JP6819183B2 - 電極組立体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電極組立体の製造方法に関するものである。

リチウムイオン二次電池等の蓄電装置は電極組立体を有し、電極組立体は、正極電極及び負極電極がセパレータを介在する状態で複数枚積層して配置されている。積層枚数が増えると、積層時に位置ズレが発生し易くなる為、位置ズレ等を抑えるために予め電極とセパレータを重ねて配置してある程度ユニット化したものを用意し、これを積層して配置する技術がある（例えば特許文献１）。特許文献１には、第１極性電極・分離膜・第２極性電極・分離膜・第１極性電極よりなる第１スタック型セルと、分離膜・第２極性電極・分離膜・第１極性電極・分離膜・第２極性電極・分離膜よりなる第２スタック型セルを、複数交互に積層することが記載されている。

特表２０１３−５２４４６０号公報

特許文献１では、ユニット化のために、第１極性電極と分離膜、分離膜と第２極性電極との間を個々に接着剤を用いて固定しているので、例えば、接着剤の成分が電解液内に混入してしまい性能が不安定となるといったことが懸念される。

本発明の目的は、性能に影響を出にくくすることができる電極組立体の製造方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明では、複数枚の正極電極及び複数枚の負極電極がセパレータを介在させた状態で交互に積層された電極組立体の製造方法であって、一対の帯状のセパレータを、二組、長手方向に搬送しながら、各組の一対の帯状のセパレータの間に正極電極を挟んで正極電極の周辺のセパレータ同士を溶着し、前記搬送方向の下流側において前記溶着した各組の間に、角取り形状となっている負極電極を挟んで前記負極電極における角取りされた領域において各セパレータを溶着した後に１枚の負極電極及び２枚の正極電極を有するユニット毎の個片に切断することを要旨とする。

請求項１に記載の発明によれば、一対の帯状のセパレータが、二組、長手方向に搬送されながら、各組の一対の帯状のセパレータの間に正極電極が挟まれて正極電極の周辺のセパレータ同士が溶着される。搬送方向の下流側において溶着した各組の間に、角取り形状となっている負極電極が挟まれて負極電極における角取りされた領域において各セパレータが溶着される。その後に１枚の負極電極及び２枚の正極電極を有するユニット毎の個片に切断される。これにより、請求項１に記載の電極組立体を構成するユニットが製造される。

請求項２に記載のように、請求項１に記載の電極組立体の製造方法において、前記正極電極の周辺のセパレータ同士を溶着する際に、正極電極の角部を除く辺に対応する部位においてセパレータ同士を溶着するとよい。

本発明によれば、性能に影響を出にくくすることができる。

（ａ）はユニット及び負極電極の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａでの断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂでの断面図。 （ａ）はセパレータに包まれた正極電極の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａでの断面図。 （ａ）は負極電極の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａでの断面図。 ユニットの製造装置を示す斜視図。 上型に設けられたヒータを示す平面図。 ユニットの製造装置を示す斜視図。 上型に設けられたヒータを示す平面図。 ユニットの製造装置を示す斜視図。 ユニットの製造装置を示す断面図。 セパレータを溶着する前の状態のユニットの製造装置を示す断面図。 セパレータをヒータと熱伝導性クッション材で挟んだ状態のユニットの製造装置を示す断面図。 別例を説明するための負極電極の平面図。 上型に設けられたヒータを示す平面図。 ユニットの製造装置を示す斜視図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
蓄電装置としてのリチウムイオン二次電池は電極組立体を有しており、電極組立体はケース内に配置される。また、ケース内には、電極組立体に含浸されるのに十分な量の電解液が注入されている。電極組立体は、矩形状の複数枚の正極電極２０（図２（ａ），（ｂ）参照）、及び、矩形状の複数枚の負極電極３０（図３（ａ），（ｂ）参照）が、単層セパレータ片４１，４２（図２（ａ），（ｂ）参照）を介在させた状態で交互に積層されている。

図１（ａ），（ｂ），（ｃ）では、電極組立体の一部を示し、電極組立体はユニットＵｎを備えている。ユニットＵｎは、正極電極２０を一対の単層セパレータ片４１，４２で挟んだ第１の組物Ｓ１と、正極電極２０を一対の単層セパレータ片４１，４２で挟んだ第２の組物Ｓ２との間に、角取り形状となっている負極電極３０を挟んで構成されている。さらに、ユニットＵｎに対し負極電極３０が積層され、ユニットＵｎ／負極電極３０／ユニットＵｎ／負極電極３０／・・・と重ねられて電極組立体が構成される。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、正極電極２０は、矩形シート状の正極金属箔（本実施形態ではアルミニウム箔）２１と、その正極金属箔２１の両面に形成された矩形状の正極活物質層２２と、を有する。正極金属箔２１の両面の正極活物質層２２は、同じ平面形状及び同じ厚みであり、かつ正極金属箔２１を挟んで互いに対向している。正極金属箔２１において、第１の辺２１ａの一部には、正極タブ２５が突出する状態に設けられている。なお、正極タブ２５は、第１の辺２１ａからの突出方向に沿って一定幅で延びている。正極金属箔２１において、正極タブ２５が設けられた第１の辺２１ａの対辺となる長辺を第２の辺２１ｂとする。また、正極金属箔２１において、第１の辺２１ａと第２の辺２１ｂを繋ぐ一対の辺（短辺）のうち、一方の辺を第３の辺２１ｃとし、他方の辺を第４の辺２１ｄとする。正極電極２０の四隅は面取り（Ｃ面カット）されている。

なお、正極電極２０は金属箔２１の両方の面に活物質層２２がそれぞれ形成されていなくてもよく、正極電極２０は、金属箔２１の少なくとも一方の面に活物質層２２が形成されていればよい。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、負極電極３０は、矩形シート状の負極金属箔（本実施形態では銅箔）３１と、その負極金属箔３１の両面に形成された矩形状の負極活物質層３２と、を有する。負極金属箔３１の両面の負極活物質層３２は、同じ平面形状及び同じ厚みであり、かつ負極金属箔３１を挟んで互いに対向している。負極金属箔３１において、第１の辺３１ａの一部には、負極タブ３５が突出する状態に設けられている。なお、負極タブ３５は、第１の辺３１ａからの突出方向に沿って一定幅で延びている。負極電極３０において、負極タブ３５が設けられた第１の辺３１ａの対辺となる長辺を第２の辺３１ｂとする。また、負極電極３０において、第１の辺３１ａと第２の辺３１ｂを繋ぐ一対の辺（短辺）のうち、一方の辺を第３の辺３１ｃとし、他方の辺を第４の辺３１ｄとする。負極電極３０の四隅は面取り（Ｃ面カット）されており、Ｃ面取りによる４５度の斜状面３６を有する。

なお、負極電極３０は金属箔３１の両方の面に活物質層３２がそれぞれ形成されていたが、負極電極３０は、金属箔３１の少なくとも一方の面に活物質層３２が形成されていればよい。

図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、正極電極２０及び負極電極３０において、負極活物質層３２の隣り合う二辺の各辺の長さ（長辺に沿う長さ及び短辺に沿う長さ）は、正極活物質層２２の隣り合う二辺の各辺の長さ（長辺に沿う長さ及び短辺に沿う長さ）よりも長く設定されている。負極活物質層３２は、正極活物質層２２の全面を覆うことが可能な大きさに設定されている。また、負極電極３０の第１の辺３１ａ及び第２の辺３１ｂの長さは、正極電極２０の第１の辺２１ａと第２の辺２１ｂの長さより長く設定されている。さらに、負極電極３０の第３の辺３１ｃと第４の辺３１ｄの長さは、正極電極２０の第３の辺２１ｃと第４の辺２１ｄの長さより長く設定されている。つまり、負極電極３０の平面視でのサイズは、正極電極２０の平面視でのサイズより一回り大きい。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、電極収納セパレータ４０に正極電極２０が収納されている。電極収納セパレータ４０において、正極電極２０の第１の辺２１ａに沿って延びる一辺（長辺）を第１の辺４０ａとし、第１の辺４０ａの対辺で、かつ正極電極２０の第２の辺２１ｂに沿って延びる辺（長辺）を第２の辺４０ｂとする。また、電極収納セパレータ４０において、第１の辺４０ａと第２の辺４０ｂを繋ぎ、かつ正極電極２０の第３の辺２１ｃに沿って延びる辺（短辺）を第３の辺４０ｃとし、第４の辺２１ｄに沿って延びる辺（短辺）を第４の辺４０ｄとする。

電極収納セパレータ４０は、二枚の単層セパレータ片４１，４２を熱溶着によって接合して袋状に形成されている。二枚の単層セパレータ片４１，４２は、樹脂（例えばポリプロピレン）からなり、多孔質のシート状をなしている。二枚の単層セパレータ片４１，４２は、互いに対峙している。また、二枚の単層セパレータ片４１，４２は、正極電極２０の両面を覆う大きさで、かつ同一の大きさの矩形状である。電極収納セパレータ４０は、二枚の単層セパレータ片４１，４２で形成された収納部に正極電極２０が収納されている。二枚の単層セパレータ片４１，４２は、正極電極２０の面に沿う方向に沿って、第１〜第４の辺２１ａ〜２１ｄからはみ出る領域（はみ出し領域）４３を備える。電極収納セパレータ４０は、二枚の単層セパレータ片４１，４２における互いに対峙するはみ出し領域４３同士を熱溶着して形成されている。

正極電極２０のタブ２５は、電極収納セパレータ４０の縁部から突出している。図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、負極電極３０の負極タブ３５と、電極収納セパレータ４０に収納された正極電極２０の正極タブ２５とは、積層した状態において重ならないように位置している。

図１（ａ），（ｃ）に示すように、ユニットＵｎは、長方形状をなし、４つの角部に第１接合部５０〜第４接合部５３を有する。第１接合部５０〜第４接合部５３において、負極電極３０における角取りされた領域（角部）において各セパレータが直接重なる状態で溶着されている。即ち、第１接合部５０〜第４接合部５３は溶着部である。負極電極３０における角取りされた領域は、図３（ａ）において、辺３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの延長線と、Ｃ面取りによる斜状面３６とで囲まれた領域である。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、単層セパレータ片４１における金属箔２１の縁からはみ出した周縁部と、単層セパレータ片４２における金属箔２１の縁からはみ出した周縁部とは、角部を除いて相互に熱溶着されている。そして、この熱溶着された部分は、電極収納セパレータ４０において正極電極２０の金属箔２１を囲む第１溶着部６０〜第４溶着部６３となり、第１溶着部６０〜第４溶着部６３に囲まれる領域は正極電極２０の収納部となっている。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、電極収納セパレータ４０は、収納した正極電極２０の面に沿う方向に沿った第１の辺２１ａよりも外側に第１溶着部６０を備える。第１溶着部６０は、正極電極２０の第１の辺２１ａに沿って一定の幅を有する。第１溶着部６０は、タブ２５と重なり合う部位には設けられていない。電極収納セパレータ４０は、収納した正極電極２０の面に沿う方向に沿った第２の辺２１ｂよりも外側に第２溶着部６１を備える。第２溶着部６１は、正極電極２０の第２の辺２１ｂに沿って一定の幅を有する。

また、電極収納セパレータ４０は、収納した正極電極２０の面に沿う方向に沿った第３の辺２１ｃよりも外側に第３溶着部６２を備える。第３溶着部６２は、正極電極２０の第３の辺２１ｃに沿って一定の幅を有する。電極収納セパレータ４０は、収納した正極電極２０の面に沿う方向に沿った第４の辺２１ｄよりも外側に第４溶着部６３を備える。第４溶着部６３は、正極電極２０の第４の辺２１ｄに沿って一定の幅を有する。したがって、電極収納セパレータ４０は、正極電極２０を囲む部位のうちの角部を除いて溶着されており、詳細にいえば、正極電極２０の金属箔２１を囲む部位のうち角部を除くタブ２５と重なり合わない部位が溶着されている。

このように、第１の組物Ｓ１及び第２の組物Ｓ２は、それぞれ、正極電極２０の周辺において角部を除いて単層セパレータ片４１，４２同士が重なる状態で溶着されている。詳しくは、第１溶着部６０〜第４溶着部６３においては、一対の単層セパレータ片４１，４２における角部を除く辺が重なる状態で溶着されている。

次に、ユニットＵｎの製造装置について説明する。
図４に示すように、ユニットＵｎの製造装置７０は、第１の電極収納セパレータ（４０）の前駆体である単層セパレータ７１同士の一部を溶着させるとともに、第２の電極収納セパレータ（４０）の前駆体である単層セパレータ８１同士の一部を溶着させ、さらに、その間に負極電極３０を挟んだ後に各単層セパレータ７１，８１を溶着させることでユニットＵｎを製造する装置である。

製造装置７０は、長尺帯状の単層セパレータ７１を供給する供給装置７２を備える。供給装置７２は、単層セパレータ７１を巻装した第１供給リール７３及び第２供給リール７４を備える。第１供給リール７３は、第２供給リール７４より下側に位置している。第１供給リール７３及び第２供給リール７４には、単層セパレータ７１の長手方向が、各供給リール７３，７４の周方向に延びる状態で巻装されている。第１供給リール７３及び第２供給リール７４は、それぞれの軸心まわりで回転できるように図示しない駆動装置によって支持されている。

第１供給リール７３と第２供給リール７４は、単層セパレータ７１の長手方向及び短手方向に直交する厚み方向の面同士が対向するように単層セパレータ７１を供給する。第１供給リール７３から供給された単層セパレータ７１と第２供給リール７４から供給された単層セパレータ７１の間には、図示しない電極搬送装置によって正極電極２０が搬送される。

製造装置７０は、単層セパレータ７１を搬送する搬送装置７５を備える。搬送装置７５は、一対の単層セパレータ７１を挟んで対向配置された２つの搬送ロール７６と、一対の単層セパレータ７１を挟んで対向配置された２つの搬送ロール７７とを備える。

搬送ロール７６，７７は、それぞれの軸心まわりで回転できるように図示しない駆動装置によって支持されている。搬送ロール７６と搬送ロール７７とは、単層セパレータ７１の長手方向において、後述のセパレータ溶着装置７８を挟んだ位置に配置されている。第１搬送ロール７６同士の間、及び、第２搬送ロール７７同士の間には、正極電極２０を挟んだ一対の単層セパレータ７１が通される。

供給装置７２と搬送装置７５が駆動することで、正極電極２０を挟んだ一対の単層セパレータ７１が搬送方向Ｘ１に沿って搬送される。また、単層セパレータ７１の面に沿う方向のうち、搬送方向Ｘ１と直交する方向（単層セパレータ７１の短手方向）を幅方向Ｘ２とする。

搬送ロール７７の下流側において単層セパレータ７１の上面には、図示しない電極搬送装置によって負極電極３０が搬送される。
製造装置７０は、長尺帯状の単層セパレータ８１を供給する供給装置８２を備える。供給装置８２は、単層セパレータ８１を巻装した第１供給リール８３及び第２供給リール８４を備える。第１供給リール８３は、第２供給リール８４より下側に位置している。第１供給リール８３及び第２供給リール８４には、単層セパレータ８１の長手方向が、各供給リール８３，８４の周方向に延びる状態で巻装されている。第１供給リール８３及び第２供給リール８４は、それぞれの軸心まわりで回転できるように図示しない駆動装置によって支持されている。

第１供給リール８３と第２供給リール８４は、単層セパレータ８１の長手方向及び短手方向に直交する厚み方向の面同士が対向するように単層セパレータ８１を供給する。第１供給リール８３から供給された単層セパレータ８１と第２供給リール８４から供給された単層セパレータ８１の間には、図示しない電極搬送装置によって正極電極２０が搬送される。

製造装置７０は、単層セパレータ８１を搬送する搬送装置８５を備える。搬送装置８５は、一対の単層セパレータ８１を挟んで対向配置された２つの搬送ロール８６と、一対の単層セパレータ８１を挟んで対向配置された２つの搬送ロール８７とを備える。

搬送ロール８６，８７は、それぞれの軸心まわりで回転できるように図示しない駆動装置によって支持されている。搬送ロール８６と搬送ロール８７とは、単層セパレータ８１の長手方向において、後述のセパレータ溶着装置８８を挟んだ位置に配置されている。第１搬送ロール８６同士の間、及び、第２搬送ロール８７同士の間には、正極電極２０を挟んだ一対の単層セパレータ８１が通される。

供給装置８２と搬送装置８５が駆動することで、正極電極２０を挟んだ一対の単層セパレータ８１が搬送方向Ｘ１に沿って搬送される。また、単層セパレータ８１の面に沿う方向のうち、搬送方向Ｘ１と直交する方向（単層セパレータ８１の短手方向）を幅方向Ｘ２とする。

搬送ロール８７の下流側において、搬送ロール８９，９０により、単層セパレータ８１が、負極電極３０が載置された単層セパレータ７１の上面に重ねるように搬送される。
重ねられた状態で搬送される単層セパレータ７１，８１における搬送ロール９０の下流側には、後述のセパレータ溶着装置９１が配置されている。更にその下流側には、単層セパレータ７１，８１の長手方向に沿って等間隔おきに切断する切断装置９２が配置されている。切断装置９２は、幅方向Ｘ２に沿って延在する切断刃９３を備える。切断刃９３は、予め定めた周期で往復動作することにより、単層セパレータ７１，８１を予め定めた間隔で切断する。切断刃９３により、単層セパレータ７１，８１が切断されることで、ユニットＵｎが得られる。製造装置７０は、ユニットＵｎを搬送する搬送装置９４を備えており、切断刃９３による切断によって製造されたユニットＵｎは搬送装置９４によって搬送される。

次に、セパレータ溶着装置７８，８８について詳細に説明する。セパレータ溶着装置７８とセパレータ溶着装置８８とは同一構成である。
セパレータ溶着装置７８，８８は、上下方向（鉛直方向）に対向して配置された上型１００と下型１０１とを備える。上型１００は、図示しないアクチュエータなどによって下型１０１に向けて移動可能である。一対の単層セパレータ７１（８１）は、上型１００と下型１０１との間に通される。

図５及び図６に示すように、上型１００は、下型１０１に向けて突出する形状のヒータ１０２，１０３，１０４，１０５を備える。ヒータ１０２，１０３は、互いに平行であり、搬送方向Ｘ１に沿って直線状に延びている。ヒータ１０４，１０５は、互いに平行であり、幅方向Ｘ２に沿って直線状に延びている。ヒータ１０２，１０３，１０４，１０５は角部の無い四角枠状に配置され、その角部は単層セパレータ７１（８１）を加熱しない非加熱部位となる。ヒータ１０２，１０３，１０４，１０５の配置位置は、第１の組物Ｓ１及び第２の組物Ｓ２における第１溶着部６０〜第４溶着部６３（図２（ａ）参照）の配置位置に対応している。

図６に示すように、下型１０１は、上型１００に向けて突出する形状の熱伝導性クッション材１０６，１０７，１０８，１０９を備える。熱伝導性クッション材１０６，１０７，１０８，１０９はヒータ１０２，１０３，１０４，１０５と同一形状である。熱伝導性クッション材１０６，１０７，１０８，１０９は、全体に亘ってヒータ１０２，１０３，１０４，１０５と対向しており、型閉めしたとき、ヒータ１０２，１０３，１０４，１０５の全面を熱伝導性クッション材１０６，１０７，１０８，１０９に対向させることが可能である。

次に、図４のセパレータ溶着装置９１について詳細に説明する。
セパレータ溶着装置９１は、上下方向（鉛直方向）に対向して配置された上型１１０と下型１１１とを備える。上型１１０は、図示しないアクチュエータなどによって下型１１１に向けて移動可能である。一対の単層セパレータ７１（８１）は、上型１１０と下型１１１との間に通される。

図７及び図８に示すように、上型１１０は、下型１１１に向けて突出する形状のヒータ１１２，１１３，１１４，１１５を備える。各ヒータ１１２，１１３，１１４，１１５は、三角形（直角三角形）をなし、長方形の角部に位置している。ヒータ１１２，１１３，１１４，１１５の配置位置は、ユニットＵｎにおける第１接合部５０〜第４接合部５３（図１（ａ）参照）の配置位置に対応している。

図８に示すように、下型１１１は、上型１１０に向けて突出する形状の熱伝導性クッション材１１６，１１７，１１８，１１９を備える。熱伝導性クッション材１１６，１１７，１１８，１１９はヒータ１１２，１１３，１１４，１１５と同一形状である。熱伝導性クッション材１１６，１１７，１１８，１１９は、全体に亘ってヒータ１１２，１１３，１１４，１１５と対向しており、型閉めしたとき、ヒータ１１２，１１３，１１４，１１５の全面を熱伝導性クッション材１１６，１１７，１１８，１１９に対向させることが可能である。

次に、作用、及び、電極組立体の製造方法について説明する。
ユニットＵｎを製造する際には、一対の帯状のセパレータとしての一対の単層セパレータ７１（８１）を、二組、長手方向に搬送しながら、各組の一対の単層セパレータ７１（８１）の間に正極電極２０を挟んでセパレータ溶着装置７８，８８を用いて正極電極２０の周辺のセパレータ７１（８１）同士を溶着する。溶着する際に、正極電極２０の角部を除く辺に対応する部位においてセパレータ７１（８１）同士を溶着する。

詳しくは、一対の単層セパレータ７１が正極電極２０を挟んだ状態で搬送方向Ｘ１に沿って搬送される。すると図９の状態から図１０に示すように、供給装置７２、及び、搬送装置７５は、単層セパレータ７１に挟まれた正極電極２０が、平面視において熱伝導性クッション材１０６，１０７，１０８，１０９の枠内に位置する状態で単層セパレータ７１が停止するように単層セパレータ７１を搬送する。

図１１に示すように、セパレータ溶着装置７８は、上型１００を下型１０１に向けて移動させる。これにより、上型１００のヒータ１０２〜１０５が単層セパレータ７１を介して熱伝導性クッション材１０６〜１０９に押し付けられ、一対の単層セパレータ７１の正極電極２０を囲む部位がヒータ１０３〜１０５と熱伝導性クッション材１０６〜１０９によって挟まれる。一対の単層セパレータ７１において、ヒータ１０２〜１０５によって加熱された部位には第１溶着部６０〜第４溶着部６３が形成される。

セパレータ溶着装置７８は、予め定められた加熱時間が経過すると、上型１００を下型１０１から離間させるように移動させる。そして、供給装置７２、及び、搬送装置７５は、単層セパレータ７１を搬送方向Ｘ１に沿って搬送させる。

同様に、一対の単層セパレータ８１が正極電極２０を挟んだ状態で搬送方向Ｘ１に沿って搬送される。供給装置８２、及び、搬送装置８５は、単層セパレータ８１に挟まれた正極電極２０が、平面視において熱伝導性クッション材１０６〜１０９の枠内に位置する状態で単層セパレータ８１が停止するように単層セパレータ８１を搬送する。セパレータ溶着装置８８は、上型１００を下型１０１に向けて移動させる。これにより、上型１００のヒータ１０２〜１０５が単層セパレータ８１を介して熱伝導性クッション材１０６〜１０９に押し付けられ、一対の単層セパレータ８１の正極電極２０を囲む部位がヒータ１０２〜１０５と熱伝導性クッション材１０６〜１０９によって挟まれる。一対の単層セパレータ８１において、ヒータ１０２〜１０５によって加熱された部位には第１溶着部６０〜第４溶着部６３が形成される。セパレータ溶着装置８８は、予め定められた加熱時間が経過すると、上型１００を下型１０１から離間させるように移動させる。そして、供給装置８２、及び、搬送装置８５は、単層セパレータ８１を搬送方向Ｘ１に沿って搬送させる。

図４における第２搬送ロール７７よりも搬送方向の下流側においてセパレータ溶着装置７８によって正極電極２０を囲む部位が溶着された単層セパレータ７１の上には負極電極３０が配置される。

次に、搬送方向の下流側において溶着した各組の間に、角取り形状となっている負極電極３０を挟む。つまり、単層セパレータ８１が、負極電極３０が載置された単層セパレータ７１の上面に重ねるように搬送される。そして、セパレータ溶着装置９１を用いて負極電極３０における角取りされた領域において各セパレータ７１，８１を溶着する。詳しくは、セパレータ溶着装置９１において、上型１１０を下型１１１に向けて移動させる。これにより、上型１１０のヒータ１１２〜１１５が単層セパレータ７１，８１を介して熱伝導性クッション材１１６〜１１９に押し付けられ、単層セパレータ７１，８１での負極電極３０における面取りされた領域がヒータ１１２〜１１５と熱伝導性クッション材１１６〜１１９によって挟まれる。単層セパレータ７１，８１において、ヒータ１１２〜１１５によって加熱された部位には第１接合部５０〜第４接合部５３が形成される。セパレータ溶着装置９１は、予め定められた加熱時間が経過すると、上型１１０を下型１１１から離間させるように移動させる。

次に、１枚の負極電極３０及び２枚の正極電極２０を有するユニットＵｎ毎の個片に切断する。このとき、単層セパレータ７１，８１を搬送方向Ｘ１に沿って搬送させるべく搬送装置９４によって単層セパレータ７１，８１にはテンションがかかっている。

このようにして連続するユニットＵｎは切断装置９２によって切断される。単層セパレータ７１，８１は、単層セパレータ７１，８１が幅方向Ｘ２に沿って切断され、搬送方向Ｘ１に分断される。これにより、所定の形状のユニットＵｎを得ることができる。

このようにして得られたユニットＵｎに対し負極電極３０を積層し、これを重ねる。即ち、ユニットＵｎ／負極電極３０／ユニットＵｎ／負極電極３０／・・・とすることにより、電極組立体を構成する。

そして、このようにして構成した電極組立体がケース内に配置され、さらに、ケース内に電解液が注入される。
このようにして蓄電装置としてのリチウムイオン二次電池が製造される。

本実施形態では、セパレータ４０で包まれた正極電極２０と、負極電極３０と、セパレータ４０で包まれた正極電極２０と、を積層して一体化したユニットＵｎに対し、負極電極３０を積層して配置している。このユニットＵｎにおいては、４つの角部においてセパレータ同士を熱溶着している。これにより、従来のセパレータに包まれた正極電極と負極電極の積層体を用いる場合よりも積層数が大きくなるとともに、本実施形態は溶着なのでユニット化に接着剤を不要にできる。また、ユニットＵｎでの４つの角部においてセパレータ同士を溶着する時に負極電極の固定も一緒にできる。

次に、正極電極をセパレータで包んで溶着した後、一旦カットして、これを重ねて溶着してユニット化する場合と比較する。
セパレータを溶着することに伴い変形が潜在しており切断することにより変形が現れ、溶着箇所が重なると当該部位が薄くなり厚みが均等になりにくく、重ねてユニット化しにくい。

これに対し本実施形態では、角取り形状となっている負極電極を用いて帯状のセパレータを長手方向に搬送しつつ角部を除く辺で第１回目の溶着、及び、各組の帯状セパレータを重ねた状態での第２回目の溶着を行った後に、ユニット毎に切断する。よって、溶着時には帯状セパレータの搬送方向にはテンションがかかっており、セパレータの変形が現れない状態で切断することができる。また、溶着箇所をずらしていることにより溶着箇所が重ならず厚みを均等化しやすい。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電極組立体の構成として、正極電極２０を一対のセパレータとしての一対の単層セパレータ片４１，４２で挟んだ第１の組物Ｓ１と、正極電極２０を一対のセパレータとしての一対の単層セパレータ片４１，４２で挟んだ第２の組物Ｓ２との間に、角取り形状となっている負極電極３０を挟んだユニットＵｎを備える。ユニットＵｎは、負極電極３０における角取りされた領域において各単層セパレータ片４１，４２が重なる状態で溶着された接合部５０，５１，５２，５３を有する。よって、接着剤を用いて固定しておらず接着剤の成分が電解液内に混入することが回避され、性能に影響を出にくくすることができる。

（２）第１の組物Ｓ１及び第２の組物Ｓ２は、それぞれ、正極電極２０の周辺において単層セパレータ片４１，４２同士が重なる状態で溶着されているので、実用的である。
（３）第１の組物Ｓ１及び第２の組物Ｓ２は、それぞれ、一対の単層セパレータ片４１，４２における角部を除く辺が重なる状態で溶着されているので、実用的である。

（４）電極組立体の製造方法として、一対の帯状のセパレータとしての一対の単層セパレータ７１（８１）を、二組、長手方向に搬送しながら、各組の一対の単層セパレータ７１（８１）の間に正極電極２０を挟んで正極電極２０の周辺の単層セパレータ７１（８１）同士を溶着し、搬送方向の下流側において溶着した各組の間に、角取り形状となっている負極電極３０を挟んで負極電極３０における角取りされた領域において各単層セパレータ７１，８１を溶着した後に１枚の負極電極３０及び２枚の正極電極２０を有するユニットＵｎ毎の個片に切断する。これにより上記（１）の電極組立体を構成するユニットＵｎが製造される。

（５）正極電極２０の周辺の単層セパレータ７１（８１）同士を溶着する際に、正極電極２０の角部を除く辺に対応する部位において単層セパレータ７１（８１）同士を溶着するので、実用的である。

なお、実施形態は、以下のように変更してもよい。
○ 図４では負極電極３０を一枚ずつ搬送したが、これに代わり、図１２に示すようにＶ字の切欠き１３１を有する帯状の連続する負極電極１３０を用いてもよい。つまり、帯状のセパレータ７１とセパレータ８１との間に挟む角取り形状となっている負極電極１３０は、連続する形状をなしていてもよい。

この場合に、製造装置しては、図１３，１４に示すように、上型１５０のヒータ１５１，１５２，１５３，１５４は、２個分の負極電極に対応する形状（図７におけるヒータ１１２〜１１５を２個分連結した形状）とし、伝導性クッション材１５５，１５６，１５７，１５８も同様な形状とする。そして、２個分の負極電極の間のカットラインＬ１，Ｌ２でカットして個片に切断する。

○ 角取り形状となっている負極電極とすべく負極電極３０の四隅はＣ面取り構造としたが、これに限らない。例えば、負極電極３０の四隅はＲ面取り構造としてもよい。

２０…正極電極、３０…負極電極、４０ａ…第１の辺、４０ｂ…第２の辺、４０ｃ…第３の辺、４０ｄ…第４の辺、４１…単層セパレータ片、４２…単層セパレータ片、５０…接合部、５１…接合部、５２…接合部、５３…接合部、７１…単層セパレータ、８１…単層セパレータ、Ｓ１…第１の組物、Ｓ２…第２の組物、Ｕｎ…ユニット。

Claims (2)

1. 複数枚の正極電極及び複数枚の負極電極がセパレータを介在させた状態で交互に積層された電極組立体の製造方法であって、
   一対の帯状のセパレータを、二組、長手方向に搬送しながら、各組の一対の帯状のセパレータの間に正極電極を挟んで正極電極の周辺のセパレータ同士を溶着し、前記搬送方向の下流側において前記溶着した各組の間に、角取り形状となっている負極電極を挟んで前記負極電極における角取りされた領域において各セパレータを溶着した後に１枚の負極電極及び２枚の正極電極を有するユニット毎の個片に切断することを特徴とする電極組立体の製造方法。
2. 前記正極電極の周辺のセパレータ同士を溶着する際に、正極電極の角部を除く辺に対応する部位においてセパレータ同士を溶着することを特徴とする請求項１に記載の電極組立体の製造方法。

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