JP5724930B2 - 蓄電装置及び二次電池並びに蓄電装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電装置及び二次電池並びに蓄電装置の製造方法に係り、詳しくは正極シート及び負極シートがセパレータを挟んだ状態で層をなす電極体を有する蓄電装置及び二次電池並びに蓄電装置の製造方法に関する。

二次電池やキャパシタのような蓄電装置は再充電が可能であり、繰り返し使用することができるため電源として広く利用されている。二次電池では、活物質を含む合剤が塗布されたシート状の正極及び負極がシート状のセパレータを挟んだ状態で層をなすように積層あるいは巻回された電極体がケースに収容されている。シート状の正極及び負極は、集電体となる金属シートの表面に、一部が活物質非塗布部となるように活物質層が形成された構造になっている。

シート状の正極及び負極の製造工程では、活物質を含む合剤を、帯状の金属シートの幅方向の片側を除いてほぼ全体に塗布した後、活物質層の密度を高めるためにロールプレスを行う。ところが、シート状の正極あるいは負極をプレスすると、図６に示すように、シート状電極６１の活物質塗布部（活物質層）６１ａと、活物質非塗布部６１ｂとの境界部や活物質非塗布部６１ｂにシワ６２が発生する。そして、ロールプレスを行った後の正極シート及び負極シートは巻取りリールに巻き取られて、後工程で矩形状に切断されて積層型の電極体用に使用されるか、帯状の状態で巻回されて巻回型の電極体用に使用される。

シワ６２が発生した帯状の正極シート及び負極シートを巻取りリールに巻き取ると、巻きずれが発生し、最悪の場合は巻き取り不能になる虞がある。また、巻取りリールに巻き取られた正極シート及び負極シートを、積層型の電極体用として所定長さの矩形状の単極に切断すると、切断の際にスリッターの位置ずれが発生する。また、シワ６２が発生した帯状の正極シート及び負極シートを用いて巻回型の電極体を形成すると、巻回時に正極シート、セパレータ及び負極シートの層間のずれが発生し、巻回が良好に行われない。

従来、帯状の正極及び負極の製造工程において、帯状の金属シート（集電体）に電極合剤層（活物質層）を形成した後、電極合剤層を金属シートと共にプレス加工する前に、未塗布部における集電体を局所的に加熱してアニールするアニール工程を設ける電極の製造方法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１の方法では、未塗布部に対してプレス加工の圧力が充分に加わらなくても、塗布部と同程度の伸びが確保できるようにして歪みの発生を抑えることができると記載されている。また、アニール工程は誘導加熱により行うことや、アニール工程における未塗布部の加熱温度は２５０℃以上融点以下であることが記載されている。

特開２００７−２７３３９０号公報

ところが、アニール処理を行うと、未塗布部の温度だけでなく塗工部の温度も上昇し、実施例に記載されている歪み量の小さな場合の条件では、２００℃以上（２１５℃）に達している。そのため、アニール処理を行う方法では、活物質によってはアニール処理の際に分解したり変質したりするため、使用できないという問題がある。例えば、正極活物質のＮＣＡ [Ｌｉ（Ｎｉ−Ｃｏ−Ａｌ）Ｏ_２] のＤＳＣ（示差走査熱量測定（Differential Scanning Calorimetry：型式Thermo Plus EVOII/DSC8230／(株)リガク社製））による分解温度は１８０℃であるため使用できない。また、正極用の金属箔（金属シート）としてはアルミニウムが一般的であるが、アルミニウムは誘導加熱では発熱し難くアニールに時間がかかり、未塗布部の熱が塗布部に伝達し、塗布部の温度が２５０℃以上に上昇する。一方、アルミ箔（例えば、Ａ１０００系＝純アルミ）の応力を緩和するためには、再結晶温度の４００℃が必要なため、実施例に記載された条件では応力緩和が不十分になるという問題がある。また、リチウムイオンキャパシタのようなキャパシタにおいても同様な問題がある。

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、使用可能な電極合剤の種類が多くなり、また、加熱処理で金属シートに不要な応力が加わることがなく、応力緩和が不要なシート状の電極を使用した電極体を備えた蓄電装置及び二次電池を提供することにある。また。他の目的は、蓄電装置の製造方法を提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、正極シート及び負極シートがセパレータを挟んだ状態で層をなす電極体を有する蓄電装置である。そして、前記正極シート及び前記負極シートは、金属シートと、前記金属シートの少なくとも一方の面に電極合剤が塗布されて形成された電極合剤層と、前記金属シートの少なくとも一辺に沿って幅を有して形成され、前記金属シートの両面に前記電極合剤が塗布されていない電極合剤非塗布部と、前記電極合剤非塗布部に、少なくとも前記電極合剤層との境界側の部分に、かつ前記電極合剤層との境界の延びる方向に沿って少なくとも１列形成され、縁部が閉じた形状をした複数の凹部とを有し、前記電極合剤非塗布部において前記凹部が形成された部分には、前記金属シートを貫通する孔が形成されていない。ここで、「正極シート及び負極シートがセパレータを挟んだ状態で層をなす電極体」とは、例えば、略矩形状に形成された正極シート、セパレータ及び負極シートが交互に積層された所謂積層型の電極体に限らず、帯状に形成された正極シート、セパレータ及び負極シートが、例えば、長円柱状や円柱状に巻回された巻回型の電極体をも含む。また、「電極合剤層」とは、蓄電装置が二次電池の場合は活物質層を意味し、蓄電装置が電気二重層キャパシタの場合は活性炭電極層を意味する。また、一方の面からは「凸部」に見えても、裏面から「凹部」に見える場合には「凹部」が形成されていることに含む。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記凹部は、前記電極合剤非塗布部においてのみ形成されている。

電極シート即ち正極シート及び負極シートは、帯状の金属シートの少なくとも一方の面に、金属シートの幅方向の一方の側に電極合剤非塗布部が一定幅で形成されるように電極合剤を塗布する電極合剤塗布工程と、電極合剤塗布工程で金属シートに塗布、乾燥された後の電極合剤層をロール加圧するプレス工程とを経て形成される。そして、プレス工程において、電極合剤層（電極合剤塗布部）と電極合剤非塗布部とが受ける圧縮応力の違いにより、電極合剤非塗布部にシワ（歪み）が生じる。そのシワが存在する状態で、積層型の電極体用の矩形電極や巻回型の電極体用の帯状電極として電極体を形成すると、シワ（歪み）の影響で電極シートの切断工程や巻回工程等で支障を来す。

しかし、この発明の蓄電装置が有する電極体の正極シート及び負極シートは、電極合剤非塗布部に、電極合剤層との境界側の部分に、かつ電極合剤層との境界の延びる方向に沿って少なくとも１列形成された複数の凹部を有している。そのため、電極体の製造工程において、凹部がプレス工程の後に形成される場合は、その凹部がプレス工程で生じたシワ（歪み）を矯正する役割を果たす。また、凹部がプレス工程の前、あるいはプレス工程で同時に形成される場合は、電極合剤層が加圧される際に電極合剤非塗布部にシワ（歪み）が発生することを凹部が抑制したり防止したりする。即ち、従来技術と異なり、ロールプレス加工した際に発生した歪みが高温の加熱処理を行わずに矯正されたり、ロールプレス加工した際に電極合剤非塗布部にシワ（歪み）が発生することが抑制されたりする。したがって、使用可能な電極合剤の種類が多くなり、また、加熱処理で金属シートに不要な応力が加わることがなく、応力緩和が不要なシート状の電極を使用した電極体を備えた蓄電装置を提供することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記凹部の深さは、１ｍｍ以下、かつ前記金属シートの厚さ以上である。凹部の深さがこの範囲にあれば、凹部を形成することが容易である。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項において、前記凹部は複数列形成されている。凹部は１列でもよいが、複数列の方が凹部の形状や大きさ等の自由度が高くなる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記凹部は、四角錐台の底部が前記凹部の開口端となり四角錐台の頂部が前記凹部の底部となる形状に形成されている。この発明では、凹部が他の形状、例えば、半球状の場合に比べて、凹部を形成するため電極合剤非塗布部に超音波振動を加えて加圧する際に、超音波振動を加えて加圧する部材が滑らずに、振動を加えることができ、加圧する際の条件の自由度が大きくなる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の蓄電装置の構成を備えた二次電池である。したがって、この発明の二次電池は前記構成の蓄電装置が有する効果と同様の効果を有する。

請求項７に記載の発明は、正極シート及び負極シートがセパレータを挟んだ状態で層をなす電極体を有する蓄電装置の製造方法である。そして、帯状の金属シートの少なくとも一方の面に、前記金属シートの少なくとも一辺に沿って電極合剤非塗布部が幅を有して形成されるように前記電極合剤非塗布部を除く部分に電極合剤を塗布する電極合剤塗布工程と、前記電極合剤塗布工程で前記金属シートに塗布、乾燥された後の電極合剤層をロール加圧するプレス工程と、前記金属シートに対して、前記電極合剤非塗布部に超音波振動を加えながら加圧し、前記電極合剤非塗布部に、少なくとも前記電極合剤層との境界側の部分に、かつ前記電極合剤層との境界の延びる方向に沿って少なくとも１列形成され、縁部が閉じた形状をした複数の凹部を形成する超音波加圧工程とを備える。

この発明では、電極合剤非塗布部に超音波振動を加えながら加圧する超音波加圧工程を備えている。超音波加圧工程は、プレス工程で電極合剤層がロール加圧される前であっても、プレス工程で電極合剤層がロール加圧された後であってもよい。また、電極合剤層にロール加圧を行うと同時に、電極合剤非塗布部に超音波振動を加えながら加圧してもよく、この場合はプレス工程と超音波加圧工程とが同時に（並行して）実施されることになる。いずれの場合も、プレス工程及び超音波加圧工程の両工程が実施された電極シート（正極シート及び負極シート）は、アニール処理を行わなくても、電極シートの電極合剤非塗布部に歪みが発生したままの状態で後工程の処理を受けることが回避される。

例えば、プレス工程では、電極合剤層が加圧されることにより電極合剤非塗布部にシワ（歪み）が発生するが、プレス工程の前に超音波加圧工程を実施すると、電極合剤非塗布部に複数の凹部が少なくとも１列形成された状態で、電極シートはプレス工程で電極合剤層がロール加圧を受ける。この時、電極合剤非塗布部にシワ（歪み）が発生しようとするが、電極合剤非塗布部に存在する凹部により電極合剤非塗布部に歪みが生じることが抑制される。プレス工程と超音波加圧工程とを同時に行う場合は、電極合剤層がロール加圧を受けることにより電極合剤非塗布部にシワ（歪み）が発生しようとするが、電極合剤非塗布部が超音波加圧の作用を受けているため、歪みは発生しない。また、プレス工程の後に超音波加圧工程が行われる場合は、プレス工程で電極合剤非塗布部にシワ（歪み）が発生
する。しかし、超音波加圧工程ではプレス工程で発生したシワ（歪み）が存在する電極合剤非塗布部に凹部が形成されることにより、シワ（歪み）が矯正される。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記プレス工程と前記超音波加圧工程とを同時に行う。この発明では、電極合剤層がロール加圧されることによって電極合剤非塗布部にシワが入るのと同時に、超音波加圧によって電極合剤非塗布部に凹凸が形成されることにより、プレス後の電極合剤非塗布部の電極形状が均一な品質になる。そのため、超音波加圧工程で形成された凹部が、例えば、後工程で積層する場合の位置決め用の凹凸形状として利用することができる。

請求項９に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記プレス工程の後に超音波加圧工程を行う。この発明では、電極合剤層をロール加圧するプレス工程で、電極合剤非塗布部にシワ（歪み）が発生する。しかし、プレス工程の後に実施される超音波加圧工程で、電極合剤非塗布部に超音波振動を加えながら加圧するため、超音波加圧工程ではプレス工程で発生したシワ（歪み）が存在する電極合剤非塗布部に凹部が形成されることにより、シワ（歪み）が矯正される。また、シワが発生した後に凹凸を付ける（凹部を形成する）と、プレス後の電極合剤非塗布部の電極形状が均一な品質になる。そのため、例えば、後工程で積層する場合の位置決め用の凹凸形状として利用することができる。

請求項１〜請求項６に記載の発明によれば、使用可能な電極合剤の種類が多くなり、また、加熱処理で金属シートに不要な応力が加わることがなく、応力緩和が不要なシート状の電極を使用した電極体を備えた蓄電装置及び二次電池を提供することができる。請求項７〜請求項９に記載の発明によれば、前記蓄電装置の製造方法を提供することができる。

一実施形態の二次電池を示す断面図。 （ａ）は正極シート、負極シート及びセパレータの一部を展開した電極体の模式斜視図、（ｂ）は活物質非塗布部に形成された凹部の形状を示す部分模式斜視図。 （ａ）は超音波加圧に使用されるローラと電極シートとの関係を示す模式部分断面図、（ｂ）は凸部の斜視図。 超音波加圧前後の状態を示す模式図。 （ａ），（ｂ），（ｃ）、（ｄ），（ｅ）、（ｆ），（ｇ）は別の実施形態の凹部の形状を示す部分模式図。 ローラプレス加工により活物質非塗布部にシワ（歪み）が発生した状態を示す模式図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図５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、ケース本体１１ａ及びその開口部を覆う蓋体１１ｂで構成された四角箱状のケース１１内に、巻回型の電極体１２及び電解液１３が収容されている。蓋体１１ｂには正極端子１４及び負極端子１５が固定されている。電極体１２は、正極用集電端子１６を介して正極端子１４に電気的に接続されており、負極用集電端子１７を介して負極端子１５に電気的に接続されている。

図２（ａ）に示すように、電極体１２は、帯状の金属シートに電極合剤層としての正極活物質層１８ａが形成された正極シート１８と、帯状の金属シートに電極合剤層としての負極活物質層１９ａが形成された負極シート１９とが帯状のセパレータ２０を挟んだ状態で巻回された構成である。この実施形態では、セパレータ２０が２枚使用され、電極体１２の最外周にセパレータ２０が存在し、外周側から、セパレータ２０、正極シート１８、セパレータ２０、負極シート１９の順に層をなすように巻回されている。

正極シート１８及び負極シート１９は、幅方向の片側に一定幅の電極合剤非塗布部としての活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂが存在するように正極活物質層１８ａ及び負極活物質層１９ａが形成されており、両活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂが電極体１２の軸方向の反対側端部にそれぞれ配置される状態で巻回されている。正極シート１８及び負極シート１９は、同じ幅に形成されるとともに、正極活物質層１８ａ及び負極活物質層１９ａがセパレータ２０を挟んで対向する状態に配置されている。セパレータ２０は、正極活物質層１８ａ及び負極活物質層１９ａの幅より若干幅広に形成されており、電極体１２の軸方向の一方の端部には活物質非塗布部１８ｂが位置し、他方の端部には活物質非塗布部１９ｂが位置するように正極シート１８、セパレータ２０及び負極シート１９が配置された状態で巻回されている。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、正極シート１８及び負極シート１９の活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂは、正極活物質層１８ａあるいは負極活物質層１９ａとの境界側の部分に、かつ正極活物質層１８ａあるいは負極活物質層１９ａとの境界の延びる方向に沿って複数列形成され、縁部が閉じた形状をした凹部２１を有する。なお、「境界側の部分」とは、電極合剤非塗布部（活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂ）の中央（電極シート（正極シート１８及び負極シート１９）の一辺から電極合剤層（正極活物質層１８ａ及び負極活物質層１９ａ）の境界までの距離の真ん中の位置）よりも電極合剤層の境界側という意味である。凹部２１の深さは、１ｍｍ以下、かつ金属シートの厚さ以上である。また、凹部２１は、正四角錐台の底部が凹部２１の開口端となり四角錐台の頂部が凹部２１の底部となる形状に形成されている。この実施形態では、正四角錐台は対向する斜面の交差する角度が９０度となる形状に形成されている。

次に、二次電池１０の製造方法を説明する。二次電池の製造方法のうち、電極体１２を構成する正極シート１８及び負極シート１９の製造工程、即ち電極シート製造工程が従来と異なり、他の工程は従来の工程と基本的に同じため説明を省略する。

電極シート製造工程は、電極合剤塗布工程と、プレス工程と、超音波加圧工程と、電極シート巻取り工程とを備える。電極シート製造工程は、帯状の金属シートの少なくとも一方の面に、金属シートの少なくとも一辺に沿って電極合剤非塗布部が幅を有して形成されるように電極合剤非塗布部を除く部分に電極合剤を塗布する工程である。そして、電極シートが正極シート１８の場合は、金属シートとしてアルミ箔（アルミシート）が使用され、電極合剤として正極活物質を含む合剤が使用される。また、電極シートが負極シート１９の場合は、金属シートとして銅箔（銅シート）が使用され、電極合剤として負極活物質を含む合剤が使用される。プレス工程では、電極合剤塗布工程で金属シートに塗布、乾燥された後の電極合剤層をロール加圧（ロールプレス）する。電極合剤塗布工程及びプレス工程は、従来と同様に行われる。

超音波加圧工程は、従来方法では存在せず、この実施形態の特有の工程であり、プレス工程でプレスされた後の電極シート対して、電極合剤が塗布された面における電極合剤非塗布部（活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂ）に超音波振動を加えながら加圧し、電極合剤非塗布部に、少なくとも電極合剤層との境界側の部分に、かつ電極合剤層との境界の延びる方向に沿って少なくとも１列形成され、縁部が閉じた形状をした複数の凹部を形成する工程である。詳述すると、超音波加圧工程では、図３（ａ）に示すように、金属シート２２に正極活物質層１８ａあるいは負極活物質層１９ａが形成された正極シート１８あるいは負極シート１９を一対のローラ２３，２４で加圧する。ローラ２３，２４は、正極活物質層１８ａあるいは負極活物質層１９ａを加圧する部分は一般のローラと同様に平坦に形成され、活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂを加圧する部分には、形成すべき凹部２１の形状に対応した凸部２５が全周に形成されている。図３（ｂ）に示すように、各凸部２５は、四角錐台状に形成されている。

そして、ローラ２３，２４は、正極シート１８あるいは負極シート１９がローラ２３，２４間を通過する間に、正極活物質層１８ａあるいは負極活物質層１９ａに対しては所定の圧力を加え、活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂに対して超音波振動を加えながら所定の圧力を加える。その結果、図４に示すように、活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂにシワ２６が形成されていた正極シート１８あるいは負極シート１９がローラ２３，２４間を通過すると、活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂには、正極活物質層１８ａあるいは負極活物質層１９ａとの境界側の部分に、かつ正極活物質層１８ａあるいは負極活物質層１９ａとの境界の延びる方向に沿って縁部が閉じた形状をした凹部２１が複数列形成される。

超音波振動を加えながら所定の圧力を加える際の条件を変えて実験を行ったが、例えば、加圧力：０．３ＭＰａ前後、時間：１秒以下で良好な結果が得られた。
ロール加圧工程におけるシワ２６の発生のメカニズムとして、次のことが考えられる。ロールプレス時に、活物質塗布部は圧縮応力を受けて、活物質の密度が高まるが、線圧を上げて密度を高めていくと、密度が一定の値（活物質の種類によって異なる）に達した後は、活物質が金属シートにめり込む。（このことは、電子顕微鏡による観察で確認された。）その結果、金属シートが伸びる。一方、活物質非塗布部は圧縮応力を受けないので伸びない。そして、活物質塗布部と活物質非塗布部との伸びの差により、活物質非塗布部にシワ（歪み）が発生する。

超音波加圧工程では、シワ（歪み）が生じている活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂに、超音波振動を加えた状態で加圧するため、活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂが伸びて、活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂを加圧している凸部２５の形状に対応した形状の凹部２１が形成される。活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂに、プレス工程で正極活物質層１８ａあるいは負極活物質層１９ａに生じた伸びと同程度の伸びを与えることにより、金属シート２２の破断や損傷が発生しない状態でシワ（歪み）の矯正を行うことが可能になった。

ローラ２３，２４を通過した正極シート１８あるいは負極シート１９は、図示しない電極シート用リールに巻き取られる。そして、電極シート用リールに巻き取られた正極シート１８及び負極シート１９は、巻回型の電極体１２を構成する正極シート１８、負極シート１９及びセパレータ２０を巻取り部材上に巻き取る巻取り工程（巻回工程）において、電極巻回装置にセットされて従来と同様に電極体１２が形成される。正極シート１８及び負極シート１９は、活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂに凹部２１が形成されたことにより、シワ（歪み）が矯正されているため、電極シート用リールに巻き取られる際に、正極シート１８及び負極シート１９に巻きずれが発生して巻き取り不能になることが回避される。また、巻回型の電極体１２を形成するために、正極シート１８及び負極シート１９をセパレータ２０と共に巻回する巻回時においても、巻ずれが抑制されて良好に巻回された電極体１２を得ることができる。

次に前記のように構成された二次電池１０の作用を説明する。
二次電池１０は、単体でも使用されるが、一般には複数の二次電池１０が直列あるいは並列に接続されて構成された組電池として使用される。そして、二次電池１０は種々の用途に使用されるが、例えば、車両に搭載されて走行用モータの電源や他の電気機器の電源としても使用される。

正極シート１８及び負極シート１９をアニール処理した場合は、局部アニールが行われる。局部アニールは、内部は加工硬化したままなので硬度の境界に強度、伸びの差があり、破断の起点となる。一方、超音波加圧では、全体が加工硬化されて外部が内部と同等で破壊起点がなくなり、電池としては活物質塗布部の集電体と、活物質非塗布部のリード部の破壊破断がなくなる。

また、活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂは電極リードを構成するが、活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂに凹部２１が少なくとも１列形成されている。そして、超音波加圧により形成された凹部２１の形状により、活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂで構成する電極リードの剛性が上がり、二次電池１０が振動を受ける状態で使用されても、二次電池１０の振動によるリードの損傷が抑制あるいは防止される。

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）二次電池１０（蓄電装置）は、正極シート１８及び負極シート１９がセパレータ２０を挟んだ状態で層をなす電極体１２を有する。そして、正極シート１８及び負極シート１９は、金属シート２２の少なくとも一方の面に電極合剤が塗布されて形成されたそれぞれ正極活物質層１８ａ又は負極活物質層１９ａ（電極合剤層）と、金属シート２２の少なくとも一辺に沿って幅を有して形成され、金属シート２２の両面に電極合剤が塗布されていない活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂ（電極合剤非塗布部）と、縁部が閉じた形状をした凹部２１とを有する。凹部２１は、活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂに、少なくとも電極合剤層（正極活物質層１８ａ又は負極活物質層１９ａ）との境界側の部分に、かつ電極合剤層との境界の延びる方向に沿って少なくとも１列形成されている。そして、従来技術と異なり、凹部２１がプレス工程で生じたシワ（歪み）を矯正したり、プレス工程で電極合剤層が加圧される際に電極合剤非塗布部にシワ（歪み）が発生することを抑制したり防止したりする役割を果たす。したがって、使用可能な電極合剤の種類が多くなり、また、加熱処理で金属シート２２に不要な応力が加わることがなく、応力緩和が不要なシート状の電極（正極シート１８及び負極シート１９）を使用した電極体１２を備えた二次電池１０を提供することができる。

（２）凹部２１の深さは、１ｍｍ以下、かつ金属シート２２の厚さ以上である。凹部２１の深さがこの範囲にあれば、凹部２１を形成することが容易である。
（３）凹部２１は複数列形成されている。凹部２１は１列でもよいが、複数列の方が凹部２１の形状や大きさ等の自由度が高くなる。

（４）凹部２１は、正四角錐台の底部が凹部２１の開口端となり四角錐台の頂部が凹部２１の底部となる形状に形成されている。したがって、凹部２１が他の形状、例えば、半球状の場合に比べて、凹部２１を形成するため電極合剤非塗布部（活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂ）に超音波振動を加えて加圧する際に、超音波振動を加えて加圧する部材が滑らずに、振動を加えることができ、加圧する際の条件の自由度が大きくなる。

（５）蓄電装置（二次電池１０）の製造方法は、電極体１２を構成する電極シート（正極シート１８及び負極シート１９）の製造工程としての電極シート製造工程に特徴を有する。電極シート製造工程は、従来技術と同様に、帯状の金属シート２２の少なくとも一方の面に、金属シート２２の少なくとも一辺に沿って電極合剤非塗布部が幅を有して形成されるように電極合剤非塗布部を除く部分に電極合剤を塗布する電極合剤塗布工程と、電極合剤塗布工程で金属シート２２に塗布、乾燥された後の電極合剤層をロール加圧するプレス工程とを備える。また、従来技術と異なり、金属シート２２に対して、電極合剤非塗布部（活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂ）に超音波振動を加えながら加圧し、電極合剤非塗布部に、少なくとも電極合剤層との境界側の部分に、かつ電極合剤層との境界の延びる方向に沿って少なくとも１列形成された複数の凹部２１を形成する超音波加圧工程を備える。そのため、プレス工程及び超音波加圧工程の両工程が実施された電極シート（正極シート１８及び負極シート１９）は、アニール処理を行わなくても、電極シートの電極合剤非塗布部に歪みが発生したままの状態で後工程の処理を受けることが回避される。

（６）この実施形態では、プレス工程の後に超音波加圧工程を行う。電極合剤層をロール加圧するプレス工程では、電極合剤非塗布部にシワ（歪み）が発生する。しかし、プレス工程の後に実施される超音波加圧工程で、電極合剤非塗布部に超音波振動を加えながら加圧するため、超音波加圧工程ではプレス工程で発生したシワ（歪み）が存在する電極合剤非塗布部に凹部２１が形成されることにより、シワ（歪み）が矯正される。また、シワが発生した後に凹凸を付ける（凹部２１を形成する）と、プレス後の電極合剤非塗布部の電極形状が均一な品質になる。そのため、例えば、後工程で積層する場合の位置決め用の凹凸形状として利用することができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 凹部２１の形状は、正四角錐台状に限らない。例えば、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、底部も頂部も矩形の四角錐台状としたり、図５（ｄ），（ｅ）に示すように、円錐台状にしたり、図５（ｆ），（ｇ）に示すように、半球状にしたり、あるいは三角錐台状や他の多角錐台状にしたりしてもよい。

○ 凹部２１を正四角錐台状に形成する場合も、対向する斜面の成す角度が９０度以外の角度を成す正四角錐台としてもよい。
○ 凹部２１は、独立して、かつ正極活物質層１８ａ又は負極活物質層１９ａに沿って少なくとも１列形成されていればよく、複数列ではなく１列であってもよい。１列設ける場合、例えば、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すような四角錐台状の凹部２１をその長手方向が活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂの延びる方向と直交する方向に延びる配置で設けてもよい。

○ 凹部２１は、活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂの全面に形成する必要はなく、正極活物質層１８ａ又は負極活物質層１９ａとの境界に近い部分にのみ形成してもよい。
○ 超音波加圧工程において、電極合剤非塗布部（活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂ）に超音波振動を加えながら加圧するローラ２３，２４の両方に超音波加圧を行う凸部２５を設けずに、一方のローラ２３にのみ凸部２５を設けてもよい。

○ 電極シート製造工程は、電極合剤塗布工程及びプレス工程の他に本発明の特徴である超音波加圧工程を備えていればよく、超音波加圧工程とプレス工程とを同時に（並行して）実施してもよい。この場合、電極合剤層（正極活物質層１８ａ又は負極活物質層１９ａ）がロール加圧されることによって電極合剤非塗布部（活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂ）にシワが入るのと同時に、超音波加圧によって電極合剤非塗布部に凹部２１（凹凸）が形成されることにより、プレス後の電極合剤非塗布部の電極形状が均一な品質になる。そのため、超音波加圧工程で形成された凹部２１が、例えば、後工程で積層する場合の位置決め用の凹凸形状として利用することができる。

○ 超音波加圧工程をプレス工程の前に実施する構成としてもよい。プレス工程では、電極合剤層（正極活物質層１８ａ又は負極活物質層１９ａ）がロール加圧されることにより電極合剤非塗布部にシワ（歪み）が発生する。しかし、プレス工程の前に超音波加圧工程を実施すると、電極シート（正極シート１８又は負極シート１９）は、電極合剤非塗布部に縁部が閉じた形状をした複数の凹部２１が少なくとも１列形成された状態で、プレス工程で電極合剤層がロール加圧を受ける。この時、電極合剤非塗布部にシワ（歪み）が発生しようとするが、電極合剤非塗布部に存在する凹部２１により電極合剤非塗布部に歪みが生じることが抑制される。また、プレス工程の前に超音波加圧により電極合剤非塗布部に凹部２１を形成する場合は、シワが入る前の均一な電極合剤非塗布部に凹部２１を形成するため、凹凸品質が均一になる。

○ 正極用集電端子１６及び負極用集電端子１７をそれぞれ正極シート１８及び負極シート１９の活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂに溶接する構成として、活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂにそれぞれ金属シートを溶接してタブ部を形成し、タブ部に正極用集電端子１６及び負極用集電端子１７をそれぞれ溶接してもよい。また、金属シートを溶接してタブ部を形成する代わりに、活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂの一部を切り欠いた残りの部分でタブ部を形成してもよい。

○ 巻回型の電極体１２は、軸方向が二次電池１０の上下方向に延びる状態でケース１１に収容される構成としてもよい。この場合、電極体１２の軸方向の同じ側の端部に活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂ用のタブ部をそれぞれ設けて、正極用集電端子１６及び負極用集電端子１７をそれぞれタブ部に溶接する構成としてもよい。

○ 巻回型の電極体１２は長円柱状に限らず、例えば、円柱状や楕円柱状に形成してもよい。
○ 巻回型の電極体１２に限らず、積層型の電極体を構成する正極シート１８及び負極シート１９に適用してもよい。その場合、電極シート製造工程では、超音波加圧工程で活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂに凹部２１が形成された帯状の正極シート１８あるいは負極シート１９は、電極シート用リールに巻き取った後、切断工程で積層型の電極体用の矩形状の正極シート１８あるいは負極シート１９に切断する。しかし、電極シート用リールに巻き取らずに、積層型の電極体用の正極シート１８及び負極シート１９に適した長さに切断して、電極体組立工程に移送あるいは保管部に一時保管してもよい。

○ 積層型の電極体の場合も、正極用集電端子１６及び負極用集電端子１７に対する活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂの溶接は、タブ部を設けずに、活物質非塗布部１８ｂ，１９ｂに直接溶接しても、タブ部を設けてタブ部に溶接してもよい。

○ 正極シート１８及び負極シート１９は、金属シート２２の片面に電極合剤が塗布されて形成された正極活物質層１８ａあるいは負極活物質層１９ａが存在する構造でもよい。即ち、正極シート１８及び負極シート１９は、金属シートの少なくとも一方の面に電極合剤が塗布されて形成された電極合剤層が存在すればよい。

○ 二次電池１０は電解液１３が必須ではなく、例えば、セパレータ２０が高分子電解質で形成されていてもよい。
○ 車両は走行用モータを備えた一般の車両やフォークリフトに限らず、例えば、ショベルローダーやトーイングトラクター等の他の産業車両であってもよい。また、運転者を必要とする車両に限らず無人搬送車であってもよい。

○ 蓄電装置は、二次電池１０に限らず、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等のようなキャパシタであってもよい。

１０…蓄電装置としての二次電池、１２…電極体、１８…正極シート、１８ａ…電極合剤層としての正極活物質層、１８ｂ，１９ｂ…電極合剤非塗布部としての活物質非塗布部、１９…負極シート、１９ａ…電極合剤層としての負極活物質層、２０…セパレータ、２１…凹部、２２…金属シート。

Claims (9)

1. 正極シート及び負極シートがセパレータを挟んだ状態で層をなす電極体を有する蓄電装置であって、
   前記正極シート及び前記負極シートは、
   金属シートと、
   前記金属シートの少なくとも一方の面に電極合剤が塗布されて形成された電極合剤層と、
   前記金属シートの少なくとも一辺に沿って幅を有して形成され、前記金属シートの両面に前記電極合剤が塗布されていない電極合剤非塗布部と、
   前記電極合剤非塗布部に、少なくとも前記電極合剤層との境界側の部分に、かつ前記電極合剤層との境界の延びる方向に沿って少なくとも１列形成され、縁部が閉じた形状をした複数の凹部とを有し、
   前記電極合剤非塗布部において前記凹部が形成された部分には、前記金属シートを貫通する孔が形成されていないことを特徴とする蓄電装置。
2. 前記凹部は、前記電極合剤非塗布部においてのみ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記凹部の深さは、１ｍｍ以下、かつ前記金属シートの厚さ以上である請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記凹部は複数列形成されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の蓄電装置。
5. 前記凹部は、四角錐台の底部が前記凹部の開口端となり四角錐台の頂部が前記凹部の底部となる形状に形成されている請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の蓄電装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の蓄電装置の構成を備えた二次電池。
7. 正極シート及び負極シートがセパレータを挟んだ状態で層をなす電極体を有する蓄電装置の製造方法であって、
   帯状の金属シートの少なくとも一方の面に、前記金属シートの少なくとも一辺に沿って電極合剤非塗布部が幅を有して形成されるように前記電極合剤非塗布部を除く部分に電極合剤を塗布する電極合剤塗布工程と、
   前記電極合剤塗布工程で前記金属シートに塗布、乾燥された後の電極合剤層をロール加圧するプレス工程と、
   前記金属シートに対して、前記電極合剤非塗布部に超音波振動を加えながら加圧し、前記電極合剤非塗布部に、少なくとも前記電極合剤層との境界側の部分に、かつ前記電極合剤層との境界の延びる方向に沿って少なくとも１列形成され、縁部が閉じた形状をした複数の凹部を形成する超音波加圧工程と
   を備えることを特徴とする蓄電装置の製造方法。
8. 前記プレス工程と前記超音波加圧工程とを同時に行うことを特徴とする請求項７に記載の蓄電装置の製造方法。
9. 前記プレス工程の後に超音波加圧工程を行うことを特徴とする請求項７に記載の蓄電装置の製造方法。