JP6273688B2 - 蓄電素子、捲回装置、および捲回方法 - Google Patents

Description

本発明は、正極板および負極板と、セパレータとを交互に積層して捲回した捲回型電極体を有する蓄電素子、および捲回型電極体を製造するための捲回装置に関する。

従来、リチウムイオン電池などの電池を含む蓄電素子において、正極および負極とセパレータとが交互に積層されて、かつ、積層されたシート群が捲回されることによりなる捲回型電極体を有する構造のものがある。このような捲回型電極体を有する蓄電素子では、捲回型電極体の最外周の巻き終わりの位置でセパレータを固定することになる。このとき、捲回型電極体の最外周の巻き終わり位置でのセパレータの固定方法としては、熱溶着により固定する方法やテープを用いて固定する方法などがあり、電池内環境における耐久性の観点、および、電池性能への影響等の観点から熱溶着により固定する方法が望ましい。

例えば、特許文献１では、捲回型電極体の巻軸と垂直な端面より突出したセパレータが、ラミネートシートにより構成される電池容器の溶着封口とともに溶着されることにより固定されている。

特開平１１−２５０８７３号公報

しかしながら、電池使用時に内部短絡が発生したときに安全性が向上するなどの効果が見込めることから、セパレータの片面に耐熱フィラーなどの耐熱層を塗工したセパレータ（以下、「耐熱塗工セパレータ」という。）が考案されている。このような耐熱塗工セパレータを捲回型電極体に適用する場合に、耐熱塗工セパレータの耐熱層が熱溶着しにくく捲回型電極体の最外周の巻き終わりの位置を溶着固定することは難しく、捲回型電極体に対して引張力をかけた状態を溶着固定することにより保つことが難しい。このように捲回型電極体の最外周の部分が緩みやすくなるため、捲回型電極体の正極と負極との間に空間（距離）が空きやすくなり蓄電素子の性能低下につながりやすくなる。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、耐熱塗工層のような熱溶着性の低い層を設けたセパレータを採用した蓄電素子において、性能低下を抑えることのできる蓄電素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、正極および負極と、前記正極および前記負極の間に配置され、両面の熱溶着性が異なるセパレータとが積層された状態で捲回されて成る捲回体と、前記捲回体の最外周にさらに捲回される絶縁シートと、を備え、前記セパレータは、熱溶着性の高い方の第一面において前記絶縁シートに溶着固定される。

これによれば、捲回体は、熱溶着性が両面において異なるセパレータの内の少なくとも一方が熱溶着性の高い方の第一面で絶縁シートに溶着固定されるため、捲回体の巻き終わりの位置におけるセパレータの少なくとも一方に対して引張力がかかった状態とすることを容易に実現できる。このように、捲回体の最外周に捲回する絶縁シートの一端が一方のセパレータに熱溶着されれば、例えば捲回体にさらに一回り捲回した後の絶縁シートの他端を絶縁シートに溶着固定させることができるため、捲回体に対して引張力が働いた状態を容易に保持できる。このため、蓄電素子の性能が低下することを抑えることができる。

また、前記セパレータは、２枚から成り、２枚の前記セパレータは、前記第一面同士が互いに溶着固定され、前記セパレータの内の一方の前記第一面が前記絶縁シートに溶着固定されてもよい。

これによれば、２枚のセパレータの溶着性の高い方の第一面同士で２枚のセパレータが溶着固定され、さらに、２枚のセパレータの一方の第一面が絶縁シートに溶着固定される。つまり、直接的に一方のセパレータを絶縁シートに溶着固定し、一方のセパレータを介して間接的に他方のセパレータを絶縁シートに溶着固定できる。これにより、２枚のセパレータを、確実に絶縁シートに溶着固定させることができる。

また、前記セパレータは、前記絶縁シートの端部を挟み込んだ状態で、前記第一面が前記絶縁シートに溶着固定されてもよい。

これによれば、セパレータの溶着性の高い方の面である第一面により絶縁シートを挟み込んだ状態で、セパレータは絶縁シートに溶着固定される。このため、セパレータを確実に絶縁シートに溶着固定させることができる。

また、前記絶縁シートは、前記捲回体の外周面に少なくとも一周分捲回されて、当該絶縁シートが互いに重なる領域において溶着固定されてもよい。

これによれば、絶縁シートの捲回体に捲回された最外周の端部が絶縁シートに重なる領域において絶縁シートに対して溶着固定される。つまり、絶縁シートは、例えば、その一端がセパレータに第一の位置において溶着されて、捲回体の最外周をさらに捲回されて一周した状態でその他端が第一の位置よりも巻き終わり側の第二の位置で絶縁シートに溶着固定される。このように、絶縁シートの一端をセパレータに溶着させた状態で、熱溶着性が少なくともセパレータの第二面よりも高い絶縁シートを捲回体の最外周に一周させて絶縁シート同士を溶着固定させることにより、確実に絶縁シートを介して捲回体の巻き終わりの端部を固定することができる。

また、前記絶縁シートは、前記第一面よりも熱溶着性の高い素材から成ってもよい。

これによれば、絶縁シートの熱溶着性は、セパレータの熱溶着性の高い方の第一面よりも高い。このため、セパレータ同士を溶着固定する温度よりも、絶縁シートとセパレータの第一面との溶着固定および絶縁シート同士の溶着固定を低い温度で行うことができる。このため、溶着固定を行う際に捲回体が構成する捲回型電極体に熱を極力与えないことができ、熱を与えることによる捲回型電極体の性能低下を低減させることができる。

また、前記セパレータは、２枚から成り、２枚の前記セパレータは、前記絶縁シートが前記捲回体に捲回される工程の前に、互いに溶着固定されてもよい。

また、前記セパレータは、基材層と無機粒子を含む耐熱層とを有し、前記基材層は、前記第一面を形成し、前記耐熱層は、前記第二面を形成してもよい。

なお、本発明は、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、このような蓄電素子を製造するための捲回装置として実現することができる。

本発明に係る蓄電素子によれば、捲回体に対して引張力が働いた状態を容易に保持でき、蓄電素子の性能が低下することを抑えることができる。

図１は、本発明の実施の形態１の蓄電素子の容器の壁部の一部を省略して電池の内部を模式的に示す斜視図である。 図２は、電極体の外観を模式的に示す斜視図である。 図３は、（ａ）は図２の電極体のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ１の部分の部分拡大図である。 図４は、（ａ）は捲回装置の第一の位置および第二の位置における溶着固定を示す図であり、（ｂ）は捲回装置第三の位置における溶着固定を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態１の他の形態に係る蓄電素子の図３（ａ）のＡ２の部分の部分拡大図である。 図６は、本発明の実施の形態２に係る蓄電素子の図３（ａ）のＡ２の部分の部分拡大図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲によって特定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。

（実施の形態１）
図１は、蓄電素子の容器の壁部の一部を省略して電池の内部を模式的に示す斜視図である。

蓄電素子１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質電池である。

同図に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、正極端子２００と、負極端子３００とを備え、容器１００は、上壁であるふた板１１０を備えている。また、容器１００内方には、電極体１２０と、正極集電体１３０と、負極集電体１４０とが配置されている。

なお、蓄電素子１０の容器１００の内部には電解液などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。また、蓄電素子１０は、非水電解質電池には限定されず、非水電解質電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。

容器１００は、金属からなる矩形筒状で底を備える容器本体と、当該容器本体の開口を閉塞する金属製のふた板１１０とで構成されている。また、容器１００は、電極体１２０等を内部に収容後、ふた板１１０と容器本体とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。

電極体１２０は、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる部材である。具体的には、電極体１２０は、負極と正極との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものを全体が長円形状となるように捲回されて形成されている。なお、同図では、電極体１２０の形状としては長円形状を示したが、円形状または楕円形状でもよい。電極体１２０の詳細な構成については、後述する。

正極端子２００は、電極体１２０の正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子３００は、電極体１２０の負極に電気的に接続された電極端子である。つまり、正極端子２００および負極端子３００は、電極体１２０に蓄えられている電気を蓄電素子１０の外部空間に導出し、また、電極体１２０に電気を蓄えるために蓄電素子１０の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。また、正極端子２００および負極端子３００は、電極体１２０の上方に配置されたふた板１１０に取り付けられている。

正極集電体１３０は、電極体１２０の正極と容器１００の側壁との間に配置され、正極端子２００と電極体１２０の正極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、正極集電体１３０は、電極体１２０の正極集電箔と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されている。

負極集電体１４０は、電極体１２０の負極と容器１００の側壁との間に配置され、負極端子３００と電極体１２０の負極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、負極集電体１４０は、電極体１２０の負極集電箔と同様、銅または銅合金で形成されている。

図２は、電極体の外観を模式的に示す斜視図である。図３（ａ）は図２の電極体のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ１の部分の部分拡大図である。

捲回型電極体としての電極体１２０は、図２、図３（ａ）、および図３（ｂ）に示すように、捲回体１２１と、絶縁シート１２７とにより構成される。

捲回体１２１は、活物質が表面に塗布された正極板１２２および負極板１２３と、両面において熱溶着性が異なるセパレータ１２４、１２５とが交互に積層された状態で捲回されて成る。つまり、捲回体１２１は、正極板１２２と、第一セパレータ１２４と、負極板１２３と、第二セパレータ１２５とがこの順に積層された状態で、断面が長円形状になるように捲回されることにより成る。

正極板１２２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる長尺帯状の正極集電箔の表面に、正極活物質層が形成されたものである。なお、本発明に係る蓄電素子１０に用いられる正極板１２２は、特に従来用いられてきたものと異なるところはなく、通常用いられているものが使用できる。

例えば、正極活物質としては、ＬｉＭＰＯ４、ＬｉＭＳｉＯ４、ＬｉＭＢＯ３（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のポリアニオン化合物、チタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等のスピネル化合物、ＬｉＭＯ２（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。

負極板１２３は、銅または銅合金からなる長尺帯状の負極集電箔の表面に、負極活物質層が形成されたものである。なお、本発明に係る蓄電素子１０に用いられる負極板１２３は、特に従来用いられてきたものと異なるところはなく、通常用いられているものが使用できる。

例えば、負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、リチウム金属、リチウム合金（リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、およびウッド合金等のリチウム金属含有合金）の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料（例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボン等）、金属酸化物、リチウム金属酸化物（Ｌｉ４Ｔｉ６Ｏ１２等）、ポリリン酸化合物などが挙げられる。

また、第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５は、正極板１２２と負極板１２３との間に配置される長尺帯状のセパレータであり、第一層１２４ａ、１２５ａと第二層１２４ｂ、１２５ｂとを備えている。

第一層１２４ａ、１２５ａは、第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５の基材層であり、熱可塑性樹脂を含んだ微多孔性のシートである。

具体的には、第一層１２４ａ、１２５ａとしては、ポリマー、天然繊維、炭化水素繊維、ガラス繊維またはセラミック繊維の織物または不織繊維を有する樹脂多孔膜が用いられる。また、当該樹脂多孔膜は、好ましくは、織物または不織ポリマー繊維を有する。特に、当該樹脂多孔膜は、ポリマー織物またはフリースを有するかまたはこのような織物またはフリースであるのが好ましい。ポリマー繊維としては、好ましくは、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオレフィン（ＰＯ）が挙げられ、ポリオレフィンとしては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）またはこのようなポリオレフィンの混合物から選択したポリマーの非電導性繊維が挙げられる。また、当該樹脂多孔膜は、ポリオレフィン微多孔膜、不織布、紙等であってもよく、好ましくはポリオレフィン微多孔膜である。多孔質ポリオレフィン層としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはこれらの複合膜などを利用することができる。なお、電池特性への影響を考慮すると、第一層１２４ａ、１２５ａの厚みは５〜３０μｍ程度であるのが好ましい。

第二層１２４ｂ、１２５ｂは、第一層１２４ａ、１２５ａ上に配置される、第一層１２４ａ、１２５ａとは材質が異なる層である。本実施の形態では、第二層１２４ｂ、１２５ｂは、第一層１２４ａ、１２５ａ上に塗工された耐熱塗工層である。ここで、耐熱塗工層は、例えば、無機粒子とバインダの混合物または耐熱性樹脂を含む。

具体的には、上記の無機粒子は、下記のうちの一つ以上の無機物の単独もしくは混合体もしくは複合化合物からなる。例えば、酸化鉄、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ２、ＺｒＯ、アルミナ−シリカ複合酸化物などの酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物微粒子、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの難溶性のイオン結晶微粒子、シリコン、ダイヤモンドなどの共有結合性結晶微粒子、タルク、モンモリロナイトなどの粘土微粒子、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカなどの鉱物資源由来物質あるいはそれらの人造物などが上記の無機物として挙げられる。また、上記の無機物は、ＳｎＯ２、スズ−インジウム酸化物（ＩＴＯ）などの酸化物微粒子、カーボンブラック、グラファイトなどの炭素質微粒子などの導電性微粒子の表面を、電気絶縁性を有する材料（例えば、上記の電気絶縁性の無機粒子を構成する材料）で表面処理することで、電気絶縁性を持たせた微粒子であってもよい。

バインダとしては、特に限定されないが、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレンあるいはポリカーボネートを挙げることができる。特に電気化学的な安定性の点からは、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸あるいはスチレン-ブタジエンゴムが好ましい。

耐熱性樹脂としては、特に限定されないが、第一層１２４ａ、１２５ａの構成材料よりも軟化点が高い材料である。例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、架橋ポリメチルメタクリレート（架橋ＰＭＭＡ）、架橋ポリスチレン（架橋ＰＳ）、ポリジビニルベンゼン（ＰＤＶＢ）、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド縮合物などの架橋高分子、熱可塑性ポリイミドなどの耐熱性高分子が挙げられる。これらの有機樹脂（高分子）は、前記例示の材料の混合物、変性体、誘導体、共重合体（ランダム共重合体、交互共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体）、架橋体（前記の耐熱性高分子の場合）であってもよい。

第二層１２４ｂ、１２５ｂは、第一層１２４ａ、１２５ａよりも熱溶着性が低い。つまり、第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５は、熱溶着性が高い方の第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａと、熱溶着性が低い方の第二面を形成する第二層１２４ｂ、１２５ｂとを有する。

また、捲回体１２１の最内周には、ポリプロピレン、ポリエチレン等から成る巻芯１２６が配置される。捲回体１２１は、正極板１２２と、第一セパレータ１２４と、負極板１２３と、第二セパレータ１２５とがこの順に積層された状態で第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５が巻芯１２６に溶着固定されて、正極板１２２と、第一セパレータ１２４と、負極板１２３と、第二セパレータ１２５とが捲回されることにより構成される。捲回体１２１は、最外周（最後の一周）において正極板１２２および負極板１２３がない状態で捲回されており、図３（ｂ）に示すように捲回体１２１の最外周はセパレータ１２４、１２５により構成される。

セパレータ１２４、１２５は、少なくとも一方の第一セパレータ１２４が熱溶着性の高い方の第一面を形成する第一層１２４ａにおいて絶縁シート１２７に溶着固定される。また、セパレータ１２４、１２５は、第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａが対向するように積層されており、向かい合った第一層１２４ａおよび第一層１２５ａが第一の位置Ｐ１において互いに溶着固定される。そして、セパレータ１２４、１２５の内の一方の第一セパレータ１２４の第一面（第一層１２４ａ）が第二の位置Ｐ２において絶縁シート１２７に溶着固定される。セパレータ１２４、１２５は、後述する絶縁シート１２７が捲回体１２１に捲回される工程の前に、互いに第一の位置Ｐ１において溶着固定される。

絶縁シート１２７は、捲回体１２１の最外周にさらに捲回され、第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５の熱溶着性が高い方の第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａよりも熱溶着性が高い。また、絶縁シート１２７は、捲回体１２１の外周面に少なくとも一周分捲回されて、当該絶縁シート１２７が互いに重なる領域のうちの第三の位置Ｐ３において溶着固定される。つまり、絶縁シート１２７は、その一端が第二の位置Ｐ２において第一セパレータ１２４の第一層１２４ａにおいて溶着固定されて、捲回体１２１の最外周に対してさらに捲回されて一周した状態でその他端が第三の位置Ｐ３において既に捲回されて内側に配置される絶縁シート１２７自身に溶着固定される。なお、絶縁シート１２７の捲回方向と、捲回体１２１の捲回方向とは一致する。

図４は、捲回装置５００の概略を示す図であり、（ａ）は捲回装置の第一の位置および第二の位置における溶着固定を示す図であり、（ｂ）は捲回装置第三の位置における溶着固定を示す図である。捲回体１２１は、捲回装置５００によって製造される。捲回装置５００は、捲回部５０１と、溶着固定部５０２とを備える。捲回部５０１は、図４に示すように、正極板１２２および負極板１２３と、両面において熱溶着性が異なるセパレータ１２４、１２５とが交互に積層された状態で、正極板１２２および負極板１２３とセパレータ１２４、１２５とを、巻芯１２６が回転軸となるように回転することにより捲回する。溶着固定部５０２は、第一溶着固定部５０２ａと第二溶着固定部５０２ｂとを有する。第一溶着固定部５０２ａは、上述した図３（ｂ）に示す第一の位置Ｐ１におけるセパレータ１２４、１２５同士の溶着固定と、第二の位置Ｐ２における第一セパレータ１２４および絶縁シート１２７の溶着固定とを行う。第二溶着固定部５０２ｂは、第三の位置Ｐ３における絶縁シート１２７同士の溶着固定とを行う。なお、第二溶着固定部５０２ｂの溶着固定のための設定温度は、第一溶着固定部５０２ａの溶着固定のための設定温度よりも低い。これは、絶縁シート１２７は、第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５の熱溶着性が高い方の第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａよりも熱溶着性が高いためである。このため、電極体１２０に押し当てるように溶着固定を行う第二溶着固定部５０２ｂによる電極体１２０への溶着固定による熱の影響を極力低減することができる。

実施の形態１に係る蓄電素子１０によれば、捲回体１２１は、熱溶着性が両面において異なるセパレータ１２４、１２５の内の少なくとも一方である第一セパレータ１２４が熱溶着性の高い方の第一面を形成する第一層１２４ａで絶縁シート１２７に溶着固定されるため、捲回体１２１の巻き終わりの位置における第一セパレータ１２４に対して引張力がかかった状態とすることを容易に実現できる。このように、捲回体１２１の最外周に捲回する絶縁シート１２７の一端が２枚の少なくとも一方の第一セパレータ１２４に熱溶着されれば、捲回体１２１にさらに一回り捲回した後の絶縁シート１２７の他端を絶縁シート１２７自身に溶着固定させることができるため、捲回体１２１に対して引張力が働いた状態を容易に保持できる。このため、蓄電素子１０の性能が低下することを抑えることができる。

また、実施の形態１に係る蓄電素子１０によれば、２枚のセパレータ１２４、１２５の溶着性の高い方の第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａ同士で２枚のセパレータ１２４、１２５が溶着固定され、さらに、２枚のセパレータ１２４、１２５の一方の第一セパレータ１２４の第一面を形成する第一層１２４ａが絶縁シート１２７に溶着固定される。つまり、直接的に第一セパレータ１２４を絶縁シート１２７に溶着固定し、第一セパレータ１２４を介して間接的に第二セパレータ１２５を絶縁シートに溶着固定できる。これにより、２枚のセパレータ１２４、１２５を、確実に絶縁シート１２７に溶着固定させることができる。

また、実施の形態１に係る蓄電素子１０によれば、絶縁シート１２７の熱溶着性は、セパレータ１２４、１２５の熱溶着性の高い方の第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａよりも高い。このため、セパレータ１２４、１２５同士を溶着固定する温度よりも、絶縁シート１２７と第一セパレータ１２４の第一面との溶着固定および絶縁シート１２７同士の溶着固定を低い温度で行うことができる。このため、溶着固定を行う際に捲回型電極体としての電極体１２０に熱を極力与えないことができ、熱を与えることによる電極体１２０の性能低下を低減させることができる。

また、実施の形態１に係る蓄電素子１０によれば、絶縁シート１２７の捲回体１２１に捲回された最外周の端部が絶縁シート１２７に重なる領域において絶縁シート１２７自身に対して溶着固定される。つまり、絶縁シート１２７は、その一端が第一セパレータ１２４に第二の位置Ｐ２において溶着されて、捲回体１２１の最外周をさらに捲回されて一周した状態でその他端が第二の位置よりも巻き終わり側の第三の位置Ｐ３で絶縁シート１２７に溶着固定される。このように、絶縁シート１２７の一端を第一セパレータ１２４に溶着させた状態で、少なくとも第一セパレータ１２４の第一面を形成する第一層１２４ａよりも熱溶着性が高い絶縁シートを捲回体の最外周に一周させて絶縁シート同士を溶着固定させることにより、確実に絶縁シートを介して捲回体の巻き終わりの端部を固定することができる。

なお、上記実施の形態１の蓄電素子１０によれば、絶縁シート１２７は、第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５の熱溶着性が高い方の第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａよりも熱溶着性が高い必要は必ずしもない。絶縁シート１２７は、第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５の熱溶着性が低い方の第二面を形成する第二層１２４ｂ、１２５ｂよりも熱溶着性が高い場合であっても十分に、第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５の少なくとも一方の第一層１２４ａ、１２５ａと溶着固定させることができる。

また、上記実施の形態１の蓄電素子１０によれば、第一セパレータ１２４の第一層１２４ａと第二セパレータ１２５の第一層１２５ａとが第一の位置Ｐ１で溶着固定された上で、第一セパレータ１２４の第一層１２４ａが絶縁シート１２７に第二の位置Ｐ２溶着固定されているが、絶縁シート１２７に溶着固定されるのは第一セパレータ１２４に限らずに、図５に示すように、第二セパレータ１２５であってもよい。図５は、本発明の実施の形態１の他の形態に係る蓄電素子の図３（ａ）のＡ２の部分の部分拡大図である。なお、この場合においても、第一セパレータ１２４の第一層１２４ａと第二セパレータ１２５の第一層１２５ａとが第一の位置Ｐ１１で溶着固定された上で、第二セパレータ１２５の熱溶着性が高い第一層１２５ａが絶縁シート１２７に第二の位置Ｐ１２で溶着固定される。このとき、第二セパレータ１２５は、絶縁シート１２７の最内周の端部と最内周の端部のすぐ外側に捲回されている絶縁シート１２７との間に挟まれた状態で、絶縁シート１２７の最内周の端部と第二の位置Ｐ１２で溶着固定される。なお、絶縁シート１２７は、捲回体１２１の最外周を一周した上で絶縁シート１２７が重なる部分の第三の位置Ｐ１３で溶着固定される。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る蓄電素子２０の図３（ａ）のＡ２の部分の部分拡大図である。実施の形態２に係る蓄電素子２０は、実施の形態１の蓄電素子１０とは、セパレータ１２４、１２５と絶縁シート１２７との溶着固定の位置が異なっており、その他の構成は図示しないが実施の形態１の蓄電素子１０と同じであるため説明を省略する。

実施の形態２に係る蓄電素子２０では、図６に示すように、セパレータ１２４、１２５は、絶縁シート１２７の端部を挟み込んだ状態で、セパレータ１２４、１２５の第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａが絶縁シート１２７に溶着固定される。具体的には、第一セパレータ１２４と第二セパレータ１２５とは、第一面が対向するように積層されており、最外周の端部において絶縁シート１２７の最内周の端部をはさみ込むような状態で積層される。この状態で、第一セパレータ１２４は、第一面を形成する第一層１２４ａが絶縁シートの内側の面と第一の位置Ｐ２１において溶着固定され、第二セパレータ１２５は、第一面を形成する第一層１２５ａが絶縁シートの外側の面と第二の位置Ｐ２２において溶着固定される。このようにして第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５と最内周の端部が溶着固定された絶縁シート１２７は、捲回体１２１をさらに一周分捲回して第三の位置Ｐ２３において内側の絶縁シート１２７と外側の絶縁シート１２７とが溶着固定される。

実施の形態２に係る蓄電素子２０によれば、セパレータ１２４、１２５の溶着性の高い方の面である第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａにより絶縁シート１２７を挟み込んだ状態で、セパレータ１２４、１２５は絶縁シート１２７に溶着固定される。このため、セパレータ１２４、１２５を確実に絶縁シートに溶着固定させることができる。

（他の実施の形態）
上記実施の形態１および２では、電極体１２０を構成するセパレータとして２枚のセパレータ１２４、１２５を利用しているが、セパレータは２枚にかぎらずに１枚であってもよい。なお、この場合の１枚のセパレータは、２枚のセパレータ１２４、１２５の長手方向の辺の一方の側において連続するような形態となる。つまり、１枚のセパレータが二つ折りに折り畳まれて、正極板１２２または負極板１２３の一方をその間に挟みこむような形態となる。

上記実施の形態１および２では、絶縁シート１２７は、捲回体１２１の外周面に少なくとも一周分捲回されて、当該絶縁シート１２７が互いに重なる領域であって、絶縁シート１２７の最外周の端部である第三の位置Ｐ３、Ｐ１３、Ｐ２３において溶着固定されているが、溶着固定されることにかぎらずに少なくとも片面が粘着性を有する粘着テープ等の熱溶着以外の手段で固定されてもよい。なお、このように粘着テープ等で固定する場合には、第三の位置Ｐ３、Ｐ１３、Ｐ２３における溶着固定を行わなくて済むため、電極体１２０に熱溶着時の熱を伝えることがない。このため、電極体１２０への熱の影響を極力低減することができる。また、絶縁シート１２７が無い場合では、粘着テープによりセパレータの最外周の端部を内側のセパレータに固定する形態であっても、粘着テープとセパレータとの接着性の観点から、セパレータの熱溶着性の高い方の第一面と粘着テープの接着面とが接触することにより固定されてもよい。

以上、本発明の蓄電素子について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

本発明の一態様に係る蓄電素子は、耐熱塗工層のような熱溶着性の低い層を設けたセパレータを採用した蓄電素子において、性能低下を抑え、安全性および信頼性を向上させることのできる蓄電素子等として有用である。

１０、２０ 蓄電素子
１００ 容器
１１０ ふた板
１２０ 電極体
１２１ 捲回体
１２２ 正極板
１２３ 負極板
１２４ 第一セパレータ
１２４ａ、１２５ａ 第一層
１２４ｂ、１２５ｂ 第二層
１２５ 第二セパレータ
１２６ 巻芯
１２７ 絶縁シート
１３０ 正極集電体
１４０ 負極集電体
２００ 正極端子
３００ 負極端子
Ｐ１、Ｐ１１ 第一の位置
Ｐ２、Ｐ１２ 第二の位置
Ｐ３、Ｐ１３ 第三の位置

Claims (8)

1. 正極および負極と、前記正極および前記負極の間に配置され、両面の熱溶着性が異なるセパレータとが積層された状態で捲回されて成る捲回体と、
   前記捲回体の最外周にさらに捲回される絶縁シートと、
   を備え、
   前記セパレータは、熱溶着性の高い方の第一面において前記絶縁シートに溶着固定される
   蓄電素子。
2. 前記セパレータは、２枚から成り、
   ２枚の前記セパレータは、前記第一面同士が互いに溶着固定され、前記セパレータの内の一方の前記第一面が前記絶縁シートに溶着固定される
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記セパレータは、前記絶縁シートの端部を挟み込んだ状態で、前記第一面が前記絶縁シートに溶着固定される
   請求項１に記載の蓄電素子。
4. 前記絶縁シートは、前記捲回体の外周面に少なくとも一周分捲回されて、当該絶縁シートが互いに重なる領域において溶着固定される
   請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
5. 前記絶縁シートは、前記第一面よりも熱溶着性の高い素材から成る
   請求項１から４のいずれか１項に記載の蓄電素子。
6. 前記セパレータは、２枚から成り、
   ２枚の前記セパレータは、前記絶縁シートが前記捲回体に捲回される工程の前に、互いに溶着固定される
   請求項１から５のいずれか１項に記載の蓄電素子。
7. 前記セパレータは、基材層と無機粒子を含む耐熱層とを有し、
   前記基材層は、前記第一面を形成し、
   前記耐熱層は、第二面を形成する
   請求項１から６のいずれか１項に記載の蓄電素子。
8. 正極板および負極板と、両面において熱溶着性が異なるセパレータとを交互に積層した状態で捲回する捲回ステップと、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の前記溶着固定を行う溶着固定ステップと
   を備える捲回方法。

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