JPWO2017009991A1 - ロール状電極、およびロール状電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コアの膨張率が電極の膨張率よりも大きいロール状電極において、巻きずれの発生を抑制しうる手段を提供する。【解決手段】軸方向に延在する、外周が略円形状のコア１０と、コアの膨張率よりも小さい膨張率を備え、コアの外周にロール状に巻回される電極２０と、コアに対して、電極の巻き始め端部２１を固定する固定部３０と、ロール状に巻回された電極のコアに対する軸方向の移動を規制する規制部４０と、を有するロール状電極。【選択図】図１

Description

本発明は、ロール状電極、およびロール状電極の製造方法に関する。

近年、自動車産業や先端電子産業などの分野において、自動車用電池や電子機器用電池への需要が増大しており、特に小型・薄型化や、高容量化などが要求されている。中でも、他の電池に比べて高エネルギー密度である非水電解質二次電池が注目されている。

このような非水電解質二次電池の製造工程には、外周が略円形状のコアの外周に電極をロール状に巻回してロール状電極を形成する工程が含まれる。ロール状電極は、内部に含まれる水分等を除去するために熱処理が行われた後、必要な長さ分だけ切断加工される（例えば特許文献１）。

ところで、特許文献２には、中空コアの周りに長尺の印刷用原版が巻き重ねてなるロール状印刷用原版の分野において、テープによって巻き始めの印刷用原版を中空コアに固定する方法が開示されている。さらに、このテープの厚みが印刷用原版の厚みの０〜２０％以下であることが開示されている。このロール状印刷用原版によれば、中空コア近くに発生する巻き始めの段差形状が転写せずに巻き重ねることができ、巻き緩みや巻き締まりもなく良好な状態で巻き取られることで品質を向上することができる。

特開２０１４−１０７２３７号公報 特開２００６−４４８３８号公報

ここで、特許文献１に記載のようなロール状電極は、熱処理が施された後、切断加工が行われる場所まで輸送される場合がある。本発明者らは、上述の熱処理をした後、ロール状電極を輸送する際に、ロール状に巻かれた電極がコアに対して軸方向にずれてしまう現象（いわゆる巻きずれ）が発生するという問題があることを新たに見出した。そして、本発明者らの検討によれば、ロール状電極を構成するコアの膨張率が電極の膨張率よりも大きい場合にこの問題が特に発生することが見出された。これは、熱処理が施される際に、電極がコアから圧縮力を受けて、熱処理後に、コアと電極との間および電極間に隙間が発生することに起因するためであることが分かった。さらに、上述の特許文献２に記載の技術のように、コアに対して電極の巻き始め端部を固定したとしても、巻きずれの発生を防止することはできないことも判明した。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、コアの膨張率が電極の膨張率よりも大きいロール状電極において、巻きずれの発生を抑制しうる手段を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係るロール状電極は、軸方向に延在する、外周が略円形状のコアと、前記コアの膨張率よりも小さい膨張率を備え、前記コアの外周にロール状に巻回される電極と、を有する。また、ロール状電極は、前記コアに対して、前記電極の巻き始め端部を固定する固定部と、ロール状に巻回された前記電極の前記コアに対する前記軸方向の移動を規制する規制部と、を有する。

また、上記目的を達成する本発明に係るロール状電極の製造方法は、軸方向に延在する、外周が略円形状のコアに対して、前記コアの膨張率よりも小さい膨張率を備える電極の巻き始め端部を固定する。そして、前記巻き始め端部と前記電極の巻き終わり端部との間の途中部位まで、前記電極を前記コアの外周にロール状に巻回する。そして、前記途中部位をテープ部材によって前記コアに対して固定し、前記巻き終わり端部まで、前記電極を前記コアの外周にロール状に巻回する。

また、上記目的を達成する本発明に係るロール状電極の製造方法は、軸方向に延在する、外周が略円形状のコアに対して、前記コアの膨張率よりも小さい膨張率を備える電極の巻き始め端部を固定する。そして、前記電極の巻き終わり端部まで、前記電極を前記コアの外周にロール状に巻回する。そして、ロール状に巻回された前記電極に対する前記軸方向の両側であって前記コアの外周にリング板を配置して固定する。

また、上記目的を達成する本発明に係るロール状電極の製造方法は、軸方向に延在する、外周が略円形状のコアの外周に、前記軸方向に所定の距離をおいて一対のリング板を配置して固定する。そして、前記一対のリング板の間において、前記コアに対して、前記コアの膨張率よりも小さい膨張率を備える電極の巻き始め端部を固定する。そして、前記電極の巻き終わり端部まで、前記電極を前記コアの外周にロール状に巻回する。

上記のように構成したロール状電極によれば、ロール状に巻回された電極のコアに対する軸方向の移動を規制する規制部を有する。このため、コアの膨張率が電極の膨張率よりも大きいロール状電極において、熱処理後に、コアと電極との間および電極間に隙間が発生することに起因して発生する巻きずれを規制部によって抑制することができる。

また、上記のように構成したロール状電極の製造方法によれば、電極の巻き始め端部と巻き終わり端部との間の途中部位を、テープ部材によってコアに対して固定する。このため、電極のコアに対する固定力が向上する。したがって、コアの膨張率が電極の膨張率よりも大きいロール状電極において、巻きずれの発生を抑制することができる。

また、上記のように構成したロール状電極の製造方法によれば、ロール状に巻回された電極に対する軸方向の両側にリング板が配置される。このため、コアの膨張率が電極の膨張率よりも大きいロール状電極において、リング板によって巻きずれの発生を抑制することができる。

第１実施形態に係るロール状電極を示す斜視図である。 第１テープ部材によって電極の巻き始め端部をコアに対して固定した様子を示す斜視図である。 電極をコアに対して１周巻回した様子を示す斜視図である。 第２テープ部材によって、電極の途中部位をコアに対して固定した様子を示す斜視図である。 熱処理前のロール状電極を示す図であって、図５（Ａ）は側面図を、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ線に沿う概略断面図である。 熱処理直後のロール状電極を示す図であって、図６（Ａ）は側面図を、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿う概略断面図である。 熱処理後に大気温度に戻った際のロール状電極を示す図であって、図７（Ａ）は側面図を、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の７Ｂ−７Ｂ線に沿う概略断面図である。 巻きずれの様子を示す概略図である。 本実施形態に係るロール状電極の効果を説明するための図である。 改変例１に係るロール状電極を示す斜視図である。 改変例２に係るロール状電極を示す概略図である。 途中部位が中央部より外周側に位置する形態を示す概略図である。 巻きずれ量の測定方法を説明するための図である。 第２実施形態に係るロール状電極を示す斜視図である。 図１４の１５−１５線に沿う断面図である。

＜第１実施形態＞
以下、添付した図面を参照しながら、本発明に係る第１実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明の都合上拡張されており、実際の比率とは異なる。

図１は、第１実施形態に係るロール状電極を示す斜視図である。図２は、第１テープ部材によって電極の巻き始め端部をコアに対して固定した様子を示す斜視図である。図３は、電極をコアに対して１周巻回した様子を示す斜視図である。図４は、第２テープ部材によって、電極の途中部位をコアに対して固定した様子を示す斜視図である。

第１実施形態に係るロール状電極１は、図１〜４に示すように、軸方向（図１の左右方向）に延在する円筒形状のコア１０と、コア１０の外周にロール状に巻回される電極２０と、を有する。ロール状電極１は、電極２０の巻き始め端部２１をコア１０に対して固定する第１テープ部材（固定部に相当する）３０と、電極２０の途中部位２３をコア１０に対して固定する第２テープ部材（規制部に相当する）４０と、をさらに有する。

コア１０は、図１に示すように、軸方向に延在して貫通する貫通孔１１を有する。貫通孔１１には、電極２０をコア１０に対して巻回する際に、回転可能な巻き取り軸（不図示）が挿入される。なお、コア１０は、外周が略円形状であれば限定されず、円柱形状等であってもよい。

コア１０を構成する材料は、例えば、アルミニウムである。しかしながら、これに限定されず、電極２０の熱膨張率よりも高い熱膨張率を備える金属であれば、他の金属材料であってもよい。

電極２０は、集電体と、活物質層と、を有する。活物質層を集電体上に積層する方法としては、電極スラリーを集電体に塗布・乾燥する方法などが挙げられるが、特に限定されない。電極２０としては、集電体の両面に活物質層が積層された構成、または集電体の片面に活物質層が積層された構成のいずれであってもよい。

電極２０は、負極および正極を備える。

負極の集電体を構成する材料は、電池用の集電体として従来用いられている部材が適宜採用され得る。一例を挙げると、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、チタンまたは銅が挙げられる。中でも電子伝導性、電池作動電位の観点からは、負極の集電体として銅が好ましい。負極の集電体の厚さは、特に限定されず、電池の使用目的を考慮して設定する。

負極の活物質層は、例えば、ハードカーボン（難黒鉛化炭素材料）である。しかし、これに特に限定することなく、例えば黒鉛系炭素材料や、リチウム−遷移金属複合酸化物を利用することも可能である。特に、カーボンおよびリチウム−遷移金属複合酸化物からなる負極活物質は、容量および出力特性の観点から好ましい。

正極の集電体を構成する材料は、負極の集電体を構成する材料と同じものを用いることができる。中でも、電子伝導性、電池作動電位の観点からは、正極の集電体としてアルミニウムが好ましい。しかし、これに特に限定することなく、例えばアルミニウム箔、ニッケルとアルミニウムのクラッド材、銅とアルミニウムのクラッド材、あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材を、利用することも可能である。正極の集電体の厚さは、特に限定せず、電池の使用目的を考慮して設定する。

正極の活物質層を構成する材料は、例えば、ＬｉＭｎ_２０_４である。しかし、これに特に限定されることはない。なお、容量および出力特性の観点から、リチウム−遷移金属複合酸化物を適用することが好ましい。

本発明において電極２０の集電体および活物質層の組み合わせとしては、後述するように、熱処理後にコア１０および電極２０の間に隙間が発生する組み合わせである必要がある。すなわち、電極２０全体として、コア１０の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を備える組み合わせである必要がある。

第１テープ部材３０は、図２に示すように、コア１０に対して、電極２０の巻き始め端部２１を固定する。第１テープ部材３０は、電極２０の巻き始め端部２１の軸方向の全域に亘って貼り付けられる。巻き始め端部２１とは、電極２０のうち、コア１０に対する巻き始めの位置である。

第１テープ部材３０は、図２において、下面側に粘着性を備える。

第１テープ部材３０としては、例えば、アクリル系粘着剤を使用したテープを用いることができるが、電極２０の巻き始め端部２１をコア１０に対して固定可能なテープ部材であれば特に限定されない。

第２テープ部材４０は、図３、４に示すように、電極２０の巻き始め端部２１と巻き終わり端部２２との間の途中部位２３を、コア１０に対して固定する。巻き終わり端部２２とは、電極２０のうち、コア１０に対する巻き終わりの位置である（図１参照）。

第２テープ部材４０は、図３において、下面側に粘着性を備える。

本実施形態において途中部位２３は、図３、４に示すように、電極２０のうち、コア１０に対して２周目に巻回される巻き領域に位置する。すなわち、第２テープ部材４０は、電極２０のうちコア１０に対して２周目に巻回される巻き領域の外周に貼り付けられ、コア１０に対して途中部位２３を固定する。

ところで、水分等を除去するための熱処理によるコア１０および電極２０の熱膨張に起因して、コア１０は電極２０を径方向外方に押圧する。このため、電極２０のうちコア１０に対して１周目に巻回される巻き領域における表面粗さは特に低下する。表面粗さが低下した１周目の巻き領域に第２テープ部材４０を貼った場合、第２テープ部材４０の、電極２０のうちコア１０に対して１周目に巻回される巻き領域に対する粘着力は低下し、巻きずれの抑制効果は低くなる。したがって、第２テープ部材４０は、電極２０のうちコア１０に対して１周目に巻回される巻き領域を避けて、２周目以降に巻回された巻き領域に貼り付けられることが好ましい。しかしながら、本発明は、第２テープ部材４０を、電極２０のうちコア１０に対して１周目の巻き領域に貼り付ける形態も含まれる。

第２テープ部材４０は、図４に示すように、電極２０の途中部位２３の軸方向の全域に亘って貼り付けられる。

第２テープ部材４０は、図４に示すように、軸方向から視て、第１テープ部材３０に対して、周方向の異なる位置に配置される。このように第２テープ部材４０を配置することによって、周方向の同じ位置に配置される場合と比較して、第１テープ部材３０および第２テープ部材４０の厚みによる、径方向外方に生じる段差の高さを低くすることができる。したがって、電極２０をコア１０に対して巻回する際に、巻き緩みや巻き締まりの発生を抑制することができる。なお、第２テープ部材４０は、第１テープ部材３０に対して、周方向の同じ位置に配置されてもよい。

第２テープ部材４０を構成する材料は、第１テープ部材３０を構成する材料と同様のものを用いることができる。

次に、第１実施形態に係るロール状電極１の製造方法について説明する。

まず、図２に示すように、第１テープ部材３０によって、コア１０に対して電極２０の巻き始め端部２１を固定する。

次に、巻き始め端部２１および巻き終わり端部２２の間の途中部位２３まで、電極２０をコア１０の外周にロール状に巻回する。

次に、図４に示すように、第２テープ部材４０によって、コア１０に対して途中部位２３を固定する。

そして、巻き終わり端部２２まで、電極２０をコア１０の外周にロール状に巻回する（図１参照）。

次に、図５〜図９を参照して、第１実施形態に係るロール状電極１の効果について説明する。図５〜図８は、巻きずれが発生するメカニズムの説明に供する図である。具体的に、図５は、熱処理前のロール状電極１を示す図であって、図５（Ａ）は側面図を、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ線に沿う概略断面図である。図６は、熱処理直後のロール状電極１を示す図であって、図６（Ａ）は側面図を、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線に沿う概略断面図である。図７は、熱処理後に大気温度に戻った際のロール状電極１を示す図であって、図７（Ａ）は側面図を、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の７Ｂ−７Ｂ線に沿う概略断面図である。図８は、巻きずれの様子を示す概略図である。図９は、本実施形態に係るロール状電極１の効果を説明するための図である。図５〜図９において、理解の容易のため、第１テープ部材３０は省略して示す。また、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）、図７（Ｂ）において、ハッチングは省略して示す。また、側面図とは、軸方向から視た図を示す。

まず、図５〜図８を参照して、巻きずれが発生するメカニズムについて説明する。

図５（Ａ）、（Ｂ）に示すようにコア１０に対して電極２０が巻回されたロール状電極に対して、ロール状電極の内部に存在する水分等を除去する目的で、熱処理を行う。熱処理は、例えば、１５０℃で２４時間行う真空乾燥である。

この結果、図６（Ａ）に示すように、コア１０および電極２０は熱膨張する。より具体的には、コア１０は、径方向の内方および径方向外方に広がるように拡大する。また、電極２０は、径方向外方に広がるように拡大する。このようにコア１０および電極２０が熱膨張するために、電極２０の巻き始め端部２１の近傍において、電極２０はコア１０から圧縮力を受ける（図６（Ｂ）矢印参照）。この結果、巻き始め端部２１の近傍において、電極２０の集電体が塑性変形するとともに、電極２０をコア１０に対して巻回する際に生じる電極２０間の微小な隙間が埋められる。よって、図６（Ｂ）に示すように、巻き始め端部２１が位置する内周側に向かって、電極２０の厚みＷが減少する。

そして、熱処理後に、大気温度に戻ると、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、コア１０は熱処理前の形状に戻る。これに対して、電極２０は、上述したように熱処理時に集電体が塑性変形するとともに、電極２０をコア１０に対して巻回する際に生じる電極２０間の微小な隙間が埋められるため、熱処理前の形状に戻らず、図７（Ａ）、（Ｂ）に示す形状となる。具体的には、コア１０および電極２０の間に隙間Ｓ１が形成されるとともに、巻き始め端部２１近傍における電極２０間にも隙間Ｓ２が形成される。隙間Ｓ２は、隙間Ｓ１よりも小さく形成され、コア１０の内周側から外周側につれて、小さくなるように形成される。

このように隙間Ｓ１、Ｓ２が形成されたロール状電極を輸送すると、比較例として第２テープ部材４０が設けられない場合、図８に示すように、コア１０に対して、電極２０が、軸方向に移動する巻きずれが生じる（図８矢印参照）。巻きずれは、図８に示すように、電極２０のうち特に巻き始め端部２１が位置する内周側において生じる。

これに対して、図９に示すように、第２テープ部材４０によって途中部位２３をコア１０に対して固定することによって、電極２０のコア１０に対する固定力が向上する。このため、巻きずれの発生を抑制することができる。上述したように、巻きずれは、電極２０のうち内周側において生じやすいため、第２テープ部材４０は、ロール状に巻回された電極２０の内周側に貼り付けられることが好ましい。

以上説明したように、第１実施形態に係るロール状電極１は、軸方向に延在する円筒形状のコア１０と、コア１０の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を備え、コア１０の外周にロール状に巻回される電極２０と、を有する。ロール状電極１は、コア１０に対して、電極２０の巻き始め端部２１を固定する第１テープ部材３０と、ロール状に巻回された電極２０のコア１０に対する軸方向の移動を規制する第２テープ部材４０と、をさらに有する。このため、コア１０の熱膨張率が電極２０の熱膨張率よりも大きいロール状電極１において、第２テープ部材４０によって巻きずれの発生を抑制することができる。

また、第２テープ部材４０は、電極２０の巻き始め端部２１と巻き終わり端部２２との間の途中部位２３を、コア１０に対して固定するテープ部材である。このため、第２テープ部材４０によって、電極２０のコア１０に対する固定力が向上する。したがって、第２テープ部材４０をコア１０および途中部位２３に貼り付ける容易な方法で、巻きずれの発生を抑制することができる。

また、第２テープ部材４０は、電極２０のうちコア１０に対して２周目に巻回された巻き領域に位置する途中部位２３を、コア１０に対して固定する。このため、電極２０のうち特に巻きずれが生じる内周側を、第２テープ部材４０によってコア１０に対して固定する。よって、巻きずれの発生をより好適に抑制することができる。さらに、電極２０のうち、上述したように熱処理によって表面粗さが低下する１周目の巻き領域を避けて、第２テープ部材４０を貼り付けるため、巻きずれの発生をより好適に抑制することができる。

また、第１テープ部材３０および第２テープ部材４０は、軸方向から視て、互いに周方向の異なる位置に配置される。このため、第１テープ部材３０および第２テープ部材４０が周方向の同じ位置に配置される場合と比較して、第１テープ部材３０および第２テープ部材４０の厚みによる、径方向外方に生じる段差の高さを低くすることができる。したがって、電極２０をコア１０に巻回する際に、巻き緩みや巻き締まりの発生を抑制することができる。

また、以上説明したように第１実施形態に係るロール状電極１の製造方法は、軸方向に延在する円筒形状のコア１０に対して、コア１０の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を備える電極２０の巻き始め端部２１を固定する。そして、巻き始め端部２１と巻き終わり端部２２との間の途中部位２３まで、電極２０をコア１０の外周にロール状に巻回する。そして、途中部位２３を第２テープ部材４０によってコア１０に対して固定し、巻き終わり端部２２まで、電極２０をコア１０の外周にロール状に巻回する。この製造方法によれば、巻き始め端部２１と巻き終わり端部２２との間の途中部位２３を、第２テープ部材４０によってコア１０に対して固定する。このため、電極２０のコア１０に対する固定力が向上する。したがって、コア１０の熱膨張率が電極２０の熱膨張率よりも大きいロール状電極１において、巻きずれの発生を抑制することができる。

次に、第１実施形態に係るロール状電極１の改変例について説明する。

＜改変例１＞
図１０は、改変例１に係るロール状電極２を示す斜視図である。上述した第１実施形態では、第２テープ部材４０は、電極２０の途中部位２３に対して軸方向の全域に亘って貼り付けられた。しかしながら、図１０に示すように、第２テープ部材２４０は、電極２０の軸方向に沿う幅Ｗ１よりも短く設けられ、少なくとも軸方向に交差する方向（周方向）に沿う電極２０の縁辺２４を、コア１０に対して固定する構成であってもよい。この構成によれば、第１実施形態と比較して、第２テープ部材２４０を使用する量を低減することができるため、ロール状電極２を低コストで製造することができる。

さらに、上述の第２テープ部材２４０である場合、第２テープ部材２４０間に位置する電極２０が露出する露出部２６には、３周目の巻き領域における電極２０が接触する。このため、電極２０が、第２テープ部材２４０よりも表面粗さが大きい場合は、第２テープ部材４０が途中部位２３に対して軸方向の全域に亘って貼り付けられる構成と比較して、電極２０のうち２周目の巻き領域と３周目の巻き領域との間の摩擦力は向上する。したがって、巻きずれの発生をより好適に抑制することができる。

＜改変例２＞
図１１は、改変例２に係るロール状電極３を示す概略図である。上述した第１実施形態では、第２テープ部材４０は、電極２０のうちコア１０に対して２周目に巻回された巻き領域に位置する途中部位２３を、コア１０に対して固定した。しかしながら、図１１に示すように、コア１０に対して固定される途中部位３２３は、軸方向から視て、ロール状に配置される電極２０の最外周２０Ａおよび最内周２０Ｂの中央部２０Ｃより内周側に位置してもよい。このように、第２テープ部材４０によって中央部２０Ｃより内周側に位置する途中部位３２３をコア１０に固定することによって、電極２０のうち特に巻きずれが生じる内周側を固定することができる。なお、図１２に示すように、コア１０に対して固定される途中部位４２３は、中央部２０Ｃより外周側に位置してもよい。

＜改変例３＞
上述した第１実施形態では、第１テープ部材３０および第２テープ部材４０は、片面に粘着性を備える片面テープを用いた。しかしながら、第１テープ部材３０および第２テープ部材４０は、両面に粘着性を備える両面テープであってもよい。

＜改変例４＞
上述した第１実施形態では、コア１０は、電極２０よりも熱膨張率の大きいアルミニウムのような金属材料によって構成された。しかしながら、コアは、紙管であってもよい。紙管は、水分の吸湿により膨張収縮が行われる。よって、コアが紙管であっても、輸送に伴って巻きずれは発生するため、第２テープ部材４０によって、電極２０の途中部位２３をコアに固定することによって、巻きずれの発生を抑制することができる。したがって、本発明において、膨張率とは、熱処理による熱膨張率および水分の吸湿による膨張率の両方の概念を含むものとする。

＜実施例＞
以下、実施例により本発明の第１実施形態をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

まず、電極２０の形成方法について説明する。ここでは、特に電極２０のうち負極を例に挙げて説明する。まず、負極スラリーは、塊状人造黒鉛（日立化成製のＭＡＧ−Ｄ）：ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン、結着材）をそれぞれ９２：８の組成比で、ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）に分散させて形成した。その後、厚さ１０μｍのＣｕ箔の表面にダイコーターにて負極スラリーを塗布し、８０℃のフローティング乾燥で負極を作製した。その後、プレスを行い、負極の密度が１．４ｇ／ｃｃになるまで充填した。電極２０の厚みは１３０μｍであった。

次に、電極２０をコア１０に巻き付けてロール状電極１を作製した。１本当たりの巻き取りの長さは９００ｍにした。コアの外径寸法は１６０ｍｍであった。

以下に、実施例１〜３および比較例１〜２について説明を行う。

＜実施例１＞
コアの材質としてアルミニウムを用いた。また、固定方法としては、第１実施形態で説明した図１に示す固定方法を用いた。第２テープ部材４０は、第１テープ部材３０から１０ｍ離間した位置で固定した。

＜実施例２＞
コアの材質としてアルミニウムを用いた。また、固定方法としては、改変例１で説明した図１０に示す固定方法を用いた。第２テープ部材２４０は、第１の固定部から１０ｍだけ離間した位置で固定した。

＜実施例３＞
コアの材質として紙管を用いた。また、固定方法としては、第１実施形態で説明した図１に示す固定方法を用いた。

＜比較例１＞
コアの材質としてアルミニウムを用いた。また、固定方法としては、第１テープ部材３０のみを用いて、第２テープ部材４０は用いなかった。

＜比較例２＞
コアの材質として紙管を用いた。また、固定方法としては、第１テープ部材３０のみを用いて、第２テープ部材４０は用いなかった。

次に、実施例１〜３および比較例１〜２に係るロール状電極に対して、恒温恒湿槽試験または熱処理試験を行った。以下、それぞれの試験方法について説明する。

恒温恒湿槽試験について説明する。具体的には、ロール状電極を恒温恒湿槽に入れて、ヒートサイクル試験を実施した。条件は以下の通りである。

（ｉ）温度２５℃、湿度５０％を２４時間
（ｉｉ）温度６０℃、湿度５０％を２４時間
（ｉｉｉ）温度２５℃、湿度１０％を２４時間
（ｉｖ）温度２５℃、湿度５０％を２４時間
上記（ｉ）〜（ｉｖ）のサイクルを２０セット行った。

熱処理試験について説明する。具体的には、ロール状電極を真空乾燥炉に入れ、温度１５０℃で２４時間の真空乾燥を行った。

次に、恒温恒湿槽試験または熱処理試験を行ったロール状電極に対して、ロードテストを行った。具体的には、ロール状電極を輸送ケースに入れ、フォークリフトでのストップ／ゴー試験を実施した。条件は以下の通りである。

速度：１０ｋｍ／ｈ、ストップ／ゴー回数：３回、荷重方向：軸方向
次に、巻きずれ量の評価方法について説明する。

図１３のように、罫書き線Ｌを引き、上述したロードテスト後の巻きずれ量Ｄを測定した。

実施例１〜３および比較例１〜２の巻きずれ量の評価結果を表１にまとめて示す。

＜比較結果＞
実施例１、２と比較例１との結果から、本発明の第１実施形態および改変例１により、ロール状電極を輸送する際に発生する巻きずれの発生を抑制できることが確認された。

また、第１実施形態に係る実施例１と改変例１に係る実施例２との結果を比較することにより、改変例１に係る実施例２では、巻きずれの発生をより好適に抑制できたことが分かる。これは、上述したように、電極２０が、第２テープ部材２４０よりも表面粗さが大きい場合、第２テープ部材２４０間に電極２０が露出する露出部２６が設けられることで、電極２０のうち２周目の巻き領域と３周目の巻き領域との間の摩擦力が向上するためである。

また、比較例２と実施例３の結果から、コアの材質としてアルミニウムの代わりに、紙管を使用した場合であっても、巻きずれの発生を抑制できることが確認された。これは、紙管が水分の吸湿により膨張収縮を行うためであり、本発明が熱膨張だけに効果があることを示すだけでなく、水分や熱など、あらゆる物理的な要因でコアと電極の膨張−収縮率に差がある場合に効果的であることを示している。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。第１実施形態と共通する部分は説明を省略して、第２実施形態のみに特徴のある箇所について説明する。第２実施形態に係るロール状電極４は、巻きずれの発生を抑制する手段において、第１実施形態に係るロール状電極１と異なる。

図１４は、第２実施形態に係るロール状電極４を示す斜視図である。図１５は、図１４の１５−１５線に沿う断面図である。

第２実施形態に係るロール状電極４は、図１４に示すように、コア１１０と、電極２０と、第１テープ部材３０と、リング板（規制部に相当する）１４０と、を有する。電極２０、および第１テープ部材３０の構成は、第１実施形態に係るロール状電極１の構成と同様であるため、説明は省略する。

コア１１０は、図１５に示すように、軸方向に延在する貫通孔１１と、外周部１１２に設けられる２つの溝部１１３Ａ、１１３Ｂと、を有する。

２つの溝部１１３Ａ、１１３Ｂは、図１５に示すように、電極２０に対して軸方向の両側に設けられる。２つの溝部１１３Ａ、１１３Ｂには、後述するリング板１４０の凸部１４４が嵌合される。

リング板１４０は、ロール状に巻回された電極２０のコア１０に対する軸方向の移動を規制する。リング板１４０は、ロール状に巻回された電極２０に対する軸方向の両側に２つ配置される。

リング板１４０は、図１５に示すように、本体部１４１と、本体部１４１の内周側に設けられた凹部１４２と、凹部１４２に配置される弾性部材１４３と、弾性部材１４３によって径方向内方に付勢力が付与される凸部１４４と、を有する。

本体部１４１の外周は、軸方向から視てロール状に配置される電極２０の最外周２０Ａと最内周２０Ｂとの間の中央部２０Ｃよりも内周側となるように構成される。なお、本体部１４１の外周は、中央部２０Ｃを越えて外周側となるように構成されてもよい。

弾性部材１４３は、凹部１４２に固定される。また、凸部１４４は、弾性部材１４３に固定される。それぞれの固定手段は特に限定されない。

凸部１４４は、弾性部材１４３によって径方向内方に付勢力が付与されて、コア１１０の２つの溝部１１３Ａ、１１３Ｂに嵌合される。これによって、リング板１４０は、コア１１０の外周に固定される。

このように構成されたロール状電極４によれば、ロール状に巻回された電極２０に対する軸方向の両側にリング板１４０が固定して配置される。このため、コア１１０の膨張率が電極２０の膨張率よりも大きいロール状電極４において、リング板１４０によって巻きずれの発生を抑制することができる。

次に、第２実施形態に係るロール状電極４の製造方法について、説明する。

まず、第１テープ部材３０によって、コア１１０に対して、電極２０の巻き始め端部２１を固定する。

そして、電極２０の巻き終わり端部２２まで、電極２０をコア１１０の外周にロール状に巻回する。

そして、ロール状に巻回された電極２０に対する軸方向の両側であってコア１１０の外周にリング板１４０を配置して固定する。このとき、リング板１４０の凸部１４４は、弾性部材１４３によって径方向内方に付勢力が付与されて、コア１１０の２つの溝部１１３Ａ、１１３Ｂに嵌合される。

なお、上述の製造方法に限られず、リング板１４０をコア１１０の外周に配置して固定した後に、コア１１０の外周に電極２０をロール状に巻回する製造方法であってもよい。

以上説明したように、第２実施形態に係るロール状電極４のリング板１４０は、ロール状に巻回された電極２０に対する軸方向の両側に、コア１１０の外周に固定可能に配置される。このため、コア１１０の熱膨張率が電極２０の熱膨張率よりも大きいロール状電極４において、リング板１４０によって巻きずれの発生を抑制することができる。

また、リング板１４０の外周は、軸方向から視てロール状に配置される電極２０の最外周２０Ａと最内周２０Ｂとの間の中央部２０Ｃよりも内周側となるように構成される。このため、特に巻きずれが生じる内周側における移動を規制することができる。

また、以上説明したように、第２実施形態に係るロール状電極４の製造方法は、軸方向に延在する円筒形状のコア１１０に対して、コア１１０の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を備える電極２０の巻き始め端部２１を固定する。そして、電極２０の巻き終わり端部２２まで、電極２０をコア１１０の外周にロール状に巻回し、ロール状に巻回された電極２０に対する軸方向の両側であってコア１１０の外周にリング板１４０を配置して固定する。このため、コア１１０の熱膨張率が電極２０の熱膨張率よりも大きいロール状電極４において、リング板１４０によって巻きずれの発生を抑制することができる。

また、第２実施形態にかかるロール状電極４の製造方法は、軸方向に延在する円筒形状のコア１１０の外周に、軸方向に所定の距離をおいて一対のリング板１４０を配置して固定する。そして、一対のリング板１４０の間において、コア１１０に対して、コア１１０の熱膨張率よりも小さい熱膨張率を備える電極２０の巻き始め端部２１を固定し、電極２０の巻き終わり端部２２まで、電極２０をコア１１０の外周にロール状に巻回する。このため、コア１１０の熱膨張率が電極２０の熱膨張率よりも大きいロール状電極４において、リング板１４０によって巻きずれの発生を抑制することができる。

１、２、３、４ ロール状電極、
１０、１１０ コア、
２０ 電極、
２０Ａ 最内周、
２０Ｂ 最外周、
２０Ｃ 中央部、
２１ 巻き始め端部、
２２ 巻き終わり端部、
２３ 途中部位、
２４ 縁辺、
３０ 第１テープ部材（固定部）、
４０、２４０ 第２テープ部材（規制部）、
１４０ リング板（規制部）、
Ｗ１ 電極の軸方向に沿う幅。

【０００２】
、切断加工が行われる場所まで輸送される場合がある。本発明者らは、上述の熱処理をした後、ロール状電極を輸送する際に、ロール状に巻かれた電極がコアに対して軸方向にずれてしまう現象（いわゆる巻きずれ）が発生するという問題があることを新たに見出した。そして、本発明者らの検討によれば、ロール状電極を構成するコアの膨張率が電極の膨張率よりも大きい場合にこの問題が特に発生することが見出された。これは、熱処理が施される際に、電極がコアから圧縮力を受けて、熱処理後に、コアと電極との間および電極間に隙間が発生することに起因するためであることが分かった。さらに、上述の特許文献２に記載の技術のように、コアに対して電極の巻き始め端部を固定したとしても、巻きずれの発生を防止することはできないことも判明した。
［０００７］
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、コアの膨張率が電極の膨張率よりも大きいロール状電極において、巻きずれの発生を抑制しうる手段を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［０００８］
上記目的を達成する本発明に係るロール状電極は、軸方向に延在する、外周が略円形状のコアと、前記コアの膨張率よりも小さい膨張率を備え、前記コアの外周にロール状に巻回される電極と、を有する。また、ロール状電極は、前記コアに対して、前記電極の巻き始め端部を固定する固定部と、ロール状に巻回された前記電極の前記コアに対する前記軸方向の移動を規制する規制部と、を有する。前記規制部は、前記電極の前記巻き始め端部と巻き終わり端部との間の途中部位を、前記コアに対して固定するテープ部材である。
［０００９］
また、上記目的を達成する本発明に係るロール状電極の製造方法は、軸方向に延在する、外周が略円形状のコアに対して、前記コアの膨張率よりも小さい膨張率を備える電極の巻き始め端部を固定する。そして、前記巻き始め端部と前記電極の巻き終わり端部との間の途中部位まで、前記電極を前記コアの外周にロール状に巻回する。そして、前記途中部位をテープ部材によって前記コアに対して固定し、前記巻き終わり端部まで、前記電極を前記コアの外周にロール状に巻回する。

【０００３】
［００１０］
また、上記目的を達成する本発明に係るロール状電極は、軸方向に延在する、外周が略円形状のコアと、前記コアの膨張率よりも小さい膨張率を備え、前記コアの外周にロール状に巻回される電極と、を有する。また、ロール状電極は、前記コアに対して、前記電極の巻き始め端部を固定する固定部と、ロール状に巻回された前記電極の前記コアに対する前記軸方向の移動を規制する規制部と、を有する。前記規制部は、ロール状に巻回された前記電極に対する前記軸方向の両側に、前記コアの外周に固定可能に配置されるリング板である。前記リンク板の外周は、前記軸方向から視てロール状に配置される前記電極の最外周と最内周との間の中央部よりも内周側となるように構成される。
また、上記目的を達成する本発明に係るロール状電極の製造方法は、軸方向に延在する、外周が略円形状のコアに対して、前記コアの膨張率よりも小さい膨張率を備える電極の巻き始め端部を固定する。そして、前記電極の巻き終わり端部まで、前記電極を前記コアの外周にロール状に巻回する。そして、ロール状に巻回された前記電極に対する前記軸方向の両側であって前記コアの外周に、外周が、前記軸方向から視てロール状に配置される前記電極の最外周と最内周との間の中央部よりも内周側となるように構成されるリング板を配置して固定する。
［００１１］
また、上記目的を達成する本発明に係るロール状電極の製造方法は、軸方向に延在する、外周が略円形状のコアの外周に、前記軸方向に所定の距離をおいて、外周が、前記軸方向から視てロール状に配置される前記電極の最外周と最内周との間の中央部よりも内周側となるように構成される一対のリング板を配置して固定する。そして、前記一対のリング板の間において、前記コアに対して、前記コアの膨張率よりも小さい膨張率を備える電極の巻き始め端部を固定する。そして、前記電極の巻き終わり端部まで、前記電極を前記コアの外周にロール状に巻回する。
発明の効果
［００１２］
上記のように構成したロール状電極によれば、ロール状に巻回された電極のコアに対する軸方向の移動を規制する規制部を有する。このため、コアの膨張率が電極の膨張率よりも大きいロール状電極において、熱処理後に、コアと電極との間および電極間に隙間が発生することに起因して発生する巻きずれを規制部によって抑制することができる。
［００１３］
また、上記のように構成したロール状電極の製造方法によれば、電極の巻き始め端部と巻き終わり端部との間の途中部位を、テープ部材によってコアに対して固定する。このため、電極のコアに対する固定力が向上する。したがって、コアの膨張率が電極の膨張率よりも大きいロール状電極において、巻きずれの発生を抑制することができる。
［００１４］
また、上記のように構成したロール状電極の製造方法によれば、ロール状に巻回された電極に対する軸方向の両側にリング板が配置される。このため、コアの膨張率が電極の膨張率よりも大きいロール状電極において、リング板によって巻きずれの発生を抑制することができる。
図面の簡単な説明

Claims (12)

1. 軸方向に延在する、外周が略円形状のコアと、
   前記コアの膨張率よりも小さい膨張率を備え、前記コアの外周にロール状に巻回される電極と、
   前記コアに対して、前記電極の巻き始め端部を固定する固定部と、
   ロール状に巻回された前記電極の前記コアに対する前記軸方向の移動を規制する規制部と、を有するロール状電極。
2. 前記規制部は、前記電極の前記巻き始め端部と巻き終わり端部との間の途中部位を、前記コアに対して固定するテープ部材である請求項１に記載のロール状電極。
3. 前記テープ部材は、前記軸方向から視てロール状に配置される前記電極の最外周と最内周との間の中央部より内周側に位置する前記途中部位を、前記コアに対して固定する請求項２に記載のロール状電極。
4. 前記テープ部材は、前記電極のうち前記コアに対して２周目以降に巻回された巻き領域に位置する前記途中部位を、前記コアに対して固定する請求項２または３に記載のロール状電極。
5. 前記固定部および前記テープ部材は、前記軸方向から視て、互いに周方向の異なる位置に配置される請求項２〜４のいずれか１項に記載のロール状電極。
6. 前記テープ部材は、前記電極の前記軸方向に沿う幅よりも短く設けられ、少なくとも前記軸方向に交差する方向に沿う前記電極の縁辺を、前記コアに対して固定する請求項２〜５のいずれか１項に記載のロール状電極。
7. 前記電極は、前記テープ部材よりも表面粗さが大きい請求項６に記載のロール状電極。
8. 前記規制部は、ロール状に巻回された前記電極に対する前記軸方向の両側に、前記コアの外周に固定可能に配置されるリング板である請求項１に記載のロール状電極。
9. 前記リング板の外周は、前記軸方向から視てロール状に配置される前記電極の最外周と最内周との間の中央部よりも内周側となるように構成される請求項８に記載のロール状電極。
10. 軸方向に延在する、外周が略円形状のコアに対して、前記コアの膨張率よりも小さい膨張率を備える電極の巻き始め端部を固定し、
    前記巻き始め端部と前記電極の巻き終わり端部との間の途中部位まで、前記電極を前記コアの外周にロール状に巻回し、
    前記途中部位をテープ部材によって前記コアに対して固定し、
    前記巻き終わり端部まで、前記電極を前記コアの外周にロール状に巻回する、ロール状電極の製造方法。
11. 軸方向に延在する、外周が略円形状のコアに対して、前記コアの膨張率よりも小さい膨張率を備える電極の巻き始め端部を固定し、
    前記電極の巻き終わり端部まで、前記電極を前記コアの外周にロール状に巻回し、
    ロール状に巻回された前記電極に対する前記軸方向の両側であって前記コアの外周にリング板を配置して固定する、ロール状電極の製造方法。
12. 軸方向に延在する、外周が略円形状のコアの外周に、前記軸方向に所定の距離をおいて一対のリング板を配置して固定し、
    前記一対のリング板の間において、前記コアに対して、前記コアの膨張率よりも小さい膨張率を備える電極の巻き始め端部を固定し、
    前記電極の巻き終わり端部まで、前記電極を前記コアの外周にロール状に巻回するロール状電極の製造方法。