JP7262020B2 - 電極体の製造方法 - Google Patents

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本開示は、電極板、電極体、及び電池に関する。
円筒形の非水電解質二次電池等の電池は、正極板と負極板とがセパレータを介して渦巻き状に巻回されてなる巻回型の電極体を備え、電極体が外装体に収容されることにより構成される。正極板及び負極板には、集電リードが接続され、正極板及び負極板は、それぞれ集電リードを介して封口体や、外装缶などに接続されている。
一方、電池の製造過程や電池の出荷後に、何らかの原因で不具合が発生し、例えば電池が熱によって構成要素の大部分が損傷した等の場合に、不具合の原因解析が困難となる可能性がある。
特許文献1には、電極体において、正極リード、負極リード、正極板の芯体のうち、正極活物質が塗布されていない正極無地部、及び負極板の芯体のうち、負極活物質が塗布されていない負極無地部の少なくとも1つに識別表示を付すことが記載されている。識別表示は、製造工程の履歴を確認することが可能な表示である。高熱によって電池の大部分の構成要素は激しく変形するが、金属材質からなる正極リード、負極リード、及び芯体はほとんど変形しない。これにより、電池の問題発生の際に、識別表示を用いて製造工程の履歴を容易に確認できるので、問題原因分析を容易に行うことが可能とされている。
特開2006-40875号公報
特許文献1に記載された構成において、正極リード及び負極リードの幅は小さいので、正極リードや負極リードに識別表示部を形成することは困難である。また、特許文献1に記載された構成では、正極板及び負極板の芯体の識別表示を形成する部分の剛性が低くなることにより、識別表示を高精度に形成できない可能性がある。これにより、不具合発生時に識別表示を確認しにくくなることにより、識別表示から原因解析を迅速に行えない可能性がある。
本開示は、電極板、電極体及び電池において、不具合発生時に、原因解析を迅速に行えるようにすることを目的とする。
本開示に係る電極板は、帯状の芯体と、芯体の両面に形成された活物質層とを有し、芯体が露出された露出部に集電リードが接続されており、露出部は、芯体の長手方向一部に配置され、露出部のうち、集電リードとは異なる位置に、製造工程の履歴を特定可能な識別表示部が形成され、芯体において、識別表示部とは芯体の厚み方向の反対側の位置に、活物質層が配置される、電極板である。
本開示に係る電極体は、少なくとも1つの第1極板と少なくとも1つの第2極板とがセパレータを介して巻回された電極体であって、第1極板が、本開示に係る電極板である、電極体である。
本開示に係る電池は、本開示に係る電極体と、電極体を収容する有底筒状の外装缶とを備える、電池である。
本開示に係る電極板、電極体、及び電池によれば、電極板の芯体の剛性にかかわらず、電極板の識別表示と反対側に活物質層が配置されることで、識別表示を高精度に形成しやすい。これにより、不具合発生時に識別表示を確認しやすくなるので、識別表示から原因解析を迅速に行える。
実施形態の一例の電池の断面図である。 図1から正極板を取り出して展開状態で示している図である。 図1から負極板を取り出して展開状態で示している図である。 図2のA部拡大図である。 図4のB-B断面図である。 図2に示す正極板に識別表示を形成する方法を示している図である。 実施形態の別例の電池において、負極板の巻き終わり側端部を示している図である。 図7のC-C断面図である。
以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、電極板、電極体、または電池の仕様に合わせて適宜変更することができる。また、以下において「略」なる用語は、例えば、完全に同じである場合に加えて、実質的に同じとみなせる場合を含む意味で用いられる。さらに、以下において複数の実施形態、変形例が含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。
また、以下では、電池が円筒形の非水電解質二次電池である場合を説明するが、電池はこれに限定するものではなく、他の二次電池、または一次電池であってもよい。
図1は、実施形態の電池10の断面図である。図2は、図1から正極板12を取り出して展開状態で示している図である。図3は図1から負極板18を取り出して展開状態で示している図である。図4は、図2のA部拡大図である。図5は、図4のB-B断面図である。
図1に例示するように、電池10は、巻回型の電極体11及び非水電解質(図示せず)を含む発電要素と、外装缶51とを備える。巻回型の電極体11は、少なくとも1つの正極板12と、少なくとも1つの負極板18と、セパレータ25とを有し、正極板12と負極板18がセパレータ25を介して渦巻状に巻回されている。正極板12及び負極板18は、電極板に相当する。また、正極板12は第1極板に相当し、負極板18は第2極板に相当する。以下では、電極体11の軸方向一方側を「上」、軸方向他方側を「下」という場合がある。非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水電解質は、液体電解質に限定されず、ゲル状ポリマー等を用いた固体電解質であってもよい。
正極板12は、帯状の正極芯体13(図2、図4、図5)と、正極芯体13に接合された正極リード17とを有する。正極リード17は、正極芯体13と正極端子を電気的に接続するための導電部材であって、電極群の上端から電極体11の軸方向αの一方側(上方)に延出している。ここで、電極群とは電極体11において各リードを除く部分を意味する。正極リード17は、例えば電極体11の径方向βの略中央部に設けられている。
負極板18は、帯状の負極芯体19(図3)と、負極芯体19に接続された2つの負極リード22a,22bとを有する。各負極リード22a,22bは、負極芯体19と負極端子を電気的に接続するための導電部材であって、電極群の下端から電極体11の軸方向αの他方側(下方)に延出している。例えば、2つの負極リード22a、22bの一方の負極リード22aは電極体11の巻き始め側端部に設けられ、他方の負極リード22bは電極体11の巻き終わり側端部に設けられている。
正極リード17及び各負極リード22a,22bは、集電リードに相当する。正極リード17及び各負極リード22a,22bは、それぞれに対応する芯体よりも厚みの大きい帯状の導電部材である。各リードの厚みは、例えば芯体の厚みの3倍~30倍であって、一般的には50μm~500μmである。各リードの構成材料は特に限定されない。正極リード17はアルミニウムを主成分とする金属によって、負極リード22a,22bはニッケル又は銅を主成分とする金属によって、または、ニッケル及び銅の両方を含む金属によって、それぞれ構成されることが好ましい。なお、負極リード22a、22bのうち、一方の負極リードは省略されてもよい。
図1に示す例では、外装缶51と封口体52によって、電極体11及び非水電解質を収容する金属製の電池ケースが構成されている。電極体11の上下には、絶縁板53,54がそれぞれ設けられる。正極リード17は上側の絶縁板53の貫通孔を通って封口体52側に延び、封口体52の底板であるフィルタ57の下面に溶接される。電池10では、フィルタ57と電気的に接続された封口体52の天板であるキャップ61が正極端子となる。他方、負極リード22aは下側の絶縁板54の貫通孔を通り、負極リード22bは下側の絶縁板54の外側を通って、外装缶51の底部側に延び、外装缶51の底部内面に溶接される。電池10では、外装缶51が負極端子となる。
電極体11は、上述の通り、正極板12と負極板18がセパレータ25を介して渦巻状に巻回されてなる巻回構造を有する。正極板12、負極板18、及びセパレータ25は、いずれも帯状に形成され、渦巻状に巻回されることで電極体11の径方向βに交互に積層された状態となる。電極体11において、各電極板の長手方向が巻き方向γ(図2、図3)となり、各電極板の幅方向が軸方向αとなる。図2、図3では、各電極板を展開状態で示しており、紙面左側が電極体11の巻き始め側、紙面右側が電極体11の巻き終わり側である。
外装缶51は、有底円筒形状の金属製容器である。外装缶51と封口体52の間にはガスケット62が設けられ、電池ケース内の密閉性が確保されている。外装缶51は、例えば側面部を外側からプレスして形成された、封口体52を支持する張り出し部56を有する。張り出し部56は、外装缶51の周方向に沿って環状に形成されることが好ましく、その上面で封口体52を支持する。これにより、封口体52は、外装缶51の開口部を塞ぐ。
封口体52は、電極体11側から順に積層された、フィルタ57、下弁体58、絶縁部材59、上弁体60、及びキャップ61を有する。封口体52を構成する各部材は、例えば円板形状又はリング形状を有し、絶縁部材59を除く各部材は互いに電気的に接続されている。下弁体58と上弁体60とは各々の中央部で互いに接続され、各々の周縁部の間には絶縁部材59が介在している。異常発熱で電池の内圧が上昇すると、例えば下弁体58が破断し、これにより上弁体60がキャップ61側に膨れて下弁体58から離れることにより両者の電気的接続が遮断される。さらに内圧が上昇すると、上弁体60が破断し、キャップ61の開口部61aからガスが排出される。
以下、図2~図5を参照しながら、電極体11について詳しく説明する。正極板12は、帯状の正極芯体13と、正極芯体13上に形成された正極活物質層14,15とを有する。本実施形態では、正極芯体13の両面に正極活物質層14,15が形成されている。正極芯体13の図2の紙面の表側面である第1面13aには正極活物質層14が形成される。正極芯体13の図2の紙面の裏側面である第2面13bには正極活物質層15が形成される。図2、図4では正極活物質層14を砂地で示している。正極芯体13には、例えばアルミニウムなどの金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等が用いられる。好適な正極芯体13は、アルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とする金属の箔である。正極芯体13の厚みは、例えば10μm~30μmである。
正極活物質層14,15は、正極芯体13の両面において、後述の芯体露出部12aを除く全域に形成されることが好適である。正極活物質層14,15は、正極活物質、導電剤、及び結着剤を含むことが好ましい。正極板12は、正極活物質、導電剤、結着剤、及びN-メチル-2-ピロリドン(NMP)等の溶剤を含む正極合剤スラリーを正極芯体13の両面に塗布した後、乾燥および圧延することにより作製される。
正極活物質としては、Co、Mn、Ni等の遷移金属元素を含有するリチウム含有遷移金属酸化物が例示できる。リチウム含有遷移金属酸化物は、特に限定されないが、一般式Li1+xMO2(式中、-0.2<x≦0.2、MはNi、Co、Mn、Alの少なくとも1種を含む)で表される複合酸化物であることが好ましい。
上記導電剤の例としては、カーボンブラック(CB)、アセチレンブラック(AB)、ケッチェンブラック、黒鉛等の炭素材料などが挙げられる。上記結着剤の例としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)等のフッ素系樹脂、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリイミド(PI)、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが挙げられる。また、これらの樹脂と、カルボキシメチルセルロース(CMC)又はその塩、ポリエチレンオキシド(PEO)等が併用されてもよい。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
正極板12の第1面13aには、正極芯体13を構成する金属の表面が露出した芯体露出部12aが設けられる。芯体露出部12aは正極リード17が接続される部分であって、正極芯体13の表面が正極活物質層14,15に覆われていない部分である。芯体露出部12aは、正極リード17よりも幅広に形成される。図2に示す例では、正極板12の長手方向中央部に、正極芯体13の幅方向全長にわたって芯体露出部12aが設けられている。これにより、芯体露出部12aは、正極芯体13の長手方向中央部において、長手方向両側の2つの正極活物質層14の間に配置される。芯体露出部12aは、正極板12の長手方向端部寄りに形成されてもよいが、集電性の観点から、好ましくは長手方向両端から略等距離の位置に設けられるのが好ましい。このような位置に設けられた芯体露出部12aに正極リード17が接続されることで、電極体11として巻回されたとき、正極リード17は、電極体11の径方向中間位置で軸方向端面から上方に突出して配置される。芯体露出部12aは、例えば正極芯体13の一部に正極合剤スラリーを塗布しない間欠塗布により設けられる。なお、芯体露出部12aは正極板12の上端から下端に至らない長さで設けられてもよい。
図5に示すように、正極芯体13の第2面13bにおいて、芯体露出部12aとは正極芯体13の厚み方向の反対側の位置には、正極活物質層15が配置される。識別表示部35は芯体露出部12aに形成されており、第2テープ32により覆われている。正極リード17は、例えば、レーザ溶接、超音波溶接等によって芯体露出部12aに接合される。このとき、正極リード17の正極芯体13から導出する部分と、正極リード17の正極芯体13に接続された部分とが、第1テープ31(図4)及び第2テープ32により覆われている。第1テープ31は、正極リード17のうち、正極芯体13から導出する部分と正極芯体13に重なる部分との周囲に巻かれるように正極リード17に貼着されている。第2テープ32は、正極リード17の第1テープ31で巻かれた部分を含んだ芯体露出部12aに重なった部分と、正極活物質層14,15の一部とを覆うように、正極板12の厚み方向両側から2枚で挟んでいる。そして、2枚の第2テープ32が、正極板12の幅方向(図4の上下方向)両端からはみ出た部分で接着されている。これにより、第2テープ32は、芯体露出部12aを覆うように正極板12に貼着される。第1テープ31及び第2テープ32は、絶縁材料により形成される。各テープ31,32は、例えばポリプロピレン(PP)等の樹脂製である。これらの第1テープ31及び第2テープ32によって、正極板12及び負極板18間のセパレータ25が裂けた場合における内部短絡を防止できる。また、芯体露出部12aに形成された後述の識別表示部35が、正極リード17とともに、第2テープ32により覆われる。これにより、この識別表示部35の損傷を防止しやすくなる。図4では、第1テープ31及び第2テープ32を透明状としているが、半透明、または非透明としてもよい。
実施形態では、芯体露出部12aのうち、正極リード17とは異なる位置に、製造工程の履歴を特定可能な識別表示部35が形成される。具体的には、正極リード17の一端(図4の下端)は、芯体露出部12aの幅方向一端(図4の下端)から幅方向他方側(図4の上側)に離れている。そして、芯体露出部12aのうち、正極リード17が配置されない幅方向一端部(図4の下端部)に識別表示部35が形成される。図2、図4では、識別表示部35として二次元コードであるQRコード(登録商標)が示されている。識別表示部35は、製造工程の履歴として、例えば生産設備、生産ライン、作業者、生産日付の少なくとも1つの情報が含まれる。電池10の異常による高熱の影響によって、電池10の大部分の構成要素が変形する等の場合でも、内部の金属材料からなる正極芯体13等の電極板は変形しにくい。このため、電池10の不具合発生時に製造工程の履歴を確認可能とすることで、不具合の原因を迅速に解析しやすくなる。識別表示部は、二次元コード以外に、数字、文字、または数字及び文字の組み合わせで構成されてもよい。また、識別表示部は、突起、孔、または突起及び孔の組み合わせで構成されてもよい。また、識別表示部は、バーコード等の一次元コードであってもよい。
上記のように正極芯体13において、芯体露出部12aとは正極芯体13の厚み方向の反対側の位置に、正極活物質層15が配置される。これにより、図5に示すように、正極芯体13において、識別表示部35とは正極芯体13の厚み方向の反対側の位置には、正極活物質層15が配置される。
また、実施形態では、識別表示部35は、レーザマーキングで形成される。レーザマーキングは、レーザ光による非接触式マーキングであり、静電気の発生がなく、高速でのマーキング作業が可能であり、耐摩耗性に優れる。図6は、正極板12に識別表示を形成する方法を示している図である。識別表示を形成する際には、図6に示すように、ゴム、金属等からなるローラ36で、正極リード及び識別表示部を設ける前の正極板12を、一方向(図6の矢印η方向)に搬送する。この搬送において、ローラ36で裏側(図6の下側)の正極活物質層15を介して支えながら芯体露出部12aにレーザ光38を照射することにより、識別表示部35(図4)を形成する。上記のように、芯体露出部12aの裏側には正極活物質層15が配置されるので、正極板12において識別表示が形成される部分の剛性を高くできる。これにより、識別表示を高精度に形成しやすい。
なお、識別表示部は、このようなレーザマーキングで形成する場合に限定せず、例えばインクジェット印刷により形成されてもよい。この場合でも、識別表示を形成する際に、芯体露出部12aの裏側に正極活物質層15が配置されることにより、識別表示が形成される部分の剛性を高くでき、識別表示を高精度に形成できる。
次に、図3を用いて負極板18の構成を説明する。負極板18は、帯状の負極芯体19と、負極芯体19上に形成された負極活物質層20とを有する。本実施形態では、負極芯体19の両面に負極活物質層20が形成されている。負極芯体19には、例えば銅などの金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等が用いられる。負極芯体19の厚みは、例えば5μm~30μmである。
負極活物質層20は、負極芯体19の両面において、芯体露出部18a、18bを除く全域に形成されることが好適である。負極活物質層20は、負極活物質及び結着剤を含むことが好ましい。負極板18は、例えば負極活物質、結着剤、及び水等を含む負極合剤スラリーを負極芯体の両面に塗布した後、乾燥および圧延することにより作製される。
負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出できるものであれば特に限定されず、例えば天然黒鉛、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、又はこれらを含む合金、複合酸化物などを用いることができる。負極活物質層20に含まれる結着剤には、例えば正極板12の場合と同様の樹脂が用いられる。水系溶媒で負極合剤スラリーを調製する場合は、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、CMC又はその塩、ポリアクリル酸又はその塩、ポリビニルアルコール等を用いることができる。これらは、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
負極板18の巻き始め側端部と巻き終わり側端部とである長手方向両端部には、負極芯体19を構成する金属の表面が露出した芯体露出部18a、18bが設けられる。芯体露出部18a、18bは、負極リード22a、22bがそれぞれ接続される部分であって、負極芯体19の表面が負極活物質層20に覆われていない部分である。芯体露出部18a、18bは、負極板18の幅方向に沿って長く延びた正面視略矩形形状であり、各負極リード22a、22bよりも幅広に形成される。負極板18の巻き終わり側の芯体露出部18bは、負極芯体19の長手方向一端(図3の右端)から長手方向の所定幅にわたる部分に配置される。負極板18の巻き始め側の芯体露出部18aは、負極芯体19の長手方向他端(図3の左端)から長手方向の所定幅にわたる部分に配置される。
本実施形態では、2つの負極リード22a,22bは、負極芯体19の外周側の表面に例えば超音波溶接、レーザ溶接等により接合されている。各負極リード22a、22bの上端部は芯体露出部18a、18b上に配置され、下端部は芯体露出部18a、18bの下端から下方に延出している。
図3に示す例では、負極板18の長手方向両端部(すなわち、巻き始め側端部及び巻き終わり側端部)に、負極芯体19の幅方向全長にわたって芯体露出部18a、18bがそれぞれ設けられている。負極リード22aは負極板18の巻き始め側端部の芯体露出部18aに設けられ、負極リード22bは負極板18の巻き終わり側端部の芯体露出部18bに設けられている。このように負極リード22a,22bを負極板18の長手方向両端部に設けることで、集電性が向上する。負極リードの配置方法はこれに限定されるものではなく、負極板18の巻き始め側端部だけに負極リード22aを設けてもよい。この場合、巻き終わり側端部の芯体露出部を外装缶51の内周面に直接に接触させる構成とするのが好ましい。各芯体露出部18a、18bは、例えば負極芯体の一部に負極合剤スラリーを塗布しない間欠塗布により設けられる。
負極リード22a、22bの一部にも、正極板12の場合と同様に、第1テープ40(図7、図8参照)が貼着され、負極板18の一部にも、正極板12の場合と同様に、芯体露出部18a、18bを覆うように、第2テープ42が貼着される。図3では、負極リード22a、22bに貼着する第1テープの図示を省略する。
図1に戻って、セパレータ25には、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布などが挙げられる。セパレータ25の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂が好ましい。セパレータ25の厚みは、例えば10μm~50μmである。
上記の正極板12、電極体11、及び電池10によれば、正極板12の芯体の剛性にかかわらず、正極板12において識別表示と反対側に正極活物質層15が配置されることで、識別表示が形成される部分の剛性を高くできる。これにより、識別表示を高精度に形成できる。このため、電池10の製造過程や電池10の出荷後における不具合発生時に識別表示を確認しやすくなる。例えば、識別表示部35が二次元コードまたは一次元コードの場合、そのコードを、読取装置で読み取ることにより、製造履歴を迅速に確認できる。これにより、識別表示から不具合の原因解析を迅速に行える。一方、特許文献1に記載された構成では、負極板の芯体において、識別表示とは芯体の厚み方向反対側の位置には負極活物質層が配置されない。これにより、識別表示が形成される部分の剛性が低くなる。このため、特許文献1に記載された構成では、識別表示を高精度に形成できない可能性がある。
また、実施形態によれば、芯体露出部12aの裏側(図6の下側)に正極活物質層15が配置されることにより、正極板12の厚み方向にレーザ光が貫通することを防止しやすい。また、不具合の原因を持つ対象品の選別を迅速に行える。また、実際には例えば正極板フープから切り出して、正極板12を複数得ることになり、その際、どの位置から切り出したかを表す位置情報の追跡も、識別表示部35から電極板単位で可能となる(負極板も同様である)。また、実施形態の正極板12、電極体11、及び電池10の少なくとも1つと、製品の生産システムにおける品質管理、製造管理等を行う製造実行システム(MES)とを連動させて情報共有を行うことにより、生産システムの効率化を図れる。なお、識別表示部は、正極板12の所定のロットの1群で同じものを用いることもできる。例えば、識別表示部は、ロット単位で設定されるロットIDとしてもよい。
図7は、実施形態の別例の電池において、負極板45の巻き終わり側端部を示している図である。図8は、図7のC-C断面図である。
本例の構成の場合、正極板の芯体露出部には、識別表示部は形成されない。一方、負極板45の巻き終わり側端部の芯体露出部18bのうち、負極リード22bとは異なる位置である上端部には、製造工程の履歴を特定可能な識別表示部35aが形成される。具体的には、負極リード22bの一端(図7の上端)は、芯体露出部18bの幅方向一端(図7の上端)から幅方向他方側(図7の下側)に離れている。そして、芯体露出部18bのうち、負極リード22bが配置されない幅方向一端部(図7の上端部)に、識別表示部35aが形成される。識別表示部35aは、図4の構成の正極板12に形成された識別表示部35と同様である。この識別表示部35aは、図1~図6の構成と同様に、二次元コードに限定せず、数字、文字、または数字及び文字の組み合わせで構成されてもよい。また、識別表示部は、突起、孔、または突起及び孔の組み合わせで構成されてもよい。また、識別表示部は、バーコード等の一次元コードであってもよい。本例では、負極板45が、第1極板に相当し、正極板が第2極板に相当する。
また、負極芯体19において、芯体露出部18bとは負極芯体19の厚み方向の反対側の位置に、負極活物質層21(図8)が配置される。これにより、負極芯体19において、識別表示部35aとは負極芯体19の厚み方向の反対側の位置には、負極活物質層21が配置される。さらに、識別表示部35aは、負極リード22bとともに、負極板45に貼着された第2テープ42により覆われる。
上記の負極板45の場合も、図1~図6の正極板12の場合と同様に、負極板45において識別表示が形成される部分の剛性を高くできるので、識別表示を高精度に形成しやすい。これにより、不具合発生時に識別表示を確認しやすくなるので、識別表示から原因解析を迅速に行える。本例において、その他の構成及び作用は、図1~図6の構成と同様である。
なお、図7~図8の構成において、負極板45の巻き終わり側端部ではなく、巻き始め側端部の芯体露出部に識別表示部が形成されてもよい。また、実施形態の別例として、電極体及び電池は、正極板と負極板との両方の芯体露出部に識別表示部が形成された構成としてもよい。このときには、正極板及び負極板のそれぞれで独自の製造履歴を識別表示部により特定可能としてもよい。
なお、参考例として、図2、図4、図5に示した正極板12において、正極リード17と識別表示部35が配置される芯体露出部12aとは、正極芯体13の厚み方向の反対側の位置に、活物質層が配置されない構成としてもよい。例えば、正極板12の正極リード17とは反対側面である第2面13bにおいて、芯体露出部12aの幅方向(図5の左右方向)範囲と同じ幅方向範囲(図5の矢印δで示す範囲)に、芯体露出部が形成されてもよい。この場合、図1~図6の構成よりも、正極板において識別表示が形成される部分の剛性が低くなるが、正極板が巻回された電極体の状態で、識別表示部が配置された芯体露出部が電極体の内部の径方向中間部に配置される。これにより、電池の不具合発生時でも、識別表示部の損傷が生じにくいという効果を得られる。
10 電池
11 電極体
12 正極板
12a 芯体露出部
13 正極芯体
13a 第1面
13b 第2面
14,15 正極活物質層
17 正極リード
18 負極板
18a,18b 芯体露出部
19 負極芯体
20,21 負極活物質層
22a,22b 負極リード
25 セパレータ
31 第1テープ
32 第2テープ
35,35a 識別表示部
36 ローラ
38 レーザ光
40 第1テープ
42 第2テープ
45 負極板
51 外装缶
52 封口体
53,54 絶縁板
56 張り出し部
57 フィルタ
58 下弁体
59 絶縁部材
60 上弁体
61 キャップ
62 ガスケット

Claims (1)

  1. 少なくとも1つの第1極板と少なくとも1つの第2極板とがセパレータを介して巻回された電極体の製造方法であって、
    前記第1極板は、
    帯状の芯体と、前記芯体の両面に形成された活物質層とを有し、前記芯体が露出された露出部に集電リードが接続されており、
    前記露出部は、矩形状であり、前記芯体の長手方向一部に配置され、
    前記露出部のうち、前記集電リードとは異なる位置に、製造工程の履歴を特定可能な識別表示部が形成され、
    前記芯体において、前記識別表示部とは前記芯体の厚み方向の反対側の位置に、前記活物質層が配置され、
    前記集電リードと前記識別表示部とは、前記露出部の長手方向に並んで配置される、
    電極板であり、
    前記識別表示部の形成前の前記電極板をローラにより搬送するときに、前記ローラの外周面に前記芯体の前記識別表示部の形成側とは反対側である裏側に配置された前記活物質層を接触させ、前記ローラにより裏側の前記活物質層を介して前記芯体を支えながら、前記露出部にレーザ光を照射することにより、前記芯体にレーザマーキングで前記識別表示部を形成する、
    電極体の製造方法。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023106060A1 (ja) * 2021-12-08 2023-06-15 パナソニックエナジー株式会社 電極板、電極体及び電池
WO2024047984A1 (ja) * 2022-08-29 2024-03-07 パナソニックエナジー株式会社 電極板、電極体、および電池
WO2024048205A1 (ja) * 2022-08-30 2024-03-07 パナソニックエナジー株式会社 電極板及び電池
WO2024048197A1 (ja) * 2022-08-30 2024-03-07 パナソニックエナジー株式会社 電極板、電極体、電池、及び電極板の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006040875A (ja) 2004-07-29 2006-02-09 Samsung Sdi Co Ltd 電極組立体及びこれを用いたリチウム二次電池
JP2009163929A (ja) 2007-12-28 2009-07-23 Tdk Corp 電気化学デバイス用電極及び電気化学デバイス
JP2010055906A (ja) 2008-08-28 2010-03-11 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2013254561A (ja) 2010-09-30 2013-12-19 Panasonic Corp 円筒形非水電解質二次電池
JP2017220356A (ja) 2016-06-07 2017-12-14 トヨタ自動車株式会社 マーキング装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1064525A (ja) * 1996-08-22 1998-03-06 Dainippon Printing Co Ltd 非水電解液二次電池用電極板及びその製造方法
JP3140977B2 (ja) * 1997-03-19 2001-03-05 三洋電機株式会社 リチウム二次電池
US6469729B1 (en) * 1999-10-15 2002-10-22 Videojet Technologies Inc. Laser marking device and method for marking arcuate surfaces
JP4565810B2 (ja) * 2003-03-31 2010-10-20 三洋電機株式会社 ラミネート電池
JP5113434B2 (ja) * 2006-06-16 2013-01-09 パナソニック株式会社 非水電解質二次電池
JP2009037896A (ja) * 2007-08-02 2009-02-19 Panasonic Corp 非水系二次電池用電極板およびその製造方法とこれを用いた非水系二次電池
JP2011008930A (ja) * 2009-06-23 2011-01-13 Panasonic Corp 円筒型アルカリ蓄電池
JP5501270B2 (ja) * 2011-02-28 2014-05-21 日立ビークルエナジー株式会社 塗布型電極群を用いた電池
JP6103220B2 (ja) * 2013-06-18 2017-03-29 株式会社豊田自動織機 マーキング装置、検査装置、及び電極製造方法
JP2015100805A (ja) * 2013-11-22 2015-06-04 トヨタ自動車株式会社 マーキング装置
JP6379573B2 (ja) * 2014-03-27 2018-08-29 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
KR102234292B1 (ko) * 2014-04-09 2021-03-31 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 구비한 이차 전지
KR102279223B1 (ko) * 2014-11-25 2021-07-19 삼성에스디아이 주식회사 보호 테이프를 갖는 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지
JP2016189300A (ja) * 2015-03-30 2016-11-04 パナソニックIpマネジメント株式会社 薄型電池
JP6720516B2 (ja) * 2015-12-14 2020-07-08 株式会社豊田自動織機 電極切断装置及び電極検査方法
KR102155163B1 (ko) * 2016-07-15 2020-09-11 주식회사 엘지화학 전극 조립체
CN106169618A (zh) * 2016-09-29 2016-11-30 东莞市振华新能源科技有限公司 一种提升动力电池安全性的正负极片及其卷绕包覆结构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006040875A (ja) 2004-07-29 2006-02-09 Samsung Sdi Co Ltd 電極組立体及びこれを用いたリチウム二次電池
JP2009163929A (ja) 2007-12-28 2009-07-23 Tdk Corp 電気化学デバイス用電極及び電気化学デバイス
JP2010055906A (ja) 2008-08-28 2010-03-11 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2013254561A (ja) 2010-09-30 2013-12-19 Panasonic Corp 円筒形非水電解質二次電池
JP2017220356A (ja) 2016-06-07 2017-12-14 トヨタ自動車株式会社 マーキング装置

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