JP2021163665A - 二次電池及び二次電池製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】正極シート、セパレータ、及び負極シートを積層した積層体に電解液をムラ無く含浸させることが可能な二次電池を提供する。【解決手段】二次電池は、正極シート、負極シート、及びそれらの間に挟まれたセパレータを有する積層体と、積層体を収納するケースと、を備える。積層体は、正極シート、セパレータ、及び負極シートのそれぞれの間を貼り合わせた接着層２４を有する。少なくともセパレータ及び負極シートの間又はセパレータ及び正極シートの間における接着層２４は、電解液が含浸する空間として、積層体の中央部に配された中央空間２４ｃと、中央空間２４ｃから端部に向けて連通する複数の放射状流路２４ｂと、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、二次電池及び二次電池製造方法に関する。

二次電池では、正極シートと負極シートとによりセパレータを挟み込む構造により発電体を形成する。また、二次電池の収納方法として、複数の正極板と複数の負極板及び複数のセパレータを、正極シートと負極シートとの間にセパレータが挟まれる形態で積層する積層構造がある。

特許文献１には、正極板と負極板とそれらの間に挟まれるセパレータとを備え、セパレータが、多孔質樹脂層と、間欠的に形成されて正極板又は負極板に直接対向する接着層とを有する積層電極体が記載されている。特許文献１に記載の積層電極体では、接着層が、セパレータの平面視においてセパレータの外縁から連続する波線パターンの接着剤非存在領域を残すよう配置される。

特開２０１９−０５３８６２号公報

特許文献１に記載の積層電極体では、接着剤非存在領域を通して電解液をセパレータ全体に効率良く含浸させることを目的としているが、波線パターンの両端側から電解液が含浸していくため中央部分まで電解液が含浸しないことがある。よって、より電解液を積層電極体（積層体）全体に含浸させることができるような、つまり含浸ムラがないように電解液を含浸させることができるような構造や製造方法が求められる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、正極シート、セパレータ、及び負極シートを積層した積層体に電解液をムラ無く含浸させることが可能な二次電池及びその製造方法を提供することを、その目的とする。

本発明の一態様に係る二次電池は、積層体と、前記積層体を収納するケースと、を備え、前記積層体は、正極シートと、負極シートと、前記正極シートと前記負極シートの間に挟まれたセパレータと、前記正極シート、前記セパレータ、及び前記負極シートのそれぞれの間を貼り合わせた接着層と、を有し、少なくとも前記セパレータ及び前記負極シートの間又は前記セパレータ及び前記正極シートの間における前記接着層は、電解液が含浸する空間として、前記積層体の中央部に配された中央空間と、前記中央空間から端部に向けて連通する複数の放射状流路と、を有する、ものである。

この態様に係る二次電池は、複数の放射状流路と中央空間とを有する接着層により、効率的に電解液を含浸させることができるようになる。これにより、二次電池において、積層体に電解液をムラ無く含浸させておくことが可能になる。

また、前記複数の放射状流路は、各放射状流路の、前記積層体の積層方向に垂直な面上の放射角度が略一定になるように配されている、ものとすることができる。或いは、前記複数の放射状流路は、各放射状流路の前記端部側の断面積が略一定になるように配されている、ものとすることもできる。いずれの構成でも、積層体がケース内において各辺から略均一に電解液を侵入させるような構造である場合において、積層体に電解液をムラ無く含浸させておくことができる。

若しくは、前記複数の放射状流路は、前記端部のうちの１つである第１端部へ向かう放射状流路の、前記積層体の積層方向に垂直な面上の放射角度が、前記第１端部以外の端部に向かう放射状流路の前記放射角度より大きくなるように配されている、ものとすることもできる。或いは、前記複数の放射状流路は、前記端部のうちの１つである第１端部へ向かう放射状流路の前記第１端部側の断面積が、前記第１端部以外の端部に向かう放射状流路の端部側の断面積に比べて広くなるように配されている、ものとすることもできる。いずれの構成でも、積層体がケース内において他の端部に比べて第１端部から多くの電解液を侵入させるような構造である場合において、積層体に電解液をムラ無く含浸させておくことができる。

また、前記少なくとも前記セパレータ及び前記負極シートの間又は前記セパレータ及び前記正極シートの間における前記接着層は、隣り合う放射状流路の間が接着剤による壁で仕切られる、ものとすることができる。これにより、放射状流路を容易に且つ確実に形成することができ、積層体に電解液をよりムラ無く含浸させることができる。

若しくは、前記少なくとも前記セパレータ及び前記負極シートの間又は前記セパレータ及び前記正極シートの間における前記接着層は、隣り合う放射状流路の間が高密度の接着剤による壁で仕切られ、各放射状流路は、前記壁の部分より低密度の接着剤が配された流路である、ものとすることもできる。これにより、放射状流路を容易に形成することができ、積層体に電解液をよりムラ無く含浸させることができる。

本発明の他の態様に係る二次電池製造方法は、正極シートと、負極シートと、前記正極シート及び前記負極シートの間に挟まれるセパレータと、を有する積層体と、前記積層体を収納するケースと、を備えた二次電池を製造する二次電池製造方法であって、前記正極シート、前記セパレータ、及び前記負極シートのそれぞれの間に接着層を配して、前記正極シート、前記セパレータ、及び前記負極シートを積層させ、両面から加圧して前記積層体を生成する積層体生成工程と、前記積層体生成工程により生成された前記積層体を前記ケースに収納し、前記積層体に電解液を含浸させる含浸工程と、を備え、前記電解液が含浸する空間として、前記積層体の中央部に配された中央空間と前記中央空間から端部に向けて連通する複数の放射状流路とを有するように、少なくとも前記セパレータ及び前記負極シートの間又は前記セパレータ及び前記正極シートの間における前記接着層を形成する接着層形成工程を備える、ものである。

この態様に係る二次電池製造方法は、複数の放射状流路と中央空間とを有する接着層により、効率的に電解液を含浸させることができるようになる。これにより、二次電池を製造するに際し、積層体に電解液をムラ無く含浸させることが可能になる。

また、前記接着層形成工程は、少なくとも前記セパレータ及び前記負極シートの間又は前記セパレータ及び前記正極シートの間に配する前記接着層として、前記複数の放射状流路における隣り合う放射状流路の壁となる領域に接着剤を塗布する工程を含む、ものとすることができる。これにより、放射状流路を容易に且つ確実に形成することができ、積層体に電解液をよりムラ無く含浸させることができる。

若しくは、前記接着層形成工程は、前記接着層を形成する全領域に接着剤を塗布する工程と、少なくとも前記セパレータ及び前記負極シートの間又は前記セパレータ及び前記正極シートの間に配する前記接着層を形成する工程において、前記複数の放射状流路における隣り合う放射状流路の壁となる領域に凸部を設けた加圧部材で加圧する工程と、を含み、隣り合う放射状流路の間が高密度の接着剤による壁で仕切られ、各放射状流路が前記壁の部分より低密度の接着剤が配された流路となるように、前記少なくとも前記セパレータ及び前記負極シートの間又は前記セパレータ及び前記正極シートの間に配する前記接着層を形成する、ものとすることもできる。これにより、放射状流路を容易に形成することができ、積層体に電解液をよりムラ無く含浸させることができる。

本発明により、正極シート、セパレータ、及び負極シートを積層した積層体に電解液をムラ無く含浸させることが可能な二次電池及びその製造方法を提供することができる。

実施形態１に係る非水二次電池の外観の一例を示す図である。 実施形態１に係る非水二次電池のケースに収納される積層体の一例を示す概略図である。 実施形態１に係る非水二次電池に収容される積層体の一例及びその積層体における非水電解液の含浸の様子を示す図である。 図３の積層体の一部における非水電解液の含浸の様子を示す図である。 比較例に係る非水二次電池のケースに収容される積層体及びその積層体における非水電解液の含浸の様子を示す概略図である。 実施形態２に係る非水二次電池の一例及びそれに収容される積層体における非水電解液の含浸の様子を示す概略図である。 実施形態２に係る非水二次電池の他の例及びそれに収容される積層体における非水電解液の含浸の様子を示す斜視図である。 実施形態３に係る非水二次電池の製造方法の一例を説明するためのフロー図である。 図８の製造方法で用いる製造装置の一例を示す上面図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。また、実施形態において、同一又は同等の要素には、同一の符号を付すことがあり、重複する説明は適宜省略される。

（実施形態１）
実施形態１について、図１〜図５を参照しながら、二次電池として、リチウムイオン二次電池等の非水二次電池を例に挙げて説明する。図１は、実施形態１に係る非水二次電池の外観の一例を示す図である。

図１に示すように、本実施形態に係る非水二次電池１は、ケース１０、蓋１１、負極極柱１２、及び正極極柱１３を備えることができる。なお、図１で例示する非水二次電池１を複数組み合わせることで組電池を形成することができ、非水二次電池１はその組電池の１つのセルとすることができる。

ケース１０には、非水二次電池１の電気エネルギーを蓄積する発電体が収納される。蓋１１は、発電体をケース１０に密閉するための蓋である。ケース１０及び蓋１１は、例えばアルミニウム又はその合金などとすることができる。負極極柱１２及び正極極柱１３は、ケース１０内の発電体と電気的に接続され、発電体に対して電流の入出力を行うための電極である。また、負極極柱１２及び正極極柱１３は、図１に示すように、ケース１０から突出するように設けられることができる。

図１では図示を省略したが、非水二次電池１では、ケース内に格納される発電体に取り付けられる負極極柱１２及び正極極柱１３をケース外に取り出すための取り出し穴が蓋１１に設けられる。そして、負極極柱１２及び正極極柱１３は、蓋１１に設けられた取り出し穴を介してケース内に設けられる集電部品と接合される。

本実施形態に係る非水二次電池１は、発電体を構成する積層体（積層電極体）の構造に主たる特徴を有し、その積層体の構造の例について、図２〜図４を参照しながら説明する。図２は、非水二次電池１のケース１０に収納される積層体の一例を示す概略図である。図３は、非水二次電池１に収容される積層体の一例及びその積層体における非水電解液の含浸の様子を示す図で、図４は、図３の積層体の一部における非水電解液の含浸の様子（流速変化の様子）を示す図である。

図２に示すように、ケース１０内に収容される積層体２０は、正極シート２１と、負極シート２３と、正極シート２１と負極シート２３の間に挟まれたセパレータ２２と、図示しない接着層と、を有する。

正極シート２１、負極シート２３には、各電極を構成する活物質塗工領域を有する。例えば、正極シート２１には、活物質として、例えば、LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂等が塗工される。また、負極シート２３には、活物質として、例えば、黒鉛（C）、チタネイト（Li₄Ti₅O₁₂）等が塗工される。

正極シート２１の枚数、負極シート２３の枚数は問わない。積層体２０の積層方向は図１に示す方向とすることができる。発電体として機能させるために、積層体２０では、正極シート２１と負極シート２３とが交互に積層されることができ、正極シート２１と負極シート２３の間にセパレータ２２が挟み込まれる。また、積層体２０の一端又は両端の外側にも極板（正極シート２１又は負極シート２３）にセパレータ２２が積層されることができる。

また、図２に示すように、正極シート２１は、電極を構成する活物質塗工領域２１ａと、活物質塗工領域２１ａから突出させた形状を有する活物質未塗工領域のタブ部２１ｂと、を有することができる。負極シート２３も同様に活物質塗工領域２３ａ及びタブ部２３ｂを有することができる。

上述の接着層は、正極シート２１、セパレータ２２、及び負極シート２３のそれぞれの間を貼り合わせる層であり、貼り合わせる熱可塑性樹脂等の接着剤を有することができる。この接着層は、図３の接着層２４で例示するものであり、その詳細を後述する。

なお、１つの電極シートと１つのセパレータ２２との間の接着層２４の厚みは一面で均一であることが好ましく、また積層体２０に含まれる複数の接着層２４のいずれでも共通の厚みであることが好ましい。また、本実施形態では、接着層を形成するための接着剤を予め塗布したセパレータ２２に、正極シート２１又は負極シート２３を貼り合わせて積層体２０を製造することを前提として説明する。但し、接着剤は、正極シート２１や負極シート２３に予め塗布してもよい。

発電体として機能させるために、このような積層体２０をケース１０に収納した状態で、図示しない注液口（例えば負極極柱１２及び正極極柱１３を取り付ける前の蓋１１に形成された穴など）から有機溶媒などの非水電解液を注入し、積層体２０に含浸させる。また、積層体２０は、非水電解液が積層体２０の端面から極板とセパレータ２２との間を通って（つまり接着層を通って）積層体２０に含浸されることで、発電体として機能させることができる。

非水電解液は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。ここで、非水溶媒としては、次の群から選択された一種または二種以上の材料を用いることができる。上記群は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等からなる。支持塩としては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３、ＬｉＩ等から選択される一種又は二種以上のリチウム化合物（リチウム塩）を用いることができる。また、非水電解液には、例えば、リチウムビスオキサレートボレート（ＬｉＢＯＢ）等の被膜形成剤が添加されているものとする。

そして、図３に示すように、接着層２４は、非水電解液が含浸する空間として、積層体２０の中央部に配された中央空間２４ｃと、中央空間２４ｃから端部（外縁）に向けて連通する複数の放射状流路２４ｂと、を有する。各放射状流路２４ｂは、流路壁（壁）２４ａにより隔てておくことができる。つまり、接着層２４は、そのような壁２４ａを有する。なお、壁２４ａは放射状流路２４ｂに比べて非水電解液の含浸が難しい状態に形成されていればよい。なお、図３では接着層２４がセパレータ２２の上に形成されている様子を示している。

このような構造の積層体２０では、図３において矢印の大きさでその含浸の程度を示すように、放射状パターンの流路である複数の放射状流路２４ｂと中央空間２４ｃとを有する接着層２４により、効率的に均等に非水電解液を含浸させることができるようになる。その結果、非水二次電池１において、積層体２０に非水電解液をムラ無く含浸させておくことが可能になる。

ここで、非水電解液が効率的に含浸される理由について説明する。図４において矢印で放射状流路２４ｂ内での流速を例示するように、下流（図４では左側から右側へと非水電解液が流れる）に進むほど、断面積が減少し流体の速度が増加する。これは、断面積が減少するような管内の流れでは流体の速度は増加するという流体力学の理論に基づくものである。そのため、壁２４ａと電極シート（正極シート２１又は負極シート２３）とセパレータ２２とに囲まれる放射状流路２４ｂでは、中央空間２４ｃに向かうに連れて非水電解液の流速が大きくなり、含浸し易くなる。

次に、図５を参照しながら比較例について説明する。図５は、比較例に係る非水二次電池のケースに収容される積層体及びその積層体における非水電解液の含浸の様子を示す概略図である。

図５で示す比較例に係る積層体１２０は、正極シート１２１、セパレータ１２２、及び負極シート１２３を有するとともに、正極シート１２１とセパレータ１２２との間及びセパレータ１２２と負極シート１２３との間に面均一な接着層が形成されている。なお、この接着層については図５では図示を省略している。正極シート１２１は、電極を構成する活物質塗工領域１２１ａと、活物質塗工領域１２１ａから突出させた形状を有する活物質未塗工領域のタブ部１２１ｂと、を有する。負極シート１２３も同様に活物質塗工領域１２３ａ及びタブ部１２３ｂを有する。

比較例では、ケース内に発電体の元となる積層体１２０が入れられた後に、非水電解液がケース内に注入されるが、積層体１２０の四辺（タブ部１２１ｂ，１２３ｂを除く）において均一に接着層が形成される。そのため、比較例では、注液時、非水電解液の含浸は積層体１２０の各四辺から同様に進行し、積層体中央部Ｇが最後に含浸するため、積層体中央部Ｇは非水電解液の含浸が不十分になる。その場合、負極シート１２３のナトリウム塩がその中央部に押しやられ、中央部に高抵抗の負極被膜が形成されてしまう。その結果、積層体１２０から生成された発電体では、中央部と端部とで抵抗ムラが生じ、電気化学反応が不均一となってしまう。

これに対し、図３に示した積層体２０は、上述したように、放射状流路２４ｂの存在によりスムーズに積層体２０の中央部（中央空間２４ｃ）まで非水電解液を含浸させることができる。特に、非水電解液の流路が放射状になっていることにより、注液時の含侵ムラが解消され全体的に均一に濡らすことができる。また、接着層２４は、放射状流路２４ｂを有するため接着面積が小さくなることからも、注液時間、浸透時間が早くなると言える。よって、本実施形態における積層体２０から生成された発電体では、比較例に対し、面方向の抵抗ムラを少なくすることができ、均一な電気化学反応を行わせることができる。

次に、再度図３を参照しながら、放射状流路２４ｂの形状例について説明する。
図３に示すように、複数の放射状流路２４ｂは、各放射状流路２４ｂの端部側（積層体２０の外縁側）の断面積が略一定になるように配されることができる。図３では、上述したような断面積の条件を満たす一例として、放射状流路２４ｂの厚みを同じとして、共通の幅Ｗを持つように図示している。

これにより、積層体２０が直方体形状でありケース１０内において各辺（各側面）から略均一に非水電解液を侵入させるような構造である場合において、積層体２０に非水電解液をムラ無く含浸させておくことができる。このような構造は、例えばセルに占める電極（主に正極シート２１及び負極シート２３）の体積密度が高くないような構造を指すことができる。また、この場合、各放射状流路２４ｂの中央空間２４ｃ側の断面積も一定であることが好ましい。

若しくは、複数の放射状流路２４ｂは、各放射状流路２４ｂの、積層体２０の積層方向に垂直な面上の放射角度（図４における角度θ）が略一定になるように配されることができる。つまり、複数の壁２４ａは積層体面内において周方向に略均一に配されることができる。この場合、積層体２０が直方体形状でありケース１０内において各辺から略均一に非水電解液を侵入させるような構造である場合において、共通の幅Ｗを持たせた例に比べさらに、積層体２０に非水電解液をムラ無く含浸させておくことができる。また、この場合にも、各放射状流路２４ｂの中央空間２４ｃ側の断面積も一定であることが好ましい。

また、接着層２４は、隣り合う放射状流路２４ｂの間が接着剤による壁２４ａで仕切られるものとして説明した。これにより、放射状流路２４ｂを容易に且つ確実に形成することができ、積層体２０に非水電解液をよりムラ無く含浸させることができる。

上述したように、壁２４ａは放射状流路２４ｂに比べて非水電解液の含浸が難しい状態に形成されていればよい。よって、接着剤が壁２４ａの部分だけ配された構造の代替の構造として、次のような構造を採用することもできる。

即ち、代替構造として、接着層２４は、隣り合う放射状流路２４ｂの間が高密度の接着剤による壁２４ａで仕切られ、各放射状流路２４ｂを、壁２４ａの部分より低密度の接着剤が配された流路（壁２４ａの部分より疎に接着剤が配された流路）とすることもできる。なお、この場合でも、放射状流路２４ｂを有するため接着面積を小さくすることができる。このような代替構造によっても、放射状流路２４ｂを容易に形成することができ、積層体２０に非水電解液をよりムラ無く含浸させることができる。

また、この場合、中央空間２４ｃも壁２４ａの部分より低密度の接着剤が配された空間とすることができ、中央空間２４ｃにおける接着剤の密度は放射状流路２４ｂの密度と同等かそれより低密度とすることができる。このように、図３で図示した中央空間２４ｃは完全な空洞にしない構成とすることもできる。但し、中央空間２４ｃは完全な空洞としておくことにすることにより、接着剤が含まれる場合に比べて非水電解液の含浸ムラをより抑制することができる。

また、上述したどのような構造の接着層２４においても、接着剤は積層体２０の端部（外縁）まで塗布することが好ましい。但し、上述したように端部まで放射状流路２４ｂが続いている。端部まで接着剤を塗布することにより、端部からの剥がれや収縮を抑制することができるためである。

（実施形態２）
実施形態２に係る非水二次電池について、図６及び図７を併せて参照しながら、主に実施形態１との相違点を中心に説明するが、実施形態１における様々な例が適用可能である。図６は、実施形態２に係る非水二次電池の一例及びそれに収容される積層体における非水電解液の含浸の様子を示す概略図である。図７は、実施形態２に係る非水二次電池の他の例及びそれに収容される積層体における非水電解液の含浸の様子を示す斜視図である。

本実施形態では、図３の例における積層体２０と異なり、非水電解液が入り難い端部（外縁）に向かう放射形状を他の端部に向かう放射形状に比べて密にする。換言すれば、本実施形態では、非水電解液が入り易い端部に向かう放射形状を他の端部に向かう放射形状に比べて疎にする。

例えば、図６に示すように、複数の放射状流路２４ｂは、第１端部（図６の上側の端部）へ向かう放射状流路２４ｂの第１端部側の断面積が、第１端部以外の端部に向かう放射状流路の端部側の断面積に比べて広くなるように配されることができる。ここで、第１端部とは、図６における積層体２０ａの端部のうちの１つであり、図６の上側の端部を指すことができる。図６では、上述したような断面積の条件を満たす一例として、放射状流路２４ｂの厚みを同じとして、第１端部側の幅Ｗ２がそれ以外の端部側の幅Ｗ１より大きくなるように図示している。

つまり、図６の例では、複数の壁２４ａは積層体面内において周方向に均一に配されず、第１端部に向かう壁２４ａが他の端部に向かう壁２４ａに比べて疎に配されている。無論、第１端部以外の端部に向かう壁２４ａの中でも疎密を持たせて配置を行うことができ、その配置は非水電解液の侵入し易さにより決定しておけばよい。例えば、上面側だけではなく側面側に向かう壁２４ａも底面側に向かう壁２４ａに比べて疎に配することもできる。

なお、図６における積層体２０ａは、図３の積層体２０において複数の放射状流路２４ｂを上述のような断面積の条件を満たすような構造にしたものであり、それ以外については基本的に積層体２０と同様である。

また、図６に示すように、積層体２０ａはケース１０に対応するケース３０に収納されている。そして、ケース３０は、積層体２０ｂに非水電解液を注液する注液口３１を有する。例えば、注液口３１には、非水電解液が収容された収容器３２を差し込むことで、非水電解液をケース３０の内部に注入することができる。その後、ケース３０から収容器３２が取り除かれ、注液口３１が封止されることになる。

このような構造は、積層体２０ａがケース３０内において他の端部に比べて第１端部から多くの非水電解液を侵入させるような電池構造の一例である。収容器３２から非水電解液が主に上側から注液されるためであり、特にケース３０において高密度に積層された積層体２０ｂが収容される場合には下側や両側面側からは上側からより非水電解液が含浸し難い状態となる。

そして、図６で例示したような積層体２０ａは、このようにケース３０内において第１端部に比べて他の端部から多くの非水電解液を侵入させるような構造である。そして、積層体２０ａは、そのような構造の非水二次電池の一部品である場合においても、複数の放射状流路２４ｂの存在により非水電解液をムラ無く含浸させておくことができるという効果を奏することになる。

ここでは、正極シートのタブ部２１ｂ及び負極シートのタブ部２３ｂが第１端部側に有する例を挙げているが、タブ部の位置はこれらに限ったものではない。但し、タブ部は、極毎に束ねられることが多く、その場合、非水電解液の積層体２０ａへの侵入を阻害することがある。そのため、非水電解液の注液経路等だけでなく、そのような阻害部分の存在も考慮して、複数の放射状流路２４ｂの形状や配置を決めておくことが、含浸ムラを無くす上で好ましいと言える。

若しくは、複数の放射状流路２４ｂは、上記第１端部（図６の上側の端部）へ向かう放射状流路の、積層体２０ａの積層方向に垂直な面上の放射角度が、第１端部以外の端部に向かう放射状流路の放射角度より大きくなるように配されていることもできる。なお、放射角度が大きいことは放射状流路２４ｂも広いことを意味している。また、ここでの放射角度は図４の角度θに相当する角度である。

積層体２０ａがこのような構造である場合には、上述した断面積の条件を満たす構造に比べてさらに、複数の放射状流路２４ｂの存在により非水電解液をムラ無く含浸させておくことができる。無論、この場合も、積層体２０ａがケース３０内において他の端部に比べて第１端部から多くの非水電解液を侵入させるような電池構造を採用した場合についての効果を説明している。

図６に示す例とは異なる例について、図７を参照しながら説明する。図７に示す例でも、積層体２０ａに対応する積層体２０ｂはケース３０に収納されている。図７における積層体２０ｂは、図３の積層体２０や図６の積層体２０ａにおいて複数の放射状流路２４ｂを次のような断面積の条件を満たすような構造にしたものであり、それ以外については基本的に積層体２０や積層体２０ａと同様である。

図７に示す非水二次電池は、積層体２０ｂと注液口３１との間を隔離する絶縁性の隔離部材３３を備えている。例えば、正極シートのタブ部２１ｂと負極シートのタブ部２３ｂとを積層体２０ｂの水平方向に沿って離間させて配置し、それによって生じる空間に隔離部材３３を配設しておくことができる。この空間は、例えば、タブ部２１ｂの集電部品とタブ部２３ｂの集電部品との間に生じる空間とすることができる。なお、隔離部材３３は、図７の紙面垂直方向にあるケース内壁などに固定しておくことができる。

このように、隔離部材３３は、積層体２０ｂの端面を覆う（塞ぐ）ように配設されることができ、これにより非水電解液の上側からの浸入を阻害する役割を果たすことができる。よって、図７の例では、図６の例に比べて上側からの非水電解液の浸入が少なくなり、底面（及び側面）からの非水電解液の浸入が多くなるような構造となる場合がある。特に、非水二次電池が、上側からに比べて、非水電解液が貯まる底面からの非水電解液の浸入が多くなるような構造となる場合も、電極体の体積密度や隔離部材３３の形状や配置によっては存在することになる。

積層体２０ｂは、そのような場合に対応するための複数の放射状流路２４ｂの配置を採用した例であり、積層体２０ａにおける複数の放射状流路２４ｂ（及びそれを形成する複数の壁２４ａ）と上下反転させたものとなっている。つまり、図７の例では、複数の壁２４ａは積層体面内において周方向に均一に配されず、底面側である第１端部に向かう壁２４ａが他の端部に向かう壁２４ａに比べて疎に配されている。また、底面側だけではなく側面側に向かう壁２４ａも上面側に向かう壁２４ａに比べて疎に配することもできる。

ここでは、正極シートのタブ部２１ｂ及び負極シートのタブ部２３ｂが底面側である第１端部と対向する端部側に有する例を挙げているが、タブ部は第１端部以外の端部の１又は複数箇所に有するなど、タブ部の位置はこれらに限ったものではない。

その他、積層体２０ａ又は積層体２０ｂには、例えばＰＰ（ポリプロピレン）等のテープが端部のみに又は一周以上巻かれることがあり、このようなテープによっても積層体の端面の一部が塞がれ、非水電解液の浸透が防がれることがある。よって、そのようなテープの存在も考慮して、複数の放射状流路２４ｂの形状や配置を決めておくことが、含浸ムラを無くす上で好ましいと言える。例えば、テープが存在する領域は浸透し難いため、その領域を含む側の積層体端部を浸透し易いような複数の放射状流路２４ｂとすることができる。

（実施形態３）
実施形態３として、実施形態１，２に係る非水二次電池を製造する際に適用可能な製造方法について、図８及び図９を参照しながら説明する。図８は、実施形態３に係る非水二次電池の製造方法の一例を説明するためのフロー図である。図９は、図８の製造方法で用いる製造装置の一例を示す上面図である。ここでは、非水二次電池に収容される積層体として、図７で説明した積層体２０ｂを製造する方法を例に挙げて説明するが、実施形態１，２で説明した様々な積層体が適用できる。

本実施形態に係る製造方法（以下、本方法）は、積層加圧工程（ステップＳ１）、切断工程（ステップＳ２）、積層工程（ステップＳ３）、加圧工程（ステップＳ４）、及び含浸工程（ステップＳ５）を含むことができる。非水二次電池の各構成要素については、実施形態１，２で説明した通りである。また、ステップＳ１〜Ｓ４は、正極シート、セパレータ、及び負極シートのそれぞれの間に接着層を配して、正極シート、セパレータ、及び負極シートを積層させ、両面から加圧して積層体２０ｂを生成する積層体生成工程の一例である。なお、タブ部は打ち抜き加工により適時形成することもできる。

概略的に説明すると、本方法では、まず、ステップＳ１において負極シートの両側にセパレータを配した積層体（以下、第１積層体）を形成し、ステップＳ２においてそれを単位長さ毎に切断する。本方法では、その後、ステップＳ３，Ｓ４において、切断した単位長さの積層体（以下、第２積層体）に同じく単位長さの正極シートをさらに積層、加圧して積層体２０ｂを形成し、ステップＳ５において非水電解液を含浸させる。

ステップＳ１では、いずれもがロールに巻かれた長尺のセパレータ、負極シート、セパレータをこの順で積層させるように配した状態で、一対のローラを通過させ、第１積層体を形成する。一対のローラによって、セパレータ、負極シート、セパレータでなる第１積層体の両面から挟み込んで加圧することで、セパレータ、負極シート、セパレータのそれぞれの間を接着することができる。

この接着のために、少なくとも一対のローラを通過させる際には接着層２４を形成する全領域に接着剤を塗布しておく。例えば、ステップＳ１において使用するセパレータに、接着層２４となる接着剤（接着バインダ）を両側全面又は負極シート側の全面に配しておくことができる。或いは、この接着剤は負極シートのセパレータ側の全面に配しておくこともできる。但し、この段階では放射状流路２４ｂ及び中央空間２４ｃを含む接着層２４は未形成とする。なお、このような加圧の工程や後述のステップＳ４の加圧工程は、加圧・接着工程と称することもでき、また加圧時には加熱を行うこともできる。

具体的に、図９を参照して一対のローラを備えた製造装置について、並びにそれによる加圧・接着工程について説明する。図９では上側のローラ４１のみ図示するが、ローラ４１の下側にも積層体２０ｂを挟むようにローラが配されることになる。その他、製造装置は、図示しないが、各部材が巻かれたローラ、各部材を搬送する搬送ローラ、一対のローラを通過後の積層体を引っ張る引張機構、及び、引張機構で生じさせる張力や各ローラの回転速度を制御する制御部を備えることができる。

図９の例では、製造装置において、それぞれのロールに巻かれたセパレータ、負極シート、セパレータを引き出し、ローラ４１がローラ軸４２を中心に下方にある他のローラとともに図中の矢視方向に回転することで、負極シートの両側をセパレータで挟んだ第１積層体を押圧しながら通過させる。

このとき、この第１積層体において、非水電解液が含浸する空間として、積層体２０ｂの中央部に配された中央空間２４ｃと中央空間２４ｃから端部に向けて連通する複数の放射状流路２４ｂとを有するように、接着層２４を形成する。つまり、本方法では、このような接着層形成工程を含むことになる。

特に図９の例を適用した接着層形成工程は、上述したように、ステップＳ１において、負極シートとその両側に配する２枚のセパレータのそれぞれの間の全領域に（全面に）接着剤を塗布する工程を含む。そして、この接着層形成工程は、次のような加圧部材で、接着剤が塗布された状態で積層された部材（ここでは第１積層体）の両面から加圧する工程を含むことができる。

ここで用いられる加圧部材は、図９のローラ４１で例示するように、隣り合う放射状流路２４ｂの壁２４ａとなる領域に凸部４１ａを設けた加圧部材である。凸部４１ａ以外は平坦部４１ｂとなっている。ローラ４１は、所謂、グラビアロールと称されるものとすることができる。グラビアロールを採用する場合でも、一方のローラのみに凸部４１ａを設けてもよいし、双方のローラに凸部４１ａを設けてもよい。

そして、接着層形成工程は、このような工程を経ることで、隣り合う放射状流路２４ｂの間が高密度の接着剤による壁２４ａで仕切られ、各放射状流路２４ｂが壁２４ａの部分より低密度の接着剤が配された流路となるように、接着層２４を形成する。接着剤は凸部４１ａで押圧された領域で高密度となり、それ以外の領域でそれと比較して低密度となる。このようなステップＳ１での接着により、壁２４ａ、放射状流路２４ｂ、及び中央空間２４ｃを含む接着層２４が形成された状態で、負極シートとセパレータとが貼り合わせられることになる。

その後、ステップＳ２において、例えば図９における一点鎖線で示す位置で切断し、負極シートの両側をセパレータで挟んだ単位長さの第２積層体を完成させる。なお、単位長さとは非水二次電池１に収納する際の長さを指す。また、切断は、一対のローラを通過後の位置に設けた切断装置で行うことができるが、一対のローラを通過した積層体を巻き取った後に別途、切断装置を用いて行うこともできる。なお、第１積層体の幅が非水二次電池１に収納する際の単位幅であることを前提として説明するが、第１積層体の幅も単位幅より広くてもよく、その場合、ステップＳ２において単位長さ且つ単位幅となるように第１積層体を切断して第２積層体を完成させるとよい。

ステップＳ３では、正極シートと第２積層体との間に接着層を配して、正極シートと第２積層体を積層させ、積層体（以下、第３積層体）を構成する。第３積層体は、正極シートと第２積層体とのセットを複数積層して構成することができる。また、ステップＳ３で使用する正極シートは、元々ロールに巻かれた長尺のものを単位長さに、又は単位長さ及び単位幅に切断したものとすることもできる。

ステップＳ３における積層時には、ステップＳ１において使用するセパレータに接着剤を負極シート側の全面に配し他方の面側に配していない場合には、まずステップＳ３においてセパレータの正極シート側の全面又は正極シートのセパレータ側の全面に、接着層２４となる接着剤を配しておく。但し、この段階では、正極シートとセパレータとの間において、放射状流路２４ｂ及び中央空間２４ｃを含む接着層２４は未形成とする。

ステップＳ３の処理後に実行されるステップＳ４では、その第３積層体の両面から加圧部材で挟み込んで加圧することで、正極シートとセパレータとの間を接着し、積層体２０ｂを形成する。ここで使用する加圧部材は、図９で例示したような隣り合う放射状流路２４ｂの壁２４ａとなる領域に凸部４１ａを設けた加圧部材である。この加圧部材としては、図９で例示した一対のローラを使用することができるが、一対の加圧板を使用することが製造の容易さから好ましい。

加圧を行う際には、加圧対象となる第３積層体を、負極シートとセパレータとの間の接着層２４において形成された放射状流路２４ｂ及び中央空間２４ｃと位置合わせをするように、第２積層体と正極シートとを重ねて形成しておくことが好ましい。なお、このような位置合わせを行わない場合には、負極シートとセパレータとの間の放射状流路２４ｂが完全に遮断されないように、加圧力を小さくするか加熱する温度を低くするなどの調整を行っておけばよい。

本方法によれば、正極シート、負極シート、及びセパレータの各部材間において形成した、複数の放射状流路２４ｂと中央空間２４ｃとを有する接着層２４により効率的に非水電解液を含浸させることができるようになり、積層体２０ｂに非水電解液をムラ無く含浸させることが可能になる。

ステップＳ４の処理後に実行されるステップＳ５では、加圧された積層体２０ｂをケース３０に収納し、積層体２０ｂに非水電解液を含浸させる。本方法では、放射状流路２４ｂ及び中央空間２４ｃを、ステップＳ１，Ｓ４においてそれぞれセパレータと負極シートとの間、セパレータと正極シートとの間に容易に形成することができ、形成された放射状流路２４ｂ及び中央空間２４ｃによりステップＳ５において積層体２０ｂに非水電解液をよりムラ無く含浸させることができる。その後、収容器３２を取り外して、注液口３１を封止するなどの後処理を行う。この後処理については本実施形態では問わない。

また、接着層形成工程は、次のような代替工程とすることもできる。即ち、代替の接着層形成工程は、ステップＳ１，Ｓ３の双方の工程において、接着層２４として複数の放射状流路２４ｂにおける隣り合う放射状流路２４ｂの壁２４ａとなる領域に接着剤を塗布する工程を含むようにすることができる。そして、ステップＳ１における加圧の工程では、一対の平滑ローラを用いることで、接着層２４において、複数の壁２４ａが形成され、隣り合う壁２４ａにより放射状流路２４ｂ及び中央空間２４ｃが形成された状態で、負極シートとセパレータとが貼り合わせられることになる。その後のステップＳ４の加圧工程では、一対の平滑ローラを用いることで、接着層２４において、複数の壁２４ａが形成され、隣り合う壁２４ａにより放射状流路２４ｂ及び中央空間２４ｃが形成された状態で、正極シートとセパレータとが貼り合わせられることになる。

特に、このような代替工程では、接着層２４が隣り合う放射状流路２４ｂの間を接着剤による壁２４ａで仕切られるものとする構造を容易に形成することができ、放射状流路２４ｂを空間とする構造であっても容易に形成することができる。これにより、放射状流路２４ｂを容易に且つ確実に形成することができ、積層体に電解液をよりムラ無く含浸させることができる。

また、以上の説明では、長い積層体を単位長さに切断することを前提に説明したが、元々単位長さのセパレータ、負極シート、正極シートを用意し、それらの間に接着層を挟むように積層し、加圧して接着することもできる。この場合にも、一対のローラを用いることはできるが、一対の加圧板などの他の加圧部材を用いることもできる。一対の加圧板を用いる場合、凸部４１ａのような凸部を有していればよい。一対の加圧板の一方のみに凸部４１ａのような凸部を設けてもよいし、双方にこのような凸部を設けてもよい。

また、正極シートとセパレータとの間は、放射状流路２４ｂ及び中央空間２４ｃを含む接着層２４を形成しないこともできる。例えば、図８のステップＳ４において周囲が平面の一対のローラ又は加圧板などを使用することで、このような構成の積層体を形成することができる。或いは、上記の代替工程を採用する場合には、ステップＳ１の工程においてのみ、接着層２４として複数の放射状流路２４ｂにおける隣り合う放射状流路２４ｂの壁２４ａとなる領域に接着剤を塗布する工程を含み、ステップＳ３の工程では全面に接着剤を塗布するようにすれば、このような積層体を形成することができる。

いずれの場合でも、負極シート及びセパレータの各部材間において形成した、複数の放射状流路２４ｂと中央空間２４ｃとを有する接着層２４により効率的に非水電解液を含浸させることができるようになり、積層体２０ｂのセパレータと負極シートとの間に非水電解液をムラ無く含浸させることが可能になる。特に、第３積層体を、正極シートと第２積層体とのセットを多く積層して構成した場合であっても、先に負極シートとセパレータとの間で放射状流路２４ｂ等を形成できているため、そこに非水電解液をムラ無く含浸させることができる。

また、同様の考え方で、正極シートとセパレータとの間だけ放射状流路２４ｂ及び中央空間２４ｃを含む接着層２４を形成し、負極シートとセパレータとの間は、放射状流路２４ｂ及び中央空間２４ｃを含む接着層２４を形成しないこともできる。その製造手順は、例えば、上述した手順において、正極シートと負極シートとを入れ替えて実施したものとすることができる。

（他の実施形態等）
なお、本発明は上記実施形態１〜３に限られたものではなく、それぞれの実施形態を適宜組み合わせて実施されてもよいし、また、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施形態１〜３で説明した各部材の形状や材質など、或いは製造方法は、例示したものに限らず、二次電池としての機能が果たせるもの、或いはそのような二次電池が製造できる方法であればよい。また、実施形態１〜３では非水二次電池を例に挙げたが電解液は非水電解液に限ったものではなく、実施形態１〜３は正極シート、セパレータ、負極シートが積層される積層体を備えた二次電池であれば、どのような二次電池についても適用できる。

例えば、実施形態１〜３では、積層構造の発電体をケースに収納した例を挙げて説明したが、発電体として捲回体（捲回体構造の発電体）を採用することもできる。この捲回体は、例えばセパレータ、正極シート、セパレータ、負極シート、セパレータが積層された積層体が捲回されたものである。この捲回体は、捲回軸方向の端部を上下方向又は横方向としてケースに収納させることもでき、ケース内には１又は複数の捲回体を収納させることができる。このように収納された捲回体の場合、その上下方向又はその横方向から電解液が含浸していくことになる。上下方向に端部を収納した場合、横方向からの電解液の含浸がないが、上端及び下端において上述したような放射状流路が設けられていれば電解液の含浸を促進させることができる。また、横方向に端部を収納した場合、上下方向からの電解液の含浸がないが、右端及び左端において上述したような放射状流路が設けられていれば電解液の含浸を促進させることができる。よって、捲回軸方向の端部を上下方向又は横方向として捲回体を収納させた場合であっても、積層構造の発電体を採用した場合と同様に、本実施形態における抵抗ムラを低減させる効果を奏すると言える。

１ 非水二次電池
１０、３０ ケース
１１ 蓋
１２ 負極極柱
１３ 正極極柱
２０、２０ａ、２０ｂ 積層体
２１ 正極シート
２１ａ 正極側の活物質塗工領域
２１ｂ 正極側のタブ部
２２ セパレータ
２３ 負極シート
２３ａ 負極側の活物質塗工領域
２３ｂ 負極側のタブ部
２４ 接着層
２４ａ 壁
２４ｂ 放射状流路
２４ｃ 中央空間
３１ 注液口
３２ 収容器
３３ 隔離部材
４１ ローラ
４１ａ 凸部
４１ｂ 平坦部
４２ ローラ軸

Claims (10)

1. 積層体と、前記積層体を収納するケースと、を備え、
   前記積層体は、正極シートと、負極シートと、前記正極シートと前記負極シートの間に挟まれたセパレータと、前記正極シート、前記セパレータ、及び前記負極シートのそれぞれの間を貼り合わせた接着層と、を有し、
   少なくとも前記セパレータ及び前記負極シートの間又は前記セパレータ及び前記正極シートの間における前記接着層は、電解液が含浸する空間として、前記積層体の中央部に配された中央空間と、前記中央空間から端部に向けて連通する複数の放射状流路と、を有する、
   二次電池。
2. 前記複数の放射状流路は、各放射状流路の、前記積層体の積層方向に垂直な面上の放射角度が略一定になるように配されている、
   請求項１に記載の二次電池。
3. 前記複数の放射状流路は、各放射状流路の前記端部側の断面積が略一定になるように配されている、
   請求項１に記載の二次電池。
4. 前記複数の放射状流路は、前記端部のうちの１つである第１端部へ向かう放射状流路の、前記積層体の積層方向に垂直な面上の放射角度が、前記第１端部以外の端部に向かう放射状流路の前記放射角度より大きくなるように配されている、
   請求項１に記載の二次電池。
5. 前記複数の放射状流路は、前記端部のうちの１つである第１端部へ向かう放射状流路の前記第１端部側の断面積が、前記第１端部以外の端部に向かう放射状流路の端部側の断面積に比べて広くなるように配されている、
   請求項１に記載の二次電池。
6. 前記少なくとも前記セパレータ及び前記負極シートの間又は前記セパレータ及び前記正極シートの間における前記接着層は、隣り合う放射状流路の間が接着剤による壁で仕切られる、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池。
7. 前記少なくとも前記セパレータ及び前記負極シートの間又は前記セパレータ及び前記正極シートの間における前記接着層は、隣り合う放射状流路の間が高密度の接着剤による壁で仕切られ、
   各放射状流路は、前記壁の部分より低密度の接着剤が配された流路である、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池。
8. 正極シートと、負極シートと、前記正極シート及び前記負極シートの間に挟まれるセパレータと、を有する積層体と、前記積層体を収納するケースと、を備えた二次電池を製造する二次電池製造方法であって、
   前記正極シート、前記セパレータ、及び前記負極シートのそれぞれの間に接着層を配して、前記正極シート、前記セパレータ、及び前記負極シートを積層させ、両面から加圧して前記積層体を生成する積層体生成工程と、
   前記積層体生成工程により生成された前記積層体を前記ケースに収納し、前記積層体に電解液を含浸させる含浸工程と、
   を備え、
   前記電解液が含浸する空間として、前記積層体の中央部に配された中央空間と前記中央空間から端部に向けて連通する複数の放射状流路とを有するように、少なくとも前記セパレータ及び前記負極シートの間又は前記セパレータ及び前記正極シートの間における前記接着層を形成する接着層形成工程を備える、
   二次電池製造方法。
9. 前記接着層形成工程は、少なくとも前記セパレータ及び前記負極シートの間又は前記セパレータ及び前記正極シートの間に配する前記接着層として、前記複数の放射状流路における隣り合う放射状流路の壁となる領域に接着剤を塗布する工程を含む、
   請求項８に記載の二次電池製造方法。
10. 前記接着層形成工程は、
    前記接着層を形成する全領域に接着剤を塗布する工程と、
    少なくとも前記セパレータ及び前記負極シートの間又は前記セパレータ及び前記正極シートの間に配する前記接着層を形成する工程において、前記複数の放射状流路における隣り合う放射状流路の壁となる領域に凸部を設けた加圧部材で加圧する工程と、を含み、
    隣り合う放射状流路の間が高密度の接着剤による壁で仕切られ、各放射状流路が前記壁の部分より低密度の接着剤が配された流路となるように、前記少なくとも前記セパレータ及び前記負極シートの間又は前記セパレータ及び前記正極シートの間に配する前記接着層を形成する、
    請求項８に記載の二次電池製造方法。

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