JP2023081158A - 二次電池の製造方法 - Google Patents

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Abstract

Figure 2023081158000001
【課題】信頼性の高い二次電池をより効率よく製造する方法を提供すること。
【解決手段】ここに開示される電池は、正極、負極、および正極と負極との間に配置されるセパレータを備えた電極体と、電極体を収容する電池ケースとを備え、セパレータの両表面には接着層が形成された二次電池の製造方法であって、正極とセパレータとが接着層により接着され、負極とセパレータとが接着層により接着された電極体を、電池ケース内に配置する配置工程Ｓ１０と、電極体において、正極および負極の少なくとも一方と、セパレータとを剥離させる剥離工程Ｓ２０と、剥離工程Ｓ２０の後に電池ケース内に電解液を注液する注液工程Ｓ３０と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池の製造方法に関する。
リチウムイオン二次電池等の二次電池は、一般に、正極および負極を有する電極体と、開口を有し電極体および電解液を収容する外装体と、外装体の開口を封口する封口板と、を備え、当該外装体と封口板とが密閉されて構成されている。特許文献１においては、電極体入りのケースに電解液を注液する方法が開示されている。
特開２０１８－１８５８９９号公報
ところで近年では、電池の高容量化の観点から電極体を大型化させる傾向にある。本発明者らが検討した結果によれば、従来よりも大型化された電極体は、電解液の注液に時間がかかり、電極体全体に電解液を均一に含浸させることが困難であることを見出した。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、信頼性の高い二次電池をより効率よく製造する方法を提供することにある。
ここに開示される二次電池の製造方法は、正極、負極、および上記正極と上記負極との間に配置されるセパレータを備えた電極体と、上記電極体を収容する電池ケースとを備え、上記セパレータの両表面には接着層が形成された二次電池の製造方法であって、上記正極と上記セパレータとが上記接着層により接着され、上記負極と上記セパレータとが上記接着層により接着された上記電極体を、上記電池ケース内に配置する配置工程と、上記電極体において、上記正極および上記負極の少なくとも一方と、上記セパレータとを剥離させる剥離工程と、上記剥離工程の後に上記電池ケース内に電解液を注液する注液工程と、を含む。
上記のとおり剥離工程によって、正極および負極の少なくともいずれか一方と、セパレータとが剥離される。これにより、注液工程においてより短時間で電解液を注液することができ、かつ、電極体への電解液の含浸が不均一となることを抑制できる。電極体への電解液の含浸が不均一となることを抑制することにより、被膜形成不良やリチウム析出等による電池特性の低下が抑制される。したがって、かかる構成によれば、信頼性が高い二次電池を、より効率よく製造する方法を実現することができる。
ここに開示される製造方法の好適な一態様において、上記剥離工程は、上記電極体の温度を８０℃以上に加熱する加熱処理と、上記電極体の温度が８０℃以上となった状態で、上記電池ケース内を減圧する第１減圧処理と、を含む。上記第１減圧処理は、上記電池ケース内の圧力を３０ｋＰａ／ｍｉｎ以上の割合で、絶対圧力で１ｋＰａ以下まで減圧する。
かかる構成によれば、好適に正極および負極の少なくともいずれか一方と、セパレータとを剥離させることができる。
ここに開示される製造方法の好適な一態様において、上記電極体は、帯状の上記正極と、帯状の上記負極とが、帯状の上記セパレータを介して巻回された扁平状の巻回電極体であり、上記負極の幅が２０ｃｍ以上である。
このような比較的大型な負極を有する電極体においては、電解液の注液が特に時間がかかり、電解液の含浸が不均一になる傾向にあるため、ここに開示される技術を適用することが殊に効果的である。
ここに開示される製造方法の好適な一態様において、上記電池ケースは、底壁と、上記底壁から延び相互に対向する一対の第１側壁と、上記底壁から延び相互に対向する一対の第２側壁と、上記底壁に対向する開口とを有する角型外装体と、上記開口を封口する封口板と、を備えてもよい。そして、上記配置工程において、巻回電極体は、巻回電極体の巻回軸が上記底壁に沿った向きに配置されてもよい。また、上記配置工程において、電池ケース内に、電極体を複数配置してもよい。
ここに開示される製造方法の好適な一態様において、上記剥離工程の後で、上記注液工程の前に、上記電池ケース内の圧力を増加させる加圧工程をさらに含んでいてもよい。上記注液工程は、上記加圧工程の後に上記電池ケース内の圧力を減圧する第２減圧処理を含んでいてもよい。また、上記注液工程の後に、上記二次電池を拘束した状態で初期充電を行う初期充電工程を含んでいてもよい。
上記セパレータは、ポリオレフィン樹脂製の多孔性の基材層と、該基材層の両表面に形成され、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む上記接着層と、を備えていてもよい。
一実施形態に係る二次電池の製造方法を示すフローチャート図である。 一実施形態に係る電池を模式的に示す斜視図である。 図２のIII－III線に沿う模式的な縦断面図である。 図２のIV－IV線に沿う模式的な縦断面図である。 図２のV－V線に沿う模式的な横断面図である。 封口板に取り付けられた電極体を模式的に示す斜視図である。 正極第２集電部と負極第２集電部が取り付けられた電極体を模式的に示す斜視図である。 一実施形態に係る電極体の構成を示す模式図である。 一実施形態に係る二次電池の電極体の正極と負極とセパレータとの界面を模式的に示す図である。 他の実施形態に係る図４の対応図である。 他の実施形態に係る配置工程を説明する模式的な断面図である。
以下、図面を参照しながら、ここで開示される技術のいくつかの好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄（例えば、本発明を特徴付けない電池の一般的な構成および製造プロセス）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、本明細書において範囲を示す「Ａ～Ｂ」の表記は、Ａ以上Ｂ以下の意と共に、「好ましくはＡより大きい」および「好ましくはＢより小さい」の意を包含するものとする。
なお、本明細書において「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、一次電池と二次電池とを包含する概念である。また、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電が可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池（化学電池）と、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（物理電池）と、を包含する概念である。
以下、ここに開示される二次電池の製造方法の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る二次電池の製造方法を示すフローチャート図である。図１に示すように、ここに開示される二次電池の製造方法は、（１）電極体を電池ケース内に配置する配置工程Ｓ１０と、（２）電極体の正極および負極の少なくとも一方と、セパレータとを剥離させる剥離工程Ｓ２０と、（３）電池ケース内に電解液を注液する注液工程Ｓ３０と、を包含する。ここに開示される二次電池の製造方法は、剥離工程Ｓ２０の後で注液工程Ｓ３０の前に電池ケース内の圧力を増加させる加圧工程、および、注液工程Ｓ３０の後に二次電池を初期充電する初期充電工程をさらに包含していてもよい。ここに開示される二次電池の製造方法は、上記剥離工程Ｓ２０を有することによって特徴づけられており、それ以外の製造プロセスは従来と同様であってもよい。また、任意の段階でさらに他の工程を含んでいてもよい。
１．二次電池の構成
ここではまず、作成対象である二次電池１００の構成を説明した後に、各工程について説明する。図２は、二次電池１００の斜視図である。図３は、図２のIII－III線に沿う模式的な縦断面図である。図４は、図２のIV－IV線に沿う模式的な縦断面図である。図５は、図２のV－V線に沿う模式的な横断面図である。図６は、封口板に取り付けられた電極体を模式的に示す斜視図である。図７は、正極第２集電部と負極第２集電部とが取り付けられた電極体を模式的に示す斜視図である。図８は、電極体２０の構成を示す模式図である。以下の説明において、図面中の符号Ｌ、Ｒ、Ｆ、Ｒｒ、Ｕ、Ｄは、左、右、前、後、上、下を表し、図面中の符号Ｘ、Ｙ、Ｚは、二次電池１００の短辺方向、短辺方向と直交する長辺方向、上下方向を、それぞれ表すものとする。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、二次電池１００の設置形態を何ら限定するものではない。
図２および図３に示すように、ここに開示される製造方法において製造される二次電池１００は、電池ケース１０と、電極体２０と、正極端子３０と、負極端子４０と、正極集電部５０と、負極集電部６０と、を備えている。図示は省略するが、二次電池１００は、ここでは、さらに電解液を備えている。二次電池１００は、ここではリチウムイオン二次電池である。
（１）電池ケース
電池ケース１０は、電極体２０を収容する筐体である。電池ケース１０は、ここでは扁平かつ有底の直方体形状（角形）の外形を有する。電池ケース１０の材質は、従来から使用されているものと同じでよく、特に制限はない。電池ケース１０は、金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金等からなることがより好ましい。図３に示すように、電池ケース１０は、開口１２ｈを有する外装体１２と、開口１２ｈを塞ぐ封口板（蓋体）１４と、を備えている。
外装体１２は、図２に示すように、底壁１２ａと、底壁１２ａから延び相互に対向する一対の長側壁１２ｂと、底壁１２ａから延び相互に対向する一対の短側壁１２ｃと、を備えている。底壁１２ａは、略矩形状である。底壁１２ａは、開口１２ｈと対向している。短側壁１２ｃの面積は、長側壁１２ｂの面積よりも小さい。
封口板１４は、外装体１２の開口１２ｈを塞ぐように外装体１２に取り付けられている。封口板１４は、外装体１２の底壁１２ａと対向している。封口板１４は、平面視において略矩形状である。図３に示すように、封口板１４には、注液孔１５と、ガス排出弁１７と、２つの端子引出孔１８、１９と、が設けられている。端子引出孔１８、１９は、封口板１４の長辺方向Ｙの両端部にそれぞれ形成されている。端子引出孔１８、１９は、封口板１４を上下方向Ｚに貫通している。端子引出孔１８、１９は、それぞれ、封口板１４に取り付けられる前の正極端子３０および負極端子４０を挿通可能な大きさの内径を有する。注液孔１５は、後述する注液工程において電解液を注液するためのものである。注液孔１５は、封止部材１６により封止されている。ガス排出弁１７は、電池ケース１０内の圧力が所定値以上になったときに破断して、電池ケース１０内のガスを外部に排出するように構成されている。
（２）電解液
上述したように、二次電池１００は、電解液を備えている。電解液は従来と同様でよく、特に制限はない。電解液は、例えば、非水系溶媒と支持塩とを含有する非水電解液である。非水系溶媒は、例えば、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート類を含んでいる。非水系溶媒は、鎖状カーボネート及び環状カーボネートを含むことが好ましい。支持塩は、例えば、ＬｉＰＦ６等のフッ素含有リチウム塩である。電解液は、必要に応じて添加剤を含有してもよい。
（３）電極端子
正極端子３０および負極端子４０は、それぞれ封口板１４に固定されている。正極端子３０は、封口板１４の長辺方向Ｙの一方側（図２、図３の左側）に配置されている。かかる正極端子３０は、電池ケース１０の外側において、板状の正極外部導電部材３２と電気的に接続されている。正極端子３０は、金属製であることが好ましく、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることがより好ましい。一方、負極端子４０は、封口板１４の長辺方向Ｙの他方側（図２、図３の右側）に配置されている。かかる負極端子４０は、電池ケース１０の外側において、板状の負極外部導電部材４２と電気的に接続されている。負極端子４０は、金属製であることが好ましく、例えば銅または銅合金からなることがより好ましい。負極端子４０は、２つの導電部材が接合され一体化されて構成されていてもよい。例えば、後述する負極集電部６０と接続される部分が銅または銅合金からなり、封口板１４の外側の表面に露出する部分がアルミニウムまたはアルミニウム合金からなっていてもよい。また、電極集電部（正極集電部５０および負極集電部６０）にも、導電性に優れた金属（アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等）が好適に使用できる。
正極外部導電部材３２および負極外部導電部材４２は、複数の二次電池１００を相互に電気的に接続する際に、バスバーが付設される部材である。正極外部導電部材３２および負極外部導電部材４２は、金属製であることが好ましく、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることがより好ましい。ただし、正極外部導電部材３２および負極外部導電部材４２は必須ではなく、他の実施形態において省略することもできる。
（４）電極集電部
図３～図６に示すように、本実施形態に係る二次電池１００では、電池ケース１０内には、電極体２０が収容されている。詳しい構造は後述するが、電極体２０には、正極タブ群２３と負極タブ群２５とが設けられている。上述した正極端子３０は、正極集電部５０を介して、電極体２０の正極タブ群２３と接続されている。具体的には、正極集電部５０は、電池ケース１０の内部に収容されている。この正極集電部５０は、図３および図６に示すように、封口板１４の内側面に沿って長辺方向Ｙに延びる板状の導電部材である正極第１集電部５１と、上下方向Ｚに沿って延びる板状の導電部材である正極第２集電部５２とを備えている。そして、正極端子３０の下端部３０ｃは、封口板１４の端子引出孔１８を通って電池ケース１０の内部に挿入され、正極第１集電部５１と接続されている（図３参照）。また、図５～図７に示すように、正極第２集電部５２は、電極体２０の正極タブ群２３に接続される。そして、電極体２０の正極タブ群２３は、正極第２集電部５２と電極体２０の一方の側面２０ｅとが対向するように折り曲げられる。これによって、正極第２集電部５２の上端部と正極第１集電部５１とが電気的に接続される。
一方、負極端子４０は、負極集電部６０を介して、電極体２０の負極タブ群２５と接続される。かかる負極側の接続構造は、上述した正極側の接続構造と略同一である。具体的には、負極集電部６０は、封口板１４の内側面に沿って長辺方向Ｙに延びる板状の導電部材である負極第１集電部６１と、上下方向Ｚに沿って延びる板状の導電部材である負極第２集電部６２とを備えている（図３および図６参照）。そして、負極端子４０の下端部４０ｃは、端子引出孔１９を通って電池ケース１０の内部に挿入され、負極第１集電部６１と接続される（図３参照）。また、図５～図７に示すように、負極第２集電部６２は、電極体２０の負極タブ群２５と接続される。そして、負極タブ群２５は、負極第２集電部６２と電極体２０の他方の側面２０ｇとが対向するように折り曲げられる。これによって、負極第２集電部６２の上端部と負極第１集電部６１とが電気的に接続される。
（５）絶縁部材
また、この二次電池１００では、電極体２０と電池ケース１０との導通を防止する種々の絶縁部材が取り付けられている。具体的には、正極外部導電部材３２（負極外部導電部材４２）と封口板１４の外側面との間には、外部絶縁部材９２が介在している（図２および図３参照）。これによって、正極外部導電部材３２や負極外部導電部材４２が封口板１４と導通することを防止できる。また、封口板１４の端子引出孔１８、１９の各々にはガスケット９０が装着されている（図３参照）。これによって、端子引出孔１８、１９に挿通された正極端子３０（または負極端子４０）が封口板１４と導通することを防止できる。また、正極第１集電部５１（または負極第１集電部６１）と封口板１４の内側面との間には、内部絶縁部材９４が配置されている。この内部絶縁部材９４は、正極第１集電部５１（または負極第１集電部６１）と封口板１４の内側面との間に介在する板状のベース部９４ａを備えている。これによって、正極第１集電部５１や負極第１集電部６１が封口板１４と導通することを防止できる。さらに、内部絶縁部材９４は、封口板１４の内側面から電極体２０に向かって突出する突出部９４ｂを備えている（図３および図４参照）。これによって、上下方向Ｚにおける電極体２０の移動を規制し、電極体２０と封口板１４が直接接触することを防止できる。加えて、電極体２０は、絶縁性の樹脂シートからなる電極体ホルダ２９（図４参照）に覆われた状態で電池ケース１０の内部に収容される。これによって、電極体２０と外装体１２が直接接触することを防止できる。なお、上述した各々の絶縁部材の材料は、所定の絶縁性を有していれば特に限定されない。一例として、ポリオレフィン系樹脂（例、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ））、フッ素系樹脂（例、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））等の合成樹脂材料を使用できる。
（６）電極体
図８は、電極体２０の構成を示す模式図である。図８に示すように、電極体２０は、正極板２２および負極板２４を有する。電極体２０は、ここでは、帯状の正極板２２と帯状の負極板２４とが帯状のセパレータ２６を介して積層され、巻回軸ＷＬを中心として巻回されてなる扁平形状の巻回電極体である。
電極体２０は、巻回軸ＷＬが底壁１２ａに沿った向き（すなわち、巻回軸ＷＬが長辺方向Ｙと平行になる向き）で外装体１２の内部に配置されている。言い換えれば、電極体２０は、巻回軸ＷＬが底壁１２ａと平行になり、短側壁１２ｃと直交する向きで、外装体１２の内部に配置されている。電極体２０の端面（言い換えれば、正極板２２と負極板２４とが積層された積層面、図８の長辺方向Ｙの端面）は、短側壁１２ｃと対向している。
図４に示すように、電極体２０は、外表面が湾曲した一対の湾曲部２０ｒと、当該一対の湾曲部２０ｒを連結する該表面が平坦な平坦部２０ｆとを有している。ただし、電極体２０は、複数枚の方形状（典型的には矩形状）の正極と、複数枚の方形状（典型的には矩形状）の負極とが、絶縁された状態で積み重ねられてなる積層電極体であってもよい。電極体２０の高さ（上下方向Ｚの長さ）Ｈ１は、１２ｃｍ以下であることが好ましく、１０ｃｍ以下であることがより好ましい。なお、電極体２０の高さとは、電極体２０の厚み方向（短辺方向Ｘ）に対して垂直方向の長さのことをいう。
正極板２２は、図８に示すように、長尺な帯状の部材である。正極板２２は、正極芯体２２ｃと、正極芯体２２ｃの少なくとも一方の表面上に固着された正極活物質層２２ａおよび正極保護層２２ｐと、を有する。ただし、正極保護層２２ｐは必須ではなく、他の実施形態において省略することもできる。正極芯体２２ｃは、帯状である。正極芯体２２ｃは、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。正極芯体２２ｃは、ここでは金属箔、具体的にはアルミニウム箔である。また、正極芯体２２ｃの平均厚みは特に限定されない。例えば、２μｍ～３０μｍが好ましく、２μｍ～２０μｍがより好ましく、５μｍ～１５μｍがさらに好ましい。
正極芯体２２ｃの長辺方向Ｙの一方の端部（図８の左端部）には、複数の正極タブ２２ｔが設けられている。複数の正極タブ２２ｔは、長辺方向Ｙの一方側（図８の左側）に突出している。複数の正極タブ２２ｔは、セパレータ２６よりも長辺方向Ｙに突出している。複数の正極タブ２２ｔは、正極板２２の長手方向に沿って間隔を置いて（間欠的に）設けられている。ただし、正極タブ２２ｔは、長辺方向Ｙの他方の端部（図８の右端部）に設けられていてもよいし、長辺方向Ｙの両端部にそれぞれ設けられていてもよい。正極タブ２２ｔは、正極芯体２２ｃの一部であり、金属箔（アルミニウム箔）からなっている。正極タブ２２ｔの少なくとも一部は、正極活物質層２２ａおよび正極保護層２２ｐが形成されずに、正極芯体２２ｃが露出している。
正極活物質層２２ａは、図８に示すように、帯状の正極芯体２２ｃの長手方向に沿って、帯状に設けられている。正極活物質層２２ａは、電荷担体を可逆的に吸蔵および放出可能な正極活物質（例えば、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物）を含んでいる。正極活物質層２２ａの固形分全体を１００質量％としたときに、正極活物質は、概ね８０質量％以上、典型的には９０質量％以上、例えば９５質量％以上を占めていてもよい。正極活物質層２２ａは、正極活物質以外の任意成分、例えば、導電材、バインダ、各種添加成分等を含んでいてもよい。導電材としては、例えばアセチレンブラック（ＡＢ）等の炭素材料を使用し得る。バインダとしては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等を使用し得る。
正極保護層２２ｐは、図８に示すように、長辺方向Ｙにおいて正極芯体２２ｃと正極活物質層２２ａとの境界部分に設けられている。正極保護層２２ｐは、ここでは正極芯体２２ｃの長辺方向Ｙの一方の端部（図８の左端部）に設けられている。ただし、正極保護層２２ｐは、長辺方向Ｙの両端部に設けられていてもよい。正極保護層２２ｐは、正極活物質層２２ａに沿って、帯状に設けられている。正極保護層２２ｐは、無機フィラー（例えば、アルミナ）を含んでいる。正極保護層２２ｐの固形分全体を１００質量％としたときに、無機フィラーは、概ね５０質量％以上、典型的には７０質量％以上、例えば８０質量％以上を占めていてもよい。正極保護層２２ｐは、無機フィラー以外の任意成分、例えば、導電材、バインダ、各種添加成分等を含んでいてもよい。導電材およびバインダは、正極活物質層２２ａに含み得るとして例示したものと同じであってもよい。
負極板２４は、図８に示すように、長尺な帯状の部材である。負極板２４は、負極芯体２４ｃと、負極芯体２４ｃの少なくとも一方の表面上に固着された負極活物質層２４ａと、を有する。負極芯体２４ｃは、帯状である。負極芯体２４ｃは、例えば銅、銅合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。負極芯体２４ｃは、ここでは金属箔、具体的には銅箔である。
負極芯体２４ｃの長辺方向Ｙの一方の端部（図８の右端部）には、複数の負極タブ２４ｔが設けられている。複数の負極タブ２４ｔは、セパレータ２６よりも長辺方向Ｙに突出している。複数の負極タブ２４ｔは、負極板２４の長手方向に沿って間隔を置いて（間欠的に）設けられている。負極タブ２４ｔは、長辺方向Ｙの一方側（図８の右側）に突出している。ただし、負極タブ２４ｔは、長辺方向Ｙの他方の端部（図８の左端部）に設けられていてもよいし、長辺方向Ｙの両端部にそれぞれ設けられていてもよい。負極タブ２４ｔは、負極芯体２４ｃの一部であり、金属箔（銅箔）からなっている。負極タブ２４ｔの一部には、負極活物質層２４ａが形成されている。負極タブ２４ｔの少なくとも一部には、負極活物質層２４ａが形成されずに、負極芯体２４ｃが露出している。
負極活物質層２４ａは、図８に示すように、帯状の負極芯体２４ｃの長手方向に沿って、帯状に設けられている。負極活物質層２４ａは、電荷担体を可逆的に吸蔵および放出可能な負極活物質（例えば、黒鉛等の炭素材料）を含んでいる。負極活物質層２４ａの固形分全体を１００質量％としたときに、負極活物質は、概ね８０質量％以上、典型的には９０質量％以上、例えば９５質量％以上を占めていてもよい。負極活物質層２４ａは、負極活物質以外の任意成分、例えば、バインダ、分散剤、各種添加成分等を含んでいてもよい。バインダとしては、例えばスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のゴム類を使用し得る。分散剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等のセルロール類を使用し得る。
好適な一態様では、負極板２４の負極タブ２４ｔを除く本体部の幅Ｗ１（図８参照）は、２０ｃｍ以上である。負極板２４の本体部の幅Ｗ１は、例えば、２０ｃｍ以上４５ｃｍ以下であることが好ましく、２５ｃｍ以上３５ｃｍ以下であることがより好ましい。このような比較的大型な本体部を有する電池においては、高容量化が実現される一方で、電解液が電極体２０の内部まで浸透し難い。このため、ここに開示される技術の効果がより一層発揮される。なお、負極板の本体部の幅とは、帯状の負極板の短手方向の長さのことをいう。
図８に示すように、電極体２０は、２枚のセパレータ２６を備えている。各々のセパレータ２６は、正極板２２の正極活物質層２２ａと、負極板２４の負極活物質層２４ａと、を絶縁する部材である。セパレータ２６は、電極体２０の外表面を構成している。図９は、電極体２０の正極板２２と負極板２４とセパレータ２６との界面を模式的に示す図である。本実施形態におけるセパレータ２６は、帯状の基材層２６ａと、当該基材層２６ａの表面（両面）に形成された接着層２６ｂと、を有している。本実施形態では、上記構成のセパレータ２６の一方の接着層２６ｂと正極板２２とが接着し、他方の接着層２６ｂと負極板２４とが接着している。これにより、電極体２０の平坦部２０ｆ（図４参照）が厚み方向（短辺方向Ｘ）に膨張することが抑制され、後述する配置工程Ｓ１０において、電極体２０の挿入が容易になる。
セパレータ２６の厚みｔ１（図９参照）は、例えば、５μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましく、１２μｍ以上２０μｍ以下であることがさらに好ましい。なお、本明細書における「セパレータ２６の厚みｔ１」は、図９に示すように、基材層２６ａと接着層２６ｂとの合計の厚みであり、特に言及しない限りにおいて、プレス成形処理前の厚みを示すものとする。
基材層２６ａは、従来公知の二次電池のセパレータにおいて用いられるものを特に制限なく使用することができる。例えば、基材層２６ａは、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂からなる樹脂製の多孔性シートであることが好ましい。基材層２６ａの厚みｔ２（図９参照）は、特に限定されないが、例えば、４μｍ以上３５μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以上２５μｍ以下であることがより好ましく、１０μｍ以上２０μｍ以下であることがさらに好ましい。また、基材層２６ａの空隙率は、例えば、２０％～７０％が好ましく、３０％～６０％がより好ましい。これにより、正極板２２と負極板２４との間で、適切に電荷担体を移動させることができる。なお、本明細書における「基材層２６ａの厚み」および「基材層２６ａの空隙率」は、特に言及しない限りにおいて、プレス成形処理前の厚みおよび空隙率を示すものとする。
図９に示すように、本実施形態における接着層２６ｂは、基材層２６ａの両面に形成された層である。接着層２６ｂは、バインダと無機粒子とが含まれている。なお、接着層２６ｂは、正極板２２と対向する側と負極板２４と対向する側とで同じ構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。
なお、セパレータ２６は、ポリオレフィン樹脂製の多孔性の基材層２６ａを含み、両表面が接着層２６ｂであることが好ましい。接着層２６ｂはポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含むことが好ましい。接着層２６ｂと基材層２６ａの間に、他の層が形成されていてもよい。
接着層２６ｂに含まれるバインダとしては、一定の接着性を有する従来公知の樹脂材料を特に制限なく使用できる。接着層２６ｂのバインダとしては、熱可塑性樹脂が好ましく、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂；ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂；ポリアミド系樹脂；ポリイミド系樹脂；アクリル樹脂；等が挙げられる。また、接着層２６ｂは、これらのバインダ樹脂を二種以上含んでいてもよい。なお、上述したバインダ樹脂の中でも、ＰＶｄＦは、電極板に対する接着性をより好適に発揮できるため、好ましく用いられる。接着層２６ｂに含まれるバインダの含有量は、接着層２６ｂを１００質量％としたときに、１０質量％以上であることが好ましく、１５質量％以上であることがより好ましく、２０質量％以上であることがさらに好ましい。接着層２６ｂに含まれるバインダの含有量の上限は、特に限定するものではないが、例えば５０質量％以下であってもよく、４５質量％以下であってもよく、４０質量％以下であってもよい。接着層２６ｂに含まれるバインダが、上記範囲内であることにより、好適な接着性が発揮され得る。
なお、正極板２２及び負極板２４と、接着層２６ｂとは、例えば押圧により接着することが好ましい。押圧は、例えば、常温、あるいは加熱状態で行うことができる。
無機粒子としては、例えば、アルミナ、ベーマイト、水酸化アルミニウム、チタニア、炭酸マグネシウム、マグネシア、ジルコニア、酸化亜鉛、酸化鉄、セリア、イットリア等のセラミックを主成分として含むセラミック粒子が挙げられる。接着層２６ｂにおける無機粒子の含有量は、正極板２２（または負極板２４）に対して所定の接着性が発揮されるように調整されていることが好ましい。
また、接着層２６ｂは、複数の空隙を含む三次元網目状構造を有していることが好ましい。かかる三次元網目状構造において、無機粒子が分散していることが好ましい。例えば、接着層２６ｂは、複数の繊維状のＰＶｄＦが多数の空隙を有するようにランダムに積層して三次元網目状構造が形成され、当該三次元網目状構造の内部にアルミナ、ベーマイト等の無機粒子が分散するように構成されているとよい。
接着層２６ｂの厚みｔ３は、例えば０．５μｍ以上であることが好ましく、１．０μｍ以上であることがより好ましく、１．５μｍ以上であることがさらに好ましい。接着層２６ｂの厚みｔ３は、特に限定されないが、例えば１０μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以下であることがより好ましく、６μｍ以下であることがさらに好ましい。これにより、好適な接着性を発揮し得る。また、接着層２６ｂの目付量は、１ｇ／ｍ２以上であることが好ましく、２ｇ／ｍ２以上であることがより好ましく、２．５ｇ／ｍ２以上であることがさらに好ましい。また、接着層２６ｂの目付量は、例えば、８ｇ／ｍ２以下であることが好ましく、６ｇ／ｍ２以下であることがより好ましく、５．５ｇ／ｍ２以下であることがさらに好ましい。また、接着層２６ｂの空隙率は、１０％以上であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましく、５０％以上であることがさらに好ましい。また、接着層２６ｂの空隙率は、９０％以下であることが好ましく、８０％以下であることがより好ましい。なお、本明細書における「接着層２６ｂの厚み」および「接着層２６ｂの空隙率」は、特に言及しない限りにおいて、プレス成形処理前の厚みおよび空隙率を示すものとする。
２．二次電池の製造方法
以上、作成対象である二次電池１００の構成を説明した。次に、図１を参照しながら、かかる二次電池１００の製造方法について説明する。上記したように、ここに開示される二次電池の製造方法は、剥離工程Ｓ２０を有することによって特徴づけられており、それ以外の製造プロセスは特に限定されない。
（１）配置工程Ｓ１０
配置工程Ｓ１０は、上記したような電極体２０を電池ケース１０の内部に配置する工程である。具体的には、まず、上記したような電極体２０と、電池ケース１０（外装体１２および封口板１４）と、正極端子３０と、負極端子４０と、正極集電部５０（正極第１集電部５１および正極第２集電部５２）と、負極集電部６０（負極第１集電部６１および負極第２集電部６２）と、を用意する。そして電極体２０を電池ケース１０に挿入する。ここでは、電極体２０が巻回電極体である場合について説明するが、電極体２０は、上記したように積層電極体であってもよい。
（ａ）巻回処理
電極体作製処理では、２枚のセパレータ２６を介して正極板２２と負極板２４とを積層して、巻回することによって電極体２０を用意する。より詳細には、帯状のセパレータ２６、帯状の負極板２４、帯状のセパレータ２６、帯状の正極板２２を、この順序で積層した積層体を作製する（図８参照）。このとき、長辺方向Ｙの一方（図８の左側）の側縁から正極板２２の正極タブ２２ｔのみが突出し、かつ、他方（図８の右側）の側縁から負極板２４の負極タブ２４ｔのみが突出するように、各々のシート部材の長辺方向Ｙにおける積層位置を調節する。そして、作製した積層体を巻回して筒状体を作製する。このときの巻回数は、目的とする電極体２０の性能や製造効率などを考慮して適宜調節することが好ましい。一例として、電極体２０における正極板２２の巻回数は、１０回～６０回が好ましく、３０回～４０回がより好ましい。
（ｂ）プレス成形処理
プレス成形処理では、上記作製した筒状体に対してプレス成形をすることによって、扁平形状の電極体２０を用意する。プレス成形処理は、常温で実施してもよく、加熱した状態（例えば、４０℃～８０℃程度）で実施してもよい。巻回された筒状体をプレス成形した場合には、成形された電極体２０の湾曲部２０ｒに残留した弾性作用によって、平坦部２０ｆの厚みが膨張するスプリングバックが生じ得る。スプリングバックが生じた場合には、後述する配置処理において、電池ケース１０への収容が難しくなる虞がある。しかしながら、ここに開示される技術によれば、セパレータ２６が所定の接着性を有する接着層２６ｂを有しているため、当該接着層２６ｂを有する電極体２０に対してプレス成形処理を実施した結果、セパレータ２６の接着層２６ｂと正極板２２、および、接着層２６ｂと負極板２４とがより好適に接着され、スプリングバックが抑制される。これにより、配置処理において電極体２０を所望する位置にスムーズに配置することができる。
（ｃ）配置処理
配置処理では、上記用意した電極体２０を電池ケース１０内に収容する。まず、図６に示すように、電極体２０に正極集電部５０、負極集電部６０および封口板１４が取り付けられた合体部材を用意する。まず、電極体２０の正極タブ群２３に正極第２集電部５２を接合し、負極タブ群２５に負極第２集電部６２を接合する。次いで、電極体２０の上方に封口板１４を配置し、図５に示すように、正極第２集電部５２と電極体２０の一方の側面２０ｅとが対向するように、電極体２０の正極タブ群２３を折り曲げる。これによって、正極第１集電部５１と正極第２集電部５２とが接続される。同様に、各負極第２集電部６２と電極体２０の他方の側面２０ｇとが対向するように、電極体２０の負極タブ群２５を折り曲げる。これによって、負極第１集電部６１と負極第２集電部６２とが接続される。この結果、正極集電部５０と、負極集電部６０とを介して、封口板１４に電極体２０が取り付けられる。
封口板１４に取り付けられた電極体２０を、電極体ホルダ２９（図４参照）に収容する。次いで、電極体ホルダ２９で覆われた電極体２０を、外装体１２に挿入する。このとき、巻回軸ＷＬが底壁１２ａに沿った向き（すなわち、巻回軸ＷＬが長辺方向Ｙと平行になる向き）で外装体１２の内部に配置されるように、挿入することが好ましい。これにより、後述する加熱処理において効率よく電極体２０を加熱することができる。そして、外装体１２の開口１２ｈの縁部に封口板１４を接合して、開口１２ｈを封止する。これにより、電極体２０が電池ケース１０内に配置された電池組立体を用意することができる。
なお、電極体ホルダ２９は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）等の樹脂材料からなる絶縁性の樹脂シートを、袋状または箱状に折り曲げることにより用意することができる。また、外装体１２と封口板１４とは、例えば、溶接接合されることによって封止されることが好ましい。外装体１２と封口板１４との溶接接合は、例えば、レーザ溶接等で行うことができる。
（２）剥離工程Ｓ２０
剥離工程Ｓ２０は、上記配置工程Ｓ１０において用意した電池組立体に収容される電極体２０の正極板２２および負極板２４の数なくとも一方と、セパレータ２６とを剥離させる工程である。具体的には、正極板２２とセパレータ２６とが接着層２６ｂにより接着され、負極板２４とセパレータ２６とが接着層２６ｂにより接着された状態の電極体２０に対して、後述する加熱処理および第１減圧処理を実施することにより、正極板２２および負極板２４とセパレータ２６とを剥離させて電極体２０に剥離領域が生じた状態とする。
ここで、剥離領域では、正極板２２又は負極板２４と、セパレータ２６との間に隙間が生じた状態であることが好ましい。剥離領域の有無は、電極体の巻回軸方向の中央部において巻回軸に対して垂直な断面のＸ線ＣＴ画像から判断できる。
（ａ）加熱処理
加熱処理は、上記したようなセパレータ２６の接着層２６ｂを軟化させ、正極板２２および負極板２４からセパレータ２６を剥離させやすくするための処理である。かかる加熱処理の温度は、接着層２６ｂに用いられるバインダの種類によって異なるため、一概には言えないが、例えば、電極体２０の温度が８０℃以上となるように保持することが好ましい。加熱処理は、電極体２０の温度が９０℃以上となるように保持することがより好ましく、電極体２０の温度が１００℃以上となるように保持することがさらに好ましい。温度が高すぎる場合には、二次電池１００の内部で意図しない副反応が発生して電池特性が悪化することが懸念されるため、好ましくない。このため、加熱処理の温度は、電極体２０の温度が例えば１３０℃以下となるように保持することが好ましく、１２０℃以下となるように保持することがより好ましい。昇温速度は、特に限定されないが、例えば４～８℃／ｍｉｎ程度に設定するとよい。
また、加熱処理の時間は、二次電池１００の大きさ等によって異なるため、一概には言えないが、例えば、約１時間～６時間程度であってもよく、約１．５時間～４時間程度を目安に設定することができる。一例として、電極体２０の温度が８０℃以上に保持された状態で１時間以上保持することが好ましく、電極体２０の温度が９０℃以上に保持された状態で１時間以上保持することがさらに好ましい。
加熱処理は、上記した条件を満たすように実施されればよく、加熱の手段は特に限定されない。加熱の手段は、例えば、内部に電気ヒーターが収納された台座状の加熱プレートの上に電池組立体を設置することによって実施してもよい。あるいは、所定の温度を保持するように設定された恒温槽等に電池組立体を静置することによって実施してもよい。
（ｂ）第１減圧処理
第１減圧処理は、上記加熱処理後の電池組立体の内部を大気圧（すなわち、電池組立体の外側の空気の圧力）よりも低くなるように減圧し、正極板２２および負極板２４とセパレータ２６とを剥離させるための処理である。本発明者らが鋭意検討した結果によれば、かかる減圧処理の減圧速度を従来よりも速く設定することにより、正極板２２および負極板２４とセパレータ２６とを好適に剥離させることができることを見出した。ここに開示される技術を限定する意図はないが、かかる効果が得られる理由は、以下のように推測される。電池組立体の内部（すなわち、電池ケースの内部）が減圧されると、電池ケースに収容される電極体の内部も減圧される。ここで、電池ケースの内部が急激な速度で減圧されると、電極体の内部の圧力は電池ケースの減圧速度に追従することができず、電池ケースの内部と電極体の内部との間で差圧が生じ、電極体は膨張する。かかる膨張作用により、電極体の正極板および負極板とセパレータとが剥離すると推測される。すなわち、従来よりも減圧速度を速く設定し、急激に電池組立体の内部を減圧することで、正極板２２および負極板２４とセパレータ２６とを好適に剥離させ、電極体２０に剥離領域を形成することができる。これにより、後述する注液工程Ｓ３０での注液時間が短縮され、かつ、電極体２０の中央部にも電解液が十分に含浸する。したがって、電極体内部での電解液の不足や、負極上での被膜形成が不十分となること等による電池特性の低下が改善され、信頼性の高い電池をより効率よく製造することができる。
第１減圧処理における減圧速度は、上記したように電極体２０の正極板２２および負極板２４の数なくとも一方と、セパレータ２６とを剥離させるように比較的速い速度に設定される。減圧速度は、少なくとも３０ｋＰａ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。減圧速度は、例えば、４０ｋＰａ／ｍｉｎ以上であることがより好ましく、５０ｋＰａ／ｍｉｎ以上であることがさらに好ましい。減圧速度の上限は特に限定されないが、５００ｋＰａ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、２５０ｋＰａ／ｍｉｎ以下であることがより好ましく、１００ｋＰａ／ｍｉｎ以下であることがさらに好ましい。また、電池組立体の内部の圧力は、絶対圧力で１ｋＰａ以下まで減圧することが好ましく、１００Ｐａ以下まで減圧することがより好ましく、５０Ｐａ以下まで減圧することがさらに好ましい。かかる条件で第１減圧処理を実施することにより、正極板２２および負極板２４とセパレータ２６とを剥離させ、電極体２０において好適に剥離領域が形成された状態とすることができる。
上記した減圧状態を保持する時間は特に限定されないが、例えば、約１時間～８時間程度であってもよく、約１時間～５時間程度を目安に設定することができる。また、第１減圧処理の開始のタイミングは特に限定されないが、電極体２０を好適に剥離させる観点からは、加熱処理によって十分に電池組立体が加熱された後に、第１減圧処理を開始することが好ましい。第１減圧処理は、典型的には加熱処理の開始から約２時間後以降に減圧を開始するとよく、例えば加熱処理の開始から約４時間後に減圧を開始するとよい。
第１減圧処理は、上記した条件を満たすように実施されればよく、減圧の手段は特に限定されない。減圧は、例えば、電池ケース１０内から気体を排出させて減圧するとよい。例えば、封口板１４の注液孔１５にノズルの一方を取り付けて、他方を真空ポンプと接続する。この状態で真空ポンプを稼働させることにより、電池組立体の内部の気体を注液孔１５から排出し、電池組立体内を減圧することができる。
（３）加圧工程
加圧工程は、上記第１減圧処理によって減圧された電池組立体の内部を大気圧程度まで加圧（復圧）する工程である。当該加圧工程はここに開示される技術において必須の工程ではなく、適宜省略することも可能である。例えば、上記第１減圧処理の実施後に後述する注液工程Ｓ３０（より詳細には注液処理）を実施してもよい。当該加圧工程を以下の条件で剥離工程の後に実施することにより、電極体２０に剥離領域が形成された状態をより好適に維持することができる。
加圧工程では、典型的には、電池組立体の内部の圧力が大気圧程度まで加圧（復圧）されればよく、例えば、絶対圧力で５ｋＰａ以上となるまで加圧することが好ましく、１０ｋＰａ以上となるまで加圧することがより好ましい。また、上限は特に限定されないが、電池組立体の内部の圧力は、絶対圧力で２００ｋＰａ以下となるまで加圧することが好ましく、１００ｋＰａ以下となるまで加圧することがより好ましい。このときの加圧（復圧）速度は、上記剥離工程において剥離させた電極体２０が再び接着されないよう、比較的ゆっくり加圧することが好ましい。電池組立体の大きさ等により異なるため、一概には言えないが、加圧速度は、例えば５０００Ｐａ／ｍｉｎ以上８００００Ｐａ／ｍｉｎ以下に設定するとよい。
加圧工程を実施する場合には、上記したように比較的ゆっくり加圧するように制御できる方法によって実施されればよく、加圧の手段は特に限定されない。例えば、封口板１４の注液孔１５にノズルの一方を取り付けて、他方を気体が貯留されたタンクに接続する。この状態で、タンクに貯留されている気体を、制御しながら電池組立体の内部に導入することにより、大気圧程度まで加圧（復圧）することができる。ここで導入される気体は、従来と同様であってよく、例えば、窒素（Ｎ２）等の不活性ガス、乾燥空気等が挙げられる。
（４）注液工程Ｓ３０
注液工程Ｓ３０は、電池組立体の内部に電解液を注液する工程である。ここに開示される技術においては、上記した剥離工程Ｓ２０によって正極板２２および負極板２４と、セパレータ２６とが剥離された状態であり、かかる状態の電極体２０に電解液を注液することにより、電解液の注液時間の短縮と、電極体２０への電解液の含浸が不均一となることを抑制することができる。
（ａ）第２減圧処理
第２減圧処理は、上記した加圧工程を実施した場合において、後述する注液処理を好適に実施するために、電池組立体の内部を減圧する処理である。当該第２減圧処理は、ここに開示される技術において必須の処理ではなく、適宜省略することも可能である。例えば、上記第１減圧処理の実施後（すなわち、減圧状態を維持した状態で）後述する注液処理を実施してもよい。また、加圧工程後、第２減圧処理を実施せずに後述する注液処理を実施してもよい。加圧工程を実施した場合において、第２減圧処理を実施することにより、電池組立体を減圧した状態で注液処理を実施できる。これにより、注液処理の時間が短縮され、かつ、電極体２０の内部まで均一に電解液が浸透しやすくなるため好ましい。
第２減圧処理は、注液処理が好適に実施されるように電池組立体の内部が減圧される限り、特に限定されない。例えば、電池組立体の内部の圧力は、絶対圧力で５～５０ｋＰａ程度となるように減圧するとよい。上記減圧状態を保持する時間は、例えば、約１００秒～４００秒で程度を目安に設定することができる。また、減圧速度は、例えば、１ｋＰａ／ｍｉｎ以上８００ｋＰａ／ｍｉｎ以下に設定するとよい。なお、第２減圧処理の減圧の手段は特に限定されず、上記した第１減圧処理と同様の手段を用いて減圧するとよい。
（ｂ）注液処理
注液処理は、電池組立体の内部に電解液を注液する処理である。当該注液処理は、大気圧雰囲気で実施されてもよいし、減圧雰囲気で実施されてもよい。好ましくは、減圧雰囲気で実施されるとよい。これにより、電解液をより早く注液することができる。注液処理では、電解液が電極体２０の全体にいきわたる分量となるよう電解液を注液する。当該注液処理は、従来公知の電解液注液装置を適宜利用することができる。なお、このとき、電解液を圧送するために用いられ得る圧送ガスとしては、従来と同様、窒素（Ｎ２）等の不活性ガス、乾燥空気等が挙げられる。
電解液の注液後、電池組立体の封口板１４の注液孔１５を封止する。注液孔１５の封止は、当該注液孔１５に適合した形状の封止部材１６を組み付けることによって実施することができる。これにより、密閉された二次電池１００を構築することができる。
（５）初期充電工程
ここに開示される製造方法においては、上記注液工程Ｓ３０の後に、初期充電工程を好ましく行うことができる。より好ましい一態様では、上記構築した二次電池１００を拘束した状態で初期充電工程を実施するとよい。二次電池１００の拘束は、外装体１２の長側壁１２ｂ（図２参照）を短辺方向Ｘに沿って所定の大きさの荷重を付与することによって実施することができる。初期充電の条件は、従来と同様であってよい。例えば、二次電池１００は、拘束された状態において、電池駆動電圧範囲を０．１～２Ｃの充電レートで充電及び放電するサイクルを、１～５回程度実施するとよい。以上のようにして、二次電池１００を製造することができる。
ここに開示される製造方法は、例えば、電解液の含浸に時間のかかる面積の大きな電極を備える高容量タイプの密閉型電池において好ましく用いることができる。また、かかる製造方法によって製造される二次電池１００は、各種用途に利用可能であるが、例えば、乗用車、トラック等の車両に搭載されるモータ用の動力源（駆動用電源）として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＢＥＶ）等が挙げられる。また、二次電池１００は、組電池の構築に好適に用いることができる。
３．他の実施形態
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本発明は、他にも種々の形態にて実施することができる。以下、ここに開示される技術の他の実施形態について説明する。
上述の実施形態に係る二次電池１００は、電池ケース１０の内部に１個の電極体２０が収容されている。しかしながら、ここに開示される技術は、上述の実施形態に限定されない。例えば、二次電池は、電池ケースの内部に複数の電極体を有していてもよい。
図１０は、他の実施形態に係る二次電池２００の図４の対応図である。二次電池２００は、電極体２０を複数有していること以外、上記した二次電池１００と同様の構成であってよい。１つの電池ケース１０に収容される電極体の数は、２つ以上の複数であれば特に限定されず、図示されるように３つであってもよいし、４つ以上であってもよい。複数個（ここでは３つ）の電極体２０を有する場合には、図１０に示すように、各電極体の平坦部２０ｆが対向するように並列に配置するとよい。
１つの電池ケース１０内に複数の電極体２０を有している場合には、１つの電極体よりも重量が重くなりがちである。概ね１ｋｇ以上、例えば１．５ｋｇ以上、さらには２～３ｋｇである場合には、上記配置工程Ｓ１０において図１１に示すように、外装体１２の長側壁１２ｂが重力方向と交差するように（外装体１２を横向きに）配置して、電極体２０を外装体１２に挿入するとよい。また、１つの電池ケース１０内に複数の電極体２０を有している場合には、少なくとも１つの電極体２０に剥離領域が形成されるように、上記剥離工程Ｓ２０を実施するとよい。
＜試験例＞
以下、本発明に関する試験例を説明する。なお、以下に記載する試験例の内容は、本発明を限定することを意図したものではない。
１．配置工程
正極活物質粉末としてのＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２と、導電材としてのアセチレンブラック（ＡＢ）と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）との質量比が、９７．５：１．５：１．０となるように秤量し、これらの材料を溶媒としてのＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）に分散させてペースト状の正極活物質層形成用組成物を調製した。該組成物を帯状の正極芯体（アルミニウム箔）の両面に塗布し、乾燥させることで正極芯体上に正極活物質層を備える、帯状の正極板を作製した。
負極活物質としての天然黒鉛（Ｃ）と、バインダとしてのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）との質量比が、９８．３：０．７：１．０となるように秤量し、これらの材料を溶媒としてのイオン交換水に分散させてペースト状の負極活物質層形成用組成物を調製した。該組成物を帯状の負極芯体（銅箔）の両面に塗布し、乾燥させることで負極芯体上に負極活物質層を備える、帯状の負極板を作製した。
また、セパレータとしては、ポリエチレン（ＰＥ）製の多孔質基材層の表面（両面）にアルミナ粉末とポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）とを含む接着層が形成されたものを使用した。なお、セパレータは接着層の厚みが異なるものを２種類用意した。
上記用意したセパレータを介して、上記作製した帯状の正極板および帯状の負極板を積層させた積層体を作製し、当該積層体を巻回することによって筒状体を作製した。そして巻回後の積層体をプレス成形処理を実施して押しつぶすことにより、扁平形状の巻回電極体を作製した。作製した巻回電極体に正極端子および負極端子を接続し、注液口を有する電池ケースに配置した。これにより、評価用電池組立体を作製した。
２．剥離工程および加圧工程
本試験では、上記用意した評価用電池組立体に対して、加熱処理と第１減圧処理の条件を変更して剥離工程を実施し、その後加圧工程を実施した。
（１）実施例１
まず、上記作製した評価用電池組立体に対して、加熱処理を実施した。加熱処理は、昇温速度５℃／ｍｉｎ、最高温度１０５℃、最高温度維持時間３．５時間の条件で実施した。次いで、加熱開始４時間後に、第１減圧処理を実施した。第１減圧処理は、減圧速度９０ｋＰａ／ｍｉｎ、評価用電池組立体の内部の圧力を絶対圧力で１０Ｐａまで減圧し、減圧維持時間を４時間の条件で実施した。第１減圧処理後、大気圧まで加圧（復圧）する加圧工程を実施した。なお、加圧速度は５０００Ｐａ／ｍｉｎに設定した。
（２）実施例２
まず、上記作製した評評価用電池組立体に対して、加熱処理を実施した。加熱処理は、実施例１と同様の条件で実施した。次いで、加熱開始４時間後に、第１減圧処理を実施した。第１減圧処理は、実施例１と同様の条件で実施した。第１減圧処理後、大気圧まで加圧（復圧）する加圧工程を実施した。なお、加圧速度は８００００Ｐａ／ｍｉｎに設定した。
（３）実施例３
まず、上記作製した評評価用電池組立体に対して、加熱処理を実施した。加熱処理は、実施例１と同様の条件で実施した。次いで、加熱開始４時間後に、第１減圧処理を実施した。第１減圧処理後、大気圧まで加圧（復圧）する加圧工程を実施した。第１減圧処理および加圧工程は、実施例１と同様の条件で実施した。なお、実施例３は、セパレータの接着層の厚みを実施例１よりも厚くした。
（４）実施例４
まず、上記作製した評価用電池組立体に対して、加熱処理を実施した。加熱処理は、最高温度を９０℃に変更したこと以外は、実施例１と同様の条件で実施した。次いで、加熱開始４時間後に、第１減圧処理を実施した。第１減圧処理後、大気圧まで加圧（復圧）する加圧工程を実施した。第１減圧処理および加圧工程は、実施例１と同様の条件で実施した。
（５）比較例１
まず、上記作製した評価用電池組立体に対して、加熱処理を実施した。加熱処理は、実施例１と同様の条件で実施した。次いで、加熱開始４時間後に、第１減圧処理を実施した。第１減圧処理は、減圧速度を１０ｋＰａ／ｍｉｎに変更したこと以外は実施例１と同様の条件で実施した。第１減圧処理後、大気圧まで加圧（復圧）する加圧工程を実施例１と同様の条件で実施した。
（６）比較例２
まず、上記作製した評価用電池組立体に対して、加熱処理を実施した。加熱処理は、実施例１と同様の条件で実施した。次いで、加熱開始４時間後に、第１減圧処理を実施した。第１減圧処理は、減圧速度を２０ｋＰａ／ｍｉｎに変更したこと以外は実施例１と同様の条件で実施した。第１減圧処理後、大気圧まで加圧（復圧）する加圧工程を実施例１と同様の条件で実施した。
（７）比較例３
まず、上記作製した評価用電池組立体に対して、加熱処理を実施した。加熱処理は、最高温度を６０℃に変更したこと以外は、実施例１と同様の条件で実施した。次いで、加熱開始４時間後に、第１減圧処理を実施した。第１減圧処理後、大気圧まで加圧（復圧）する加圧工程を実施した。第１減圧処理および加圧工程は、実施例１と同様の条件で実施した。
（８）Ｘ線ＣＴ画像の取得
上記用意した各実施例および各比較例の巻回電極体の中央部（巻回軸方向の中央部）において、Ｘ線ＣＴ装置（東芝ＩＴコントロールシステム社製）を用いて巻回軸に対して垂直な断面を撮影し、各実施例および各比較例のＸ線ＣＴ画像を取得した。そして、当該Ｘ線ＣＴ画像において、電極体２０の平坦部２０ｆにおいて、剥離領域の有無を確認した。
電極体２０の平坦部２０ｆにおいて、正極板２２の積層方向において隣接する２層の正極板２２の一方の正極板２２の厚み方向の中心と他方の正極板２２の厚み方向の中心との距離を距離Ｄ（μｍ）する。前述の２つの中心の間に存在する各部材の合計の厚み（一方の正極板２２の厚みの半分、一方のセパレータ２６の厚み、負極板２４の厚み、他方のセパレータ２６の厚み、及び他方の正極板２２の厚みの半分の合計の厚み）を、厚みＴ（μｍ）とする。そして、距離Ｄ（μｍ）が、厚みＴ（μｍ）よりも３０μｍ以上大きい部分には剥離領域が存在すると判断した。結果を表１に示す。
３．注液工程
剥離工程の条件を上記したように変更した各実施例および各比較例に対して、注液工程を実施した。注液工程で用いる電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）と、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）と、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とをＥＣ：ＥＭＣ：ＤＭＣ＝３：４：３の体積比で含む混合溶媒に、支持塩としてのＬｉＰＦ６を、１．１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解したものを用意した。注液工程は、評価用電池組立体の内部の圧力を絶対圧力で５ｋＰａまで減圧する第２減圧処理を実施し、その後、上記した電解液を注液する注液処理を実施した。
注液工程において、注液が完了するまでの時間を計測した。比較例１の注液時間を１としたときの各実施例および各比較例の注液時間の比を表１に示す。
Figure 2023081158000002
４．試験結果
剥離工程において、加熱処理の最高温度が８０℃以上であり、第１減圧処理の減圧速度が３０～１００ｋＰａ／ｍｉｎである実施例１～４は、注液時間が比較例と比べて非常に短くなっていることがわかる。これは、上記した条件で加熱処理および第１減圧処理を実施することにより、正極板とセパレータ、および、負極板とセパレータとが剥離し、電極体に剥離領域が形成された状態となったことで、電解液が含浸しやすくなったためと推測される。したがって、適切な剥離工程を有することにより、信頼性の高い二次電池をより効率よく製造することができる。
なお、電極体２０の平坦部２０ｆにおいて、積層方向において隣接する２層の正極板２２のそれぞれの正極芯体２２ｃの間に存在する、一方の正極活物質層２２ａ、一方のセパレータ２６、負極板２４、他方のセパレータ２６、及び他方の正極活物質層２２ａを一つのユニットとする。当該ユニット内に存在する正極板２２とセパレータ２６の境界面及び負極板２４とセパレータ２６の境界面の少なくとも一方に剥離領域が形成されたユニットが、電極体２０の平坦部２０ｆにおいて、３ユニット以上形成されていることが好ましく、５ユニット以上形成されていることが好ましい。
一つの電極体２０の平坦部２０ｆにおいて、正極板２２の総積層数がＮ層である場合、剥離領域が形成されたユニットが０．１Ｎ以上形成されていることが好ましく、０．２Ｎ以上形成されていることがより好ましい。
電極体２０の巻回軸方向の中央部において巻回軸に対して垂直な断面において、剥離領域の幅は、１０ｍｍ以上であることが好ましく、２０ｍｍ以上であることがより好ましく、３０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。
電極体２０の巻回軸方向の中央部において巻回軸に対して垂直な断面において、電極体２０の平坦部２０ｆにおける正極板２２の幅を幅Ｗ２（ｍｍ）とし、一つの層における剥離領域の幅を幅Ｗ３（ｍｍ）とした場合、Ｗ３／Ｗ２が０．１以上であることが好ましく、０．２以上であることがより好ましく、０．３以上であることがさらに好ましい。
以上、本発明を詳細に説明したが、上述の説明は例示にすぎない。すなわち、ここで開示される技術には、上述した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
１０ 電池ケース
１２ 外装体
１４ 封口板（蓋体）
１５ 注液孔
１６ 封止部材
１７ ガス排出弁
２０ 電極体
２２ 正極板
２４ 負極板
２６ セパレータ
２６ａ 基材層
２６ｂ 接着層
３０ 正極端子
４０ 負極端子
５０ 正極集電部
６０ 負極集電部
１００ 二次電池
２００ 二次電池

Claims (9)

  1. 正極、負極、および前記正極と前記負極との間に配置されるセパレータを備えた電極体と、前記電極体を収容する電池ケースとを備え、
    前記セパレータの両表面には接着層が形成された二次電池の製造方法であって、
    前記正極と前記セパレータとが前記接着層により接着され、前記負極と前記セパレータとが前記接着層により接着された前記電極体を、前記電池ケース内に配置する配置工程と、
    前記電極体において、前記正極および前記負極の少なくとも一方と、前記セパレータとを剥離させる剥離工程と、
    前記剥離工程の後に前記電池ケース内に電解液を注液する注液工程と、
    を含む二次電池の製造方法。
  2. 前記剥離工程は、
    前記電極体の温度を８０℃以上に加熱する加熱処理と、
    前記電極体の温度が８０℃以上となった状態で、前記電池ケース内を減圧する第１減圧処理と、
    を含み、
    前記第１減圧処理は、前記電池ケース内の圧力を３０ｋＰａ／ｍｉｎ以上の速度で、絶対圧力で１ｋＰａ以下まで減圧する、請求項１に記載の二次電池の製造方法。
  3. 前記電極体は、帯状の前記正極と、帯状の前記負極とが、帯状の前記セパレータを介して巻回された扁平状の巻回電極体であり、
    前記負極の幅が２０ｃｍ以上である、請求項１または２に記載の二次電池の製造方法。
  4. 前記電池ケースは、
    底壁と、前記底壁から延び相互に対向する一対の第１側壁と、前記底壁から延び相互に対向する一対の第２側壁と、前記底壁に対向する開口とを有する角型外装体と、
    前記開口を封口する封口板と、を備え、
    前記配置工程において、前記巻回電極体は、前記巻回電極体の巻回軸が前記底壁に沿った向きに配置される、請求項３に記載の二次電池の製造方法。
  5. 前記配置工程において、前記電池ケース内に、前記電極体を複数配置する、請求項１～４のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
  6. 前記剥離工程の後で、前記注液工程の前に、前記電池ケース内の圧力を増加させる加圧工程をさらに含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
  7. 前記注液工程は、前記加圧工程の後に前記電池ケース内の圧力を減圧する第２減圧処理を含む、請求項６に記載の二次電池の製造方法。
  8. 前記注液工程の後に、前記二次電池の初期充電を行う初期充電工程を含み、
    前記初期充電工程は、前記二次電池を拘束した状態で行う、請求項１～７のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
  9. 前記セパレータは、
    ポリオレフィン樹脂製の多孔性の基材層と、
    前記基材層の両表面に形成され、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む前記接着層と、
    を備える、請求項１～８のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
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