JP7168622B2

JP7168622B2 - 電池およびその製造方法

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Publication number: JP7168622B2
Application number: JP2020150370A
Authority: JP
Inventors: 康広坂下
Original assignee: プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社
Priority date: 2020-09-08
Filing date: 2020-09-08
Publication date: 2022-11-09
Anticipated expiration: 2040-09-08
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Description

本発明は、電池、およびその製造方法に関する。

近年、電池、特にリチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池は、パソコン、携帯端末等のポータブル電源や、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等の車両駆動用電源などに好適に用いられている。

一般的な非水電解液二次電池は、正極と負極とがセパレータを介して積層された電極体
を備える。この電極体は、捲回電極体と積層型電極体とに大別される。捲回電極体としては、扁平形状の捲回電極体が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、断面視において、矩形状の平坦部の端部に２つの半円状のＲ部を有する形状の捲回電極体が、角形の電池ケースに収容された電池が開示されている。

特開２０１９－１１４４２３号公報

非水電解液二次電池は、その普及に伴い、さらなる高性能化が要求されている。本発明者が鋭意検討した結果、上記従来技術においては、電池ケース内でのスペース効率において改善の余地があることを見出した。また、上記のような捲回電極体は、電池製造時における電池ケースへの挿入のし易さに改善の余地があることを見出した。

そこで、本発明の目的は、電池ケース内での高いスペース効率が可能であって、かつ製造時における捲回電極体の電池ケースへの挿入性に優れる、電池を提供することにある。

ここに開示される電池は、角形の電池ケースと、電極を含む捲回電極体と、を備える。前記電極は、長尺な集電体と、合材層と、を備える。前記電極は、前記捲回電極体の主面方向に積層された平坦な第１の面と、前記捲回電極体の側面方向に積層された第２の面と、を交互に有する。前記第１の面に存在する合材層の平均厚みをＡとし、前記第２の面に存在する合材層の平均厚みをＢとしたときに、厚み比Ｂ／Ａは０．１以下である。このような構成によれば、電池ケース内での高いスペース効率が可能であって、かつ製造時における捲回電極体の電池ケースへの挿入性に優れる、電池が提供される。

ここに開示される電池の好ましい一態様では、前記第２の面に存在する合材層の平均厚みが、０である。このような構成によれば、より高いスペース効率が可能である。

ここに開示される電池の製造方法は、角形の電池ケースと、捲回電極体と、を備える電池の製造方法であり、長尺な集電体と合材層とを備える電極であって、長尺方向に沿って交互に第１の面と、第２の面とを、前記第１の面に存在する合材層の平均厚みをＡ、前記第２の面に存在する合材層の平均厚みをＢとしたときに、厚み比Ｂ／Ａは０．１以下となるように有し、かつ巻き取ったときに第２の面同士が重なるように、前記第２の面の長尺方向の寸法が、巻き取り開始部から巻き取り終了部にかけて漸増している電極を準備する工程と、前記電極を、セパレータと共に円筒状の軸に巻き取って、前記第１の面同士と前記第２の面同士が重なった巻き取り体を形成する工程と、前記巻き取り体の前記第１の面同士が重なった部分の、外周方向における中央部をからプレスすることにより、捲回電極体を得る工程と、前記捲回電極体を、前記角形の電池ケースに収容する工程と、前記電池ケース内に非水電解質を注入する工程と、を包含する。このような構成によれば、電池ケース内での高いスペース効率が可能な電池を製造することができ、また捲回電極体の電池ケースへの挿入性にも優れている。

ここに開示される電池の好ましい一態様では、前記第２の面に存在する合材層の平均厚みが、０である。このような構成によれば、電池ケース内でのより高いスペース効率が可能な電池を製造することができる。

ここに開示される電池の好ましい一態様では、前記巻き取り体の内周側になる前記第２の面の少なくとも一部に、レーザによって合材層を除去する加工を施し、前記巻き取り体の外周側になる前記第２の面の少なくとも一部に、パターン塗工によって合材量を前記第１の面よりも減じる。このような構成によれば、電池ケース内での高いスペース効率が可能な電池であって、捲回電極体の電池ケースへの挿入性にも優れる電池をより容易に製造することができ、製造コストにも優れる。また、捲回電極体の厚みを大きくすることが容易であり、より容量の大きな電池を製造することもできる。

本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の内部構造を模式的に示す断面図である。図１のリチウムイオン二次電池が備える捲回電極体の部分展開図である。図１のリチウムイオン二次電池が備える捲回電極体の、その捲回軸方向に垂直な断面における輪郭を示す模式図である。本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法の巻き取り工程によって得られる巻き取り体の一例の模式図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係る実施の形態を説明する。なお、本明細書において言及していない事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。

図１は、本実施形態に係る電池の一例であるリチウムイオン二次電池１００の構成を模式的に示す断面図である。なお、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電可能な蓄電デバイスをいい、いわゆる蓄電池、および電気二重層キャパシタ等の蓄電素子を包含する用語である。また、本明細書において「リチウムイオン二次電池」とは、電荷担体としてリチウムイオンを利用し、正負極間におけるリチウムイオンに伴う電荷の移動により充放電が実現される二次電池をいう。

図１に示すリチウムイオン二次電池１００は、扁平形状の捲回電極体２０と非水電解質（図示せず）とが扁平な角形の電池ケース（即ち外装容器）３０に収容されることにより構築される密閉型のリチウムイオン二次電池である。電池ケース３０には外部接続用の正極端子４２および負極端子４４と、電池ケース３０の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように設定された薄肉の安全弁３６が設けられている。また、電池ケース３０には、非水電解質を注入するための注液孔（図示せず）が設けられている。正極端子４２は、正極集電板４２ａと電気的に接続されている。負極端子４４は、負極集電板４４ａと電気的に接続されている。

図２は、捲回電極体２０の一部を展開した図である。図３は、捲回電極体２０の捲回軸方向に垂直な断面における、捲回電極体２０の輪郭を示す模式図である。図２に示すように、捲回電極体２０においては、正極シート５０と、負極シート６０とが、２枚の長尺状のセパレータシート７０を介して重ね合わされている。そして捲回電極体２０は、これらの積層体が、捲回された構成を有する。捲回電極体２０の積層数（言い換えると、捲回電極体における正極層または負極層の積層数）は、特に限定されない。一般に、電極体の積層数が大きくなると電池を高容量化できる一方で、集電のためのスペースが必要になってスペース効率が悪くなる。したがって、捲回電極体２０の積層数が大きいほど、電池の容量が大きくなると共に、本発明によるスペース効率向上効果がより大きくなる。このことから、捲回電極体２０の積層数は、９０以上が好ましい。

図３に示すように、捲回電極体２０は、一対の主平面２０ａを有する中央平坦部２２を有する。図３の断面では、この中央平坦部２２は、一対の主平面２０ａを含みかつ一対の主平面２０ａ間の領域となっている。図３に示すように、一対の主平面２０ａの端部同士を接続する面を面Ｗとした場合には、中央平坦部２２は、主平面２０ａと面Ｗによって区切られる領域である。捲回電極体２０は、また、中央平坦部２２の両端部に側部２４を有している。具体的には、捲回電極体２０は、一対の主平面２０ａ間の外側（すなわち面Ｗの外側）に２つの側部２４を有している。

図２に示すように、正極シート５０は、長尺状の正極集電体５２の片面または両面（ここでは両面）に長手方向に沿って正極合材層５４が断続的に形成された構成を有する。負極シート６０もまた、長尺状の負極集電体６２の片面または両面（ここでは両面）に長手方向に沿って負極合材層６４が断続的に形成されている構成を有する。

正極シート５０の幅方向の一方の端部には、正極合材層５４が形成されずに正極集電体５２が露出した部分である、第１の正極合材層非形成部分５２ａが設けられている。負極シート６０の幅方向の一方の端部にも、負極合材層６４が形成されずに負極集電体６２が露出した部分である、第１の負極合材層非形成部分６２ａが設けられている。図２に示すように、第１の負極合材層非形成部分６２ａが設けられている端部は、第１の正極合材層非形成部分５２ａが設けられている端部とは、反対側にある。よって、図１に示すように、第１の正極合材層非形成部分５２ａおよび第１の負極合材層非形成部分６２ａは、捲回電極体２０の捲回軸方向（すなわち、シート幅方向）の両端から外方にはみ出すように設けられている。第１の正極合材層非形成部分５２ａおよび第１の負極合材層非形成部分６２ａには、それぞれ正極集電板４２ａおよび負極集電板４４ａが接合されている。

また、図２に示すように、正極集電体５２上には正極合材層５４が断続的に形成されているため、隣接する正極合材層５４の間には、正極集電体５２が露出した部分である、第２の正極合材層非形成部分５２ｂが設けられている。正極シート５０の正極合材層５４を有している面が、正極の第１の面５０ａとなり、捲回電極体２０においてこの第１の面５０ａは、捲回電極体２０の主面方向（図３のＸ方向）に積層されている。すなわち、この第１の面５０ａは、捲回電極体２０の主面に略平行に積層されている。よって、正極の第１の面５０ａは、捲回電極体２０の中央平坦部２２に含まれている。また、正極の第１の面５０ａは平坦面である。正極の第１の面５０ａにおける正極活物質層５４の厚みは、例えば、２０μｍ以上、好ましくは５０μｍ以上あり、一方、例えば３００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下である。

図２に示す正極シート５０の第２の正極合材層非形成部分５２ｂが、正極の第２の面５０ｂとなり、捲回電極体２０においてこの第２の面５０ｂは、捲回電極体２０の側面方向に積層されている。よって、正極の第２の面５０ｂは、捲回電極体２０の側部２４に含まれている。正極シート５０を展開した場合、正極の第２の面５０ｂの長尺方向の寸法は、巻き取り開始部から巻き取り終了部にかけて漸増している。

同様に、図２に示すように負極合材層６４が断続的に形成されているため、隣接する正極合材層６４の間には、負極集電体６２が露出した部分である、第２の負極合材層非形成部分６２ｂが設けられている。負極シート６０の負極合材層６４を有している面が、負極の第１の面６０ａとなり、捲回電極体２０において、この第１の面６０ａは、捲回電極体２０の主面方向（図３のＸ方向）に積層されている。すなわち、この第１の面６０ａは、捲回電極体２０の主面に略平行に積層されている。よって、負極の第１の面６０ａは、捲回電極体２０の中央平坦部２２に含まれている。また、負極の第１の面６０ａは平坦面である。負極の第１の面６０ａにおける負極活物質層６４の厚みは、例えば、２０μｍ以上、好ましくは５０μｍ以上あり、一方、例えば３００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下である。

図２に示す負極シート６０の第２の負極合材層非形成部分６２ｂが、負極の第２の面６０ｂとなり、捲回電極体２０においてこの第２の面６０ｂは、捲回電極体２０の側面方向に積層されている。よって、負極の第２の面６０ｂは、捲回電極体２０の側部２４に含まれている。負極シート６０を展開した場合、負極の第２の面６０ｂの長尺方向の寸法は、巻き取り開始部から巻き取り終了部にかけて漸増している。

従来の捲回電極体は、断面視において、矩形状の平坦部分（中央平坦部）の端部に２つの半円状のＲ部（側部）を有する形状を有する。これに対し、本実施形態のように、捲回電極体２０の中央平坦部２２が、合材層５４，６４を有している第１の面５０ａ，６０ｂを含むようにし、捲回電極体２０の側部２４が、合材層５４，６４を有していない第２の面５０ｂ，６０ｂを含むようにすれば、図３に示すように、断面視において、側部２４は、中央平坦部２２から突出する方向の寸法（図３の寸法Ｐ）が、従来の半円状の側部と比べて小さくなり、方形状に近い形状となる。したがって、捲回電極体２０は、断面視において、全体が方形状に近い形状（略方形状）となる。

ここで、電池ケースとして角形の電池ケースを用いる場合、捲回電極体の側部が、角形の電池ケースの底面に対向するように、捲回電極体が電池ケース内に収容される。従来の側部が半円状のＲ部である捲回電極体では、電池ケースの底部の形状と、側部（Ｒ部）の形状が異なるために、電池ケースと捲回電極体の側部（Ｒ部）との間にスペースが生じる。これに対し、本実施形態では、捲回電極体２０が、角形の電池ケースの底部の形状と捲回電極体２０の側部の形状が近くなり、これにより、従来はスペースが生じていた部分においても、捲回電極体２０が占めることができる。よって、本実施形態では、角形の電池ケースの底部の従来はスペースが生じていた部分においても、合材層５４，６４を存在させることができ、電池ケース内での高いスペース効率が可能となる。

加えて、従来技術においては、特にプレス加工によって扁平形状に形成された捲回電極体では、捲回電極体が有する復元力によってその厚みが大きくなる現象（いわゆる、スプリングバック）が生じる場合がある。このため、リチウムイオン二次電池の製造時において、捲回電極体を電池ケースに挿入する際に、その挿入のし易さ（挿入性）が低下する。しかしながら、本実施形態においては、スプリングバックが生じ難くなっており、よって、リチウムイオン二次電池の製造時における捲回電極体の電池ケースへの挿入性が高くなっている。

さらに、このような効果は、捲回電極体２０の側部２４に含まれる第２の面５０ｂ，６０ｂが、厚みの小さい合材層５４，６４を有する場合でも得ることができる。そこで、本発明者は、実際に捲回電極体を作製し、第１の面における合材層の厚みと第２の面における合材層の厚みについての検討を行った。具体的には、第１の面における合材層の厚みＡと第２の面における合材層の厚みＢとの比を、下記表１のように変えた捲回電極体を設計し、捲回電極体の側部の図３に示す寸法ＰをＸ線ＣＴ撮影して測定した。その結果、下記表１が示すように、第１の面における合材層の厚みＡと第２の面における合材層の厚みＢとの比Ｂ／Ａが０．１以下であれば、捲回電極体の側部が、従来の半円状と比べてかなり扁平となって、方形状に近い形状となることを確認した。

したがって、リチウムイオン二次電池１００は、電極シート５０，６０の第２の面５０ｂ，６０ｂにおいて、合材層５４，６４を有していてもよい。そして、上記の効果を得るために、リチウムイオン二次電池１００においては、正極シート５０に関し、第１の面５０ａに存在する正極合材層５４の平均厚みをＡ、第２の面５０ｂに存在する正極合材層５４の平均厚みをＢとしたときに、厚み比Ｂ／Ａは０．１以下である。また、負極シート６０に関し、第１の面６０ａに存在する負極合材層６４の平均厚みをＡ、第２の面５０ｂに存在する負極合材層６４の平均厚みをＢとしたときに、厚み比Ｂ／Ａは０．１以下である。

なお、第１の面５０ａ，６０ａおよび第２の面５０ｂ，６０ｂにおける合材層５４，６４の平均厚みは、例えば、公知の膜厚測定装置（例、ロータリーキャリパー計など）を用いて求めることができる。

ここで、図示例のように、電極シート５０，６０の第２の面５０ｂ，６０ｂが合材層５４，６４を有しない場合は、平均厚みＡが０（ゼロ）ということができる。平均厚みＡが０の場合、捲回電極体２０の側部２４の形状が、角形の電池ケース３０の底部の形状に最も近くなる。したがって、より高いスペース効率の観点から、平均厚みＡが０であることが好ましい。

以下、リチウムイオン二次電池１００の各部材の構成材料について説明する。電池ケース３０の材質としては、例えば、アルミニウム等の軽量で熱伝導性の良い金属材料が用いられる。

正極シート５０を構成する正極集電体５２としては、例えばアルミニウム箔等が挙げられる。正極合材層５４は、少なくとも正極活物質を含む。正極活物質としては、例えば、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物（例、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２等）、リチウムニッケル複合酸化物（例、ＬｉＮｉＯ_２等）、リチウムコバルト複合酸化物（例、ＬｉＣｏＯ_２等）、リチウムニッケルマンガン複合酸化物（例、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４等）などのリチウム遷移金属複合酸化物等が挙げられる。正極合材層５４は、導電材、バインダ等をさらに含み得る。導電材としては、例えばアセチレンブラック（ＡＢ）等のカーボンブラックやその他（グラファイト等）の炭素材料を使用し得る。バインダとしては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等を使用し得る。

負極シート６０を構成する負極集電体６２としては、例えば銅箔等が挙げられる。負極合材層６４は、少なくとも負極活物質を含む。負極活物質としては、例えば、黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素材料が挙げられる。負極合材層６４は、バインダ、増粘剤等をさらに含み得る。バインダとしては、例えばスチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）等を使用し得る。増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等を使用し得る。

セパレータ７０としては、従来からリチウムイオン二次電池に用いられるものと同様の各種多孔質シートを用いることができ、その例としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂から成る多孔質樹脂シートが挙げられる。かかる多孔質樹脂シートは、単層構造であってもよく、二層以上の複層構造（例えば、ＰＥ層の両面にＰＰ層が積層された三層構造）であってもよい。セパレータ７０は、耐熱層（ＨＲＬ）を備えていてもよい。

非水電解質は従来のリチウムイオン二次電池と同様のものを使用可能であり、典型的には有機溶媒（非水溶媒）中に、支持塩を含有させたものを用いることができる。非水溶媒としては、カーボネート類、エステル類、エーテル類等の非プロトン性溶媒を用いることができる。なかでも、カーボネート類が好ましい。カーボネート類の例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、モノフルオロエチレンカーボネート（ＭＦＥＣ）、ジフルオロエチレンカーボネート（ＤＦＥＣ）、モノフルオロメチルジフルオロメチルカーボネート（Ｆ－ＤＭＣ）、トリフルオロジメチルカーボネート（ＴＦＤＭＣ）等が挙げられる。このような非水溶媒は、１種を単独で、あるいは２種以上を適宜組み合わせて用いることができる。支持塩としては、例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳＩ）等のリチウム塩を好適に用いることができる。支持塩の濃度は、０．７ｍｏｌ／Ｌ以上１．３ｍｏｌ／Ｌ以下が好ましい。

なお、上記非水電解質は、本発明の効果を著しく損なわない限りにおいて、上述した非水溶媒および支持塩以外の成分、例えば、ガス発生剤、被膜形成剤、分散剤、増粘剤等の各種添加剤を含んでいてもよい。

次に、リチウムイオン二次電池１００の好適な製造方法の例について説明するが、リチウムイオン二次電池１００の製造方法は、以下の説明する例に限られない。

リチウムイオン二次電池１００の好適な製造方法の例は、長尺な集電体５２，６２と合材層５４，６４とを備える電極５０，６０であって、長尺方向に沿って交互に第１の面５０ａ，６０ａと、第２の面５０ｂ，６０ｂとを、第１の面５０ａ，６０ａに存在する合材層５４，６４の平均厚みをＡ、第２の面５０ｂ，６０ｂに存在する合材層５４，６４の平均厚みをＢとしたときに、厚み比Ｂ／Ａは０．１以下となるように有し、かつ巻き取ったときに第２の面５０ｂ，６０ｂ同士が重なるように、第２の面５０ｂ，６０ｂの長尺方向の寸法が、巻き取り開始部から巻き取り終了部にかけて漸増している電極５０，６０を準備する工程（電極準備工程）と、電極５０，６０を、セパレータ７０と共に円筒状の軸に巻き取って、第１の面５０ａ，６０ａ同士と第２の面５０ｂ，６０ｂ同士が重なった巻き取り体を形成する工程（巻き取り工程）と、当該巻き取り体の第１の面５０ａ，６０ａ同士が重なった部分の、外周方向における中央部をプレスすることにより、捲回電極体２０を得る工程（プレス工程）と、捲回電極体２０を、角形の電池ケース３０に収容する工程（ケース収容工程）と、電池ケース３０内に非水電解質を注入する工程（電解質注入工程）と、を包含する。

まず、電極準備工程について説明する。当該工程は、例えば、次のようにして実施することができる。まず、長尺な正極集電体５２および長尺な負極集電体６２のそれぞれに対し、第１の面５０ａ，６０ａと第２の面５０ｂ，６０ｂとなる領域を、正極５０および負極６０を捲回したときに第１の面５０ａ，６０ａと第２の面５０ｂ，６０ｂとが重なり合うように、第２の面５０ｂ，６０ｂの長尺方向の寸法が、巻き取り開始部から巻き取り終了部にかけて漸増するよう決定する。

正極５０と負極６０のそれぞれについて、活物質と任意成分とを含有する電極ペーストを調製し、この正極用の電極ペーストおよび負極用の電極ペーストをそれぞれ、正極集電体５２および負極集電体６２の上にダイコーター等によって塗布し、乾燥して、必要に応じプレスして、集電体５２，６２上に合材層５４，６４を形成する。このとき、第１の方法として、第２の面５０ｂ，６０ｂ上では、電極ペーストの塗工量を第１の面５０ａ，６０ａ上に比して減じるようにパターン塗工して、第１の面５０ａ，６０ａに存在する合材層５４，６４の平均厚みをＡ、第２の面５０ｂ，６０ｂに存在する合材層５４，６４の平均厚みをＢとしたときに、厚み比Ｂ／Ａが０．１以下となるように合材層５４，６４を形成する。なお、第２の面５０ｂ，６０ｂ上での電極ペーストの塗工量をゼロとする場合は、当該パターン塗工は、間欠塗工とも呼ばれる。

あるいは、第２の方法として、第１の面５０ａ，６０ａ上と第２の面５０ｂ，６０ｂ上とで電極ペーストの塗工量を変えずに、同じ厚さの合材層５４，６４を形成し、第２の面５０ｂ，６０ｂ上の合材層５４，６４をレーザによって除去する加工を行って、上記の厚み比Ｂ／Ａが０．１以下となるように合材層５４，６４を形成する。

この第１の方法とこの第２の方法は、組合せてもよい。特に、電極の巻き取り体の内周側部分では、第２の面５０ｂ，６０ｂの長尺方向の寸法が小さいため、レーザを用いる第２の方法が、実施が容易である。一方で、電極の巻き取り体の外周側部分では、第２の面５０ｂ，６０ｂの長尺方向の寸法が大きいため、パターン塗工を行う第１の方法が、実施が容易であり、また、電極の合材の無駄を抑えることができる。よって、電池の製造のより容易さおよび製造コストの観点から、巻き取り体の内周側になる第２の面５０ｂ，６０ｂの少なくとも一部に対しては、レーザによって合材層を除去する加工を行い、巻き取り体の外周側になる第２の面５０ｂ，６０ｂの少なくとも一部に対しては、パターン塗工によって合材量を第１の面５０ａ，６０ａよりも減じることが好ましい。この場合、特に、捲回電極体２０の厚みを大きくすることが容易であり、より容量の大きな電池を製造することが容易となる。

以上のようにして、図２に示すような正極シート５０および負極シート６０を作製して準備する。また、これらとは別に、２枚のセパレータシート７０を用意する。

次に、巻き取り工程について説明する。当該工程は、例えば、正極シート５０と、負極シート６０と、２枚のセパレータシート７０とを、正極シート５０と負極シート６０との間にセパレータシート７０が介在するようにして、円筒状の軸（芯材）および捲回機を用いて巻き取ることにより行うことができる。このとき、第１の正極合材層非形成部分５２ａおよび第１の負極合材層非形成部分６２ａは、捲回電極体２０の捲回軸方向の両端から外方にはみ出すようにする。巻き取りの条件は公知の条件であってよい。円筒状の軸を用いることにより、扁平形状の軸を用いる場合に対して、高速捲回が可能であり、生産性が高くなる。

当該工程の実施によって、図４に示す円筒状の巻き取り体１２０が得られる。円筒状の巻き取り体１２０は、正極シート５０および負極シート６０の第１の面５０ａ，６０ａが積層された第１の積層部１２０ａと、正極シート５０および負極シート６０の第２の面５０ｂ，６０ｂが積層された第２の積層部１２０ｂを有する。第１の積層部１２０ａでは、正極の第１の面５０ａと負極の第１の面６０ａとが、セパレータ７０を介して交互に積層されており、第２の積層部１２０ｂでは、正極の第２の面５０ｂと負極の第２の面６０ｂとが、セパレータ７０を介して交互に積層されている。第１の積層部１２０ａでは、層間が詰まっているが、第２の積層部１２０ｂでは、層間に隙間が生じる。

次に、プレス工程について説明する。当該工程は、例えば、巻き取り工程で得られた巻き取り体を、プレス機に横向きに（すなわち、捲回電極体２０の捲回軸がプレス機の台に対して平行になるように）置き、第１の面５０ａ，６０ａ同士が重なった第１の積層部１２０ａの、巻き取り体１２０の外周方向における中央部をプレスする。すなわち、図４に示す向きで巻き取り体１２０をプレス機の台に置き、図４の上下方向からプレスする。プレス機は、扁平形状の電極体の製造に用いられる公知のプレス機を用いることができる。プレス条件は、公知の条件であってよい。当該工程の実施によって、図３に示すような輪郭を有する捲回電極体２０が得られる。

次に、ケース収容工程について説明する。当該工程は公知方法に従って行うことができる。具体的に例えば、注液孔を備える電池ケース３０の蓋体と、電池ケース３０の本体と、を用意する。電池ケース３０の本体は、開口部を有し、当該蓋体は、開口部を塞ぐ寸法を有している（図１参照）。

捲回電極体２０の第１の正極合材層非形成部分５２ａおよび第１の負極合材層非形成部分６２ａに、それぞれ正極集電板４２ａおよび負極集電板４４ａを、超音波接合、抵抗溶接、レーザ溶接等によって接合する。電池ケース３０の蓋体に、正極端子４２および正極集電板４２ａを、これらが電気的に接続されるように取り付ける。また、電池ケース３０の蓋体に、負極端子４４および負極集電板４４ａを、これらが電気的に接続されるように取り付ける。正極集電板４２ａおよび負極集電板４４ａが捲回電極体２０と接合されているため、これにより、電池ケース３０の蓋体に、捲回電極体２０が取り付けられる。電池ケース３０の本体に、捲回電極体２０を挿入し、電池ケース３０の蓋体と本体とを封止する。捲回電極体２０のスプリングバックが抑制されているため、当該製造方法においては、この挿入作業が容易である。

次に、電解質注入工程について説明する。当該工程は、公知方法に従い、電池ケースの蓋体の注液孔から非水電解質を注入し、注液孔を封止することにより行うことができる。このようにして、リチウムイオン二次電池１００を得ることができる。

リチウムイオン二次電池１００によれば、電池ケース３０内での高いスペース効率が可能である。また。製造時における捲回電極体２０の電池ケース３０への挿入性に優れている。また、従来技術においては、捲回電極体のＲ部において曲げ応力がかかることによる合材層の割れが起こり得るが、リチウムイオン二次電池１００では、そのような問題も改善されている。

リチウムイオン二次電池１００は、各種用途に利用可能である。好適な用途としては、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）等の車両に搭載される駆動用電源が挙げられる。また、リチウムイオン二次電池１００は、小型電力貯蔵装置等の蓄電池として使用することができる。リチウムイオン二次電池１００は、典型的には複数個を直列および／または並列に接続してなる組電池の形態でも使用され得る。

以上、例として扁平形状の捲回電極体を備える角形のリチウムイオン二次電池について説明した。ここに開示される技術は、リチウムイオン二次電池以外の電池にも適用することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

２０捲回電極体
３０電池ケース
３６安全弁
４２正極端子
４２ａ正極集電板
４４負極端子
４４ａ負極集電板
５０正極シート（正極）
５２正極集電体
５２ａ正極合材層非形成部分
５４正極合材層
６０負極シート（負極）
６２負極集電体
６２ａ負極合材層非形成部分
６４負極合材層
７０セパレータシート（セパレータ）
１００リチウムイオン二次電池

Claims

角形の電池ケースと、捲回電極体と、を備える電池の製造方法であって、
長尺な集電体と合材層とを備える電極であって、長尺方向に沿って交互に第１の面と、第２の面とを、前記第１の面に存在する合材層の平均厚みをＡ、前記第２の面に存在する合材層の平均厚みをＢとしたときに、厚み比Ｂ／Ａは０．１以下となるように有し、かつ巻き取ったときに第２の面同士が重なるように、前記第２の面の長尺方向の寸法が、巻き取り開始部から巻き取り終了部にかけて漸増している電極を準備する工程と、
前記電極を、セパレータと共に円筒状の軸に巻き取って、前記第１の面同士と前記第２の面同士が重なった円筒状の巻き取り体を形成する工程と、
前記巻き取り体の前記第１の面同士が重なった部分の、外周方向における中央部をプレスすることにより、扁平形状の捲回電極体を得る工程と、
前記捲回電極体を、前記角形の電池ケースに収容する工程と、
前記電池ケース内に非水電解質を注入する工程と、
を包含する、電池の製造方法。
前記第２の面に存在する合材層の平均厚みが、０である、請求項１に記載の電池の製造方法。
前記巻き取り体の内周側になる前記第２の面の少なくとも一部に、レーザによって合材層を除去する加工を施し、前記巻き取り体の外周側になる前記第２の面の少なくとも一部に、パターン塗工によって合材量を前記第１の面よりも減じる、請求項１または２に記載の電池の製造方法。
前記捲回電極体の積層数が、９０以上である、請求項１～３のいずれか１項に記載の電池の製造方法。