JP5790576B2

JP5790576B2 - 蓄電装置用電極体の製造方法

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Publication number: JP5790576B2
Application number: JP2012086441A
Authority: JP
Inventors: 厚志南形
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2012-04-05
Publication date: 2015-10-07
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Description

本発明は、蓄電装置用電極体の製造方法に関する。

一般に、巻回型の電極体を有する二次電池は電池ケースを備え、その電池ケース内に電解液とともに巻回型の電極体が収容されている。そして、巻回型の電極体からの電力の取り出しは、正極及び負極に接続された電極端子を通して行われている。

従来、巻回型の電極体５１として図７に示すように、帯状の正極板５２及び帯状の負極板５３がセパレータ５４を介して偏平形状に巻回して形成され、電極体５１の正極タブ５５及び負極タブ５６は、正極板５２あるいは負極板５３の一部を構成する複数の凸部５２ａ，５３ａを互いに積層することにより形成されたものが提案されている（特許文献１）。また、特許文献１には、正極板５２及び負極板５３の活物質が塗布されていない側縁部５２ｂ，５３ｂをカッターにより間欠的に切除して、所定の間隔で並んだ複数の凸部５２ａ，５３ａを形成した後、正極板５２及び負極板５３を両者の間に帯状のセパレータ５４を挟んだ状態で偏平形状に巻回して電極体５１を形成する方法が記載されている。この製造方法では複数の独立した電極タブを正極板５２及び負極板５３に溶接する必要がなく、効率良く電極体５１を製造することができる。

特開２００８−２２６６２５号公報

特許文献１に記載の方法では、正極板５２に形成される隣り合う凸部５２ａあるいは負極板５３に形成される隣り合う凸部５３ａの間隔は、その凸部５２ａ，５３ａが何層目になるかによって予め設定されている。正極板５２、負極板５３及びセパレータ５４が積層されつつ常に均一な圧力で巻回されれば隣り合う凸部５２ａ同士あるいは凸部５３ａ同士の間隔を予め設定された間隔で形成しても支障はない。しかし、正極板５２、負極板５３及びセパレータ５４を常に均一な圧力で巻回することは難しく、正極板５２、負極板５３及びセパレータ５４がきつく巻回されるか、緩く巻回されるかによって同じ層数巻かれた場合でも巻回された部分の厚さが変動する。その結果、凸部５２ａ同士あるいは凸部５３ａ同士が目的とした重なり状態からずれた状態で重なるという問題が発生する。また、凸部５２ａ，５３ａは台形状に形成されているため、矩形状に形成される場合に比べて切断するのが容易である。しかし、台形状であっても外形線は直線部が屈曲する状態で連続するため、カッターを正極板５２あるいは負極板５３の移動方向と直交する方向、即ち正極板５２あるいは負極板５３の長手方向と直交する方向に移動させることにより側縁部５２ｂ，５３ｂを目的の形状に切除するのは難しい。

また、電極体として、タブ部が突出形成されるとともに、タブ部を除いた部分が矩形状に形成された正極シート及び負極シートが、両者の間にシート状のセパレータが介在する状態で積層された積層型の電極体もある。従来、積層型の電極体用の電極シート（正極シート及び負極シート）も、タブ部は矩形状又は台形状に形成されている。積層型の電極体用の電極シートの製造は、活物質を含む合剤を、帯状の金属シートの幅方向の片側に一定幅の活物質非塗布部を形成するように塗布した後、活物質層の密度を高めるためにロールプレスを行った後、巻き取りリールに巻き取り、後工程でタブ部を形成するとともに、所定長さの矩形状に切断して形成する。この場合も、帯状の電極シートを移動させつつ、矩形状あるいは台形状のタブ部を形成するように活物質非塗布部の一部を切除するのは難しい。

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、タブ部の形成が容易な蓄電装置用電極体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、活物質層が少なくともいずれか一方の面に塗布された帯状正極及び帯状負極が、両者の間に帯状のセパレータが介在する状態で巻回され、前記帯状正極及び前記帯状負極には、それぞれ巻回された状態で径方向に重なる位置に配置される複数のタブ部がいずれか１辺に突出形成され、前記タブ部の立ち上がり部と前記タブ部の根元から前記１辺に沿って延びる縁辺とは滑らかな形状で接続されている巻回型の蓄電装置用電極体の製造方法である。そして、前記帯状正極及び前記帯状負極を両者の間に前記帯状のセパレータが介在する状態で巻き取り部材上に巻き取る巻き取り工程において、前記帯状正極及び前記帯状負極として前記各タブ部を形成すべき側縁部に活物質非塗布部を有する帯状正極及び帯状負極を使用する。前記巻き取り部材上への巻き取り前の前記帯状正極及び前記帯状負極の前記活物質非塗布部をそれぞれ切断手段で切断して前記タブ部を形成しつつ巻き取り動作を巻き取り開始から巻き取り終了まで連続的に行う。前記巻き取り部材上へ巻き取る各周の前記帯状正極及び前記帯状負極上に形成すべきタブ部の位置は、前記巻き取り部材上に前回の周に巻き取られた前記帯状正極のタブ部の位置及び前記帯状負極のタブ部の位置に相当する部分を検出し、その検出結果に基づいて次回の周に前記巻き取り部材上に巻き取られる前記帯状正極のタブ部の位置及び帯状負極のタブ部の位置を演算して各タブ部を形成する。ここで、「滑らかな形状で接続されている。」とは、タブ部の立ち上がり部の外形線が曲線であればその接線の傾きが連続的に変化することを意味し、前記外形線が直線部と曲線部とで構成されている場合は直線部は曲線部の接線となる状態で連続していることを意味する。

この発明では、帯状正極及び帯状負極を両者の間に帯状のセパレータが介在する状態で巻き取り部材上に巻き取る巻き取り工程において、巻き取り部材上への巻き取り前の帯状正極及び帯状負極の活物質非塗布部をそれぞれ切断手段で切断してタブ部を形成しつつ巻き取り動作を行う。巻き取り部材上へ巻き取る各周の帯状正極及び帯状負極上に形成すべきタブ部の位置は、巻き取り部材上に前回の周に巻き取られた帯状正極のタブ部の位置及び帯状負極のタブ部の位置に相当する部分を検出し、その検出結果に基づいて次回の周に巻き取り部材上に巻き取られる帯状正極のタブ部の位置及び帯状負極のタブ部の位置を演算して各タブ部を形成する。即ち、巻き取り部材上へ巻き取る各周の帯状正極及び帯状負極上に形成すべきタブ部の位置は、予め設定されているのではなく、前回の周に巻き取られた帯状正極のタブ部の位置及び帯状負極のタブ部の位置に相当する部分を検出し、その検出結果に基づいて次回の周に巻き取り部材上に巻き取られる帯状正極及び帯状負極のそれぞれのタブ部の位置が設定される。そのため、巻き取り部材上への帯状正極、帯状負極及び帯状のセパレータの巻回状態（きつく巻回されているか緩く巻回されているか）の変動があっても、それに対応してタブ部の形成すべき位置を適切な位置に設定することができ、各タブ部が目的とした重なり状態で重なるように帯状正極、帯状負極及び帯状のセパレータが巻回される。したがって、複数のタブ部が形成された帯状正極及び帯状負極を両者の間に帯状のセパレータが介在する状態で巻回されて形成され、かつ製造を効率良く行うことができる巻回型の蓄電装置用電極体の製造方法を提供することができる。

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、前記次回の周に前記巻き取り部材上に巻き取られる前記帯状正極のタブ部の位置及び帯状負極のタブ部の位置の演算は、それまでに前記巻き取り部材上に巻き取られた前記帯状正極、前記帯状負極及び前記帯状のセパレータの合計の厚さを検出手段で検出した結果に基づいて行われる。したがって、次回の周に巻き取り部材上に巻き取られる帯状正極及び帯状負極の長さを精度良く推定でき、帯状正極及び帯状負極に形成するタブ部の位置を精度良く設定することができる。

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、前記帯状正極及び前記帯状負極は連続的に移動され、前記切断手段は前記帯状正極あるいは前記帯状負極に対してその長手方向と直交する方向に移動されるとともに、前記帯状正極あるいは前記帯状負極の移動速度と、前記切断手段の前記帯状正極あるいは前記帯状負極の側縁からの移動距離との制御により目的の位置に前記タブ部が形成される。

この発明では、帯状正極あるいは帯状負極の移動速度と、切断手段の帯状正極あるいは帯状負極の側縁からの移動距離とを制御することにより、帯状正極、帯状負極及び帯状のセパレータの巻き取り部材上への巻回動作を中断することなく連続的に行っても、タブ部を目的の位置に形成することができる。したがって、蓄電装置用電極体の製造をより効率良く行うことができる。

本発明によれば、タブ部の形成が容易な蓄電装置用電極体の製造方法を提供することができる。

（ａ）は一部を展開した二次電池用電極体の概略斜視図、（ｂ）は帯状正極及び帯状負極の一部省略模式平面図、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図。電極体の製造方法を実施する装置の模式側面図。電極体の巻き付け部材の概略斜視図。タブ部を形成する状態を示す模式斜視図。二次電池の模式断面図。（ａ）は別の実施形態の帯状正極及び帯状負極の部分模式図、（ｂ）は別の実施形態の二次電池の模式断面図。従来技術を示す斜視図。

以下、本発明を巻回型の電極体を備えた蓄電装置としての二次電池に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（ａ）に示すように、蓄電装置用電極体としての二次電池用電極体１０は、活物質層１１ａを有するシート状正極としての帯状正極１１及び活物質層１２ａを有するシート状負極としての帯状負極１２が、両者の間に帯状（シート状）のセパレータ１３が介在する状態で巻回されて長円柱状に形成された構成の巻回型の二次電池用電極体である。二次電池用電極体１０は、対向する半円柱状部分の巻回軸方向の一端側において同方向に突出する正極タブ１４及び負極タブ１５を有する。正極タブ１４は帯状正極１１に複数形成されたタブ部１１ｂが、帯状正極１１が巻回された状態において径方向に重なる状態で構成され、負極タブ１５は帯状負極１２に複数形成されたタブ部１２ｂが、帯状負極１２が巻回された状態において径方向に重なる状態で構成されている。

図１（ｂ），（ｃ）に示すように、帯状正極１１及び帯状負極１２は、それぞれ巻回された状態で径方向に重なる複数のタブ部１１ｂ，１２ｂが一体に巻回軸方向に突出形成されている。タブ部１１ｂ，１２ｂは帯状正極１１あるいは帯状負極１２の活物質層１１ａ，１２ａが形成されていない部分である活物質非塗布部１６に形成されている。タブ部１１ｂ，１２ｂの外形は曲線部１１ｃ，１２ｃと直線部１１ｄ，１２ｄとで形成され、曲線部１１ｃ、１２ｃ同士あるいは曲線部１１ｃ，１２ｃと直線部１１ｄ，１２ｄとが滑らかに接続された形状に形成されている。即ち、帯状正極１１及び帯状負極１２には、それぞれいずれか１辺にタブ部１１ｂ，１２ｂが突出形成され、タブ部１１ｂ，１２ｂの立ち上がり部とタブ部１１ｂ，１２ｂの根元から１辺に沿って延びる縁辺１１ｅ，１２ｅとは滑らかな形状で接続されている。滑らかな形状は、前記１辺の延びる方向の距離の変化分で前記１辺に直交する方向の距離の変化分を２階微分した値が連続的に変化した形状である。また、タブ部１１ｂ，１２ｂは、タブ部１１ｂ，１２ｂの突出方向に向かって１辺の延びる方向に関する幅（図１（ｂ），（ｃ）における左右方向の幅）が狭くなる。

帯状正極１１及び帯状負極１２は帯状の金属箔（例えば、銅箔）で形成され、その両面に活物質が塗布されて活物質層１１ａ，１２ａが形成されている。活物質は、例えば、ニッケル水素電池とリチウムイオン電池のように二次電池の種類によって異なる。また、同じ種類の二次電池でも帯状正極１１に塗布されるものと帯状負極１２に塗布されるものとでは異なる。

次に前記のように構成された二次電池用電極体１０の製造方法を説明する。二次電池用電極体１０の製造方法は、帯状正極１１及び帯状負極１２を両者の間に帯状のセパレータ１３が介在する状態で巻き取り部材上に巻き取る巻き取り工程に特徴を有する。帯状正極１１及び帯状負極１２として帯状の金属箔にその幅方向の一側縁に活物質非塗布部１６を残す状態で活物質層１１ａ及び活物質層１２ａが塗布されたものを製造するまでの工程は、従来の工程と基本的に同じため説明を省略する。

巻き取り工程で使用される装置は、図２に示すように、帯状正極１１がコイル状に巻かれた正極用リール２１がセットされたアンコイラー２２と、帯状負極１２がコイル状に巻かれた負極用リール２３がセットされたアンコイラー２４と、帯状のセパレータ１３がコイル状に巻かれたリール２５がセットされたアンコイラー２６とを備えている。正極用リール２１がセットされたアンコイラー２２と、負極用リール２３がセットされたアンコイラー２４とは巻き取り部材２７を挟んで反対側に位置するように設けられている。リール２５がセットされたアンコイラー２６は、アンコイラー２４の上方に設けられている。

図３に示すように、巻き取り部材２７は、長円柱状に形成されるとともに、巻回軸方向の一端中央に取り付け軸２８が固定されている。巻き取り部材２７にはセパレータ１３が挿通される挿通部としての挿通スリット２９が巻き取り部材２７の平面部の中央及び巻き取り部材２７の中心軸を通る状態に形成されている。巻き取り部材２７は、取り付け軸２８を介してアンコイラー２２，２４，２６の中心軸と平行に延びる状態で図示しないモータに取り付けられるようになっている。なお、図３及び図２では巻き取り部材２７を分かり易くするため模式的に表しており、実際はもっと扁平な形状である。

二次電池用電極体１０は、帯状正極１１及び帯状負極１２の間に介在するセパレータ１３と、帯状正極１１の外側に存在するセパレータ１３とを有しているが、セパレータ１３を供給するリール２５は１個のみである。そして、巻き取りに先立って二次電池用電極体１０を構成するのに必要な一方のセパレータ１３となる長さの分をリール２５から引き出すとともに、巻き取り部材２７の挿通スリット２９に挿通して反対側に引き出してその端部を把持装置３０で把持する。把持装置３０はセパレータ１３を一定張力で保持するとともに、巻き取りの進行に伴って次第に巻き取り部材２７に近づくように移動可能に構成されている。

アンコイラー２２と巻き取り部材２７との間には正極用リール２１から引き出される帯状正極１１をガイドするガイドローラ３１が設けられ、ガイドローラ３１より正極用リール２１側には切断手段３２が設けられている。切断手段３２は、帯状正極１１に対してその長手方向と直交する方向に移動可能に構成されている。

アンコイラー２４と巻き取り部材２７との間には負極用リール２３から引き出される帯状負極１２をガイドするガイドローラ３３が設けられ、ガイドローラ３３より負極用リール２３側には切断手段３４が設けられている。切断手段３４は、帯状負極１２に対してその長手方向と直交する方向に移動可能に構成されている。なお、帯状正極１１及び帯状負極１２の移動経路には図示しない張力調整機構やガイドロールが適宜設けられている。

図４に示すように、この実施形態では切断手段３２，３４としてカッターが使用され、帯状正極１１に切断手段３２が接触する状態、あるいは帯状負極１２に切断手段３４が接触する状態で帯状正極１１及び帯状負極１２がその長手方向に移動される。また、切断手段３２，３４の位置が帯状正極１１及び帯状負極１２の移動方向と直交する方向において変更されることにより、帯状正極１１あるいは帯状負極１２の活物質非塗布部１６が切断されてタブ部１１ｂ，１２ｂが形成されるようになっている。帯状正極１１及び帯状負極１２の幅方向のエッジを図示しないエッジセンサで検出し、その検出結果に基づいて切断手段３２，３４の目的の位置までの移動量が演算されるようになっている。

図２に示すように、巻き取り部材２７の近傍には巻き取り部材２７上に巻き取られた帯状正極１１、帯状負極１２及び帯状のセパレータ１３の合計の厚さを検出する厚さ検出手段３５が設けられている。厚さ検出手段３５としては、例えば反射式の非接触距離センサが使用される。そして、巻き取り部材２７上に巻回された帯状正極１１、帯状負極１２及び帯状のセパレータ１３のいずれかの表面までの距離を測定し、その測定結果と巻き取り部材２７上にそれらが巻回されていない状態での測定距離との差から、それらの厚さが求められる。厚さ検出手段３５による厚さの検出は巻き取り部材２７が厚さ検出手段３５に対して同じ位置関係になった状態で行われる。

巻き取り部材２７上への帯状正極１１、帯状負極１２及び帯状のセパレータ１３の巻き取り速度及び切断手段３２，３４の帯状正極１１あるいは帯状負極１２の側縁からの移動距離の制御を行う図示しない制御装置は、厚さ検出手段３５の検出結果に基づいて、次回に巻き取り部材２７上に巻き取られる帯状正極１１のタブ部１１ｂの位置及び帯状負極１２のタブ部１２ｂの位置を演算する。タブ部１１ｂ，１２ｂの位置とは、その中心位置だけでなく長手方向の位置、即ちタブ部１１ｂ，１２ｂの長さも含む。

制御装置は、演算されたタブ部１１ｂ，１２ｂの位置データと、エッジセンサからのエッジ位置とのデータと、帯状正極１１あるいは帯状負極１２の移動速度とに基づいて、切断手段３２，３４の帯状正極１１あるいは帯状負極１２の側縁からの移動距離を目的の位置にタブ部１１ｂ，１２ｂが形成されるように制御する。

次に前記のように構成された装置の作用を説明する。先ず、巻き取り部材２７をモータに取り付け軸２８を介して固定した後、リール２５からセパレータ１３を引き出して巻き取り部材２７の挿通スリット２９に挿通してその先端を把持装置３０で把持した後、把持装置３０を所定の巻き取り開始位置まで移動させる。この状態では、巻き取り部材２７の挿通スリット２９から把持装置３０までの間に存在するセパレータ１３の長さは、１個の二次電池用電極体１０を構成するセパレータ１３のほぼ１／２の長さになっている。

次に帯状正極１１を正極用リール２１から引き出して、その先端が挿通スリット２９内のセパレータ１３に接触する位置まで挿通スリット２９に挿通する。また、帯状負極１２を負極用リール２３から引き出して、その先端が挿通スリット２９内のセパレータ１３に接触する位置まで挿通スリット２９に挿通して巻き取り準備が完了する。

その状態からモータが駆動されて、巻き取り部材２７が一定方向に回転され、巻き取り部材２７上への帯状正極１１、帯状負極１２及び帯状のセパレータ１３の巻き取りが開始される。従来技術と異なり、リール２５から引き出されたセパレータ１３の端部、正極用リール２１から引き出された帯状正極１１の端部、負極用リール２３から引き出された帯状負極１２の端部を巻き取り部材２７上に固定する作業を特に行わなくても、帯状正極１１、帯状負極１２及びセパレータ１３は支障なく巻き取り部材２７上に巻き取られる。

１周目（１回目）の巻回時には制御装置は巻き取り部材２７上に前回の周に巻き取られた帯状正極１１のタブ部１１ｂの位置及び帯状負極１２のタブ部１２ｂの位置として予め設定された値を使用して、次回の周の巻回時のタブ部１１ｂ，１２ｂの位置を演算する。そして、制御装置は、巻き取り部材２７上への巻き取り前の帯状正極１１及び帯状負極１２の活物質非塗布部１６をそれぞれ切断手段３２，３４で切断してタブ部１１ｂ，１２ｂを形成しつつ巻き取り動作を巻き取り開始から巻き取り終了まで連続的に行わせる。

巻き取り部材２７上へ巻き取る各周の帯状正極１１及び帯状負極１２上に形成すべきタブ部１１ｂ，１２ｂの位置は、巻き取り部材２７上に前回の周に巻き取られた帯状正極１１及び帯状負極１２のタブ部１１ｂ，１２ｂの位置に基づいて演算され、その値に基づいて各タブ部１１ｂ，１２ｂが形成される。即ち、巻き取り部材２７上へ巻き取る各周の帯状正極１１及び帯状負極１２上に形成すべきタブ部１１ｂ，１２ｂの位置は、予め設定されているのではなく、前回の周に巻き取られた帯状正極１１及び帯状負極１２のタブ部１１ｂ，１２ｂの位置を検出し、その検出結果に基づいて設定される。そのため、巻き取り部材２７上への帯状正極１１、帯状負極１２及び帯状のセパレータ１３の巻回状態（きつく巻回されているか緩く巻回されているか）の変動があっても、それに対応してタブ部１１ｂ，１２ｂの形成すべき位置を適切な位置に設定することができる。そして、各タブ部１１ｂ，１２ｂが目的とした重なり状態で径方向に重なるように巻き取り部材２７上に帯状正極１１、帯状負極１２及び帯状のセパレータ１３が巻回される。

所定の周数の巻回が完了すると、帯状正極１１、帯状負極１２及びセパレータ１３は適切な位置で切断されて、それらの端部が内側に巻回されたセパレータ１３上に固定される。次に巻き取り部材２７が取り付け軸２８から取り外された後、巻き取り部材２７から二次電池用電極体１０が取り外される。巻き取り部材２７から取り外された二次電池用電極体１０は、適宜成形された後、正極タブ１４及び負極タブ１５に、図５に図示するように正極端子１７及び負極端子１８が溶接で接合される。そして、図５に示すように、電池ケース（電槽）３７に収容され、電解液３８とともに二次電池３９が構成される。

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３９（蓄電装置）は、活物質層１１ａ，１２ａが両面に塗布された帯状正極１１及び帯状負極１２が、両者の間に帯状（シート状）のセパレータが介在する状態の積層構造を有する電極体を備えた蓄電装置である。そして、帯状正極１１及び帯状負極１２には、それぞれいずれか１辺にタブ部１１ｂ，１２ｂが突出形成され、タブ部１１ｂ，１２ｂの立ち上がり部とタブ部１１ｂ，１２ｂの根元から前記１辺に沿って延びる縁辺１１ｅ，１２ｅとは滑らかな形状で接続されている。そのため、帯状の金属シート（金属箔）に、その幅方向の片側に一定幅の活物質非塗布部１６を形成するように活物質を含む合剤を塗布、乾燥した後、その金属シートを連続的に移動させつつ活物質非塗布部１６の一部を切除してタブ部１１ｂ，１２ｂを形成することが容易になる。したがって、タブ部１１ｂ，１２ｂの形成が容易な巻回型や積層型の電極体を備えた蓄電装置を提供することができる。

（２）タブ部１１ｂ，１２ｂは、タブ部１１ｂ，１２ｂの突出方向に向かって帯状正極１１及び帯状負極１２の１辺の延びる方向に関する幅が狭くなる。タブ部１１ｂ，１２ｂの幅がタブ部１１ｂ，１２ｂの根元を除いて一定あるいは根元より先端側の幅が広いと、タブ部１１ｂ，１２ｂを形成する際に、カッターの移動方向の変更や、帯状電極（帯状正極１１及び帯状負極１２）の巻き取りや巻戻しを繰り返す必要があり、時間が掛かるとともに製造機器や帯状電極に負担が掛かる。しかし、タブ部１１ｂ，１２ｂは、タブ部１１ｂ，１２ｂの突出方向に向かって前記１辺の延びる方向に関する幅が狭くなるため、帯状電極にタブ部１１ｂ，１２ｂを形成する際にそのような問題を回避することができる。

（３）前記滑らかな形状は、前記１辺の延びる方向の距離の変化分で前記１辺に直交する方向の距離の変化分を２階微分した値が連続的に変化した形状である。タブ部１１ｂ，１２ｂの形成時、帯状電極幅方向の切断手段の位置を帯状電極長手方向で２階微分したものは切断手段の加速度に相当するものになる。帯状電極の引き出し、巻き取りが概ね一定速度の場合、切断手段の加速度を不連続に変化させると製造機器や帯状電極に負担が掛かる。しかし、この実施形態では、タブ部１１ｂ，１２ｂの外形線の曲線部の形状は、切断手段の加速度を連続変化させてできる形状のため、タブ部１１ｂ，１２ｂの形成時に製造機器や帯状電極に負担が掛からない。

（４）二次電池用電極体１０の製造方法は、活物質層１１ａ，１２ａが少なくともいずれか一方の面に塗布された帯状正極１１及び帯状負極１２が、両者の間に帯状のセパレータ１３が介在する状態で巻回され、帯状正極１１及び帯状負極１２には、それぞれ巻回された状態で径方向に重なる位置に配置される複数のタブ部１１ｂ，１２ｂがいずれか１辺に突出形成され、タブ部１１ｂ，１２ｂの立ち上がり部とタブ部１１ｂ，１２ｂの根元から前記１辺に沿って延びる縁辺１１ｅ，１２ｅとは滑らかな形状で接続されている巻回型の二次電池用電極体の製造方法である。そして、帯状正極１１及び帯状負極１２を両者の間に帯状のセパレータ１３が介在する状態で巻き取り部材２７上に巻き取る巻き取り工程において、帯状正極１１及び帯状負極１２として各タブ部１１ｂ，１２ｂを形成すべき側縁部に活物質非塗布部１６を有する帯状正極１１及び帯状負極１２を使用する。そして、巻き取り部材２７上への巻き取り前の帯状正極１１及び帯状負極１２の活物質非塗布部１６をそれぞれ切断手段３２，３４で切断してタブ部１１ｂ，１２ｂを形成しつつ巻き取り動作を巻き取り開始から巻き取り終了まで連続的に行う。巻き取り部材２７上へ巻き取る各周の帯状正極１１及び帯状負極１２上に形成すべきタブ部１１ｂ，１２ｂの位置は、巻き取り部材２７上に前回の周に巻き取られた帯状正極１１のタブ部１１ｂの位置及び帯状負極１２のタブ部１２ｂの位置に相当する部分を検出し、その検出結果に基づいて次回の周に巻き取り部材２７上に巻き取られる帯状正極１１のタブ部１１ｂ及び帯状負極１２のタブ部１２ｂの位置を演算して各タブ部１１ｂ，１１ｂを形成する。即ち、巻き取り部材２７上へ巻き取る各周の帯状正極１１及び帯状負極１２上に形成すべきタブ部１１ｂ，１１ｂの位置は、予め設定されているのではなく、前回の周に巻き取られた帯状正極１１のタブ部１１ｂの位置及び帯状負極１２のタブ部１２ｂの位置に相当する部分を検出し、その検出結果に基づいて毎周形成すべきタブ部１１ｂ，１２ｂの位置が設定される。したがって、複数のタブ部１１ｂ，１２ｂが形成された帯状正極１１及び帯状負極１２を両者の間に帯状のセパレータ１３が介在する状態で巻回されて形成された二次電池用電極体１０を効率良く製造をすることができる。

（５）次回の周に巻き取り部材２７上に巻き取られる帯状正極１１のタブ部１１ｂの位置及び帯状負極１２のタブ部１２ｂの位置の演算は、それまでに巻き取り部材２７上に巻き取られた帯状正極１１、帯状負極１２及び帯状のセパレータ１３の合計の厚さを厚さ検出手段３５で検出した結果に基づいて行われる。したがって、次回の周に巻き取り部材２７上に巻き取られる帯状正極１１及び帯状負極１２の長さを精度良く推定でき、帯状正極１１及び帯状負極１２に形成するタブ部１１ｂ，１２ｂの位置を精度良く設定することができる。

（６）帯状正極１１及び帯状負極１２は連続的に移動され、切断手段３２，３４は帯状正極１１あるいは帯状負極１２に対してその長手方向と直交する方向に移動されるとともに、帯状正極１１あるいは帯状負極１２の移動速度と、切断手段３２，３４の帯状正極１１あるいは帯状負極１２の側縁からの移動距離との制御により目的の位置にタブ部１１ｂ，１２ｂが形成される。そのため、帯状正極１１及び帯状負極１２の移動速度と、切断手段３２，３４の帯状正極１１あるいは帯状負極１２の側縁からの移動距離とを制御することにより、帯状正極１１、帯状負極１２及びセパレータ１３の巻き取り部材２７上への巻回動作を中断することなく連続的に行っても、タブ部１１ｂ，１２ｂを目的の位置に形成することができる。したがって、二次電池用電極体１０の製造をより効率良く行うことができる。

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。
○ 帯状正極１１あるいは帯状負極１２に形成されるタブ部１１ｂ，１２ｂは、その外形が曲線部１１ｃ，１２ｃのみで形成されたものと、曲線部１１ｃ，１２ｃと直線部１１ｄ，１２ｄとで形成されたものとが混在する形状に限らない。例えば、外側に巻回される部分に形成されたタブ部１１ｂ，１２ｂも、図６（ａ）に示すように、曲線部同士が滑らかに接続された形状に形成して、全てのタブ部１１ｂ，１２ｂの外形を曲線部１１ｃ，１２ｃ同士が滑らかに接続された形状にしてもよい。また、全てのタブ部１１ｂ，１２ｂの外形を曲線部１１ｃ，１２ｃと直線部１１ｄ，１２ｄとで形成された形状にしてもよい。

○ タブ部１１ｂ，１２ｂは、タブ部１１ｂ，１２ｂの立ち上がり部とタブ部１１ｂ，１２ｂの根元から前記１辺に沿って延びる縁辺１１ｅ，１２ｅとが滑らかな形状で接続されていればよい。したがって、タブ部１１ｂ，１２ｂの頂部が曲線部１１ｃ，１２ｃではなく直線部１１ｄ，１２ｄで形成された場合、その頂部と連続する部分が曲線部及び直線部のいずれであっても、頂部とは滑らかな形状で接続されていなくてもよい。このような形状のタブ部１１ｂ，１２ｂは、例えば、前記実施形態のように、切断手段３２，３４が、切断開始から切断終了まで、帯状電極（帯状正極１１及び帯状負極１２）の活物質非塗布部１６の幅内で移動されるのではなく、一つのタブ部１１ｂ，１２ｂの形成毎に切断手段３２，３４の移動範囲が帯状電極の外側まで移動することで形成される。

○ 二次電池用電極体１０は、正極タブ１４及び負極タブ１５が二次電池用電極体１０の巻回軸方向の一端側において同方向に突出する構成に限らない。例えば、図６（ｂ）に示すように、正極タブ１４及び負極タブ１５の一方（正極タブ１４）が二次電池用電極体１０の巻回軸方向の一端側において巻回軸方向に突出し、他方（負極タブ１５）が二次電池用電極体１０の巻回軸方向の他端側において巻回軸方向に突出する構成にしてもよい。

○ 切断手段３２，３４はカッター（刃物）を移動させて活物質非塗布部１６を切断する構成に限らず、レーザービームの照射位置を移動させて活物質非塗布部１６を切断する構成であってもよい。一つのタブ部１１ｂ，１２ｂの形成毎に切断手段３２，３４の移動範囲を帯状電極の外側まで移動することでタブ部１１ｂ，１２ｂを形成する場合は、切断手段３２，３４はカッター（刃物）よりレーザービームの方が好ましい。

○ タブ部１１ｂ，１２ｂの立ち上がり部とタブ部１１ｂ，１２ｂの根元から前記１辺に沿って延びる縁辺１１ｅ，１２ｅとを滑らかに接続する形状が、１辺の延びる方向の距離の変化分で前記１辺に直交する方向の距離の変化分を２階微分した値が連続的に変化した形状の場合、その形状として、ｓｉｎ曲線（サインカーブ）を採用してもよい。

○ 巻き取り部材２７上へ巻き取る各周の帯状正極１１及び帯状負極１２上に形成すべきタブ部１１ｂ，１２ｂの位置は、巻き取り部材２７上に前回の周に巻き取られた帯状正極１１のタブ部１１ｂの位置及び帯状負極１２のタブ部１２ｂの位置を直接検出し、その検出結果に基づいて演算して設定しなくてもよい。例えば、タブ部１１ｂ，１２ｂの位置と所定の関係を有する部分の位置を検出し、その検出結果に基づいて次回の周に巻き取り部材２７上に巻き取られる帯状正極１１及び帯状負極１２のタブ部１１ｂ，１２ｂの位置を演算して設定してもよい。即ち、巻き取り部材２７上へ巻き取る各周の帯状正極１１及び帯状負極１２上に形成すべきタブ部１１ｂ，１２ｂの位置は、巻き取り部材２７上に前回の周に巻き取られた帯状正極１１のタブ部１１ｂの位置及び帯状負極１２のタブ部１２ｂの位置に相当する部分を検出して代用してもよい。

○ 厚さ検出手段３５を帯状正極１１及び帯状負極１２それぞれに対応して設けずに、１個の厚さ検出手段３５の検出結果に基づいて、次回の周に巻き取り部材２７上に帯状正極１１あるいは帯状負極１２が巻き取られるまでに巻き取られる帯状正極１１、帯状負極１２及び帯状のセパレータ１３の合計の厚さを演算しても良い。

○ 巻き取り部材２７の形状は、長円柱状や楕円柱状のような扁平な形状に限らず、例えば、２本の丸棒や円筒が平行に接合されたものや、半円柱や半円筒が板状の連結部材を介して連結されたものであってもよい。

○ 巻き取り部材２７上に巻き取られた帯状正極１１、帯状負極１２及び帯状のセパレータ１３の合計の厚さを厚さ検出手段３５で検出せずに、他の方法で推定してもよい。例えば、巻回開始からそれまでに正極用リール２１、負極用リール２３、リール２５から繰り出された帯状正極１１、帯状負極１２及び帯状のセパレータ１３の長さと、巻き取り部材２７の回転回数とに基づいて推定してもよい。

○ 巻き取り部材２７に挿通部として挿通スリット２９に代えて、挿通スリット２９を巻き取り部材２７の軸方向の一端側にも開放された溝に変更してもよい。
○ 巻き取り部材２７に挿通部を設けずに、セパレータ１３用のリール２５を２個設け、正極用リール２１から引き出された帯状正極１１の端部、負極用リール２３から引き出された帯状負極１２の端部、両リール２５から引き出されたセパレータ１３の端部をそれぞれ巻き取り部材２７に固定した状態から巻回を開始してもよい。

○ 帯状正極１１、帯状負極１２及び帯状のセパレータ１３の巻回時に、帯状正極１１及び帯状負極１２が連続的に移動される状態において、切断手段３２，３４による帯状正極１１及び帯状負極１２の切断を行う方法に限らず、帯状正極１１及び帯状負極１２の停止状態において切断手段３２，３４が移動して切断を行う状態があってもよい。

○ 巻回型の電極体に限らず、積層型の電極体、即ち、タブ部を除いた部分が矩形状に形成されたシート状正極（正極シート）及びシート状負極（負極シート）が、両者の間にシート状のセパレータが介在する状態の積層構造を有する電極体に適用してもよい。この電極体を構成する電極シート（正極シート及び負極シート）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に一定幅の活物質非塗布部を形成するように塗布して活物質層を形成した後、活物質層の密度を高めるためにロールプレスを行い、その後、巻き取りリールに巻き取る。そして、後工程でタブ部を形成する際に、電極シートの活物質非塗布部に巻回型の電極体用の電極シートと異なり、電極シートの長手方向に所定間隔でタブ部を形成するように活物質非塗布部の一部を切除しつつ巻き取りリールに巻き取る。その後、後工程で所定長さの矩形状に切断して積層型の電極体用の電極シートが完成する。したがって、この電極シートを両者の間にシート状のセパレータが介在する状態で積層すれば、積層型の積層構造を有する電極体を備えた二次電池が得られる。

○ 電極体は、活物質層がシート状正極（正極シート）及びシート状負極（負極シート）の両面ではなく、少なくともいずれか一方の面に塗布されていればよい。
○ 蓄電装置は、二次電池３９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。

以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）前記巻き取り部材は前記セパレータが挿通される挿通部を備え、巻回開始時には、複数個の二次電池用電極体を形成するのに必要な長さ以上のセパレータが巻き取られたリールから引き出されるとともに前記挿通部を貫通する状態で１個の二次電池用電極体を形成するのに必要な長さ以上引き出されたセパレータの端部が把持装置に把持された状態にセットされ、帯状正極は正極用リールから引き出され、帯状負極は負極用リールから引き出されてそれぞれその先端が前記挿通部内に挿通された状態にセットされる。

（２）前記電極体は、活物質層を有する帯状正極及び活物質層を有する帯状負極が、両者の間に帯状のセパレータが介在する状態で巻回された巻回型の蓄電装置用電極体であって、前記帯状正極及び前記帯状負極は、それぞれ巻回された状態で径方向に重なる複数のタブ部が一体に巻回軸方向に突出形成され、前記タブ部の外形は曲線部のみあるいは曲線部と直線部とで形成され、前記曲線部同士あるいは前記曲線部と前記直線部とが滑らかに接続された形状に形成されている。

１０…蓄電装置用電極体としての二次電池用電極体、１１…シート状正極としての帯状正極、１１ａ，１２ａ…活物質層、１１ｂ，１２ｂ…タブ部、１１ｅ，１２ｅ…縁辺、１２…シート状負極としての帯状負極、１３…セパレータ、１６…活物質非塗布部、２７…巻き取り部材、３２，３４…切断手段、３９…蓄電装置としての二次電池。

Claims

活物質層が少なくともいずれか一方の面に塗布された帯状正極及び帯状負極が、両者の間に帯状のセパレータが介在する状態で巻回され、前記帯状正極及び前記帯状負極には、それぞれ巻回された状態で径方向に重なる位置に配置される複数のタブ部がいずれか１辺に突出形成され、前記タブ部の立ち上がり部と前記タブ部の根元から前記１辺に沿って延びる縁辺とは滑らかな形状で接続されている巻回型の蓄電装置用電極体の製造方法であって、
前記帯状正極及び前記帯状負極を両者の間に前記帯状のセパレータが介在する状態で巻き取り部材上に巻き取る巻き取り工程において、前記帯状正極及び前記帯状負極として前記各タブ部を形成すべき側縁部に活物質非塗布部を有する帯状正極及び帯状負極を使用し、
前記巻き取り部材上への巻き取り前の前記帯状正極及び前記帯状負極の前記活物質非塗布部をそれぞれ切断手段で切断して前記タブ部を形成しつつ巻き取り動作を巻き取り開始から巻き取り終了まで連続的に行い、
前記巻き取り部材上へ巻き取る各周の前記帯状正極及び前記帯状負極上に形成すべきタブ部の位置は、前記巻き取り部材上に前回の周に巻き取られた前記帯状正極のタブ部の位置及び前記帯状負極のタブ部の位置に相当する部分を検出し、その検出結果に基づいて次回の周に前記巻き取り部材上に巻き取られる前記帯状正極のタブ部の位置及び帯状負極のタブ部の位置を演算して各タブ部を形成することを特徴とする蓄電装置用電極体の製造方法。
前記次回の周に前記巻き取り部材上に巻き取られる前記帯状正極のタブ部の位置及び帯状負極のタブ部の位置の演算は、それまでに前記巻き取り部材上に巻き取られた前記帯状正極、前記帯状負極及び前記帯状のセパレータの合計の厚さを検出手段で検出した結果に基づいて行われる請求項１に記載の蓄電装置用電極体の製造方法。
前記帯状正極及び前記帯状負極は連続的に移動され、前記切断手段は前記帯状正極あるいは前記帯状負極に対してその長手方向と直交する方向に移動されるとともに、前記帯状正極あるいは前記帯状負極の移動速度と、前記切断手段の前記帯状正極あるいは前記帯状負極の側縁からの移動距離との制御により目的の位置に前記タブ部が形成される請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置用電極体の製造方法。