JP6930822B2 - 二次電池用電極及び二次電池 - Google Patents

Description

本開示は、二次電池用電極及びその製造方法、並びに二次電池及びその製造方法に関する。

二次電池に使用される電極は、例えば長尺状の芯体に活物質層を形成した後、当該芯体を所定の形状に切断し、個々の電極サイズに切断して製造される。特許文献１及び２には、レーザを用いて長尺状の電極前駆体を所定の形状に切断する技術が開示されている。特許文献１及び２では、パルス方式のレーザ発振器を使用することが記載されている。

特開２０１０−３４００９号公報 特開２００７−１４９９３号公報

特許文献１及び２に記載されるように、二次電池に用いられる電極をパルス方式のレーザで切断形成した場合、切断端部では芯体が外側へ突出した状態に形成される。そうすると、このような電極を用いて二次電池の例えば積層型電極体を構成した場合、切断端部で芯体が外側へ突出していることで正負極間での短絡が生じ易くなる。

本開示に係る二次電池用電極は、薄板状の芯体と、芯体の少なくとも一方の面に形成された活物質層と、を備え、電極の端部において、芯体の端部が、電極の面方向に関して活物質層の端部よりも内側に奥まって位置するか、または、前記活物質層の端部と面一にあることを特徴とする。

本開示に係る二次電池用電極の製造方法は、二次電池用電極の芯体となる薄板状の長尺状芯体と、長尺状芯体の少なくも一方の面に形成された活物質層とを有する電極前駆体を第１の連続発振レーザによって切断する第１工程と、第１の連続発振レーザによって切断された電極前駆体の切断端部のコーナー部に形成される活物質層の突起部を第２の連続発振レーザによって除去する第２工程と、を含むことを特徴とする。

本開示に係る二次電池用電極によれば、二次電池の電極体に適用されたとき、電極の切断端部において隣接する正負極間での短絡を抑制できる。

実施形態の一例である二次電池用電極を示す図である。 図１に示した二次電池用電極の切断形成に用いる連続発振レーザを説明するための図である。 図１に示した二次電池用電極が連続発振レーザによって切断される様子を示す斜視図である。 二次電池用電極の切断端部を示す拡大断面図であり、（ａ）は連続発振レーザを用いて切断形成された場合、（ｂ）はパルスレーザを用いて切断形成された場合を示す。 レーザで電極前駆体を切断した場合に切断端部のコーナー部に活物質層の突起部が形成される様子を説明するための図である。 実施形態に係る二次電池用電極の製造方法の一例を説明するための図である。 実施形態に係る二次電池用電極の製造方法の別の例を説明するための図である。 実施形態の一例である二次電池の断面図である。

以下、図面を参照しながら、本開示に係る二次電池用電極及びその製造方法の実施形態の一例について詳細に説明する。実施形態の説明で参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。本明細書において「略〜」との用語は、略同一を例に説明すると、完全に同一はもとより、実質的に同一と認められるものを含む意図である。

以下では、積層型電極体に適用される二次電池用電極１０を例示するが、本開示に係る二次電池用電極は巻回型電極体に適用されてもよく、本開示に係る製造方法は巻回型電極体用の電極の製造にも適用できる。

図１は、実施形態の一例である二次電池用電極１０を示す正面図であって、電極端部の断面図を併せて示している。

図１に例示するように、二次電池用電極１０は、薄板状の芯体１１と、芯体１１の両面に形成された活物質層１２とを備える。活物質層１２は、芯体１１の一方の面のみに形成されてもよいが、好ましくは芯体１１の両面に形成される。以下において、芯体１１の両面に形成された活物質層１２を区別するときは、芯体１１の一方の面に形成された活物質層を第１活物質層１２ａといい、芯体１１の他方の面に形成された活物質層を第２活物質層１２ｂという。

二次電池用電極１０は、正極、負極のいずれであってもよい。但し、正極と負極では、後述するように、芯体１１を構成する材料、活物質層１２に含まれる活物質等、電極サイズなどが互いに異なる。

二次電池用電極１０は、基部１３と、基部１３の一端から突出したリード部１４とを有する。二次電池用電極１０では、基部１３とリード部１４が一体成形されている。基部１３は、活物質層１２が形成される部分であって、芯体１１の両面の全域に活物質層１２が形成されている。基部１３は、横方向に長い正面視矩形形状を有するが、その形状は特に限定されない。リード部１４は、基部１３の長辺部における短辺寄りの位置から突出し、正面視矩形形状を有する。活物質層１２は、一般的にリード部１４の付け根にも形成されるが、リード部１４の大部分には形成されない。

二次電池用電極１０の基部１３は、平面視矩形状をなし、互いに平行な２つの長辺部１３ａ，１３ｂを有する。一方の長辺部１３ａは、直線状に形成されている。長辺部１３ａは、後述するように、電極前駆体を連続発振レーザ（ＣＷレーザ）で切断することによって形成される。長辺部１３ａの切断端部１５では、芯体１１の端部が電極厚さ方向に広がるとともに、活物質層１２ａ，１２ｂの端部よりも奥まって位置している。この切断端部１５の形状については、後に説明する。二次電池用電極１０の基部１３の他方の長辺部１３ｂおよびリード部１４もまた、電極前駆体を連続発振レーザを用いて所定の条件で切断することによって形成される。

二次電池用電極１０は、積層型電極体に適用される。積層型電極体は、複数の正極と複数の負極を有し、正極と負極がセパレータを介して交互に積層されてなる電極体である。二次電池用電極１０が正極である場合、セパレータと負極を介して積層された複数の正極のリード部１４同士が溶接等により接合される。そして、当該リード部１４が、直接あるいは金属製の集電部材を介して電池の正極端子に接続される。

二次電池用電極１０が適用される二次電池は、例えばリチウムイオン電池等の非水電解質二次電池であるが、これに限定されるものではない。また、二次電池としては、角形の金属製ケースを有する角形電池、金属層ラミネートフィルムで構成された外装体を有するラミネート電池などが例示できるが、他の形態の電池であってもよい。以下では、二次電池用電極１０がリチウムイオン電池に適用されるものとして説明する。

二次電池用電極１０が正極である場合、芯体１１（正極集電体）には、アルミニウムやアルミニウム合金などの正極の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極集電体の厚みは、例えば５μｍ〜３０μｍである。活物質層１２が正極合材層である場合、活物質層１２には、一般的にリチウム含有遷移金属酸化物等の正極活物質、導電材、及び結着材が含まれる。正極合材層の厚みは、例えば正極集電体の片側で２０〜２００μｍが好ましく、５０μｍ〜１５０μｍがより好ましい。特に限定されないが、導電材は炭素材料等が好まく、また、結着材はポリフッ化ビニリデン等が好ましい。

二次電池用電極１０が負極である場合、芯体１１（負極集電体）には、銅や銅合金などの負極の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。負極集電体の厚みは、例えば５μｍ〜３０μｍである。活物質層１２が負極合材層である場合、活物質層１２には、一般的に天然黒鉛、人造黒鉛等の炭素材料、Ｓｉ、Ｓｎ等のリチウムと合金化する金属、合金、複合酸化物などの負極活物質、及び結着材が含まれる。負極合材層の厚みは、例えば負極集電体の片側で２０〜２００μｍが好ましく、５０μｍ〜１５０μｍがより好ましい。特に限定されないが、結着材はスチレンブタジエンゴム等のゴム系の結着材等が好ましい。

次に、図２及び図３を参照しながら、二次電池用電極１０の製造方法の一例について詳細に説明する。図２は、実施形態の二次電池用電極１０の製造に使用されるレーザシステム３０の全体構成を示す。図３は、レーザシステム３０から出力されるレーザ光αにより電極前駆体２０を切断する様子を示す。ここでは、電極前駆体２０の切断により二次電池用電極１０の芯体１１となる部材を長尺状芯体２１、活物質層１２となる層を活物質層２２とする。また、図２及び図３では、レーザ光αの照射位置に対する電極前駆体２０の相対的な移動方向が矢印Ｘで示されている。

図２及び図３に例示するように、二次電池用電極１０は、長尺状芯体２１の両面に活物質層２２が形成された長尺状の電極前駆体２０を所定の形状に切断して製造される。本実施形態の電極前駆体２０は、長尺状芯体２１の両面に活物質層２２が形成される。活物質層２２は、活物質等の構成材料を含む合材スラリーを調製し、当該スラリーを長尺状芯体２１の両面に塗布し、塗膜を乾燥させることによって、形成される。

活物質層２２の形成工程では、電極前駆体２０の長手方向に沿って、芯体表面が露出した露出部２３を形成する。露出部２３は、長尺状芯体２１の幅方向両端から略一定の幅でそれぞれ形成されることが好ましい。露出部２３は、長尺状芯体２１の両面の全域に活物質層２２を形成した後、活物質層２２の一部を剥離除去して形成されてもよいが、好ましくは長尺状芯体２１の一部に合材スラリーを塗布しないことにより形成される。

長尺状芯体２１は、図３に示すように、長手方向と直交する幅方向に２枚の二次電池用電極１０を形成可能な幅を有する。そのため、本実施形態のレーザシステム３０では、３本のレーザ光α１，α２，α３を用いて、電極前駆体２０を切断する。より詳しくは、レーザ光α１，α２は、電極前駆体２０の幅方向両端側に照射されて、二次電池用電極１０の基版１３におけるリード部１４を含む長辺部１３ｂを形成する。レーザ光α３は、電極前駆体２０の幅方向中央に照射され、電極前駆体２０を２つの電極中間体２０ａ，２０ｂに切断する。

電極前駆体２０の切断工程では、電極前駆体２０とレーザシステム３０の加工ヘッドとの相対位置を変化させながら、電極前駆体２０に対してレーザ光α１−α３を照射する。電極前駆体２０を固定した状態でレーザ光α１−α３を走査することも可能であるが、長尺状の電極前駆体２０を加工する場合は、電極前駆体２０を搬送しながら切断処理を行うことが好ましい。電極前駆体２０を搬送しながら、レーザ光α１−α３を走査してもよい。

図２には、電極前駆体２０の幅方向一端側に照射されるレーザ光α１を出力するレーザシステム３０が例示される。レーザ光α２，α３を出力するレーザシステムも同様に構成できる。

図２に示すように、レーザシステム３０は、レーザ発振器３１と、ガルバノスキャナー３３を内蔵する加工ヘッドとを備える。ガルバノスキャナー３３を用いることで、加工ヘッド自体を固定した状態でレーザ光α１を走査することができる。レーザ発振器３１は、連続発振が可能な発振器である。レーザ発振器３１の例としては、連続発振モードでレーザ光α１を出力可能なＹＡＧレーザ、ＣＯ₂レーザ、Ａｒレーザ、ファイバーレーザなどが挙げられる。好適な一例は、ファイバーレーザである。発振波長の好適な範囲の一例は、９００ｎｍ〜１２００ｎｍである。レーザシステム３０では、レーザ発振器３１とガルバノスキャナー３３の間に、レーザ発振器３１から出力されたレーザ光α１を平行なビームとするコリメータ３２が設けられている。

ガルバノスキャナー３３は、レーザ発振器３１側から順に、反射ミラー３４、光学素子３５、Ｘ軸ミラー３６、Ｙ軸ミラー３７、及びＦθレンズ３８を有する。光学素子３５には、例えば回折格子等が用いられる。コリメータ３２を通過した連続波であるレーザ光α１は、反射ミラー３４で光学素子３５側に曲げられ、光学素子３５を通過して、Ｘ軸ミラー３６、Ｙ軸ミラー３７に導かれる。Ｘ軸ミラー３６及びＹ軸ミラー３７を動かすことでレーザ光α１を走査し、二次元平面内で照射スポットＰ１の位置を変更することができる。Ｘ軸ミラー３６及びＹ軸ミラー３７で反射されたレーザ光α１は、Ｆθレンズ３８及び保護ガラス３９を通って電極前駆体２０に照射される。

レーザ照射条件は、長尺状芯体２１及び活物質層２２の材質、厚み、切断形状等に基づいて調整することが好ましいが、概ね、連続発振レーザ（レーザ発振器３１）の出力は５００Ｗ〜５０００Ｗ、レーザ光α１のスポット径は５μｍ〜１００μｍである。また、連続発振レーザによる電極前駆体２０の切断速度は、例えば５００ｍｍ／秒〜８０００ｍｍ／秒である。電極前駆体２０が正極の前駆体である場合と、負極の前駆体である場合とで、照射条件を変更してもよい。一般的には、正極前駆体の方が切断し易い。

レーザ出力、スポット径、及び切断速度に関する好適な範囲の一例は次の通りである。レーザ出力は、１０００Ｗ〜３０００Ｗであることがより好ましい。スポット径は、１０μｍ〜１００μｍであることが好ましく、１０μｍ〜４０μｍであることが更に好ましい。切断速度は、１０００ｍｍ／秒〜５０００ｍｍ／秒であることがより好ましい。

ここで、電極前駆体２０に照射されるレーザ光α１，α２，α３の各出力は、同一に設定することができる。但し、電極前駆体２０の幅方向両端側に照射されるレーザ光α１，α２は、芯体１１の露出部２３だけを切断する領域（すなわちリード部１４となる凸部２４の外形線）を含む。露出部２３は、活物質層２２が存在する領域に比べて、レーザ光の出力が低くても切断可能である。レーザ出力が過大であると、リード部１４となる凸部２４の周縁部が荒れた切断面になることがある。したがって、レーザ光α１，α２の各出力は、活物質層２２がある領域だけを切断するレーザ光α３の出力に比べて、低く設定されてもよい。

図３に例示するように、電極前駆体２０の切断工程では、連続発振レーザを用いて、電極前駆体２０の活物質層２２が設けられた部分を露出部２３に沿って切断すると共に、略一定周期で切断方向を変えて露出部２３を切断することによりリード部１４となる凸部２４を形成する。レーザ光α１，α２は、活物質層２２が設けられた部分と露出部２３の境界位置に照射することもできるが、この場合、照射スポットＰ１，Ｐ２の僅かなズレでリード部１４以外の部分に芯体１１の露出した表面が形成される。リード部１４以外の部分の芯材１１の露出した表面は、正負極間の低抵抗な短絡を招くおそれがあるため、特に正極では当該露出部が形成されないように電極前駆体２０を切断することが好ましい。このため、露出部２３の近傍の活物質層２２が設けられた部分にレーザ光α１，α２を照射して電極前駆体２０を切断することが好ましい。

レーザ光α１，α２は、露出部２３（電極前駆体２０の長手方向）に沿って走査され、凸部２４に対応する部分で露出部２３側（電極前駆体２０の幅方向）に走査される。このとき、レーザ光α１とレーザ光α２とは、互いに反対方向に走査される。活物質層２２が設けられた部分と露出部２３との境界位置においてもレーザ光α１，α２は連続的に照射されるため、活物質層２２が設けられた部分の切断部Ｃ₂₂と、露出部２３の切断部Ｃ₂₃とは、連続した線状に形成される。略一定周期で切断方向を変えて露出部２３を切断することで、電極前駆体２０の長手方向に略等間隔で並ぶ複数の凸部２４が形成される。そして、活物質層１２が全体に形成された基部１３と、付け根に活物質層１２が形成されたリード部１４とを有する二次電池用電極１０が得られる。

本実施形態では、連続発振レーザを用いて、電極前駆体２０を電極サイズに切断する。上述のように、長尺状芯体２１が幅方向に２枚の二次電池用電極１０が形成可能な幅を有するため、電極前駆体２０の幅方向中央にレーザ光α３を照射して、電極前駆体２０を長手方向に沿って切断する。これにより、二次電池用電極１０に対応する幅に切断された２枚の長尺状の電極中間体２０ａ，２０ｂが得られる。なお、電極前駆体２０は、幅方向中央でレーザ光α３によって直線状に切断されるため、レーザ光α３は一次元的に走査可能であればよい。したがって、レーザ光α３を出力するレーザシステムでは、例えば、Ｙ軸ミラー３７を省略するか、又は、Ｙ軸ミラー３７を固定としてもよい。

上記のように連続発振レーザを用いて２つに分断された電極中間体２０ａ，２０ｂは、活物質層２２の圧縮工程に供給されてもよい。圧縮工程の後、電極中間体２０ａ，２０ｂが切断予定線２５で切断されることにより、個々の二次電池用電極１０が得られる。個々の二次電池用電極１０への切断は、連続発振レーザを用いて行われてもよく、カッター等を用いた従来の一般的な切断法を用いて行われてもよい。

なお、図３では、３つのレーザ光α１，α２，α３が電極前駆体２０の幅方向に並んで照射される例を示したが、これに限定されず、レーザ光α１，α２，α３のうち少なくとも１つの照射位置が、電極前駆体２０の移動方向（矢印Ｘ）に関してずれていてもよい。

図４は二次電池用電極の切断端部を示す拡大断面図であり、図４（ａ）は連続発振レーザを用いて切断形成された場合を示し、図４（ｂ）はパルスレーザを用いて切断形成された場合を示す。図４（ａ），（ｂ）では、二次電池用電極１０の面方向（すなわち活物質層１２の表面に沿った方向）が矢印Ｙで示され、二次電池用電極１０の面方向と直交する方向（すなわち二次電池用電極１０の厚さ方向）が矢印Ｚで示される。

上述したように、電極前駆体２０を連続発振レーザを用いて所定の条件で切断し、二次電池用電極１０の基部１３の長辺部１３ａ，１３ｂ（図１参照）を図４（ａ）に示すような切断端部１５にすることが好ましい。具体的には、切断端部１５では、芯体１１の端部１６が、面方向Ｙに関して第１及び第２活物質層１２ａ，１２ｂの端部１７ａ，１７ｂよりも内側に奥まって位置している。換言すれば、第１および第２活物質層１２ａ，１２ｂの面方向Ｙの端部１７ａ，１７ｂが、芯体１１の端部１６よりも面方向Ｙの外側に突出している。なお、第１および第２活物質層１２ａ，１２ｂの面方向Ｙの端部１７ａ，１７ｂの、芯体１１の端部１６からの突出量は、０μｍ〜１００μｍであることが好ましく、０μｍ〜２０μｍであることがより好ましく、３μｍ〜２０μｍであることが更に好ましい。また、切断端部１５において、芯体１１の端部１６は、芯体１１の板厚ｔよりも厚さ方向Ｚに広くなった略三角状の部分１６ａ，１６ｂを有する。略三角状の部分１６ａの内側面は第１活物質層１２ａによって覆われ、三角状の部分１６ｂの内側面は第２活物質層１２ｂで覆われている。ここで、面方向Ｙの「内側」とは、切断端部１５を境として基板１３となる部分が存在する側をいい、面方向Ｙの「外側」とはその反対側（すなわち基板１３となる部分が存在しない側）をいう。

このように芯体１１の端部１６が第１および第２活物質層１２ａ，１２ｂの端部１７ａ，１７ｂよりも奥まった位置となるのは、連続発振レーザによるレーザ光α１〜α３の出力が例えば１０００〜３０００Ｗと高いためと考えられる。より詳しくは、レーザ光が電極前駆体２０に照射されて局部加熱されることで、まず、第１活物質層１２ａが除去（アブレーション）される。そして、レーザ光による加熱が金属箔からなる芯体１１に到達して、芯体１１が溶断される。それから、第２活物質層１２ｂが、芯体１１を突き抜けたレーザ光によって除去される。これにより、電極前駆体２０が切断される。

上記のように芯体１１が溶断されるとき、レーザ出力が高いが故に高伝熱性の金属箔からなる芯体１１の溶融状態が面方向Ｙに瞬時に広がる。芯体１１の端部１６を形成する溶融した金属は、表面張力などの影響によって丸まろうとする。そのため、芯体１１の端部１６の表面が、第１および第２活物質層１２ａ，１２ｂの端部１７ａ，１７ｂよりも内側に凹んだ状態に形成されると推察される。また、溶融した芯体１１の端部１６が丸くなろうとしたとき、第１および第２活物質層１２ａ，１２ｂが存在することによって完全に丸くなることが妨げられる。その結果、芯体１１の端部１６には、芯体１１の厚さ方向Ｚの両側に略三角形状に広がった部分１６ａ，１６ｂが形成されるものと推察される。このように芯体１１の端部１６が広がった部分１６ａ，１６ｂを有することで、切断端部１５において第１及び第２活物質層１２ａ，１２ｂが押さえられて芯体１１から脱落しにくくなる利点がある。

図４（ａ）に示すように、切断端部１５において芯体１１の端部１６よりも面方向Ｙの外側に突出した第１および第２活物質層１２ａ，１２ｂの端部１７ａ，１７ｂは、それぞれ、一旦溶融した活物質材料が凝固して形成された溶融凝固部になっている。図４（ａ）において活物質層の溶融凝固部がクロスハッチングで示されている。

なお、図４（ａ）では、第１及び第２活物質層１２ａ，１２ｂの各端部１７ａ，１７ｂが厚さ方向Ｚに揃っている例を図示するが、これに限定されない。各端部１７ａ，１７ｂの面方向Ｙへの突出寸法が異なってもよい。
また、本実施形態では、切断端部１５において芯体１１の端部１６が第１及び第２活物質層１２ａ，１２ｂよりも奥まっている例について説明したが、これに限定されるものでない。切断端部１５において芯体１１の端部１６が、第１及び第２活物質層１２ａ，１２ｂの端部１７ａ，１７ｂと面一（すなわち厚さ方向Ｚに揃っている）であってもよい。つまり、芯体１１の端部１６が、第１及び第２活物質層１２ａ，１２ｂの端部１７ａ，１７ｂに対して面方向Ｙの外側に突出していなければよい。

図４（ａ）に示すように、第１活物質層１２ａの端部１７ａを形成する溶融凝固部のコーナー部１８は、面取りされている。具体的には、コーナー部１８は、例えば、厚さ方向Ｚに対して４０度〜６０度程度に傾斜した面に形成されている。このように面取りするのは、電極前駆体２０をレーザ切断した場合、切断端部のコーナー部には溶融凝固部として突起部１９を除去するためである。このような突起部１９は、正極および負極の電極が積層されて二次電池を構成したときに、欠け落ちたり、隣接する電極と接触して短絡したりすることがある。したがって、このような面取りを行って突起部１９を除去しておくのが良い。なお、上記のような突起部１９は、第２活物質層１２ｂのコーナー部には形成されにくい。そのため、本実施形態では、第２活物質層１２ｂのコーナー部は面取りされていない。但し、第２活物質層１２ｂのコーナー部も、第１活物質層１２ａのコーナー部１８と同様に、面取りしてもよい。

図４（ｂ）には、比較例となる二次電池用電極１０Ａのパルスレーザによる切断端部１５ａが示される。この切断端部１５ａでは、芯体１１の端部１６が面方向Ｙの外側に突出した状態に形成される。パルスレーザを用いて電極前駆体を切断したときに上記のような切断端部１５ａになることは、上記の特許文献１及び２に記載されている。図４（ｂ）に示した二次電池用電極１０Ａを正極電極として用いた場合、芯体１１の端部１６ｃが突出して露出していることで、隣接して積層されている負極電極に接触して短絡が生じやすい。また、芯体１１の端部１６ｃが露出していると、露出した端部１６ｃにリチウム塩が堆積し、電解質中のリチウムイオン濃度が低下して、電池出力が低下する問題がある。これに対し、上述したように、本実施形態の二次電池用電極１０では、芯体１１の端部１５が奥まって（または凹んで）形成されていることで、上記のような問題を解消または抑制できる。

図５は、連続発振レーザで電極前駆体２０を切断した場合に切断端部のコーナー部に活物質層の突起部１９が形成される様子を説明するための図である。電極前駆体２０の幅方向中央に連続発振レーザによるレーザ光α３を照射して切断すると、図５に示すように、２つに分断された電極中間体２０ａ，２０ｂの各切断端部１５には、活物質材料の溶融凝固部の一部である突起部１９が形成される。このような突起部１９が残されると、二次電池での短絡などの不具合が生じることは上述した通りである。そこで、本実施形態に係る二次電池用電極の製造方法では、連続発振レーザによって上記突起部１９を除去することとしている。

図６は、実施形態の一例である二次電池用電極の製造方法を説明するための図である。この製造方法の第１工程では、図６（ａ）に示すように、二次電池用電極１０の芯体１１となる薄板状の長尺状芯体２１と、長尺状芯体２１の両面に形成された第１および第２活物質層２２ａ，２２ｂとを有する電極前駆体２０を連続発振レーザであるレーザ光（第１の連続発振レーザ）α３によって切断する。これにより、図６（ｂ）に示すように、長尺帯状の電極前駆体２０が、２つの電極中間体２０ａ，２０ｂに切断される。各電極中間体２０ａ，２０ｂの切断端部１５のコーナー部には、それぞれ、第１活物質層２２ａを構成する活物質材料が溶融して凝固した溶融凝固部の一部である突起部１９が形成されている。

次に、第２工程として、２つの電極中間体２０ａ，２０ｂの各切断端部１５のコーナー部にそれぞれ形成される活物質層１２ａ，１２ｂの突起部１９を連続発振レーザであるレーザ光β１，β２によって除去する。本実施形態では、レーザ光β１，β２は、レーザα３の照射位置に対して相対移動する電極中間体２０ａ，２０ｂの移動方向に関して前方側において、電極中間体２０ａ，２０ｂの切断端部１５のコーナー部１８にそれぞれ照射される。

レーザ光β１，β２は、レーザ光α３と同じレーザシステムから出射されたレーザ光を例えばビームススプリッタ等によって分岐させたものを用いることができる。或いは、レーザ光α３とは別のレーザシステムで生成されたレーザ光を２本に分岐させて、レーザ光β１，β２としてもよい。このことは、図７に示す製造方法においても同様である。

本実施形態では、レーザ光β１，β２は、レーザ光α３のように真上からではなく、第１活物質層１２ａに対して所定の角度θ（＜９０度）をなす斜め上方から突起部１９に照射される。これにより、図６（ｃ）に示すように、突起部１９が除去されて、切断端部１５のコーナー部１８が面取りされる。

図７は、実施形態に係る二次電池用電極の製造方法の別例を説明するための図である。図７（ａ）に示すように、本実施形態では、第２工程における２本のレーザβ１，β２は、電極前駆体２０の移動方向に関して第１工程のレーザ光α３の照射位置と同じ位置で、電極中間体２０ａ，２０ｂの切断端部１５のコーナー部１８に照射される。換言すれば、２本のレーザ光β１，β２は、電極前駆体２０の幅方向において、レーザ光α３を挟んだ両側位置で照射される。図７（ａ）に示す例では、２本のレーザ光β１，β２は、レーザ光α３と同様に、電極前駆体２０に対して真上から垂直に照射される。これにより、切断端部１５のコーナー部１８が突起部１９の形成前に面取りされる。本実施形態においても、切断端部１５のコーナー部１８に突起部が形成されないため、突起部が除去されているといえる。

なお、電極前駆体２０の幅方向端部側でレーザ光α１，α２によって切断する部分では、二次電池用電極１０となる側の切断端部に形成される突起部１９だけを除去すればよく、反対側（すなわち露出部２３を含む側）は突起部が残ってもよい。したがって、この場合には、図６及び図７に示した２本のレーザ光β１，β２のうち一方だけを用いればよい。

上述したように、本実施形態の二次電池用電極１０によれば、切断端部１５において芯体１１の端部１６が奥まって位置するため、二次電池の積層型電極体として用いられた場合に、隣接する正負極間での短絡を抑制できる。

また、本実施形態に係る製造方法によれば、連続発振レーザを用いて電極前駆体２０を切断するため、パルスレーザで切断する場合に比べて、高速切断が可能になる。その結果、二次電池用電極１０の生産性が格段に向上する。

以下に、図８を参照して、二次電池用電極１０を用いた二次電池１００の構成について説明する。
図８に示すように、二次電池１００は、複数枚の正極と複数枚の負極とがセパレータを介して交互に積層された電極体５０が、電解液（不図示）とともに、電池ケース６０内に収容されている。ここで、正極ないし負極として、二次電池用電極１０を用いる。電池ケース６０の開口部は、封口体６１によって封口されている。正極端子６２及び負極端子６３が、それぞれ、樹脂部材６４、６５を介して、封口体６１に固定されている。正極は正極リード部５１及び正極集電部材５２を介して正極端子６２に電気的に接続されている。負極は負極リード部５３及び負極集電部材５４を介して負極端子６３に電気的に接続されている。封口体６１には、電解液を注液する注液孔が設けられ、この注液孔は、電解液を注液した後、封止部材６６で封止される。また、封口体６１には、電池ケース６０の内部圧力が上昇したときに、圧力を開放するガス排出弁６７が設けられている。電池ケース６０が金属製である場合、電極体５０を箱状又は袋状の絶縁シート５５の内部に配置した状態で電池ケース６０内に配置することが好ましい。

なお、各正極から突出した正極リード部５１は、湾曲した状態とし、正極集電部材５２において、封口体６１と略平行に配置される部分に接続されることが好ましい。また、各負極から突出した負極リード部５３は、湾曲した状態とし、負極集電部材５４において、封口体６１と略平行に配置される部分に接続されることが好ましい。これにより、体積エネルギー密度のより高い二次電池となる。

また、上述の方法で作製した正極ないし負極は、正極と負極の間に配置されるセパレータに接着されていることが好ましい。接着の方法としては、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン製等のセパレータの表面あるいは、電極の活物質層表面に接着層を設け、この接着層によりセパレータと活物質層を接着することが好ましい。接着としては圧着や熱溶着等が好ましい。接着層は特に限定されないが、セパレータよりも柔らかい層であることが好ましい。また、接着層として、樹脂製のものが好ましく、例えば、ポリフッ化ビニリデン、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール等を用いることができる。

活物質層とセパレータを接着層により接着する場合は、接着層が溶融凝固部と接するようにすることが好ましい。これにより、二次電池を使用する際に溶融凝固部が活物質層から滑落することを防止できる。

＜その他＞
長尺状の正極と長尺状の負極をセパレータを介して巻回した巻回型電極体に用いる正極又は負極の製造方法として、本開示に係る二次電池用電極の製造方法を適用することが可能である。この場合、巻回型電極体の巻回軸が延びる方向における一方の端部側に、正極に設けられた複数の正極リード部と、負極に設けられた複数の負極リード部がそれぞれ配置されるようにすることが好ましい。これにより、より体積エネルギー密度の高い二次電池となる。なお、長尺状の正極に設けられた複数の正極リード部は等間隔ではなく、巻回型電極体において複数の正極リード部が積層されるように、間隔を変えて形成されることが好ましい。長尺状の負極に設けられた複数の負極リード部の形成位置についても同様である。

１０ 二次電池用電極、１１ 芯体、１２，２２ 活物質層、１２ａ，２２ａ 第１活物質層、１２ｂ，２２ｂ 第２活物質層、１３ 基部、１３ａ，１３ｂ 長辺部、１４ リード部、１５ 切断端部、１６ （芯体の）端部、１７ａ，１７ｂ （第１および第２活物質層の）端部、１８ コーナー部、１９ 突起部、２０ 電極前駆体、２０ａ，２０ｂ 電極中間体（電極前駆体）、２１ 長尺状芯体、２３ 露出部、２４ 凸部、３０ レーザシステム、３１ レーザ発振器、３２ コリメータ、３３ ガルバノスキャナー、３４ 反射ミラー、３５ 光学素子、３６ Ｘ軸ミラー、３７ Ｙ軸ミラー、３８ Ｆθレンズ、３９ 保護ガラス、１００ 二次電池、Ｃ₂₂，Ｃ₂₃ 切断部、α１，α２，α３，β１，β２ レーザ光、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 照射スポット

Claims (5)

1. 薄板状の芯体と、前記芯体の少なくとも一方の面に形成された活物質層と、を備える、二次電池用電極であって、
   前記電極の端部において、前記芯体の端部が、前記電極の面方向に関して前記活物質層の端部よりも内側に奥まって位置するか、または、前記活物質層の端部と面一にあり、前記電極の厚さ方向に前記芯体の板厚よりも広がっている、二次電池用電極。
2. 前記芯体の端部の広がった部分は、前記活物質層が溶融して凝固した溶融凝固部によって覆われている、請求項１に記載の二次電池用電極。
3. 前記溶融凝固部のコーナー部が面取りされている、請求項２に記載の二次電池用電極。
4. 前記芯体の一方の面に形成された活物質層の溶融凝固部のコーナー部は面取りされ、前記芯体の他方の面に形成された活物質層の溶融凝固部のコーナー部は面取りされていない、請求項３に記載の二次電池用電極。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載された二次電池用電極を備えた二次電池。

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