JP7211246B2 - 電池の製造方法および電池 - Google Patents

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Description

本発明は，電極板とセパレータとが捲回されてなる電極捲回体を有する電池およびその製造方法に関するものである。
従来のこの種の電池およびその製造方法の一例として，特許文献１に記載のものを挙げることができる。同文献に記載の電池では，電極捲回体の最外周におけるセパレータの末端部を接着テープで止めている。これにより，セパレータの最外周部分が容易にはめくれないようにしている。
特開2017-059395号公報
しかしながら前記した従来の技術では，次に述べる問題点があった。電極捲回体におけるセパレータの最外周部分がそれでもめくれる場合があるのである。その理由は，セパレータの末端部のうち幅方向の両端部が固定されていないからである。セパレータの最外周部分が部分的にとはいえめくれた状態のまま電池の外装容器に挿入されてしまうと，挿入時にセパレータに通常と異なるストレスが掛かる。このためセパレータが破損して内部短絡に至る場合がある。
接着テープを末端部の全幅にわたって貼り付ければセパレータのめくれは生じないはずだが，別の問題がある。セパレータの幅方向の端部の領域では，その下の電極捲回体の電極板間に隙間があるためである。当該領域は正負の電極板のうちの一方しか存在しない領域であり，さらに電極板における電極活物質層のない非塗工部の上に位置しているからである。このように隙間が多い領域の上に接着テープを押し付けて貼り付けると，そのこと自体が電極板を破損させることがある。
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，製造時にセパレータの最外周部分のめくれを生じさせず，かつ電極板の破損も生じない電池およびその製造方法を提供することにある。
本発明の一態様における電池の製造方法は，帯状の集電箔に幅方向の一方の端部の非塗工部を残して電極活物質塗工部を形成してなる正負の電極板と，電極活物質塗工部を全部覆い非塗工部の一部に及ぶ幅の帯状のセパレータとを，正負の電極板とセパレータとがいずれも存在する中央部と，中央部の一方側に正の非塗工部のみが突出した正極接続部と，中央部の他方側に負の非塗工部のみが突出した負極接続部とを構成するように捲回してなる電極捲回体を有する電池を製造する方法であって，正負の電極板とセパレータとを捲回して電極捲回体を形成し，正負の電極板およびセパレータの未捲回部分を，セパレータが捲回完了後の電極捲回体における最外周となるように切断し，電極捲回体に繋がっている正負の電極板およびセパレータの切断後の未捲回部分を電極捲回体にさらに捲回し，セパレータの切断された箇所である末端部の幅方向の一部を電極捲回体に固定し，セパレータの電極捲回体における最外周部分の幅方向両端部の正の非塗工部上の箇所および負の非塗工部上の箇所に熱溶着を行って幅方向両端部を電極捲回体に固定する，各工程を行うことによる方法である。
上記態様の電池の製造方法では，電極捲回体を製造するに際して，帯状の集電箔に幅方向の一方の端部の非塗工部を残して電極活物質塗工部を形成してなる正負の電極板と，電極活物質塗工部を全部覆い非塗工部の一部に及ぶ幅の帯状のセパレータとを用いる。まず，電極板とセパレータとを捲回して電極捲回体を形成する。その際，電極捲回体に，中央部とその一方側の正極接続部と，他方側の負極接続部とが形成されるようにする。捲回の完了に先立ち，正負の電極板およびセパレータの未捲回部分を切断する。これにより，セパレータが捲回完了後の電極捲回体における最外周となるようにする。捲回が完了したら，セパレータの末端部の幅方向の一部を電極捲回体に固定する。さらに，セパレータの最外周部分の幅方向両端部を熱溶着により電極捲回体に固定する。熱溶着箇所は，正の非塗工部上の箇所および負の非塗工部上の箇所である。熱溶着時にはすでに末端部の幅方向の一部が電極捲回体に固定されているので，セパレータに張力が掛かっている。これにより，セパレータのめくれ上がりが生じないようにされる。かつ，電極板やセパレータに熱溶着による破損も生じない。
上記態様の電池の製造方法ではさらに，熱溶着を，先端のフロント面が傾斜面とされているプローブを用いて，フロント面の傾斜により最も出っ張った部位が正負の電極活物質塗工部から遠い側を向き，最も凹んだ部位が正負の電極活物質塗工部に近い側を向いた状態で，セパレータの融点以上の温度に昇温されたフロント面を最外周部分のセパレータの外面に接触させることで行う。これにより，熱溶着時における電極板やセパレータの破損防止がより確実となる。
上記態様の電池の製造方法では，末端部の幅方向の一部を電極捲回体に固定する工程を，末端部の上に跨るように接着テープを電極捲回体に貼り付けることで行うことが望ましい。これにより，正負の電極活物質塗工部に熱の影響を与えることなく，末端部を固定し，熱溶着を適切に行うことができる状態となる。
本発明の別の一態様における電池は，帯状の集電箔に幅方向の一方の端部の非塗工部を残して電極活物質塗工部を形成してなる正負の電極板と帯状のセパレータとが，正負の電極板とセパレータとがいずれも存在する中央部と，中央部の一方側に正の非塗工部のみが突出した正極接続部と，中央部の他方側に負の非塗工部のみが突出した負極接続部とを構成するように捲回された電極捲回体を有する電池であって，電極捲回体の最外周はセパレータであり，中央部における幅方向両端部の正の非塗工部上の領域および負の非塗工部上の領域が，正極接続部または負極接続部に近い位置ほど電極捲回体の厚さが薄くなる傾斜領域であり，セパレータの電極捲回体における最外周部分の幅方向両端部の正側の傾斜領域内の箇所および負側の傾斜領域内の箇所に，電極捲回体に固定されている熱溶着箇所を有するものである。
上記態様の電池では，電極捲回体の最外周のセパレータの幅方向両端部に，熱溶着箇所が形成されている。これにより，セパレータの最外周の幅方向両端が電極捲回体に固定され，めくれ上がりが生じえない状態とされている。この電池では，セパレータのめくれ上がりによる弊害や，電極板やセパレータの固定処理時の破損も生じていない。
上記態様の電池ではさらに，電極捲回体の最外周におけるセパレータの末端部の幅方向の一部に跨って貼り付けられた接着テープを有することが望ましい。これにより，セパレータのめくれ上がりの防止がさらに良好である。
本構成によれば，製造時にセパレータの最外周部分のめくれを生じさせず，かつ電極板の破損も生じない電池の製造方法および電池が提供されている。
実施の形態に係る電池の全体構成を示す透視斜視図である。 電極捲回体を構成する電極板およびセパレータを示す模式図である。 実施の形態に係る電池の構成要素である電極捲回体を単体として示す斜視図である。 電極捲回体の製造手順を示すフローチャートである。 捲回および切断の工程を示す模式図である。 電極捲回体にセパレータのめくれ上がりが生じている状況を示す斜視図である。 熱溶着用プローブによる熱溶着を示す図である。 溶着工程への搬送の状況を示す正面図である。
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，図１に示す電池およびその製造方法として本発明を具体化したものである。図１の電池１は，電極捲回体１０を角型の外装ケース１３に封入してなるものである。外装ケース１３は蓋部分１４と本体部分１５とを有している。電池１にはさらに，正負の対外端子１６，１７が設けられている。対外端子１６，１７は部分的に外装ケース１３から突出している。外装ケース１３の内部では，集電部材１１，１２により対外端子１６，１７と電極捲回体１０とが接続されている。
電極捲回体１０は，帯状の正負の電極板を帯状のセパレータとともに巻き重ねてなるものである。電極捲回体１０を構成する正負の電極板はいずれも，導電性の集電箔に電極活物質層を部分的に塗工したものである。電極捲回体１０においては，図２に示すように正極板２０と負極板３０とで塗工部２４，３４同士が重なって位置している。正極板２０，負極板３０のいずれにもその幅方向（図２中の左右方向）の一方の端部に非塗工部２５，３５がある。電極捲回体１０においては，非塗工部２５と非塗工部３５とは逆向きに突出している。
電極捲回体１０においては，正極板２０と負極板３０とは２枚のセパレータ４０により離隔されている。セパレータ４０の幅は，塗工部２４，３４をいずれも全部覆い，非塗工部２５，３５をいずれも部分的に突出させる幅である。このためセパレータ４０の幅方向両端付近には，非塗工部２５のみと重なっている領域および非塗工部３５のみと重なっている領域がある。
電極捲回体１０においてはさらに，捲回の最外周は正極板２０でも負極板３０でもなくセパレータ４０である。電極捲回体１０の正極板２０や負極板３０が外装ケース１３と直に接触するのを防ぐためである。電極捲回体１０の単体は，図３に示すように扁平形状である。図３に示される電極捲回体１０は，集電部材１１，１２が取り付けられるより前の段階でのものである。
図３中の電極捲回体１０は，中央部４と正極接続部２と負極接続部３とを有している。中央部４は最外周がセパレータ４０で覆われており内部に正極板２０と負極板３０との両方が存在する部位である。ただし図２で説明したことから，中央部４の中でも幅方向両端付近には，内部に塗工部２４，３４が存在しない領域４１，４２がある。領域４１の内部には正極板２０の非塗工部２５が存在している。領域４２の内部には負極板３０の非塗工部３５が存在している。領域４１と領域４２との間の領域４５が，内部に塗工部２４，３４が存在し実際に発電に寄与する領域である。正極接続部２は，正極板２０の非塗工部２５がセパレータ４０から突出している部位である。集電部材１１は正極接続部２に取り付けられる。負極接続部３は，負極板３０の非塗工部３５がセパレータ４０から突出している部位である。集電部材１２は負極接続部３に取り付けられる。
図３に示す電極捲回体１０では，セパレータ４０の最外周の末端部４３が中央部４の領域内に露出している。末端部４３に跨って接着テープ６０が中央部４内に貼り付けられている。接着テープ６０が貼り付けられている位置は，正極接続部２と負極接続部３との間の位置である。接着テープ６０により，セパレータ４０の最外周の末端部４３が電極捲回体１０に固定されている。
図３の電極捲回体１０ではまた，セパレータ４０の最外周の末端部４３付近における幅方向両端付近に，熱溶着箇所６１が形成されている。熱溶着箇所６１は，最外周のセパレータ４０を電極捲回体１０に固定する熱溶着を行った跡である。熱溶着箇所６１がこの位置に設けられていることで，セパレータ４０の末端部４３は，幅方向全体においてめくれ上がりが防止されている状態にある。このため図１の電池１においても，電極捲回体１０にセパレータ４０の最外周のめくれ上がりは起こっていない。
電極捲回体１０では，セパレータ４０の最外周の幅方向両側に，熱溶着箇所６１側から複数箇所にわたって列状に熱溶着箇所６１が形成されている。熱溶着箇所６１が形成されている位置は，図３中の領域４１，４２内の位置である。したがって熱溶着箇所６１の下には塗工部２４，３４が存在しない。このため塗工部２４，３４の電極活物質は，熱溶着によるダメージを受けていない。したがって電極捲回体１０の蓄電性能は，熱溶着によって低下していない。
続いて，電池１の製造方法を説明する。電池１の製造方法のうち本発明としての特徴部分はむろん，電極捲回体１０の製造にある。電極捲回体１０は，図４の手順で製造される。図４中の「捲回」は，例えば図５に示すようにして捲回装置８０により正極板２０，負極板３０，および２枚のセパレータ４０を捲回する工程である。この工程では，巻き芯８５により正極板２０，負極板３０，および２枚のセパレータ４０を巻き取る。これにより，巻き芯８５の表面上に電極捲回体１０が形成される。
図４中の「電極・セパ切断」は，正極板２０，負極板３０，および２枚のセパレータ４０を切断する工程である。図５中には切断のための構成として，正極板用カッター８２，負極板用カッター８１，セパレータ用カッター８３が示されている。これらのカッターにより正極板２０，負極板３０，およびセパレータ４０が幅方向に切断されることとなる。本形態では，セパレータ４０の切断に先立ち，まず正極板用カッター８２および負極板用カッター８１により正極板２０および負極板３０が切断される。正極板２０および負極板３０の切断位置は，巻き芯８５側に繋がる正極板２０および負極板３０のそれぞれの総延長が電極捲回体１０の１巻分の長さとなる位置である。
正極板２０および負極板３０が切断されると，巻き芯８５により正極板２０，負極板３０，２枚のセパレータ４０がさらに巻き取られる。その後にセパレータ用カッター８３によりセパレータ４０が切断される。セパレータ４０が切断されるタイミングは，正極板２０および負極板３０の切断された末端箇所がいずれもセパレータ用カッター８３を通過した後さらに，巻き取り完了後における電極捲回体１０の外周１周分以上の長さのセパレータ４０がセパレータ用カッター８３を通過したときである。このときにセパレータ用カッター８３により２枚のセパレータ４０がいずれも切断される。
図４中の「残存電極・セパ巻き」は，切断後の正極板２０，負極板３０，およびセパレータ４０における巻き芯８５側に繋がっている残存部分を巻き芯８５に巻き取って捲回を完了させる工程である。これには，上記のセパレータ４０の切断後における残存セパレータの巻き取りの他に，正極板２０および負極板３０の切断後における残存電極板の巻き取りが含まれる。この最終巻き取りにより，電極捲回体１０の最外周の全体がセパレータ４０で占められることとなる。
図４中の「テープ貼付」は，図３に示した接着テープ６０を貼り付ける工程である。接着テープ６０を貼り付ける位置は，図３の説明のところで述べた通りである。接着テープ６０を貼り付けることにより，セパレータ４０の最外の末端部４３が電極捲回体１０に固定される。また，電極捲回体１０におけるセパレータ４０の最外周部分にテンションが掛かった状態となる。接着テープ６０の貼り付けでは特段に加熱を必要としないので，塗工部２４，３４の電極活物質に影響はない。ただしこの状態では図６に示すように，セパレータ４０の末端部４３の幅方向端部４４のめくれ上がりが生じうる。なお図６では，次に述べるプレス後の状態でめくれ上がりを示している。
図４中の「プレス・熱溶着」は，接着テープ６０を貼り付けた後の電極捲回体１０を，図３に示した状態とする工程である。これには，プレスと熱溶着とが含まれる。プレスとは，巻き芯８５から外した円筒形状の電極捲回体１０を，図１や図３に示した扁平形状に成形することである。熱溶着とは，図３に示した熱溶着箇所６１を電極捲回体１０に形成することである。
この熱溶着は，図７に示す熱溶着用プローブ４６を用いて行われる。図７には熱溶着用プローブ４６の他に，電極捲回体１０の一部分が現れている。図７中に現れている電極捲回体１０は図３における領域４１およびその付近であり，図３中の水平方向の断面図として描かれている。図７では，電極捲回体１０における領域４１の表面に熱溶着用プローブ４６が押し当てられている。熱溶着用プローブ４６は，円柱形状の部材である。熱溶着用プローブ４６は，その先端のフロント面４７で電極捲回体１０に接触するものである。フロント面４７は傾斜面とされている。
図７中で断面図として示されるように，電極捲回体１０の領域４１は，熱溶着用プローブ４６で厚さ方向に圧縮されている状態では，傾斜面状をなす。これは，領域４５と領域４１と正極接続部２とで，電極捲回体１０の構成物に違いがあるためである。前述のように，領域４５は正極板２０と負極板３０との両方を有し塗工部２４，３４同士が重なっている箇所である。このため領域４５は，内部に隙間がほとんどなく，圧縮状態でも最も厚い部位である。正極接続部２は，正極板２０のそれも非塗工部２５のみが存在する領域である。このため隙間が多く，圧縮状態ではかなり薄くなる領域である。領域４１は，正極板２０の非塗工部２５とセパレータ４０とを有する領域である。このため隙間の量や圧縮状態での厚さに関して領域４１は，領域４５と正極接続部２との中間の状況にある。このため，熱溶着用プローブ４６を押し当てることにより領域４１は傾斜面状となるのである。
熱溶着用プローブ４６のフロント面４７が傾斜面とされているのはむろん，領域４１が上記のように傾斜面状となることに合わせたためである。むろん，フロント面４７のうち最も出っ張った部位が正極接続部２側に向けられ，最も凹んだ部位が領域４５側に向けられる。つまり，最も出っ張った部位が塗工部２４，３４から遠い側を向き，最も凹んだ部位が塗工部２４，３４に近い側を向くようにされる。熱溶着用プローブ４６の径Ｒは，領域４１の幅以下であることが望ましい。
熱溶着を実施する際には，熱溶着用プローブ４６がセパレータ４０の融点以上の温度に昇温させられる。その昇温した状態で，上記のように熱溶着用プローブ４６を領域４１に押し当てることで，熱溶着が実施される。こうして熱溶着箇所６１が電極捲回体１０に形成される。熱溶着箇所６１が形成されることにより電極捲回体１０は，図６に示した幅方向端部４４のめくれ上がりすら生じない状態となる。また，図７に示したように正極接続部２が厚さ方向に圧縮された状態となる。このため後の集電部材１１の取り付け工程がやりやすい。
上記の熱溶着の実施に際して，次の効果がある。まず，熱溶着用プローブ４６の電極捲回体１０への押し当て力は，接着テープ６０を貼り付けるときの押圧力ほど強いものでなくて十分である。セパレータ４０が溶融することにより容易に下層と融着して熱溶着箇所６１が形成されるからである。このため，領域４１は前述のように領域４５と比較して内部の隙間が多い領域であるものの，熱溶着用プローブ４６の押し当てによりセパレータ４０や正極板２０が破損するおそれはほとんどない。
フロント面４７が上記のように傾斜面であること，およびその向きも，セパレータ４０や正極板２０を破損させないという点で有利に作用している。フロント面４７の傾斜角θは，３０°～６０°の範囲内が好適である。傾斜角θが大きすぎる（平面に近い）と，領域４５に近い側におけるセパレータ４０等の破損防止が不十分になるおそれがある。傾斜角θが小さすぎる（過度に急峻）と，逆に領域４５から遠い側におけるセパレータ４０等の破損防止が不十分になるおそれがある。熱溶着により塗工部２４，３４に熱の影響が及ぶこともほとんどない。前述の熱溶着用プローブ４６の径Ｒと領域４１の幅との関係による。
図７では正極側のみを示したが，負極側（領域４２）においても同様である。熱溶着箇所６１が形成された後においては，接着テープ６０が剥がれたとしても別段問題はない。このため，接着テープ６０を除去する工程を設けてもよいし，設けなくてもよい。また，接着テープ６０を除去する工程を設けなかった場合において，接着テープ６０が消失したとしてもその電極捲回体１０を不良品扱いする必要はない。
上記のようにして図３の状態となった電極捲回体１０はその後，集電部材１１，１２の取り付け，および外装ケース１３への封入に供される。これにより図１の電池１が得られる。より具体的には，まず正極接続部２，負極接続部３への集電部材１１，１２の取り付けが行われる。外装ケース１３のうちの蓋部分１４，および対外端子１６，１７も集電部材１１，１２とともに取り付けられる。その後に外装ケース１３の本体部分１５への電極捲回体１０の挿入が行われる。その後に外装ケース１３の蓋部分１４と本体部分１５とが一体化される。電解液の注入はその後に行われる。
電極捲回体１０は，集電部材１１，１２等の取り付け工程の後，外装ケース１３の本体部分１５への挿入工程の前に，両工程間で搬送される。搬送時にはセパレータ４０の最外周の末端部４３に，図６に示したようなめくれ上がりを生じさせようとする作用が掛かる。慣性や空気抵抗のためである。特に，製造設備の構成によっては，図８に示すように搬送方向Ｆが電極捲回体１０の幅方向（図３における水平方向）と一致する場合がある。この場合には特にめくれ上がりが生じやすい。しかし本形態では前述のように熱溶着箇所６１が形成されている。このため，めくれ上がりの発生が効果的に防止されている。したがって，図１に示した完成品の電池１において，セパレータ４０の末端部４３のめくれ上がりに起因する不良が生じることはない。熱溶着箇所６１が形成されている箇所は塗工部２４，３４から外れた領域４１，４２内の位置であるから，蓄電性能の低下もない。
以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，電極捲回体１０の最外周をセパレータ４０とするとともに，末端部４３に対する接着テープ６０での固定と，その幅方向両端付近の位置への熱溶着による固定とを行うようにしている。これにより，セパレータ４０の最外周のめくれ上がりを幅方向全体にわたって防止しつつ，セパレータ４０や正極板２０，負極板３０の破損を防止するようにした電池の製造方法が実現されている。また，セパレータ４０の最外周のめくれ上がりが幅方向全体にわたって起きておらず，セパレータ４０や正極板２０，負極板３０の破損が起きていない電池１が実現されている。
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，電池１の電池種については，集電箔に電極活物質層を部分的に形成した正負の電極板とセパレータとを用いるものであれば何でもよい。例えばリチウムイオン電池，ニッケル水素電池，全固体電池等が挙げられる。
前記形態では電極捲回体１０や電池１の全体形状として扁平型（角型）のものを挙げたが，円柱形でもよい。電極捲回体１０の最外周がセパレータ４０であることと述べたが，電極捲回体１０の最外の２周分以上がセパレータ４０であればよりよい。熱溶着用プローブ４６のフロント面４７が傾斜面とされているのはむろん，領域４１が上記のように傾斜面状となることに合わせたためである。傾斜角θは，４０°～５０°の範囲内であればさらによい。電極捲回体１０におけるセパレータ４０の末端部４３は，図３では上向きとなっており図８では下向きとなっているがこのようなことは任意である。
１ 電池
２ 正極接続部
３ 負極接続部
４ 中央部
２０ 正極板
２４ 塗工部
２５ 非塗工部
３０ 負極板
３４ 塗工部
３５ 非塗工部
４０ セパレータ
４１ 領域
４２ 領域
４３ 末端部
４４ 幅方向端部
４６ 熱溶着用プローブ
４７ フロント面
６０ 接着テープ
６１ 熱溶着箇所

Claims (4)

  1. 帯状の集電箔に幅方向の一方の端部の非塗工部を残して電極活物質塗工部を形成してなる正負の電極板と，前記電極活物質塗工部を全部覆い前記非塗工部の一部に及ぶ幅の帯状のセパレータとを，正負の前記電極板と前記セパレータとがいずれも存在する中央部と，前記中央部の一方側に正の前記非塗工部のみが突出した正極接続部と，前記中央部の他方側に負の前記非塗工部のみが突出した負極接続部とを構成するように捲回してなる電極捲回体を有する電池を製造する電池の製造方法であって，
    正負の前記電極板と前記セパレータとを捲回して前記電極捲回体を形成し，
    正負の前記電極板および前記セパレータの未捲回部分を，前記セパレータが捲回完了後の前記電極捲回体における最外周となるように切断し，
    前記電極捲回体に繋がっている正負の前記電極板および前記セパレータの切断後の未捲回部分を前記電極捲回体にさらに捲回し，
    前記セパレータの切断された箇所である末端部の幅方向の一部を前記電極捲回体に固定し，
    前記セパレータの前記電極捲回体における最外周部分の幅方向両端部の正の前記非塗工部上の箇所および負の前記非塗工部上の箇所に熱溶着を行って前記幅方向両端部を前記電極捲回体に固定する，各工程を行うとともに，
    前記熱溶着を，
    先端のフロント面が傾斜面とされているプローブを用いて，
    前記フロント面の傾斜により最も出っ張った部位が正負の前記電極活物質塗工部から遠い側を向き，最も凹んだ部位が正負の前記電極活物質塗工部に近い側を向いた状態で， 前記セパレータの融点以上の温度に昇温された前記フロント面を最外周部分の前記セパレータの外面に接触させることで行う電池の製造方法。
  2. 請求項１に記載の電池の製造方法であって，
    前記末端部の幅方向の一部を前記電極捲回体に固定する工程を，前記末端部の上に跨るように接着テープを前記電極捲回体に貼り付けることで行う電池の製造方法。
  3. 帯状の集電箔に幅方向の一方の端部の非塗工部を残して電極活物質塗工部を形成してなる正負の電極板と帯状のセパレータとが，正負の前記電極板と前記セパレータとがいずれも存在する中央部と，前記中央部の一方側に正の前記非塗工部のみが突出した正極接続部と，前記中央部の他方側に負の前記非塗工部のみが突出した負極接続部とを構成するように捲回された電極捲回体を有する電池であって，
    前記電極捲回体の最外周は前記セパレータであり，
    前記中央部における幅方向両端部の正の前記非塗工部上の領域および負の前記非塗工部上の領域が，前記正極接続部または前記負極接続部に近い位置ほど前記電極捲回体の厚さが薄くなる傾斜領域であり，
    前記セパレータの前記電極捲回体における最外周部分の幅方向両端部の正側の前記傾斜領域内の箇所および負側の前記傾斜領域内の箇所に，前記電極捲回体に固定されている熱溶着箇所を有する電池。
  4. 請求項３に記載の電池であって，
    前記電極捲回体の最外周における前記セパレータの末端部の幅方向の一部に跨って貼り付けられた接着テープを有する電池。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7495917B2 (ja) 2021-12-16 2024-06-05 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 二次電池

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012022862A (ja) 2010-07-14 2012-02-02 Hitachi Vehicle Energy Ltd 捲回式電池
WO2012020658A1 (ja) 2010-08-10 2012-02-16 コマツＮｔｃ株式会社 電極巻き取り方法
JP2012069290A (ja) 2010-09-21 2012-04-05 Toyota Motor Corp 二次電池、車両及び電池使用機器
WO2014207883A1 (ja) 2013-06-28 2014-12-31 日立オートモティブシステムズ株式会社 扁平捲回形二次電池
JP2015088247A (ja) 2013-10-28 2015-05-07 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池
JP2017033830A (ja) 2015-08-04 2017-02-09 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池の製造方法
JP2017068968A (ja) 2015-09-29 2017-04-06 三洋電機株式会社 角形二次電池
JP2017135018A (ja) 2016-01-28 2017-08-03 株式会社村田製作所 セパレータ溶着装置および積層型電池の製造方法
JP2017191645A (ja) 2016-04-11 2017-10-19 Ckd株式会社 捲回装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003151615A (ja) * 2001-11-14 2003-05-23 Nec Tokin Tochigi Ltd 密閉型電池
JP4483387B2 (ja) 2004-04-09 2010-06-16 パナソニック株式会社 リチウムイオン二次電池
JP2007073317A (ja) 2005-09-07 2007-03-22 Gs Yuasa Corporation:Kk 捲回式発電要素及び電池
US8617743B2 (en) * 2007-12-05 2013-12-31 The Gillette Company Anode balanced lithium-iron disulfide primary cell
KR101321201B1 (ko) * 2010-02-05 2013-10-23 도요타지도샤가부시키가이샤 비수전해질 2차 전지용 전극체 및 비수전해질 2차 전지
DE112011102271B4 (de) * 2010-07-03 2023-03-09 Gs Yuasa International Ltd. Batterie und Verfahren zum Herstellen einer Batterie
JP2013077484A (ja) * 2011-09-30 2013-04-25 Sanyo Electric Co Ltd 二次電池
CN103369838A (zh) * 2012-04-10 2013-10-23 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 热压装置
KR101590991B1 (ko) * 2013-01-02 2016-02-02 주식회사 엘지화학 분리막들이 상호 접합된 전극조립체 및 이를 포함하는 이차전지
JP5773226B2 (ja) * 2013-02-04 2015-09-02 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン二次電池の製造方法
CN103434180A (zh) * 2013-08-18 2013-12-11 深圳市鑫三力自动化设备有限公司 新型封装热压头装置
JP6436027B2 (ja) 2015-09-16 2018-12-12 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン電池
KR101950463B1 (ko) * 2015-10-06 2019-02-20 주식회사 엘지화학 전지셀의 팽창을 감지하기 위한 프로브를 포함하고 있는 전지모듈
CN107887655A (zh) * 2017-11-06 2018-04-06 江门市汇林实业有限公司 一种极片卷绕装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012022862A (ja) 2010-07-14 2012-02-02 Hitachi Vehicle Energy Ltd 捲回式電池
WO2012020658A1 (ja) 2010-08-10 2012-02-16 コマツＮｔｃ株式会社 電極巻き取り方法
JP2012069290A (ja) 2010-09-21 2012-04-05 Toyota Motor Corp 二次電池、車両及び電池使用機器
WO2014207883A1 (ja) 2013-06-28 2014-12-31 日立オートモティブシステムズ株式会社 扁平捲回形二次電池
JP2015088247A (ja) 2013-10-28 2015-05-07 日立オートモティブシステムズ株式会社 二次電池
JP2017033830A (ja) 2015-08-04 2017-02-09 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池の製造方法
JP2017068968A (ja) 2015-09-29 2017-04-06 三洋電機株式会社 角形二次電池
JP2017135018A (ja) 2016-01-28 2017-08-03 株式会社村田製作所 セパレータ溶着装置および積層型電池の製造方法
JP2017191645A (ja) 2016-04-11 2017-10-19 Ckd株式会社 捲回装置

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