JP7146386B2 - 蓄電素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電素子の製造方法に関する。

リチウムイオン二次電池等の蓄電素子には、電気的な絶縁性を有するセパレータを介して正極電極と負極電極とを積層して形成される電極体を有するものがある。例えば、特許文献１には、電極体として、電極組立体が記載されている。電極組立体では、カソードを構成する複数の正極電極ユニットと、アノードを構成する単一の負極電極シートとが、分離膜シートの間に配置され、これらが互いに対向するように巻かれている。

特表２０１３－５２４４３１号公報

特許文献１の電極組立体では、負極電極シートと各正極電極ユニットとが対向して配置される。負極電極シートよりも小さい正極電極ユニットそれぞれを、負極電極シートに対して正確に位置決めし、それぞれの位置を保持することは難しい。さらに、巻回後の電極組立体に対して、衝撃等の外力が作用すると、正極電極ユニットが負極電極シートに対して位置ずれする可能性がある。また、電極組立体において、負極電極シートが曲げられる部分では、負極電極シートは、ストレスを受け、その耐久性が低下する可能性がある。

本発明は、一緒に巻回される２つの極板の相対的な位置を保持し且つ耐久性を向上する蓄電素子の製造方法を提供する。

本発明の一態様に係る蓄電素子の製造方法は、帯状の第一セパレータ及び第二セパレータを、前記第一セパレータ及び前記第二セパレータの間に複数の第一極板を挟んだ状態で重ね合わせて複合体を形成することと、前記複合体と、前記複合体の外側に配置した前記第一極板とは逆の極性を有する複数の第二極板とを共に巻回して電極体を形成すること、とを含み、巻回された前記セパレータは、平坦部と、前記平坦部に隣り合う湾曲部とを含み、前記第一極板及び前記第二極板は、前記平坦部に対向するように配置される。

本発明に係る蓄電素子の製造方法によれば、一緒に巻回される２つの極板の相対的な位置を保持し且つ耐久性を向上することが可能になる。

図１は、実施の形態に係る蓄電素子の外観を模式的に示す斜視図である。 図２は、図１の蓄電素子の模式的な分解斜視図である。 図３は、図２の電極体の模式的な斜視図である。 図４は、実施の形態に係る電極体の製造方法の流れの一例を示すフローチャートである。 図５は、実施の形態に係る電極体の製造方法における工程の一部を示す模式図である。 図６は、実施の形態に係る電極体の製造方法における工程の一部を示す模式図である。 図７は、実施の形態に係る電極体の製造方法における工程の一部を示す模式図である。 図８は、実施の形態に係る電極体の製造方法における工程の一部を示す模式図である。 図９は、実施の形態に係る電極体の製造方法における工程の一部を示す模式図である。 図１０は、実施の形態の変形例に係る電極体の製造方法における工程の一部を示す模式図である。 図１１は、実施の形態の変形例に係る電極体の製造方法における工程の一部を示す模式図である。 図１２は、実施の形態の変形例に係る電極体の製造方法における工程の一部を示す模式図である。 図１３は、実施の形態の変形例に係る電極体の製造方法における工程の一部を示す模式図である。 図１４は、実施の形態の変形例に係る電極体の製造方法における工程の一部を示す模式図である。

本出願に係る発明者（以下、本発明者と呼ぶ）は、「背景技術」の欄でも記載したように、特許文献１に記載される電極組立体に関して、以下のような見解に至った。具体的には、特許文献１の電極組立体では、負極電極シートと正極電極ユニットとが対向して配置される。対向面の面積に関して、正極電極ユニットの方が負極電極シートよりも小さい。このため、負極電極シートに対して、複数の正極電極ユニットそれぞれを正確に位置決めし、それぞれの位置を保持することは難しい。さらに、巻回後の電極組立体に対して、衝撃等の外力が作用すると、正極電極ユニットが負極電極シートに対して位置ずれする可能性がある。

また、特許文献１に記載された電極組立体において、正極電極ユニットは、負極電極シートと共に積層構造を構成する。正極電極ユニット及び負極電極シートの積層部分は、複数の正極及び負極が積層された構造のスタック型の電極体のような構造を有する。上記の積層部分以外の部分では、負極電極シート及び分離膜シートが積層されている。積層部分以外の部分の負極電極シートは、正極電極ユニットと対向していないため、電極組立体の容量向上に寄与しない。さらに、巻回される負極電極シートは、積層部分以外の部分において曲げられる。この場合、曲げられた負極電極シートを構成する基材及び活物質層にストレスがかかり、これらの耐久性が低下する可能性がある。本発明者らは、上述のような問題を解決する技術を検討し、以下に示すような技術を創案した。

そこで、本発明の一態様に係る蓄電素子の製造方法は、帯状の第一セパレータ及び第二セパレータを、前記第一セパレータ及び前記第二セパレータの間に複数の第一極板を挟んだ状態で重ね合わせて複合体を形成することと、前記複合体と、前記複合体の外側に配置した前記第一極板とは逆の極性を有する複数の第二極板とを共に巻回して電極体を形成すること、とを含み、巻回された前記セパレータは、平坦部と、前記平坦部に隣り合う湾曲部とを含み、前記第一極板及び前記第二極板は、前記平坦部に対向するように配置される。

本発明の一態様に係る蓄電素子の製造方法は、対向する前記セパレータ同士を接合して第一接合部を形成することをさらに含み、前記第一接合部は、前記第一極板と前記セパレータの長手方向で隣り合って位置してもよい。

本発明の一態様に係る蓄電素子の製造方法において、前記セパレータの長手方向における前記第二極板の寸法は前記第一極板よりも大きくてもよい。

本発明の一態様に係る蓄電素子の製造方法は、互いに対向する前記セパレータと前記第一極板及び前記第二極板の少なくとも一方とを接合する第二接合部を形成することをさらに含んでもよい。

［実施の形態］
次いで、以下において、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る蓄電素子等を説明する。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数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、並びに、工程の順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、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、任意の構成要素として説明される。

また、添付の図面における各図は、模式的な図であり、必ずしも厳密に図示されたものでない。さらに、各図において、同一又は同様な構成要素については同じ符号を付している。また、以下の実施の形態の説明において、略平行、略直交のような「略」を伴った表現が、用いられる場合がある。例えば、略垂直とは、完全に垂直であることを意味するだけでなく、実質的に垂直である、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。他の「略」を伴った表現についても同様である。

図１及び図２を参照して、実施の形態に係る蓄電素子１００の構成を説明する。図１は、実施の形態に係る蓄電素子１００の外観を模式的に示す斜視図である。図２は、図１の蓄電素子１００の模式的な分解斜視図である。蓄電素子１００は、外部からの電気を充電すること、及び外部へ電気を放電することができる。例えば、蓄電素子１００は、電力貯蔵用途又は電源用途等に使用される。例えば、蓄電素子１００は、据置用の電源装置として使用されてもよく、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）、無人搬送車（ＡＧＶ）、鉄道等の車両用電源として車両に搭載されてもよい。

本実施の形態では、蓄電素子１００は、充放電可能な二次電池である。例えば、蓄電素子１００は、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。しかしながら、蓄電素子１００は、非水電解質二次電池に限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよく、キャパシタであってもよい。

図１及び図２に示すように、蓄電素子１００は、容器１０と、容器１０に配置された正極端子３１及び負極端子４１と、正極集電部材３２及び負極集電部材４２と、容器１０の内部に配設された電極体２０とを備えている。蓄電素子１００はさらに、容器１０の内部に、電解液（本実施の形態では、非水電解液）等の電解質を有するが、当該電解質の図示は省略する。本実施の形態では、容器１０の外形は、直方体状であるが、これに限定されない。本実施の形態では、電極体２０は、正極と負極とを含む電気を蓄積可能な蓄電要素（発電要素とも呼ばれる）であるが、これに限定されない。

正極端子３１及び負極端子４１はそれぞれ、導電性を有する材料で構成される。正極端子３１及び負極端子４１はそれぞれ、電極体２０の正極及び負極と電気的に接続されている。具体的には、正極端子３１は正極集電部材３２と接続され、正極集電部材３２が電極体２０の正極と接続されている。負極端子４１は負極集電部材４２と接続され、負極集電部材４２が電極体２０の負極と接続されている。正極集電部材３２及び負極集電部材４２は、導電性を有する材料で構成される。正極端子３１及び負極端子４１は、電極体２０に蓄えられている電気エネルギーを蓄電素子１００の外部に導出すること、及び、電気を蓄えるために蓄電素子１００内の電極体２０に電気エネルギーを導入することを仲介する。なお、正極端子３１及び負極端子４１は、正極集電部材３２及び負極集電部材４２を介さずに電極体２０と直接接続されてもよい。

図２及び図３を参照して、電極体２０の構成を説明する。なお、図３は、図２の電極体２０の模式的な斜視図である。電極体２０は、正極板と負極板とセパレータとを、層状に重ねるように含んでいる。そして、電極体２０は、重ね合わされた正極板、負極板及びセパレータを一緒に、巻回軸Ａを中心に巻回されることによって、形成される。巻回軸Ａは、図２及び図３において一点鎖線で示される仮想の軸であり、電極体２０は、巻回軸Ａに関して略対称な構成を有している。巻回後の電極体２０では、正極板、負極板及びセパレータは、正極板と負極板との間にセパレータを介在させた状態で、巻回軸Ａに垂直な方向に多層に積層されている。本実施の形態では、電極体２０は、巻回軸Ａに垂直な断面が扁平な長円形状である扁平な外形を有している。しかしながら、電極体２０の断面形状は、特に限定されず、長円形以外であってもよく、円形、楕円形、矩形、又はその他の多角形であってもよい。

正極板は、正極基材と正極活物質層とを含む。正極基材は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属からなる金属箔であり、正極活物質層は、正極基材の表面上に塗工等の方法で積層されている。負極板は、負極基材と負極活物質層とを含む。負極基材は、銅、銅合金等の金属からなる金属箔であり、負極活物質層は、負極基材の表面上に塗工等の方法で積層されている。セパレータは、樹脂等の電気的な絶縁性を有する材料からなる微多孔性のシートである。正極活物質層に用いられる正極活物質又は負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質又は負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。

電極体２０は、巻回軸Ａ方向に位置する端部２０ａ及び２０ｂを有している。これに限定するものではないが、例えば、端部２０ａ及び２０ｂは、巻回軸Ａと略垂直な方向に延びる。さらに、電極体２０は、端部２０ａ及び２０ｂの間に、平坦部２０ｃと、湾曲部２０ｄ及び２０ｅを有している。平坦部２０ｃは、巻回軸Ａ方向に沿って平坦になった部分である。詳細は後述するが、平坦部２０ｃは、積層された正極板、負極板及びセパレータで構成される。湾曲部２０ｄ及び２０ｅは、平坦部２０ｃの両端部に隣り合って位置する。上記の平坦部２０ｃの両端部は、巻回軸Ａに略垂直であり且つ平坦部２０ｃの平坦面に沿う方向での平坦部２０ｃの２つの端部である。湾曲部２０ｄ及び２０ｅは、巻回軸Ａを中心とする巻回方向に沿って湾曲している。湾曲部２０ｄ及び２０ｅは、例えば、弧状に湾曲し、湾曲部２０ｄ及び２０ｅの外表面は、凸曲面を形成する。詳細は後述するが、湾曲部２０ｄ及び２０ｅは、積層されたセパレータで構成される。

電極体２０は、端部２０ａから突出する正極活物質非形成部２０ｆａ及び２０ｆｂと、端部２０ｂから突出する負極活物質非形成部２０ｇａ及び２０ｇｂとを有している。正極活物質非形成部２０ｆａ及び２０ｆｂは、正極活物質層が形成されていない正極基材で構成される。正極活物質非形成部２０ｆａ及び２０ｆｂは、正極基材における突出片である正極タブが積層されることによって、形成されている。負極活物質非形成部２０ｇａ及び２０ｇｂは、負極活物質層が形成されていない負極基材で構成される。負極活物質非形成部２０ｇａ及び２０ｇｂは、負極基材における突出片である負極タブが積層されることによって、形成されている。正極活物質非形成部２０ｆａ及び２０ｆｂは、溶接及びかしめ等の接合方法で、正極集電部材３２と接合され、負極活物質非形成部２０ｇａ及び２０ｇｂは、溶接及びかしめ等の接合方法で、負極集電部材４２と接合される。これにより、電極体２０が、正極集電部材３２及び負極集電部材４２を介して、正極端子３１及び負極端子４１と電気的に接続される。溶接の例は、超音波溶接、抵抗溶接及びレーザ溶接である。かしめは、部材の塑性変形を利用した接合方法である。

なお、図２及び図３の例では、２つの正極活物質非形成部２０ｆａ及び２０ｆｂ、並びに、２つの負極活物質非形成部２０ｇａ及び２０ｇｂが形成されていたが、正極活物質非形成部及び負極活物質非形成部の構成は、これに限定されない。正極活物質非形成部及び負極活物質非形成部それぞれの数量は、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。また、正極活物質非形成部及び負極活物質非形成部は、電極体２０の端部２０ａ及び２０ｂに分かれて配置されず、端部２０ａ又は２０ｂに一緒に配置されてもよい。

さらに、実施の形態に係る電極体２０の製造方法を、図４のフローチャートを参照しつつ、説明する。図４は、電極体２０の製造方法の流れの一例を示すフローチャートである。なお、電極体２０は、複数の正極板２１と、複数の負極板２２と、２つの帯状のセパレータ２３及び２４とが一緒に巻回されることによって生成される。各正極板２１及び各負極板２２は、電極体２０の平坦部２０ｃの平面形状に対応する形状及び寸法で形成される。平坦部２０ｃの平面形状は、平坦部２０ｃの平坦面に垂直な方向から平坦部２０ｃを見たときの形状である。

まず、ステップＳ００１において、図５に示すように、１つのセパレータ２３が延ばして配置され、セパレータ２３の上に、複数の正極板２１が予め決められた位置に載置される。なお、図５～図９は、実施の形態に係る電極体２０の製造方法における工程の一部を示す模式図である。複数の正極板２１は、帯状のセパレータ２３の長手方向Ｌで、互いに間隔をあけて配置される。各正極板２１は、薄い矩形板状の本体２１ａと、本体２１ａの１つの縁から突出する２つの正極タブ２１ｂ及び２１ｃとを一体的に有する。本体２１ａは、正極基材及び正極活物質層で構成され、正極タブ２１ｂ及び２１ｃは、正極基材で構成される。各正極板２１の形状及び寸法は、同等である。各正極板２１は、本体２１ａの全体をセパレータ２３上に位置させ、且つ、正極タブ２１ｂ及び２１ｃを、長手方向Ｌに沿うセパレータ２３の２つの縁の一方から突出させて配置される。ここで、セパレータ２３は、第一セパレータの一例である。

次いで、ステップＳ００２において、図５に示すように、セパレータ２３上に、接着剤２５が塗布される。接着剤２５は、各正極板２１に対して、長手方向Ｌで隣り合う位置に塗布される。具体的には、セパレータ２３の長手方向Ｌの端部、及び、正極板２１同士の間に、接着剤２５が配置される。さらに、図５及び図６に示すように、セパレータ２３とは別のセパレータ２４が、正極板２１及びセパレータ２３の上に重ねて配置される。セパレータ２４はセパレータ２３に押しつけられ、それにより、接着剤２５が、セパレータ２３及び２４を接合する。接着剤２５は、硬化することによって、セパレータ２３及び２４の接合部２６を形成する。なお、接合部２６を形成する接着剤２５の硬化状態は、完全な硬化状態でなくてもよく、セパレータ２３及び２４が離れないように接合する程度の不完全な硬化状態であってもよい。不完全な硬化状態で、次のステップＳ００３が行われてもよい。

接着剤２５が接合部２６を形成することによって、正極板２１、並びに、セパレータ２３及び２４からなる複合体２７が形成される。複合体２７では、セパレータ２３及び２４の間に複数の正極板２１が挟まれている。ここで、正極板２１は第一極板の一例であり、セパレータ２４は第二セパレータの一例であり、接合部２６は第一接合部の一例である。

複合体２７では、接合部２６は、長手方向Ｌで正極板２１と隣接するため、各正極板２１は、接合部２６によって長手方向Ｌに拘束される。つまり、各正極板２１は、セパレータ２３及び２４に対して、位置決めされると共に、その位置が保持される。接着剤２５が硬化することにより、セパレータ２３及び２４が、互いに対して固定され、各正極板２１の位置が、セパレータ２３及び２４に対して固定される。なお、接着剤２５は、セパレータ２３のみに塗布されず、正極板２１にも塗布されてもよい。この場合、接着剤２５は、正極板２１をセパレータ２３又は２４に直接接合する。

なお、セパレータ２３及び２４の接合は、接着剤２５による接着接合に限定されない。例えば、溶着又は縫い付け等によって、セパレータ２３及び２４を接合してもよい。この場合、正極板２１が載置されたセパレータ２３の上にセパレータ２４が重ね合わされた後に、接着剤２５の塗布部分と同様の位置で、セパレータ２３及び２４が互いに溶着される、又は、セパレータ２３及び２４が一緒に縫い付けられる。

次いで、ステップＳ００３において、図７及び図８に示すように、複合体２７の外側に、複数の負極板２２が配置される。具体的には、複合体２７の外側において、セパレータ２４の上に、複数の負極板２２が載置される。各負極板２２は、薄い矩形板状の本体２２ａと、本体２２ａの１つの縁から突出する２つの負極タブ２２ｂ及び２２ｃとを一体的に有する。本体２２ａは、負極基材及び負極活物質層で構成され、負極タブ２２ｂ及び２２ｃは、負極基材で構成される。各負極板２２の形状及び寸法は、同等である。本体２２ａは、正極板２１の本体２１ａの全体を覆うことができる程度の大きさで形成されている。具体的には、本体２２ａの寸法は、少なくとも長手方向Ｌで、本体２１ａの寸法よりも大きい。長手方向Ｌと垂直な方向でも、本体２２ａの寸法が本体２１ａの寸法よりも大きくてもよい。

各負極板２２は、セパレータ２４を介して、各正極板２１の上に重ねて配置される。このとき、本体２２ａの全体が、セパレータ２４上に位置し、本体２２ａは、セパレータ２４を介して、正極板２１の本体２１ａの全体を覆う。負極タブ２２ｂ及び２２ｃは、長手方向Ｌに沿うセパレータ２３及び２４の縁から突出する。負極タブ２２ｂ及び２２ｃが突出する縁は、正極タブ２１ｂ及び２１ｃが突出する縁と反対側である。

次いで、ステップＳ００４において、図９に示すように、複合体２７と複数の負極板２２とが一緒に巻回される。具体的には、セパレータ２３及び２４、正極板２１並びに負極板２２が一緒に、巻回される。この際、セパレータ２３及び２４の長手方向Ｌの端部から、各接合部２６を折り曲げる又は湾曲させる等で曲げつつ、巻回が行われる。負極板２２及びセパレータ２４が曲がり部分の内側に位置するように、曲げられる。

具体的には、まず、複合体２７の端部の第１の正極板２１が、隣の接合部２６を曲げつつ、隣の第２の負極板２２の上に重ねられる。さらに、第１の正極板２１、第２の負極板２２及び第２の正極板２１からなる巻回部分が、隣の接合部２６を曲げつつ、巻回部分の隣の第３の負極板２２の上に重ねられる。このとき、巻回部分の第１の正極板２１が、第３の負極板２２と対向する。このように、巻回部分の隣の接合部２６を曲げつつ、巻回部分の最も外周側の正極板２１を巻回部分の隣の負極板２２に重ねるように、巻回が行われ、このような巻回が繰り返される。その結果、図３に示すような電極体２０が得られる。

電極体２０では、セパレータ２３及び２４は、電極体２０の全巻回にわたって連続的に延びる。つまり、セパレータ２３及び２４は、電極体２０の平坦部２０ｃ並びに湾曲部２０ｄ及び２０ｅにわたって連続的に延びる。正極板２１及び負極板２２は、交互に積層され、互いに対向する。正極板２１及び負極板２２の間には、セパレータ２３又は２４が介在する。正極板２１、負極板２２、並びにセパレータ２３及び２４の積層部分は、略直方体状の形状を形成し、電極体２０の平坦部２０ｃを形成する。上記積層部分では、各正極板２１、各負極板２２、並びにセパレータ２３及び２４それぞれは、平坦な状態で積層されている。

巻回時に曲げられた接合部２６のセパレータ２３及び２４は、電極体２０の湾曲部２０ｄ及び２０ｅを形成する。セパレータ２３及び２４は柔軟であるため、巻回時の曲げに起因する引張力等の力を吸収し、正極板２１及び負極板２２への当該力の伝達を抑える。このため、正極板２１及び負極板２２は平坦さを維持できる。湾曲部２０ｄ及び２０ｅでは、外周側に向かうに従って、１巻回当たりのセパレータ２３及び２４の長さが長くなる。このため、ステップＳ００１では、正極板２１の配置間隔は、巻回の外周側に向かうに従って大きくなるように、設定される。

上述のようなセパレータ２３及び２４は、電極体２０において、平坦部と、当該平坦部に隣り合う湾曲部とを含む。正極板２１及び負極板２２は、セパレータ２３及び２４の平坦部と対向するように配置されている。

上述したように、実施の形態に係る蓄電素子１００の製造方法は、帯状のセパレータ２３及び２４を、セパレータ２３及び２４の間に複数の正極板２１を挟んだ状態で重ね合わせて複合体２７を形成することと、複合体２７と、複合体２７の外側に配置した複数の負極板２２とを共に巻回して電極体２０を形成することとを含む。巻回されたセパレータ２３及び２４は、平坦部と、当該平坦部に隣り合う湾曲部とを含み、正極板２１及び負極板２２は、セパレータ２３及び２４の平坦部に対向するように配置される。

上記態様によると、巻回前に、セパレータ２３及び２４並びに複数の正極板２１によって複合体２７が形成されるため、セパレータ２３及び２４に対する複数の正極板２１の位置決めが容易になる。また、複数の負極板２２は、複合体２７の外側に配置されるため、複合体２７に対する負極板２２の位置決めが容易になる。さらに、複合体２７と負極板２２との２つの部材が一緒に巻回されるため、巻回時における負極板２２の位置ずれを抑制することが容易である。また、複数の正極板２１は、複合体２７に含まれた状態で巻回されるため、巻回時における正極板２１の位置ずれを抑制することができる。特に、巻回時、正極板２１及び負極板２２は急な角度で曲げられず、柔軟なセパレータ２３及び２４が曲げられる。このため、巻回方向、つまり、セパレータ２３及び２４の長手方向Ｌで正極板２１及び負極板２２に作用する引張力等の力が抑えられる。よって、正極板２１及び負極板２２の移動が抑えられるため、正極板２１及び負極板２２の互いの間での相対的な移動を抑制することが可能になる。さらに、正極板２１及び負極板２２は、急な角度で曲げられると、活物質層の基材からの脱離等が起きやすい。当該活物質層の基材からの脱離は、特に巻回時に生じやすい。本発明に係る蓄電素子の製造方法によれば、当該活物質層の脱離が抑制できる。

また、電極体２０の湾曲部２０ｄ及び２０ｅにおいて、正極板及び負極板の一方のみが存在する場合、存在する正極板又は負極板は、対向する極板が存在しないため、電極体２０の容量に寄与しない。また、湾曲部２０ｄ及び２０ｅにおいて存在する正極板又は負極板の積層間隔は、存在しない負極板又は正極板の分だけ空けられる。このため、存在する正極板又は負極板は、変形しやすくなり、耐久性が低下する。しかしながら、本実施の形態に係る電極体２０では、湾曲部２０ｄ及び２０ｅでは正極板２１及び負極板２２のいずれもが存在しないため、湾曲部に起因するエネルギー密度のロスの抑制、及び極板の耐久性の低下の抑制が可能になる。また、電極体２０は、複合体２７を、負極板２２と共に巻回することによって、生成されるため、複数の正極板及び複数の負極板を交互に積層して生成される一般的なスタック型の電極体よりも容易に製造される。実施の形態に係る蓄電素子１００の製造方法では、複数の正極板２１及び複数の負極板２２を積層するため、一部の正極板２１及び負極板２２を取り換えることが可能である。具体的には、例えば、正極板２１及び負極板２２の一部に欠陥があることが巻回前に判明した場合に、当該欠陥のある正極板２１又は負極板２２のみを交換することが可能である。

また、実施の形態に係る蓄電素子１００の製造方法において、対向するセパレータ２３及び２４の接合部２６が、正極板２１と、セパレータ２３及び２４の長手方向Ｌで隣り合って位置して形成される。このため、接合部２６は、セパレータ２３及び２４の間の正極板２１が、セパレータ２３及び２４に対して長手方向Ｌに移動することを抑制する。

また、実施の形態に係る蓄電素子１００の製造方法において、セパレータ２３及び２４の長手方向Ｌにおける負極板２２の寸法は、長手方向Ｌにおける正極板２１の寸法よりも大きい。このため、複合体２７と共に負極板２２を巻回する際、正極板２１の本体２１ａの全体が負極板２２に対向するように、負極板２２を配置することが容易になる。正極板２１の本体２１ａの一部に負極板２２に対向しない部分があると、電極反応が不均一となり、その結果、蓄電素子１００の容量が低下するおそれがある。実施の形態に係る蓄電素子１００の製造方法では、当該容量の低下を抑制できる。

次に、実施の形態の変形例に係る電極体２０の製造方法を、説明する。本変形例では、電極体２０は、実施の形態と同様に、図４のフローチャートに示すステップＳ００１～Ｓ００４の工程に従って製造される。本変形例では、接合部が実施の形態と異なる。

まず、ステップＳ００１において、図１０に示すように、延ばして配置されたセパレータ２３の上に、複数の正極板２１が予め決められた位置に載置される。なお、図１０～図１４は、実施の形態の変形例に係る電極体２０の製造方法における工程の一部を示す模式図である。複数の正極板２１は、図５に示す実施の形態と同様に配置される。

次いで、ステップＳ００２において、図１０に示すように、正極板２１上に、接着剤２５が塗布される。具体的には、接着剤２５は、各正極板２１に対して、本体２１ａにおける正極タブ２１ｂ及び２１ｃから近位の縁２１ａａ及びその近傍に塗布される。なお、接着剤２５は、本体２１ａにおけるその他の縁に塗布されてもよく、本体２１ａの中央に塗布されてもよく、本体２１ａの全体に塗布されてもよい。また、本例では、接着剤２５は、本体２１ａにおけるセパレータ２３と当接する面と反対側の面に塗布されるが、当該当接する面に塗布されてもよく、両方の面に塗布されてもよい。接着剤２５を本体２１ａに部分的に塗布することは、後述するセパレータ２４の配置の際の位置調整を容易にする。また、接着剤２５は、正極板２１のみに塗布されず、セパレータ２３にも塗布されてもよい。なお、セパレータ２４と対向しない正極タブ２１ｂ及び２１ｃには、接着剤２５が塗布されないことが好ましい。

接着剤２５の塗布後、図１０及び図１１に示すように、別のセパレータ２４が、正極板２１及びセパレータ２３の上に重ねて配置される。セパレータ２４がセパレータ２３に向かって押しつけられ、それにより、接着剤２５が、正極板２１及びセパレータ２４を接合する。接着剤２５は、硬化することによって、接合部２２６を形成する。これにより、正極板２１、並びに、セパレータ２３及び２４からなる複合体２７が形成される。複合体２７では、各正極板２１は、接合部２２６によってセパレータ２４に固定される。これにより、各正極板２１は、セパレータ２４に対して位置決めされると共に、その位置が保持される。ここで、接合部２２６は、第二接合部の一例である。

なお、正極板２１及びセパレータ２４の接合は、接着剤２５による接着接合に限定されない。例えば、溶着等によって、セパレータ２４を正極板２１に接合してもよい。この場合、正極板２１が載置されたセパレータ２３の上にセパレータ２４が重ね合わされた後に、接着剤２５の塗布部分と同様の位置で、セパレータ２４が正極板２１に溶着される。

以降のステップＳ００３及びステップＳ００４の工程は、図１２～図１４に示すように、実施の形態と同様であるため、その説明を省略する。なお、ステップＳ００３において、複数の負極板２２をセパレータ２４上に載置する際、接着剤等の接合手段によって、負極板２２をセパレータ２４に接合してもよい。負極板２２の接合位置は、正極板２１に関して上述した接着剤２５の塗布位置と同様の位置が適用されてもよい。また、正極板２１をセパレータ２４に接合せずに、負極板２２のみがセパレータ２４と接合されてもよい。

上述から、変形例に係る蓄電素子１００の製造方法によれば、実施の形態と同様の効果が得られる。さらに、変形例に係る蓄電素子１００の製造方法において、接合部２２６が、互いに対向するセパレータ２３及び２４と、正極板２１及び負極板２２の少なくとも一方とを接合する。このため、接合部２２６は、セパレータ２３及び２４に対向する正極板２１が、セパレータ２４に対して移動することを抑制する。よって、セパレータ２３及び２４と、正極板２１又は負極板２２とを接合する簡易な構成で、正極板２１及び負極板２２の位置ずれの抑制が可能になる。

［その他］
以上、本発明の実施の形態及び変形例に係る蓄電素子等について説明したが、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及び変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、実施の形態及び変形例に含まれる構成要素を任意に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。

例えば、実施の形態及び変形例では、蓄電素子１００の電極体２０の製造時、複合体２７において、セパレータ２３及び２４の間に正極板２１が配置されていたが、これに限定されない。負極板２２がセパレータ２３及び２４の間に配置され、正極板２１が複合体２７の外側に配置されてもよい。

また、実施の形態及び変形例では、蓄電素子１００の電極体２０の製造時、複合体２７は、セパレータ２３及び２４の間に複数の正極板２１を含んだ状態で形成されたが、これに限定されない。例えば、セパレータ２３及び２４の間に１つの正極板２１を含んだ状態での複合体２７の形成と、複合体２７の巻回とが、同時に且つ互いに連動して行われてもよい。つまり、１つの正極板２１を含む複合体２７が形成されると直ぐに、当該複合体２７の巻回が開始され、これと並行して、隣に複合体２７が形成されてもよい。

また、実施の形態及び変形例では、蓄電素子１００の電極体２０の製造時、接合部２６及び２２６の一方が形成されたが、両方が形成されてもよい。また、接合部２６及び接合部２２６の形成が省略されてもよい。

また、実施の形態及び変形例では、正極板２１及び負極板２２の全体が電極体２０の平坦部２０ｃと対向しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、正極板２１及び負極板２２の一部が湾曲部２０ｄ及び２０ｅに配置されてもよい。

また、実施の形態及び変形例では、セパレータ２３及び２４のように、第一セパレータと第二セパレータとは別体としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、一枚のセパレータを折り返すことで、第一セパレータと第二セパレータとを構成してもよい。

また、実施の形態及び変形例に係る蓄電素子の製造方法において、上述の電極体２０を容器１０に収容すること、及び電極体２０を収容した容器１０に電解液を注液することを含んでもよい。実施の形態及び変形例の電極体２０では、湾曲部２０ｄ及び２０ｅを電解液が透過しやすいため、電解液の注液速度が、正極板２１又は負極板２２のいずれかが湾曲部２０ｄ及び２０ｅに存在する場合よりも大きくなる。そのため、生産性が向上する。

また、実施の形態及び変形例に係る蓄電素子の製造方法において、複数の正極板２１及び複数の負極板２２の各重量を測定することを含んでもよい。対向する極板重量を細かく管理することが可能となり、正極及び負極のバランスを厳密に管理できるため、極板重量のアンバランスに起因する容量の低下等が抑制できる。

さらに、実施の形態及び変形例に係る蓄電素子の製造方法において、各正極板２１の形状及び寸法は同等であるとしたが、各正極板２１の形状及び寸法は、互いに異なっていてもよい。具体的には、各正極板２１は、電極体２０の径方向外側、つまり巻回の内側から外側に向かうにつれて、セパレータの長手方向での寸法が大きくなってもよい。各負極板２２も同様に、各負極板２２の形状及び寸法が、互いに異なっていてもよい。具体的には、各負極板２２は、電極体２０の径方向外側に向かうにつれて、セパレータの長手方向での寸法が大きくなってもよい。

本開示は、正極及び負極を有する電極体、当該電極体を備えるリチウムイオン二次電池等の蓄電素子、並びに、当該蓄電素子を備える蓄電装置に適用できる。

２０ 電極体
２０ｃ 平坦部
２０ｄ 湾曲部
２１ 正極板（第一極板）
２２ 負極板（第二極板）
２３ セパレータ（第一セパレータ）
２４ セパレータ（第二セパレータ）
２６ 接合部（第一接合部）
２７ 複合体
１００ 蓄電素子
２２６ 接合部（第二接合部）
Ｌ 長手方向

Claims (4)

1. 帯状のセパレータである第一セパレータ及び第二セパレータを、前記第一セパレータ及び前記第二セパレータの間に複数の第一極板を挟んだ状態で重ね合わせて複合体を形成することと、
   前記複合体と、前記複合体の外側の同じ側のみに配置した、前記第一極板とは逆の極性を有する複数の第二極板とを共に巻回して電極体を形成すること、とを含み、
   巻回された前記セパレータは、平坦部と、前記平坦部に隣り合う湾曲部とを含み、
   前記第一極板及び前記第二極板は、前記平坦部に対向するように配置される
   蓄電素子の製造方法。
2. 対向する前記セパレータ同士を接合して第一接合部を形成することをさらに含み、
   前記第一接合部は、前記第一極板と前記セパレータの長手方向で隣り合って位置する
   請求項１に記載の蓄電素子の製造方法。
3. 前記セパレータの長手方向における前記第二極板の寸法は前記第一極板よりも大きい
   請求項２に記載の蓄電素子の製造方法。
4. 互いに対向する前記セパレータと前記第一極板及び前記第二極板の少なくとも一方とを接合する第二接合部を形成することをさらに含む
   請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電素子の製造方法。

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