JP7208204B2 - 二次電池および二次電池の作製方法 - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池および二次電池の作製方法に関する。
例えば特許文献1には、角形の電池ケースと、電池ケースに収容される扁平捲回電極体とを備えた二次電池が開示されている。扁平捲回電極体は、正極シートと、負極シートと、正極シートと負極シートとの間に介在するセパレータと、を重ね合わせて扁平状に捲回されたものである。
また扁平捲回電極体は、捲回軸方向に直交する一の方向における両端に設けられた2つのR部と、2つのR部に挟まれた平面部とを備えている。捲回軸方向から見たとき、扁平捲回電極体の外周形状は、2つのR部と、平面部とから構成されている。このような構成の扁平捲回電極体は、例えば特許文献2および特許文献3などにも開示されている。
特開2017-120729号公報 特開2018-55893号公報 特開平11-97055号公報
ところで、上記のような扁平捲回電極体を角形の電池ケースに収容したとき、扁平捲回電極体の2つのR部と、電池ケースの内周面との間に、空隙が形成される。当該空隙は、デッドスペースとなり得るため、当該空隙の大きさはより小さい方が好ましい。
ここで提案される二次電池は、捲回電極体と、電池ケースとを備えている。捲回電極体は、長尺状の正極シートと、長尺状の負極シートと、正極シートと負極シートとの間に介在するセパレータとが重ね合わされて、捲回軸を中心に捲回されている。電池ケースは、捲回電極体を収容する角形のケースである。捲回電極体は、捲回軸周りの外周面に位置する第1平面、第2平面、第3平面および第4平面を有する。第1平面と第2平面とは、捲回軸を挟んで対向している。第3平面と第4平面とは、第1平面と第2平面との間に設けられ、捲回軸を挟んで対向している。
ここで提案される二次電池によれば、第1平面、第2平面、第3平面および第4平面が角形の電池ケースの内周面に沿って配置されることで、電池ケースと捲回電極体との間のデッドスペースを従来よりも小さくすることができる。よって、捲回電極体の体積効率を向上させることができる。
ここで提案される二次電池では、捲回電極体は、第1平面と第3平面との間に設けられた第1R部と、第1平面と第4平面との間に設けられた第2R部と、第2平面と第3平面との間に設けられた第3R部と、第2平面と第4平面との間に設けられた第4R部と、
を有していてもよい。
ここで提案される二次電池では、第1R部、第2R部、第3R部および第4R部のそれぞれの内部の位置において、正極シートと負極シートとセパレータとが重なり合う間には、内部空隙が形成されていてもよい。
ここで提案される二次電池では、セパレータは、第1セパレータと第2セパレータとを有していてもよい。捲回電極体は、正極シート、第1セパレータ、負極シートおよび第2セパレータの順に重ね合わされた状態で捲回されていてもよい。このとき、第1R部、第2R部、第3R部および第4R部のそれぞれの内部に位置する正極シートと第1セパレータとの間、第1セパレータと負極シートとの間、負極シートと第2セパレータとの間、および、第2セパレータと正極シートとの間には、それぞれ内部空隙が形成されていてもよい。
ここで提案される二次電池では、少なくとも第1平面および第3平面は、電池ケースの内周面に接触していてもよい。このとき、第1R部と電池ケースの内周面との間には、外部空隙が形成されていてもよい。第1R部の内部には、1つまたは複数の内部空隙が形成されていてもよい。外部空隙は、1つの内部空隙よりも大きくてもよい。
ここで提案される二次電池では、電池ケースは、第1平面に沿うように第1平面と対向する第1ケース平面と、第2平面に沿うように第2平面と対向し、かつ、捲回電極体を挟んで第1ケース平面と対向する第2ケース平面と、第3平面に沿うように第3平面と対向する第3ケース平面と、第4平面に沿うように第4平面と対向し、かつ、捲回電極体を挟んで第3ケース平面と対向する第4ケース平面と、を有していてもよい。
ここで提案される二次電池の作製方法は、捲回工程と、押圧工程とを包含する。互いに交差する3つの方向を第1方向、第2方向および第3方向としたとき、捲回工程では、正極シートと、負極シートと、セパレータとを重ね合わせて、第1方向に延びた捲回軸を中心に捲回して捲回電極体を作製する。押圧工程では、第2方向で捲回電極体を押圧しつつ、第3方向で捲回電極体を押圧することで捲回電極体を扁平させて、捲回電極体の外周面に、捲回軸を挟んで対向する第1平面および第2平面と、第1平面と第2平面との間に設けられ、捲回軸を挟んで対向する第3平面および第4平面を形成する。
ここで提案される二次電池の作製方法によれば、押圧工程を行うことによって、第2方向で捲回電極体を押圧することで、第2方向で互いに対向する2つの平面(例えば第1平面および第2平面)を捲回電極体に形成することができる。また、第3方向で捲回電極体を押圧することで、第3方向で互いに対向する2つの平面(例えば第3平面および第4平面)を捲回電極体に形成することができる。
ここで提案される二次電池の作製方法では、捲回工程の後、捲回電極体と接触可能な第1固定面を有する第1位置固定体、および、捲回電極体と接触可能な第2固定面を有する第2位置固定体を、捲回電極体を挟んで第1固定面と第2固定面とが対向するように、第3方向に沿って、第1位置固定体、第2位置固定体、および、捲回電極体を配置する配置工程が更に包含されてもよい。このとき、押圧工程では、配置工程の後、第1固定面および第2固定面で捲回電極体が押圧されるまで、捲回電極体を第2方向にプレスしてもよい。
実施形態に係る二次電池の内部構造を模式的に示した断面図であり、第2方向から見た図である。 実施形態に係る二次電池の捲回電極体の構成を示す模式図であり、一部が展開された図である。 実施形態に係る二次電池の電池ケースと捲回電極体を模式的に示した断面図であり、図1のIII-III断面における二次電池の断面図である。 捲回電極体の第1R部の周囲を模式的に示した断面図である。 実施形態に係る二次電池の作製方法を示したフローチャートである。 捲回工程で捲回した捲回電極体を示す模式図である。 押圧工程で捲回電極体をプレスする前の状態を示す模式図である。 押圧工程で捲回電極体をプレスしている途中の状態を示す模式図である。 押圧工程で捲回電極体をプレスした後の状態を示す模式図である。
以下、ここで開示される二次電池の一実施形態について図面を参照して説明する。本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって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されることができる。なお、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、厚みなど)は実際の寸法関係を反映するものではない。
本明細書において、「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス一般を指す用語であって、一次電池および二次電池を含む概念である。「二次電池」とは、繰り返し充放電可能な蓄電デバイス一般をいい、リチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などのいわゆる蓄電池を包含する。以下、二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池を例示して、ここで開示される二次電池について詳細に説明する。ただし、ここで開示される二次電池は、ここで説明される実施形態に限定されるものではない。
図1は、本実施形態に係る二次電池100の内部構造を模式的に示す断面図である。本実施形態では、二次電池100は、互いに交差(ここでは直交)する第1方向D1、第2方向D2および第3方向D3で示される3次元空間に配置されているものとする。図面において、符号F、Rr、L、R、U、Dは、それぞれ前、後、左、右、上、下を示している。図1、図3、図4において、第1方向D1は前後方向を示し、第2方向D2は左右方向を示し、第3方向D3は上下方向を示している。第1方向D1は、捲回軸W(図2参照)が延びる方向でもある。
図1に示すように、本実施形態に係る二次電池100は、電池ケース30と、捲回電極体20と、非水電解液10とを備えた密閉型のリチウムイオン二次電池である。
電池ケース30は、捲回電極体20および非水電解液10を内部に密閉した状態で収容する。本実施形態では、電池ケース30の形状は、直方体形状であり、扁平な角形である。電池ケース30は、本体31と、蓋体32とを備えている。本体31は、一端(例えば上端)に開口部(図示せず)を有する角形の中空の部材である。蓋体32は、本体31の上記開口部を塞ぐ板状のものである。蓋体32は、本体31に取り付けられている。
蓋体32には、外部接続用の正極端子42および負極端子44と、安全弁36とが設けられている。安全弁36は、電池ケース30の内圧が所定圧力以上に上昇した場合、当該内圧を開放するものである。また、電池ケース30には、非水電解液10を本体31内に注入するための注入口(図示せず)が設けられている。電池ケース30の材質は特に限定されるものではないが、電池ケース30の材質としては、例えばアルミニウムなどの軽量で熱伝導性が高い金属材料が用いられる。
図2は、本実施形態に係る二次電池100の捲回電極体20の構成を示す模式図である。図2に示すように、捲回電極体20は、長尺状の正極シート50と、長尺状の負極シート60と、長尺状のセパレータ70とを有する。セパレータ70は、正極シート50と負極シート60との間に介在している。本実施形態では、セパレータ70は、第1セパレータ71と、第2セパレータ72とを有し、2枚のセパレータによって構成されている。捲回電極体20は、正極シート50と、負極シート60と、セパレータ70とを重ね合わせて、捲回軸Wを中心に捲回させたものである。本実施形態では、正極シート50、第1セパレータ71、負極シート60、および、第2セパレータ72の順に、展開された正極シート50の長手方向に向きを揃えて重ねられ、かつ、捲回軸W周りに捲回されている。
正極シート50では、長尺状であり、かつ、シート状の正極集電体52の片面または両面(本実施形態では両面)に、長手方向に沿って、正極活物質を含む正極活物質層54が形成されている。正極集電体52における捲回軸Wが延びる方向(ここでは第1方向D1)の一端側(図2では左端側)の端部には、正極活物質層54が形成されていない未形成部52aが設けられている。ここで、第1方向D1とは、展開したときの正極シート50の短手方向に沿った方向のことである。正極シート50の未形成部52aは、正極集電体52が露出した部分である。図1に示すように、正極シート50の未形成部52aには、正極集電板42aが接合されている。正極集電板42aには、正極端子42が電気的に接続されている。
本実施形態では、正極集電体52には、この種の二次電池の正極集電体として用いられるものを特に制限なく使用し得る。正極集電体52として、良好な導電性を有する金属製の正極集電体が用いられることが好ましい。正極集電体52として、例えばアルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼などの金属材を採用することが可能である。特にアルミニウム(例えばアルミニウム箔)を正極集電体52として用いることが好ましい。
正極活物質層54に含まれる正極活物質として、例えば層状構造やスピネル構造などのリチウム複合金属酸化物(例えば、LiNi1/3Co1/3Mn1/3、LiNiO、LiCoO、LiFeO、LiMn、LiNi0.5Mn1.5,LiCrMnO、LiFePOなど)が挙げられる。正極活物質層54は、正極活物質と、必要に応じて用いられる材料(例えば導電材、バインダなど)と、を適当な溶媒(例えばN-メチル-2-ピロリドン:NMP)に分散させ、ペースト状(またはスラリー状)の組成物を調整し、当該組成物の適当量を正極集電体52の表面に付与し、乾燥することによって形成されることができる。
図2に示すように、負極シート60では、長尺状であり、かつ、シート状の負極集電体62の片面または両面(本実施形態では両面)に、長手方向に沿って、負極活物質を含む負極活物質層64が形成されている。負極集電体62における捲回軸Wが延びる方向の他端側(図2では右端側)の端部には、負極活物質層64が形成されていない未形成部62aが設けられている。負極シート60の未形成部62aは、負極集電体62が露出した部分である。図1に示すように、負極シート60の未形成部62aには、負極集電板44aが接合されている。負極集電板44aには、負極端子44が電気的に接続されている。
本実施形態では、負極集電体62には、この種の二次電池の負極集電体として用いられるものを特に制限なく使用し得る。負極集電体62として、良好な導電性を有する金属製の負極集電体が用いられることが好ましい。負極集電体62として、例えば銅(例えば銅箔)、または、銅を主体とする合金を用いることができる。
負極活物質層64に含まれる負極活物質として、例えば少なくとも一部にグラファイト構造(例えば層状構造)を含む粒子状(あるいは球状、鱗片状)の炭素材料、リチウム遷移金属複合酸化物(例えば、LiTi12等のリチウムチタン複合酸化物)、リチウム遷移金属複合窒化物などが挙げられる。負極活物質層64は、負極活物質と、必要に応じて用いられる材料(例えばバインダなど)と、を適当な溶媒(例えばイオン交換水)に分散させ、ペースト状(またはスラリー状)の組成物を調整し、当該組成物の適当量を負極集電体62の表面に付与し、乾燥することによって形成されることができる。
図2に示すように、セパレータ70(詳しくは第1セパレータ71および第2セパレータ72)として、従来公知の多孔質シートから成るセパレータを特に制限なく使用することができる。セパレータ70として、例えばポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル、セルロース、ポリアミドなどの樹脂から成る多孔質シート(例えばフィルム、不織布など)が挙げられる。かかる多孔質シートは、単層構造であってもよく、二層以上の複数構造(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。また、多孔質シートの片面または両面に、多孔質の耐熱層を備える構成のものであってもよい。この耐熱層は、例えば無機フィラーとバインダとを含む層(例えばフィラー層)であり得る。無機フィラーとしては、例えばアルミナ、ベーマイト、シリカなどを好ましく採用し得る。
図1に示すように、捲回電極体20と共に電池ケース30に収容される非水電解液10は、適当な非水溶媒に支持塩を含有するものであり、従来公知の非水電解液を特に制限なく採用することができる。非水溶媒として、例えば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)などを用いることができる。また、支持塩としては、例えばリチウム塩(例えば、LiBOB、LiPFなど)を好適に用いることができる。本実施形態では、支持塩として、LiBOBが採用されている。この場合、非水電解液10におけるLiBOB含有量は、0.3wt%~0.6wt%であることが好ましい。
次に、本実施形態に係る捲回電極体20および電池ケース30の形状について詳述する。図3は、二次電池100を模式的に示した断面図であり、図1のIII-III断面における二次電池100の断面図である。なお、図3では、捲回電極体20において、外周形状が図示されており、捲回された状態の図示は省略されている。図3に示すように、本実施形態に係る捲回電極体20の外周形状は、捲回軸Wの方向(ここでは第1方向D1)から見たとき、角が丸い四角形状である。本実施形態では、捲回電極体20の第1方向D1の中央部分の外周形状が、角が丸い四角形状である。ここで、捲回電極体20の第1方向D1の中央部分とは、例えば第1方向D1に3等分したときの中央の部分のことをいう。以下の捲回電極体20に関する説明では、基本的には、捲回電極体20の全体について説明しているが、捲回電極体20の部分を特定して説明していない場合には、捲回電極体20の第1方向D1の中央部分のことを少なくとも説明しているものとする。
捲回電極体20は、第1平面21と、第2平面22と、第3平面23と、第4平面24とを有している。第1平面21~第4平面24は、それぞれ捲回電極体20の捲回軸W周りの外周面の一部を構成しており、捲回軸W周りの外周面に位置している。本実施形態では、第1平面21は、捲回電極体20の外周面における第2方向D2の一端側の面、ここでは左面を構成している。第1平面21は、第1方向D1(言い換えると、捲回軸Wが延びる方向)および第3方向D3に広がった平面である。第1平面21は、第3方向D3よりも第1方向D1に長い平面である。
第2平面22は、捲回電極体20の捲回軸Wを挟んで第1平面21と対向する位置に配置されている。本実施形態では、第2平面22は、捲回電極体20の外周面における第2方向D2の他端側の面、ここでは右面を構成している。第2平面22は、第1方向D1および第3方向D3に広がった平面である。第2平面22は、第1平面21と同様に、第3方向D3よりも第1方向D1に長い平面である。第2平面22は、第1平面21よりも右方に配置されており、第1平面21と第2方向D2に並んで配置されている。すなわち、第2方向D2から見たとき、第1平面21と第2平面22とは重なっている。第1平面21と第2平面22とは、平行であるが、当該平行から多少傾いていてもよい。
本実施形態では、第1平面21と第2平面22とは同じ大きさである。ただし、第1平面21は、第2平面22よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。また、本実施形態では、第1平面21の第1方向D1の長さは、第2平面22の第1方向D1の長さと同じである。しかしながら、第1平面21の第1方向D1の長さは、第2平面22の第1方向D1の長さよりも長くてもよいし、短くてもよい。同様に、第1平面21の第3方向D3の長さは、第2平面22の第3方向D3の長さと同じであるが、第2平面22の第3方向D3の長さよりも長くてもよいし、短くてもよい。
第3平面23は、第1平面21と第2平面22との間に設けられている。第3平面23は、捲回電極体20の外周面における第3方向D3の一端側の面、ここでは下面を構成している。本実施形態では、第3平面23は、第1平面21および第2平面22よりも下方に配置されている。第3平面23は、第1方向D1および第2方向D2に広がった平面であり、第1平面21および第2平面22と直交している。第3平面23は、第2方向D2よりも第1方向D1に長い平面である。
第4平面24は、捲回電極体20の捲回軸Wを挟んで第3平面23と対向する位置に配置されている。第4平面24は、第1平面21と第2平面22との間に設けられている。本実施形態では、第4平面24は、捲回電極体20の外周面における第3方向D3の他端側、ここでは上面を構成している。第4平面24は、第1平面21および第2平面22よりも上方に配置されている。第4平面24は、第3平面23と同様に、第1方向D1および第2方向D2に広がった平面であり、第1平面21および第2平面22と直交している。また、第4平面24は、第2方向D2よりも第1方向D1に長い平面である。
本実施形態では、第4平面24は、第3平面23よりも上方に配置されており、第3平面23と第3方向D3に並んで配置されている。第3方向D3から見たとき、第3平面23と第4平面24とは重なっている。第3平面23と第4平面24とは、平行であるが、当該平行から多少傾いていてもよい。本実施形態では、第3平面23と第4平面24とは同じ大きさであるが、第3平面23は、第4平面24よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。また、本実施形態では、第3平面23の第1方向D1の長さは、第4平面24の第1方向D1の長さと同じであるが、第4平面24の第1方向D1の長さよりも長くてもよいし、短くてもよい。同様に、第3平面23の第2方向D2の長さは、第4平面24の第2方向D2の長さと同じであるが、第4平面24の第2方向D2の長さよりも長くてもよいし、短くてもよい。
本実施形態では、第3平面23および第4平面24のそれぞれは、第1平面21および第2平面22よりも小さいが、大きくてもよい。また、第3平面23および第4平面24のそれぞれは、第1平面21および第2平面22と同じ大きさであってもよい。本実施形態では、第3平面23および第4平面24のそれぞれの第2方向D2の長さは、第1平面21および第2平面22のそれぞれの第3方向D3の長さよりも短い。ただし、第3平面23および第4平面24のそれぞれの第2方向D2の長さは、第1平面21および第2平面22のそれぞれの第3方向D3の長さと同じであってもよく、当該第3方向D3の長さよりも長くてもよい。また、第3平面23および第4平面24のそれぞれの第1方向D1の長さは、第1平面21および第2平面22のそれぞれの第1方向D1の長さと同じである。ただし、第3平面23および第4平面24のそれぞれの第1方向D1の長さは、第1平面21および第2平面22のそれぞれの第1方向D1の長さよりも長くてもよいし、短くてもよい。
本実施形態では、図3に示すように、捲回電極体20は、更に、第1R部26と、第2R部27と、第3R部28と、第4R部29とを有している。第1R部26~第4R部29は、それぞれ捲回電極体20の外周面のうちの曲面部分を構成している。ここでは、第1R部26~第4R部29は、捲回軸Wが延びる方向(ここでは第1方向D1)から見たとき、捲回電極体20の四隅に設けられている。
第1R部26は、第1平面21と第3平面23との間に設けられている。第1R部26は、第1平面21および第3平面23と連続している。第1R部26は、第1平面21よりも下方かつ右方に位置し、かつ、第3平面23よりも左方かつ上方に位置している。第2R部27は、第1平面21と第4平面24との間に設けられている。第2R部27は、第1平面21および第4平面24と連続している。第2R部27は、第1平面21よりも上方かつ右方に位置し、かつ、第4平面24よりも左方かつ下方に位置している。第2R部27は、第1R部26よりも上方に配置されている。第1R部26と第2R部27とは第3方向D3に並んで配置されており、第3方向D3から見たとき、第1R部26と第2R部27とは重なっている。
第3R部28は、第2平面22と第3平面23との間に設けられている。第3R部28は、第2平面22および第3平面23と連続している。第3R部28は、第2平面22よりも下方かつ左方に位置し、かつ、第3平面23よりも右方かつ上方に位置している。第3R部28は、第1R部26と第2方向D2に並んで配置されている。第2方向D2から見たとき、第3R部28は、第1R部26と重なっている。第4R部29は、第2平面22と第4平面24との間に設けられている。第4R部29は、第2平面22および第4平面24と連続している。第4R部29は、第2平面22よりも上方かつ左方に位置し、かつ、第4平面24よりも右方かつ下方に位置している。本実施形態では、第4R部29は、第2R部27と第2方向D2に並んで配置されている。第2方向D2から見たとき、第4R部29は、第2R部27と重なっている。また、第4R部29は、第3R部28と第3方向D3に並んで配置されている。第3方向D3から見たとき、第4R部29と第3R部28とは重なっている。
本実施形態では、第1R部26~第4R部29は、それぞれ同じ大きさである。すなわち第1R部26~第4R部29のそれぞれの曲率半径は、同じである。ただし、第1R部26~第4R部29の何れかのR部は、他のR部と大きさが異なっていてもよい。すなわち、第1R部26~第4R部29のうちの何れかのR部の曲率半径は、他のR部の曲率半径と異なっていてもよい。
非水電解液10(図1参照)および捲回電極体20が収容される電池ケース30は、上述のように角形のケースである。そのため、電池ケース30は、内部に角形の内部空間を有する。当該内部空間に非水電解液10および捲回電極体20が収容されている。
本実施形態では、図3に示すように、電池ケース30は、第1ケース平面81と、第2ケース平面82と、第3ケース平面83と、第4ケース平面84とを有している。第1ケース平面81~第4ケース平面84は、電池ケース30の内周面を構成している。本実施形態では、第1ケース平面81~第3ケース平面83は、電池ケース30の本体31の内周面を構成し、第4ケース平面84は、電池ケース30の蓋体32の内周面を構成している。
第1ケース平面81は、電池ケース30の内周面における第2方向D2の一端側の面、ここでは左面を構成している。第1ケース平面81は、捲回電極体20の第1平面21に沿うように第1平面21に対向している。ここでは、第1ケース平面81は、第1平面21よりも左方に位置している。第2方向D2から見たとき、第1ケース平面81は、第1平面21と重なっている。第1ケース平面81は、第1平面21と平行であるが、第1平面21に対して多少傾いていてもよい。
第2ケース平面82は、電池ケース30の内周面における第2方向D2の他端側の面、ここでは右面を構成している。第2ケース平面82は、第1ケース平面81と平行であり、第2方向D2に並んで配置されている。第2方向D2から見たとき、第2ケース平面82は、第1ケース平面81と重なっている。第2ケース平面82は、捲回電極体20を挟んで第1ケース平面81と対向している。第2ケース平面82は、捲回電極体20の第2平面22に沿うように第2平面22と対向している。ここでは、第2ケース平面82は、第2平面22よりも右方に位置しており、第2方向D2から見たとき、第2ケース平面82は、第2平面22と重なっている。第2ケース平面82は、第2平面22と平行であるが、第2平面22に対して多少傾いていてもよい。
第3ケース平面83は、電池ケース30の内周面における第3方向D3の一端側の面、ここでは下面を構成している。第3ケース平面83は、第1ケース平面81と第2ケース平面82との間に設けられている。本実施形態では、第3ケース平面83は、第1ケース平面81および第2ケース平面82と連続している。詳しくは、第3ケース平面83の左端は、第1ケース平面81の下端に接続されている。第3ケース平面83の右端は、第2ケース平面82の下端に接続されている。第3ケース平面83は、捲回電極体20の第3平面23に沿うように第3平面23と対向している。ここでは、第3ケース平面83は、第3平面23よりも下方に位置している。第3方向D3から見たとき、第3ケース平面83は、第3平面23と重なっている。第3ケース平面83は、第3平面23と平行であるが、第3平面23に対して多少傾いていてもよい。
第4ケース平面84は、電池ケース30の内周面における第3方向D3の他端側の面、ここでは上面を構成している。第4ケース平面84は、第3ケース平面83と同様に、第1ケース平面81と第2ケース平面82との間に設けられている。第4ケース平面84は、第1ケース平面81および第2ケース平面82と着脱可能に連続している。詳しくは、電池ケース30の本体31に蓋体32が取り付けられたとき、第4ケース平面84の左端は、第1ケース平面81の上端に接続され、第4ケース平面84の右端は、第2ケース平面82の上端に接続される。第4ケース平面84は、第3ケース平面83と平行であり、第3方向D3に並んで配置されている。第3方向D3から見たとき、第4ケース平面84は、第3ケース平面83と重なっている。第4ケース平面84は、捲回電極体20を挟んで第3ケース平面83と対向している。第4ケース平面84は、捲回電極体20の第4平面24に沿うように第4平面24と対向している。ここでは、第4ケース平面84は、第4平面24よりも上方に位置している。第3方向D3から見たとき、第4ケース平面84は、第4平面24と重なっている。第4ケース平面84は、第4平面24と平行であるが、第4平面24に対して多少傾いていてもよい。
本実施形態では、図示は省略するが、電池ケース30の内周面と、捲回電極体20との間には、絶縁フィルムが配置されている。この絶縁フィルムは、例えばポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)などの樹脂材料によって形成されている。捲回電極体20が電池ケース30に収容されている状態において、捲回電極体20の第1平面21、第2平面22、第3平面23および第4平面24のうちの少なくとも何れか1つ以上は、上記絶縁フィルムを介して電池ケース30の内周面に間接的に接触している。本実施形態では、捲回電極体20の第1平面21、第2平面22および第3平面23が、上記絶縁フィルムを介して電池ケース30の内周面に間接的に接触し、第4平面24は、電池ケース30の内周面に接触しておらず、当該内周面から離間している。詳しくは、捲回電極体20が電池ケース30に収容されている状態において、第1平面21は上記絶縁フィルムを介して第1ケース平面81に接触し、第2平面22は上記絶縁フィルムを介して第2ケース平面82に接触し、第3平面23は上記絶縁フィルムを介して第3ケース平面83に接触している。一方、第4平面24は第4ケース平面84と接触しておらず、第4ケース平面84から下方に離間している。なお、第4平面24は、上記絶縁フィルムを介して電池ケース30の内周面に接触していてもよい。
本実施形態では、図3に示すように、捲回電極体20を電池ケース30に収容した状態において、捲回電極体20と電池ケース30との間には、空隙(以下、外部空隙91という。)が形成されている。外部空隙91は、捲回電極体20の外周面と、電池ケース30の内周面との間に形成された隙間のことである。本実施形態では、外部空隙91は、第1外部空隙91aと、第2外部空隙91bと、第3外部空隙91cと、第4外部空隙91dとを有している。
第1外部空隙91aは、第1R部26と電池ケース30の内周面との間に形成された隙間である。ここでは、第1外部空隙91aは、第1R部26と、電池ケース30の第1ケース平面81と、第3ケース平面83とに囲まれた隙間である。なお、第1外部空隙91aは、本発明の「第1R部と電池ケースの内周面との間に形成された外部空隙」の一例である。第2外部空隙91bは、第2R部27と電池ケース30の内周面との間に形成された隙間である。第2外部空隙91bは、第2R部27と、電池ケース30の第1ケース平面81と、第4ケース平面84とに囲まれた隙間である。
第3外部空隙91cは、第3R部28と電池ケース30の内周面との間に形成された隙間である。第3外部空隙91cは、第3R部28と、電池ケース30の第2ケース平面82と、第3ケース平面83とに囲まれた隙間である。ここでは、第1外部空隙91aと、第3外部空隙91cとは、同じ大きさである。ただし、第1外部空隙91aは、第3外部空隙91cよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。
第4外部空隙91dは、第4R部29と電池ケース30の内周面との間に形成された隙間である。ここでは、第4外部空隙91dは、第4R部29と、電池ケース30の第2ケース平面82と、第4ケース平面84とに囲まれた隙間である。本実施形態では、第4外部空隙91dの大きさは、第2外部空隙91bの大きさと同じである。ただし、第4外部空隙91dは、第2外部空隙91bよりも大きくてもよいし、小さくてもよい。なお、本実施形態のように第4ケース平面84と第4平面24とが離間している場合、第2外部空隙91bと第4外部空隙91dとは連続している。この場合、例えば当該連続している空隙を第2方向D2で2等分したときの左側の空隙を第2外部空隙91bとし、右側の空隙を第4外部空隙91dとする。
捲回電極体20の第1R部26、第2R部27、第3R部28および第4R部29のうちの少なくとも何れか1つ以上の内部において、正極シート50と負極シート60とセパレータ70とが重なり合う間には、図4に示すような内部空隙92が形成されている。本実施形態では、内部空隙92は、第1R部26の内部、第2R部27の内部、第3R部28の内部、および、第4R部29のそれぞれの内部において、正極シート50と負極シート60とセパレータ70とが重なり合う間に形成されている。各R部26~29に対して、複数の内部空隙92が形成されている。図4では、第1R部26の内部に形成された内部空隙92について図示されているが、第2R部27~第4R部29における内部に形成された内部空隙92も、第1R部26と同様の構成である。すなわち、本実施形態では、第1R部26~第4R部29では、内部空隙92の構成は同じである。そのため、以下、第1R部26の内部における内部空隙92の構成について説明し、第2R部27~第4R部29のそれぞれの内部における内部空隙92の構成の説明は適宜省略する。
図4に示すように、本実施形態では、内部空隙92は、第1内部空隙92aと、第2内部空隙92bと、第3内部空隙92cと、第4内部空隙92dと、を有している。第1内部空隙92a~第4内部空隙92dは、それぞれ本発明の内部空隙の一例である。第1内部空隙92aは、第1R部26の内部に位置する正極シート50と第1セパレータ71との間に形成された隙間である。第2内部空隙92bは、第1R部26の内部に位置する第1セパレータ71と負極シート60との間に形成された隙間である。第3内部空隙92cは、第1R部26の内部に位置する負極シート60と第2セパレータ72との間に形成された隙間である。第4内部空隙92dは、第1R部26の内部に位置する第2セパレータ72と正極シート50との間に形成された隙間である。なお、本実施形態では、詳しい図示は省略するが、第2R部27の内部、第3R部28の内部、および、第4R部29の内部のそれぞれにおいて、上記のような第1内部空隙92a、第2内部空隙92b、第3空隙92c、および、第4内部空隙92dが形成されている。
本実施形態では、第1内部空隙92a~第4内部空隙92dの大きさは、同じである。本明細書において「同じ」には多少の誤差が含まれるものとする。第1内部空隙92a~第4内部空隙92dのそれぞれの容積は、同じである。ただし、第1内部空隙92a~第4内部空隙92dのうち何れかの内部空隙は、他の内部空隙と大きさが異なっていてもよい。
また、本実施形態では、上記の第1外部空隙91a~第4外部空隙91d(図3参照)のそれぞれは、第1内部空隙92aよりも大きく、第2内部空隙92bよりも大きく、第3内部空隙92cよりも大きく、かつ、第4内部空隙92dよりも大きい。言い換えると、第1外部空隙91a~第4外部空隙91dのそれぞれの容積は、第1内部空隙92a~第4内部空隙92dの何れの容積よりも大きい。例えば第1外部空隙91a~第4外部空隙91dのそれぞれの容積は、第1内部空隙92a~第4内部空隙92dの何れの容積の1.01倍~1.1倍である。ただし、第1外部空隙91a~第4外部空隙91dのそれぞれの容積は、第1内部空隙92a~第4内部空隙92dの何れの容積の1.1倍以上であってもよい。
本実施形態では、外部空隙91および内部空隙92には、非水電解液10が入り込む。外部空隙91と内部空隙92とを合わせて単に空隙95という。ここでは、捲回電極体20が電池ケース30に収容された状態において、電池ケース30の内部における空隙95の割合は、5%~20%であり、好ましくは5%~15%であり、より好ましくは5%~10%である。
以上、本実施形態に係る二次電池100の構成について説明した。次に、本実施形態に係る二次電池100の作製方法について、図5のフローチャートに沿って、図6~図9の図面を用いて説明する。なお、図6~図9において、捲回電極体20、20Aは、外形形状のみ図示されている。二次電池100の作製方法は、図5に示すように、捲回工程S1と、配置工程S2と、押圧工程S3とを包含する。
まず図5の捲回工程S1では、図6に示すような円柱状の捲回電極体20Aを作製する。捲回工程S1では、図2に示すように、正極シート50と、負極シート60と、セパレータ70とを重ね合わせて、第1方向D1に延びた捲回軸Wを中心に捲回して捲回電極体20A(図6参照)を作製する。ここでは、正極シート50、第1セパレータ71、負極シート60、第2セパレータ72の順に重ねる。そして、正極シート50と、第1セパレータ71と、負極シート60と、第2セパレータ72とを重ねた状態で、捲回軸Wを中心に捲回する。このことによって、図6に示すように、扁平されていない円柱状の捲回電極体20Aを作製する。本実施形態では、円柱状の捲回電極体20Aをプレスすることで、図9に示すような第1平面21~第4平面24を有する捲回電極体20が作製される。
図5に示すように、捲回工程S1の後、配置工程S2を行う。配置工程S2では、図7に示すように、捲回工程S1で捲回した捲回電極体20A、第1位置固定体101、および、第2位置固定体102を配置する。第1位置固定体101および第2位置固定体102は、図3に示すような捲回電極体20の第3方向D3の長さを決定するものである。第1位置固定体101および第2位置固定体102の位置は固定されている。
本実施形態では、図7に示すように、第1位置固定体101は、捲回電極体20Aと接触可能な第1固定面105を有している。第1固定面105は、第1方向D1(言い換えると捲回軸Wが延びる方向)および第2方向D2に広がった面である。第1固定面105によって捲回電極体20Aが押圧されることで、図9に示すように、捲回電極体20の外周面に第3平面23が形成されることになる。
図7に示すように、第2位置固定体102は、捲回電極体20Aと接触可能な第2固定面106を有している。第2固定面106は、第1固定面105と同様に、第1方向D1および第2方向D2に広がった面である。第2固定面106によって捲回電極体20Aが押圧されることで、図9に示すように、捲回電極体20の外周面に第4平面24が形成されることになる。
図5の配置工程S2では、図7に示すように、捲回工程S1で捲回された捲回電極体20Aを挟むように、第1位置固定体101および第2位置固定体102を配置する。ここでは、第3方向D3に沿って、第1位置固定体101、捲回電極体20A、および、第2位置固定体102の順に並ぶように配置する。このとき、第1固定面105と第2固定面106は、捲回電極体20Aを挟んで対向している。言い換えると、第1固定面105および第2固定面106は、それぞれ捲回電極体20Aと対向している。ここでは、第1位置固定体101は、第1固定面105が捲回電極体20A側を向くように配置される。第2位置固定体102は、第2固定面106が捲回電極体20A側を向くように配置される。第1固定面105から第2固定面106までの距離は、図3に示す捲回電極体20の第3方向D3の長さ、言い換えると第3平面23から第4平面24までの第3方向D3の長さとなる。以上のようにして、図5の配置工程S2では、図7に示すように、第1位置固定体101、捲回電極体20A、および、第2位置固定体102を配置する。
図5に示すように、捲回工程S1および配置工程S2の後、押圧工程S3を行う。押圧工程S3では、図7、図8および図9に示すように、捲回工程S1で捲回した円柱状の捲回電極体20Aを第2方向D2で押圧しつつ、第3方向D3でも押圧することで、捲回電極体20Aを扁平させて、扁平した捲回電極体20(図9参照)を作製する。本実施形態では、第3方向D3の捲回電極体20Aへの押圧は、第1位置固定体101および第2位置固定体102によって行われる。
図7に示すように、第2方向D2の捲回電極体20Aへの押圧は、第1プレス体111および第2プレス体112によって行われる。ここで、第1プレス体111は、捲回電極体20Aを第2方向D2の一端側からプレスするものである。第1プレス体111は、第1プレス面115を有している。第1プレス面115は、捲回電極体20Aを直接プレスする面であり、捲回電極体20Aと接触可能なものである。第1プレス面115は、第1方向D1および第3方向D3に広がった面である。
第2プレス体112は、捲回電極体20Aを第2方向D2の他端側からプレスするものである。第2プレス体112は、第2プレス面116を有している。第2プレス面116は、第1プレス面115と同様に、捲回電極体20Aを直接プレスする面であり、捲回電極体20Aと接触可能なものである。第2プレス面116は、第1方向D1および第3方向D3に広がった面である。
図5の押圧工程S3では、図7に示すように、捲回電極体20Aの第2方向D2の一端側に第1プレス体111を配置し、かつ、捲回電極体20Aの第2方向D2の他端側に第2プレス体112を配置する。このとき、第1プレス面115および第2プレス面116は、共に捲回電極体20A側を向いている。
押圧工程S3では、第1プレス体111および第2プレス体112によって捲回電極体20Aを第2方向D2から、図7に示す矢印の向きにプレスする。ここでは、「プレス」とは、第1プレス体111と第2プレス体112との第2方向D2における相対的な位置を変更させながら捲回電極体20Aに圧力を掛けることをいう。第1プレス体111のプレスによって、第1プレス面115が捲回電極体20Aに接触し、その後、図8に示すように捲回電極体20Aをプレスする。このことで、捲回電極体20Aにおける第1プレス面115にプレスされた外周面に第1平面21(図9参照)が形成される。同様に、第2プレス体112のプレスによって、第2プレス面116が捲回電極体20Aに接触し、その後、図8に示すように、捲回電極体20Aをプレスする。このことで、捲回電極体20Aにおける第2プレス面116にプレスされた外周面に第2平面22(図9参照)が形成される。
図5の押圧工程S3では、捲回電極体20Aが第2方向D2でプレスされている間、第1位置固定体101および第2位置固定体102は、移動せずに、位置が固定されている。押圧工程S3では、第1位置固定体101の第1固定面105、および、第2位置固定体102の第2固定面106で捲回電極体20Aを押圧するまで、捲回電極体20Aを第2方向D2にプレスする。捲回電極体20Aに掛かるプレス圧を大きくすることで、捲回電極体20Aが第3方向D3に広がる。その後、第1固定面105および第2固定面106に捲回電極体20Aが接触して押圧される。そして、捲回電極体20Aにおける第1固定面105に押圧された外周面に第3平面23(図9参照)が形成される。同様に、捲回電極体20Aにおける第2固定面106に押圧された外周面に第4平面24(図9参照)が形成される。
本実施形態では、押圧工程S3を行うことで、捲回電極体20を作製することができる。図示は省略するが、捲回電極体20を作製した後、電池ケース30に捲回電極体20を収容すると共に、電池ケース30内に非水電解液10を注液する工程を行うことで、二次電池100を作製することができる。
以上、本実施形態では、図5の押圧工程S3を行うことによって、図7~図9に示すように、第2方向D2で捲回電極体20Aを押圧しつつ、第3方向D3で捲回電極体20Aを押圧することで捲回電極体20Aを扁平させることで、捲回電極体20の外周面に、捲回軸Wを挟んで対向する第1平面21および第2平面22と、第1平面21と第2平面22との間に設けられ、捲回軸Wを挟んで対向する第3平面23および第4平面24を形成することができる。
本実施形態では、押圧工程S3では、配置工程S2の後、第1固定面105および第2固定面106で捲回電極体20Aが押圧されるまで、捲回電極体20Aを第2方向D2にプレスする。このことで、第2方向D2にプレスすると同時に、第3方向D3で捲回電極体20Aを押圧することができる。よって、第2方向D2のプレスの動作によって、捲回電極体20に第1平面21~第4平面24を容易に形成することができる。
本実施形態では、図3に示すように、捲回電極体20は、長尺状の正極シート50と、長尺状の負極シートと、正極シート50と負極シート60との間に介在するセパレータ70とが重ね合わされて、捲回軸Wを中心に捲回されている。捲回電極体20は、捲回軸W周りの外周面に位置する第1平面21、第2平面22、第3平面23および第4平面24を有する。第1平面21と第2平面22とは、捲回軸Wを挟んで対向している。第3平面23と第4平面24とは、第1平面21と第2平面22との間に設けられ、捲回軸Wを挟んで対向している。このことによって、第1平面21~第4平面24が角形の電池ケース30の内周面に沿って配置されることで、電池ケース30と捲回電極体20との間のデッドスペースを従来よりも小さくすることができる。よって、捲回電極体20の体積効率を向上させることができる。
本実施形態では、捲回電極体20は、第1R部26~第4R部29を有している。このように、捲回電極体20に第1平面21~第4平面24、および、第1R部26~第4R部29を形成することで、従来の電極体と比較して、R部26~29の曲率半径を小さくすることができる。よって、電池ケース30と捲回電極体20との間のデッドスペースを従来よりも小さくすることができ、捲回電極体20の体積効率をより向上させることができる。
本実施形態では、第1R部26~第4R部29のうちの少なくとも何れか1つの内部(ここでは、第1R部26~第4R部29の全ての内部)の位置において、正極シート50と負極シート60とセパレータ70とが重なり合う間には、図4に示すような内部空隙92が形成されている。詳しくは、内部空隙92は、第1R部26~第4R部29のうちの少なくとも何れか1つの内部(ここでは、第1R部26~第4R部29の全ての内部)に位置する正極シート50と第1セパレータ71との間、第1セパレータ71と負極シート60との間、負極シート60と第2セパレータ72との間、および、第2セパレータ72と正極シート50との間に形成されている。このことによって、第1R部26~第4R部29の内部に形成された内部空隙92に非水電解液10を入り込ませることができる。
本実施形態では、図4に示すように、例えば第1R部26と電池ケース30の内周面との間には、外部空隙91(ここでは、第1外部空隙91a)が形成されている。第1外部空隙91aは、第1R部26の内部に形成された1つの内部空隙92(例えば第1内部空隙92a)よりも大きい。例えば内部空隙92が比較的に大きくなると、捲回電極体20が比較的に大きくなる。捲回電極体20は、できるだけ小さいことが好ましい。そこで、本実施形態では、各内部空隙92を例えば第1外部空隙91aよりも小さくすることで、各内部空隙92が比較的に小さくなり、捲回電極体20を比較的に小さくすることができる。
本実施形態では、図3に示すように、第1平面21~第4平面24のうちの少なくとも何れか1つ(ここでは、第1平面21~第3平面23)は、いわゆる絶縁フィルムを介して電池ケース30の内周面に接触している。このことで、第1平面21~第4平面24と、電池ケース30の内周面との間の空隙を小さくすることができる。よって、電池ケース30と捲回電極体20との間のデッドスペースをより小さくすることができる。
本実施形態では、電池ケース30の第1ケース平面81は、第1平面21に沿うように第1平面21と対向している。第2ケース平面82は、第2平面22に沿うように第2平面22と対向している。第3ケース平面83は、第3平面23に沿うように第3平面23と対向している。第4ケース平面84は、第4平面24に沿うように第4平面24と対向している。このように、第1平面21~第4平面24が、それぞれ第1ケース平面81~第4ケース平面84に沿うように、捲回電極体20を電池ケース30に収容することで、電池ケース30と捲回電極体20との間のデッドスペースをより小さくすることができる。
なお、本実施形態では、捲回電極体20は、第1R部26~第4R部29を有していたが、第1R部26~第4R部29は省略することが可能である。この場合、第1方向D1から見たとき、捲回電極体20の形状は、矩形状である。この場合、第1平面21の上端は、第4平面24の左端に接続され、第1平面21の下端は、第3平面23の左端に接続されている。第2平面22の上端は、第4平面24の右端に接続され、第2平面22の下端は、第3平面23の右端に接続されている。
上記実施形態では、1つの電池ケース30に1つの捲回電極体20が収容されていた。しかしながら、1つの電池ケース30に収容される捲回電極体20の数は、1つに限定されず、2つ以上、すなわち複数であってもよい。複数の捲回電極体20が電池ケース30に収容される場合、例えば複数の捲回電極体20が第2方向D2に並ぶように、言い換えると、互いの捲回電極体20の幅広の面(ここでは第1平面21と第2平面22)が重なって配置されるように、電池ケース30に収容されていてもよい。この場合であっても、各捲回電極体20の第1平面21~第4平面24が、角形の電池ケース30の内周面に沿った向きで配置されることで、電池ケース30と各捲回電極体20との間のデッドスペースを小さくすることができる。よって、複数の捲回電極体20が電池ケース30に収容される場合であっても、捲回電極体20の体積効率を向上させることができる。
20 捲回電極体
21 第1平面
22 第2平面
23 第3平面
24 第4平面
26 第1R部
27 第2R部
28 第3R部
29 第4R部
30 電池ケース
50 正極シート
60 負極シート
70 セパレータ
71 第1セパレータ
72 第2セパレータ
81 第1ケース平面
82 第2ケース平面
83 第3ケース平面
84 第4ケース平面
91 外部空隙
92 内部空隙
100 二次電池
S1 捲回工程
S2 配置工程
S3 押圧工程

Claims (5)

  1. 長尺状の正極シートと、長尺状の負極シートと、前記正極シートと前記負極シートとの間に介在する長尺状のセパレータとが重ね合わされて、捲回軸を中心に捲回された捲回電極体と、
    前記捲回電極体を収容する角形の電池ケースと、
    を備え、
    前記捲回電極体は、前記捲回軸周りの外周面に位置する第1平面、第2平面、第3平面および第4平面を有し、
    前記第1平面と前記第2平面とは、前記捲回軸を挟んで対向し、
    前記第3平面と前記第4平面とは、前記第1平面と前記第2平面との間に設けられ、前記捲回軸を挟んで対向し
    前記捲回電極体は、
    前記第1平面と前記第3平面との間に設けられた第1R部と、
    前記第1平面と前記第4平面との間に設けられた第2R部と、
    前記第2平面と前記第3平面との間に設けられた第3R部と、
    前記第2平面と前記第4平面との間に設けられた第4R部と、
    を有し、
    前記第1R部、前記第2R部、前記第3R部および前記第4R部のそれぞれの内部の位置において、前記正極シートと前記負極シートと前記セパレータとが重なり合う間には、内部空隙が形成され、
    少なくとも前記第1平面および前記第3平面は、前記電池ケースの内周面に接触し、
    前記第1R部と前記電池ケースの内周面との間には、外部空隙が形成され、
    前記第1R部の内部には、1つまたは複数の前記内部空隙が形成され、
    前記外部空隙は、1つの前記内部空隙よりも大きい、二次電池。
  2. 前記セパレータは、第1セパレータと第2セパレータとを有し、
    前記捲回電極体は、前記正極シート、前記第1セパレータ、前記負極シートおよび前記第2セパレータの順に重ね合わされた状態で捲回されており、
    前記第1R部、前記第2R部、前記第3R部および前記第4R部のそれぞれの内部に位置する前記正極シートと前記第1セパレータとの間、前記第1セパレータと前記負極シートとの間、前記負極シートと前記第2セパレータとの間、および、前記第2セパレータと前記正極シートとの間には、それぞれ内部空隙が形成されている、請求項に記載された二次電池。
  3. 前記電池ケースは、
    前記第1平面に沿うように前記第1平面と対向する第1ケース平面と、
    前記第2平面に沿うように前記第2平面と対向し、かつ、前記捲回電極体を挟んで前記第1ケース平面と対向する第2ケース平面と、
    前記第3平面に沿うように前記第3平面と対向する第3ケース平面と、
    前記第4平面に沿うように前記第4平面と対向し、かつ、前記捲回電極体を挟んで前記第3ケース平面と対向する第4ケース平面と、
    を有する、請求項1または2に記載された二次電池。
  4. 互いに交差する3つの方向を第1方向、第2方向および第3方向としたとき、
    正極シートと、負極シートと、セパレータとを重ね合わせて、前記第1方向に延びた捲回軸を中心に捲回して捲回電極体を作製する捲回工程と、
    前記第2方向で前記捲回電極体を押圧しつつ、前記第3方向で前記捲回電極体を押圧することで前記捲回電極体を扁平させて、前記捲回電極体の外周面に、前記捲回軸を挟んで対向する第1平面および第2平面と、前記第1平面と前記第2平面との間に設けられ、前記捲回軸を挟んで対向する第3平面および第4平面を形成する押圧工程と、
    を包含する、二次電池の作製方法。
  5. 前記捲回工程の後、前記捲回電極体と接触可能な第1固定面を有する第1位置固定体、および、前記捲回電極体と接触可能な第2固定面を有する第2位置固定体を、前記捲回電極体を挟んで前記第1固定面と前記第2固定面とが対向するように、前記第3方向に沿って、前記第1位置固定体、前記第2位置固定体、および、前記捲回電極体を配置する配置工程を更に包含し、
    前記押圧工程では、前記配置工程の後、前記第1固定面および前記第2固定面で前記捲回電極体が押圧されるまで、前記捲回電極体を前記第2方向にプレスする、請求項に記載された二次電池の作製方法。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011014238A (ja) 2009-06-30 2011-01-20 Panasonic Corp 非水電解質二次電池用電極群及び非水電解質二次電池

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06188024A (ja) 1992-12-16 1994-07-08 Nippondenso Co Ltd 角型二次電池
JPH0785885A (ja) 1993-09-14 1995-03-31 Japan Storage Battery Co Ltd 角形電池
JP3533903B2 (ja) 1997-09-16 2004-06-07 新神戸電機株式会社 非円筒形電池及びその製造法
JP3829080B2 (ja) 2001-09-20 2006-10-04 松下電器産業株式会社 角形電池およびこれの電極群の製造方法
JP2005122940A (ja) 2003-10-14 2005-05-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池及びその製造方法
JP4789584B2 (ja) * 2004-11-12 2011-10-12 三洋電機株式会社 扁平渦巻電極体を備えた二次電池の製造方法
JP4877981B2 (ja) 2007-01-18 2012-02-15 日立エーアイシー株式会社 偏平素子の製造方法
US20090123832A1 (en) * 2007-11-14 2009-05-14 Sony Corporation Non-aqueous electrolyte battery
JP6198844B2 (ja) 2013-11-19 2017-09-20 日立オートモティブシステムズ株式会社 組電池
JP6624439B2 (ja) 2015-12-28 2019-12-25 トヨタ自動車株式会社 二次電池
JP2018055893A (ja) 2016-09-27 2018-04-05 リチウム エナジー アンド パワー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフッング ウント コンパニー コマンディトゲゼルシャフトLithium Energy and Power GmbH & Co. KG 蓄電素子
US11495832B2 (en) * 2018-11-14 2022-11-08 Seiko Instruments Inc. Electrochemical cell
CN109818080A (zh) 2018-12-07 2019-05-28 力神动力电池系统有限公司 锂电池电芯的中空式卷绕结构

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011014238A (ja) 2009-06-30 2011-01-20 Panasonic Corp 非水電解質二次電池用電極群及び非水電解質二次電池

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