされない。このため、正極金属箔２１における正極未塗工部２４を構成する部分の伸び量は、正極金属箔２１における正極塗工部２３を構成する部分の伸び量よりも小さい。つまり、正極金属箔２１の長手方向において、正極金属箔２１の伸び量に差が生じる。このような正極金属箔２１の伸び量の差は、正極未塗工部２４の皺の原因となり得る。これに対し、本実施形態では、正極未塗工部２４が貫通孔２４ｈを有するため、正極金属箔２１の伸び量の差は貫通孔２４ｈによって吸収される。よって、正極未塗工部２４に皺が生じ難くなる。同様に、プレス工程における負極金属箔３１の伸び量の差は、負極未塗工部３４に形成された貫通孔３４ｈによって吸収されるため、負極未塗工部３４に皺が生じ難くなる。

（４）貫通孔２４ｈの径Ｒ２４ｈは、全ての貫通孔２４ｈで同じである。このため、各正極未塗工部２４に貫通孔２４ｈを形成する際、同じプレス型を用いることができる。よって、正極電極２０の製造装置を簡素化できる。貫通孔３４ｈの径Ｒ３４ｈは、全ての貫通孔３４ｈで同じである。このため、各負極未塗工部３４に貫通孔３４ｈを形成する際、同じプレス型を用いることができる。よって、負極電極３０の製造装置を簡素化できる。

（５）全ての正極未塗工部２４が貫通孔２４ｈを有する。このため、一部の正極未塗工部２４が貫通孔２４ｈを有する場合と比較して、電解液の流れがより良好になる。また、全ての負極未塗工部３４が貫通孔３４ｈを有する。このため、一部の負極未塗工部３４が貫通孔３４ｈを有する場合と比較して、電解液の流れがより良好になる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○ 正極未塗工部２４及び負極未塗工部３４の何れか一方が貫通孔２４ｈ，３４ｈを有するのであれば、他方は貫通孔を有していなくてもよい。

○ 全ての正極未塗工部２４が貫通孔２４ｈを有していなくてもよい。また、全ての負極未塗工部３４が貫通孔３４ｈを有していなくてもよい。
○ 貫通孔２４ｈ，３４ｈの形状は、丸孔状に限定されず、例えば、四角孔であってもよいし、楕円孔であってもよい。

○ 貫通孔は、正極未塗工部２４又は負極未塗工部３４を貫通するのであれば、貫通孔に限定されない。
例えば、図７に示すように、貫通孔は、スリット２４ｓ，３４ｓであってもよい。図７に示すスリット２４ｓ，３４ｓは、正極電極２０又は負極電極３０の長手方向に沿って直線状に延びる。また、スリット２４ｓ,３４ｓは、正極電極２０又は負極電極３０の長手方向において正極未塗工部２４全体又は負極未塗工部３４全体に亘って存在する。

○ 図８に示すように、正極電極２０は、正極本体部２１ａにおける正極未塗工部２４を構成する部分の両面に保護層２５を有していてもよい。保護層２５は、例えば、正極本体部２１ａにおける正極未塗工部２４を構成し得る部分の両面に、樹脂やセラミックなどの絶縁性材料を塗工することで形成される。貫通孔２４ｈは、保護層２５が形成された状態の正極未塗工部２４を打ち抜くことで形成される。このため、貫通孔２４ｈを形成するために正極金属箔２１を打ち抜く際には保護層２５も打ち抜かれる。貫通孔２４ｈは、保護層２５を貫通する。

同様に、負極電極３０は、負極本体部３１ａにおける負極未塗工部３４を構成する部分の両面に保護層３５を有していてもよい。保護層３５は、例えば、負極本体部３１ａにおける負極未塗工部３４を構成し得る部分の両面に、樹脂やセラミックなどの絶縁性材料を塗工することで形成される。貫通孔３４ｈは、保護層３５が形成された状態の負極未塗工部３４を打ち抜くことで形成される。このため、貫通孔３４ｈを形成するために負極金属箔３１を打ち抜く際には保護層３５も打ち抜かれる。貫通孔３４ｈは、保護層３５を貫通する。

この場合、貫通孔２４ｈ,３４ｈを区画する内周面と、正極金属箔２１又は負極金属箔３１の厚さ方向の表面とによって形成される角部Ｃは、保護層２５,３５によって覆われる。このため、角部Ｃがセパレータ４０を突き破ることが抑制される。よって、セパレータ４０の破れによる正極未塗工部２４と負極未塗工部３４との短絡を抑制できる。

また、保護層２５によって正極金属箔２１が補強されているため、貫通孔２４ｈが伸展することを抑制できる。よって、貫通孔２４ｈの伸展によって生じ得る、正極金属箔２１における正極塗工部２３を構成する部分の破れを抑制できる。その結果、正極金属箔２１の破れによる正極活物質層２２の脱落を抑制できる。また、負極未塗工部３４の保護層３５でも、同様の効果が得られる。

なお、正極未塗工部２４又は負極未塗工部３４における保護層２５,３５の形成範囲は、適宜変更してよい。例えば、保護層２５,３５は、正極本体部２１ａ又は負極本体部３１ａにおける正極未塗工部２４又は負極未塗工部３４を構成する部分の片面のみに存在していてもよい。また、例えば、保護層２５,３５は、貫通孔２４ｈ,３４ｈを取り囲む環状に存在していてもよい。

○ 各貫通孔２４ｈの中心は、正極電極２０の長手方向における正極未塗工部２４の中央からずれていてもよい。また、各貫通孔３４ｈの中心は、負極電極３０の長手方向における負極未塗工部３４の中央からずれていてもよい。

○ 正極本体部２１ａ又は負極本体部３１ａの短手方向に一列に並ぶ複数の貫通孔２４ｈ，３４ｈについて、各貫通孔２４ｈ，３４ｈの径Ｒ２４ｈ，Ｒ３４ｈは異なっていてもよい。

例えば、図９に示すように、貫通孔２４ｈ，３４ｈの径Ｒ２４ｈ,Ｒ３４ｈは、正極電極２０又は負極電極３０の短手方向の両端に近い貫通孔２４ｈ，３４ｈほど大きく、正極電極２０又は負極電極３０の短手方向の中央に近い貫通孔２４ｈ，３４ｈほど小さくなっていてもよい。

電極組立体１２は、上記実施形態と同様、捲回軸Ｌが重力方向と一致するように配置される。このため、正極本体部２１ａ及び負極本体部３１ａの短手方向に一列に並ぶ複数の貫通孔２４ｈ,３４ｈについて、貫通孔２４ｈ,３４ｈの径Ｒ２４ｈ，Ｒ３４ｈは、重力方向の上側及び下側に位置する貫通孔２４ｈ,３４ｈほど大きく、重力方向の中央付近に位置する貫通孔２４ｈ,３４ｈほど小さくなる。

電解液をケース１１内に注液する際、電解液は、ケース１１の底壁１３ｂ側から蓋１４側に向けて順に満たされる。このため、重力方向の下側に位置する貫通孔２４ｈ，３４ｈの径Ｒ２４ｈ，Ｒ３４ｈを、重力方向の中央に位置する貫通孔２４ｈ，３４ｈの径Ｒ２４ｈ，Ｒ３４ｈよりも大きくすることで、電解液が重力方向の下側に位置する貫通孔２４ｈ，３４ｈを通過し易くなる。よって、電解液を効率良く流すことができる。

また、電解液をケース１１内に注液する際に気泡が発生することがある。発生した気泡は、電解液の液面に向かって浮上する。このため、重力方向の上側に位置する貫通孔２４ｈ，３４ｈの径Ｒ２４ｈ，Ｒ３４ｈを、重力方向の中央に位置する貫通孔２４ｈ，３４ｈの径Ｒ２４ｈ，Ｒ３４ｈよりも大きくすることで、重力方向の上側に位置する貫通孔２４ｈ，３４ｈから気泡を逃がし易くなる。よって、電解液の正極電極２０又は負極電極３０への含浸が気泡により妨げられることを抑制できる。

○ 正極本体部２１ａの短手方向に一列に並ぶ貫通孔２４ｈの数は適宜変更してもよい。また、負極本体部３１ａの短手方向に一列に並ぶ貫通孔３４ｈの数は適宜変更してもよい。

○ 正極本体部２１ａの短手方向に一列に並ぶ貫通孔２４ｈは、正極本体部２１ａの長手方向において複数列配置されていてもよい。また、負極本体部３１ａの短手方向に一列に並ぶ貫通孔３４ｈは、負極本体部３１ａの長手方向において複数列配置されていてもよい。

この場合、例えば、特定の列に属する貫通孔２４ｈ，３４ｈと、正極本体部２１ａ又は負極本体部３１ａの長手方向に隣り合う列に属する貫通孔２４ｈ，３４ｈとは、正極本体部２１ａ又は負極本体部３１ａの短手方向において互い違いに配置されていてもよい。つまり、貫通孔２４ｈ，３４ｈは、千鳥状に配置されていてもよい。

○ 各正極未塗工部２４が有する貫通孔２４ｈの数は、全ての正極未塗工部２４で同じでなくてもよい。例えば、貫通孔２４ｈの数は、正極電極２０の長手方向の第１端２０ａに近い正極未塗工部２４ほど少なく、正極電極２０の長手方向の第２端２０ｂに近い正極未塗工部２４ほど多くなっていてもよい。言い換えると、貫通孔２４ｈの数は、電極組立体１２の内周側に位置する正極未塗工部２４ほど少なく、外周側に位置する正極未塗工部２４ほど多くなっていてもよい。

また、各負極未塗工部３４が有する貫通孔３４ｈの数は、全ての負極未塗工部３４で同じでなくてもよい。例えば、貫通孔３４ｈの数は、負極電極３０の長手方向の第１端３０ａに近い負極未塗工部３４ほど少なく、負極電極３０の長手方向の第２端３０ｂに近い負極未塗工部３４ほど多くなっていてもよい。言い換えると、貫通孔３４ｈの数は、電極組立体１２の内周側に位置する負極未塗工部３４ほど少なく、外周側に位置する負極未塗工部３４ほど多くなっていてもよい。

○ 二次電池１０の構成は、例えば、次のように変更してもよい。
図１０では、電極組立体１２は、捲回軸Ｌが延びる方向が重力方向と直交するようにケース１１に収容される。ケース１１に電極組立体１２が収容された状態において、第１未塗工積層部１２ｂは蓋１４と対向し、第２未塗工積層部１２ｃはケース本体１３の底壁１３ｂと対向する。

正極タブ２１ｂは、正極本体部２１ａの長手方向全体に亘って帯状に存在し、負極タブ３１ｂは、負極本体部３１ａの長手方向全体に亘って帯状に存在する。電極組立体１２は、捲回軸Ｌの一端側に正極タブ２１ｂが捲回された正極タブ捲回部１２ｄを有し、捲回軸Ｌの他端側に負極タブ３１ｂが捲回された負極タブ捲回部１２ｅを有する。正極導電部材１７ａは、正極タブ捲回部１２ｄに接合され、負極導電部材１８ａは、負極タブ捲回部１２ｅに接合される。

図１１に示すように、各負極未塗工部３４は、負極本体部３１ａの短手方向において一列に並ぶ７つの貫通孔３４ｈを有する。一列に並ぶ７つの貫通孔３４ｈのうち、中央に位置する貫通孔３４ｈの径Ｒ３４ｈは、他の貫通孔３４ｈの径Ｒ３４ｈよりも大きい。よって、一列に並ぶ７つの貫通孔３４ｈのうち、中央に位置する貫通孔３４ｈの面積は、他の貫通孔３４ｈの面積よりも大きい。

図示しないが、各正極未塗工部２４は、正極本体部２１ａの短手方向において一列に並ぶ７つの貫通孔２４ｈを有する。一列に並ぶ７つの貫通孔２４ｈのうち、中央に位置する貫通孔２４ｈの径は、他の貫通孔２４ｈの径よりも大きい。よって、一列に並ぶ７つの貫通孔２４ｈのうち、中央に位置する貫通孔２４ｈの面積は、他の貫通孔２４ｈの面積よりも大きい。

図１２に示すように、電極組立体１２は、蓋１４の厚さ方向から見たとき、一列に並ぶ７つの貫通孔２４ｈ，３４ｈのうちの中央に位置する貫通孔２４ｈ，３４ｈが注液口１４ｈと重なるようにケース１１内に配置されている。上述したように、中央に位置する貫通孔２４ｈ，３４ｈの面積は、他の貫通孔２４ｈ，３４ｈの面積よりも大きく設定されている。このため、注液口１４ｈから注液された電解液は、中央に位置する貫通孔２４ｈ，３４ｈをより通過し易い。よって、電解液を効率良く流すことができる。

○ 貫通孔２４ｈ，３４ｈの径Ｒ２４ｈ，Ｒ３４ｈは、全ての貫通孔２４ｈ，３４ｈで同じ径でなくてもよい。
例えば、図１３及び図１４に示すように、各貫通孔２４ｈ，３４ｈの径Ｒ２４ｈ，Ｒ３４ｈは、正極電極２０又は負極電極３０の長手方向の第１端２０ａ，３０ａに近い貫通孔２４ｈ，３４ｈほど小さく、正極電極２０又は負極電極３０の長手方向の第２端２０ｂ，３０ｂに近い貫通孔２４ｈほど大きくなっていてもよい。言い換えると、第１未塗工積層部１２ｂにおいて、各貫通孔２４ｈ，３４ｈの径Ｒ２４ｈ，Ｒ３４ｈは、外周側に位置する貫通孔２４ｈ，３４ｈほど大きくなっていてもよい。また、第２未塗工積層部１２ｃにおいて、各貫通孔２４ｈ，３４ｈの径Ｒ２４ｈ，Ｒ３４ｈは、外周側に位置する貫通孔２４ｈ，３４ｈほど大きくなっていてもよい。

この場合、正極電極２０及び負極電極３０が捲回方向に積層ずれすることにより、各貫通孔２４ｈ，３４ｈの中心がずれたとしても、各貫通孔２４ｈ，３４ｈの径Ｒ２４ｈ，Ｒ３４ｈに内周側と外周側とで差があることで、外周側に位置する貫通孔２４ｈ，３４ｈの一部と、内周側に位置する貫通孔２４ｈ，３４ｈとが重なり易くなる。よって、各貫通孔２４ｈ,３４ｈを重ね易くなる。

○ 第１未塗工積層部１２ｂにおいて、正極未塗工部２４及び負極未塗工部３４は、正極活物質層２２及び負極活物質層３２の長手方向と直交する平面状に積層されていてもよい。同様に、第２未塗工積層部１２ｃにおいて、正極未塗工部２４及び負極未塗工部３４は、正極活物質層２２及び負極活物質層３２の長手方向と直交する平面状に積層されていてもよい。

○ 負極本体部３１ａの長手方向の寸法は、正極本体部２１ａの長手方向の寸法と同じでもよいし、正極本体部２１ａの長手方向の寸法よりも短くてもよい。
○ 正極電極２０が有する正極塗工部２３及び正極未塗工部２４の数は、適宜変更してよい。また、負極電極３０が有する負極塗工部３３及び負極未塗工部３４の数は、適宜変更してよい。

○ 正極電極２０において、正極活物質層２２は正極金属箔２１の片面に存在してもよい。同様に、負極電極３０において、負極活物質層３２は負極金属箔３１の片面に存在してもよい。ただし、正極活物質層２２と負極活物質層３２とは、セパレータ４０を介して互いに対向するものとする。

○ 正極活物質層２２の長手方向の幅Ｗ２２は、全ての正極活物質層２２で同じでなくてもよい。また、負極活物質層３２の長手方向の幅Ｗ３２は、全ての負極活物質層３２で同じでなくてもよい。

○ 負極活物質層３２の長手方向の幅Ｗ３２は、正極活物質層２２の長手方向の幅Ｗ２２と同じでもよいし、正極活物質層２２の長手方向の幅Ｗ２２よりも小さくてもよい。
○ 電極組立体１２と電気を授受できるのであれば、正極端子構造１７及び負極端子構造１８の具体的な構造は適宜変更してよい。

○ 注液口１４ｈは、ケース本体１３に形成されていてもよい。
○ 二次電池１０は、リチウムイオン二次電池でもよいし、他の二次電池であってもよい。要は、正極用の活物質と負極用の活物質との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。

○ 蓄電装置は、例えばキャパシタなど、二次電池以外の蓄電装置にも適用可能である。
上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。

（イ）前記貫通孔は、前記電極の長手方向において前記未塗工部の中央に位置する請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の蓄電装置。

１０…蓄電装置としての二次電池、１１…ケース、１２…電極組立体、１２ａ…塗工積層部、１２ｂ…未塗工積層部としての第１未塗工積層部、１２ｃ…未塗工積層部としての第２未塗工積層部、１４…壁部としての蓋、１４ｈ…注液口、２０…正極の電極としての正極電極、２１…金属箔としての正極金属箔、２２…活物質層としての正極活物質層、２３…塗工部としての正極塗工部、２４…未塗工部としての正極未塗工部、２４ｈ…貫通孔としての貫通孔、２５…保護層、３０…負極の電極としての負極電極、３１…金属箔としての負極金属箔、３２…活物質層としての負極活物質層、３３…塗工部としての負極塗工部、３４…未塗工部としての負極未塗工部、３４ｈ…貫通孔としての貫通孔、３５…保護層、４０…セパレータ、Ｌ…捲回軸。

Claims (3)

1. 長尺シート状の正極の電極と、長尺シート状の負極の電極と、前記正極の電極と前記負極の電極との間に介在する長尺シート状のセパレータとが層状に捲回された電極組立体と、
   電解液と、
   前記電極組立体及び前記電解液を収容するケースと、
   を備えた蓄電装置であって、
   前記電極は、長尺シート状の金属箔の長手方向において、前記金属箔と活物質層とが存在する部分である複数の塗工部と、前記活物質層が存在せず、前記金属箔が露出する部分である複数の未塗工部とを交互に有し、
   前記電極組立体は、前記塗工部が積層された塗工積層部と、前記未塗工部が積層された未塗工積層部とを有し、
   前記電極は、前記未塗工部を貫通する貫通孔を有する蓄電装置。
2. 前記未塗工部は、前記未塗工部の少なくとも片面に保護層を有し、
   前記貫通孔は、前記保護層を貫通する請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記ケースは、前記ケースの壁部のうち重力方向の上側に位置する壁部を貫通する注液口を有し、
   前記電極組立体は、前記電極の捲回軸が延びる方向が重力方向と直交するように配置され、
   前記未塗工積層部は、前記注液口を有する壁部と対向し、
   複数の前記貫通孔のうち、前記注液口の貫通方向から見たときに前記注液口と重なる前記貫通孔の面積は、他の前記貫通孔の面積よりも大きい請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。