WO2011118514A1 - 電池セル - Google Patents

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Definitions

  • a secondary battery which is a battery cell that can be repeatedly charged and discharged, may be used as a power buffer for a power generation device or the like in addition to a power source.
  • a secondary battery which is a battery cell that can be repeatedly charged and discharged, may be used as a power buffer for a power generation device or the like in addition to a power source.
  • battery cells two types of battery cells of a wound type and a stacked type are known.
  • the laminated battery cell has a laminate in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are laminated via a separator. Positive and negative electrode plates are obtained by providing electrode active materials on both sides of a current collector.
  • a battery cell includes a plate-shaped current collector, a first electrode active material coated on one surface of the current collector, and a coating on the other surface of the current collector.
  • a first electrode plate provided with a second electrode active material, a first separator disposed so as to cover the first electrode active material, and the first separator through the first separator.
  • a first angle that is an angle with the current collector is larger than a second angle that is an angle between the inclined surface from the end toward the surface of the second electrode active material and the current collector.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a schematic configuration of a stacked battery cell according to the present invention.
  • 2A is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG.
  • the battery cell 1 includes a hollow battery container 2 and a stacked body 3 accommodated inside the battery container 2.
  • an XYZ orthogonal coordinate system corresponding to the width, thickness, and height direction of the battery case 2 is used.
  • the battery cell 1 is, for example, a lithium ion secondary battery.
  • the electrolyte solution is stored inside the battery container 2.
  • an insulating plate (not shown) is disposed between the accommodated laminate 3 and the inner wall of the battery container 2.
  • FIG. 2B it appears that there is a large gap between the width of the laminate 3 in the Y-axis direction and the inner wall of the battery case 2 in the Y-axis direction.
  • the combined width is almost the same as the inner wall
  • the battery container 2 includes a container body 20 having an opening and a lid 21 that closes the opening and is joined to the container body 20.
  • the application range of the present invention is not limited to the shape and material of the battery case 2.
  • the container body 20 of the present embodiment has a rectangular parallelepiped outer shape, and has a rectangular frame shape in cross section parallel to the opening surface including the opening.
  • the lid 21 has a rectangular planar shape.
  • the container body 20 and the lid 21 are made of aluminum, for example, and are joined to each other by welding or the like.
  • the first electrode plates 31 and the second electrode plates 32 are alternately stacked with the first separator 33 or the second separator 34 interposed therebetween. It has a structure.
  • the first separator 33 covers one surface (main surface) 311 of the front and back surfaces of the first electrode plate 31.
  • the second separator 34 covers the other surface (main surface) 312 of the front and back surfaces of the first electrode plate 31.
  • the first separator 33 and the second separator 34 are joined together by being fused to each other at the joining portion 35, and constitute a covering 36.
  • FIG. 3A is a plan view showing the first electrode plate and the cover.
  • 3B is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 3A.
  • the first inclination angle ⁇ at which the first inclined surface 316 is inclined with respect to the current collector 313 is the second inclination angle ⁇ at which the second inclined surface 317 is inclined with respect to the current collector 313. Is bigger than. Therefore, the angle ⁇ 1 (angle between the second surface 312 of the first electrode plate 31 and the second inclined surface 317) of the corner portion P2 shown in FIG. 4 is the angle ⁇ 1 (first electrode plate) of the corner portion P1.
  • the angle between the first surface 311 and the first inclined surface 316 ie, the first angle). Therefore, as will be described with reference to FIGS. 5A and 5B, the pressure and frictional force applied to the corner portion P2 by the second separator 34 are the same when the angles of the corner portions P1 and P2 are equal (for example, both the angles P1 and P2 are (when ⁇ 1).
  • the angle ⁇ 1 of the corner portion P2 formed by the second surface 312 of the first electrode plate 31 and the second inclined surface 317 is equal to the first surface 311 of the first electrode plate 31 and the first inclination.
  • the angle is larger than the angle ⁇ 1 of the corner portion P1 formed with the surface 316. That is, since ⁇ + ⁇ 90 °, ⁇ 1> ⁇ 1 while maintaining the relationship of ⁇ 1 + ⁇ 1 ⁇ 270 °. Specifically, 135 ° ⁇ 1 ⁇ 180 ° and 90 ° ⁇ 1 ⁇ 135 °.
  • the shape may be such that the strength of the pointed portion is maintained and the separator is not broken. Therefore, in some cases, ⁇ + ⁇ 90 ° may not be satisfied. For example, 60 ° ⁇ ⁇ + ⁇ ⁇ It may be 90 °.
  • the first separator 33 is disposed on the fusion support base 9, and the first electrode plate 31 is disposed on the first separator 33. To do. Then, the first electrode plate 31 is disposed so that the corner portion P1 is in contact with the first separator 33. Thereafter, the second separator 34 is disposed on the first electrode plate 31. Then, a heat sealer (not shown) is applied to a position outside the end portion 39 of the first electrode plate 31 and close to the first electrode plate 31 (a position indicated by a white arrow shown in FIG. 5A). The first separator 33 and the second separator 34 are fused while pressing the second separator 34 toward the first separator 33 with a heat sealer.
  • the second separator 34 is deformed from the second surface 312 of the first electrode plate 31 toward the first separator 33.
  • the heat sealer presses the second separator 34 toward the first separator 33 for pressure bonding, the second separator 34 is pulled toward the joining portion 35, and the second electrode active material 315 has a corner.
  • a frictional force is applied to the corner of the portion P2.
  • the joint portion 35 is endless in the X direction. This is because it is formed close to the portion 39.
  • first surface 311 and the second surface 312, the first inclined surface 316 and the second inclined surface 317, and the interface 318 and the interface 319 of the first electrode plate 31 are illustrated by straight lines. These surfaces may actually contain irregularities. These surfaces can be specified by smoothing the unevenness by processing the positions of points on the surface measured using, for example, SEM or the like by various approximation methods such as the least square method or statistical methods.
  • the blade edge 411 protrudes from the first pressing portion 42 and the second pressing portion 43, and the blade edge 411 cuts the original plate 31a. Since the 1st press part 42 and the 2nd press part 43 are pressing the original plate 31a, the relative position of the original plate 31a and the cutting die 4 is controlled, and the blade edge
  • the original plate 31 a located inside the punching blade 41 is die-cut as the first electrode plate 31.
  • the punching blade 41 since the punching blade 41 has a plate thickness, the cut surfaces on both sides of the punching blade 41 are pushed apart by a distance corresponding to the plate thickness in a direction away from each other.
  • the cutting portion 39a receives a compressive force F2 in a direction along the main surface of the original plate 31a from the inner peripheral surface 412 of the punching blade 41. Since the original plate 31a between the inner peripheral surface 412 and the side surface 42b of the first pressing portion 42 is not pressed by the first pressing portion 42 due to the interval d, the upper plate 31a is allowed to be deformed upward. Deform. As a result, the cut surface of the first electrode active material 315 a is inclined with respect to the surface of the original plate 31 a and becomes the second inclined surface 317 of the first electrode plate 31.
  • the compressive force F2 can be decomposed into a component force F3 parallel to the tangent L and a component force F4 perpendicular to the tangent L.
  • the first electrode active material 314a in the cut portion 39a is pressed toward the protective sheet 81 by the component force F4 and is compressed and deformed to become the first inclined surface 316 of the first electrode plate 31.
  • the second inclined surface 317 shown in FIG. 4 is a contact surface with the inner peripheral surface 412 of the punching blade 41 shown in FIG.
  • the first inclined surface 316 shown in FIG. 4 is a contact surface with the protective sheet 81. Therefore, the angle formed by the first inclined surface 316 and the second inclined surface 317 shown in FIG. 4 is approximately the same as the angle formed by the inner peripheral surface 412 shown in FIG. Approximately 90 °).
  • FIG. 9 illustrates die cutting using a single-blade cutting blade
  • die cutting may be performed with a double-blade cutting blade.
  • 10 is different from FIG. 9 in that a double-blade punching blade 41a is used.
  • the punching blade 41a includes a cutting edge having a total angle of 2 ⁇ .
  • the cutting edge of the punching blade 41 a has an inclination of an angle ⁇ from a virtual line perpendicular to the surface of the protective sheet 81.
  • the relationship between ⁇ 3 corresponding to ⁇ and ⁇ 3 corresponding to ⁇ is ⁇ 3 ⁇ 3 and ⁇ 3 + ⁇ 3 + ⁇ 90 °.
  • the punching blade 41a is not a single blade, it cannot be set to ⁇ 3 + ⁇ 3 ⁇ 90 °, but it may be of a shape that maintains the strength of the pointed portion and does not break the separator. For example, 60 ° ⁇ ⁇ 3 + ⁇ 3 ⁇ 90 ° may be set. In this case, a double-edged blade with 0 ° ⁇ ⁇ ⁇ 30 ° is used. Even in this case, the same effects as those described in FIGS. 5A and 5B can be obtained.
  • the battery performance can be prevented from being deteriorated, the electrode active material can be prevented from being detached, and the separator can be prevented from being damaged, so that a battery cell excellent in safety can be provided.

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Abstract

　本発明の電池セルは、集電体（３１３）の端部から第１の電極活物質（３１４）の表面（３１１）に向かう斜面（３１６）と集電体（３１３）との角度である第１の角度が、集電体（３１３）の端部から第２の電極活物質（３１５）の表面（３１２）に向かう斜面（３１７）と集電体（３１３）との角度である第２の角度より大きい。

Description

電池セル
　本発明は、電池セルに関する。
　本願は、２０１０年３月２６日に、日本に出願された特願２０１０－０７３１７１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来から、各種電気装置の電力源として電池セルが用いられている。繰返し充放電可能な電池セルである二次電池は、電力源の他に発電装置等の電力バッファとして用いられることもある。電池セルとしては、捲回型と積層型の大きく２種の電池セルが知られている。このうち、積層型の電池セルは、正極板と負極板とがセパレータを介して積層された積層体を有している。正負の電極板は、集電材の両面に電極活物質が設けられたものである。
　近年、電極板とセパレータの位置ずれを低減可能な技術が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、正負の電極板の一方の電極板が袋状のセパレータに包装されている。一方の電極板とセパレータとの相対位置が規制されるので、電極板とセパレータとで位置ずれを生じ難くなる。
　袋状のセパレータで電極板を包装するには、例えば、支持台等の上に支持されたセパレータの上に電極板を配置し、電極板の上に他のセパレータを配置する。そして、上方のセパレータを下方のセパレータに向けて押圧しつつ加熱する。電極板の周辺にて上下のセパレータが互いに熱で溶融且つ圧着（以下、融着という）されることにより、袋状のセパレータに電極板が包装された構成が得られる。
日本国特開２００８－２６９８１９号公報
　上述のようにしてセパレータに包装された電極板では、下記の不都合を生じるおそれがある。電極板の周辺にて上下のセパレータを熱圧着するので、上下のセパレータを互いに密着させる力が、電極板の縁端の角部にも押圧力として作用する。特に電極板の上面では、上方のセパレータが下方に傾斜して上記角部と接触するので、角部に圧力が集中的に作用する。
　角部に圧力が集中的に作用すると、電極活物質の角部が破損して欠落しやすくなる。電極活物質が欠落すると、電極板上の電極活物質の量が減少することで電池性能が低下することや、欠落した電極活物質が異物になることでセパレータの損傷が誘発される等の不都合を生じる。
　本発明は、上述の事情に鑑み成されたものであって、電極板がセパレータに包装されているとともに、電極活物質の欠落やセパレータの損傷を生じにくく、安全上優れた電池セルの提供を目的の１つとする。
　本発明では、前記目的を達成するために以下の構成を採用している。
　本発明の一態様に係る電池セルは、板状の集電体と、前記集電体の一方の面に塗工された第１の電極活物質と、前記集電体の他方の面に塗工された第２の電極活物質と、を備えた第１の電極板と、前記第１の電極活物質を覆って配置された第１のセパレータと、前記第１のセパレータを介して前記第１の電極板に積層され、前記第１の電極板と極性の異なる第２の電極板とを有し、前記集電体の端部から前記第１の電極活物質の表面に向かう斜面と前記集電体との角度である第１の角度は、前記端部から前記第２の電極活物質の表面に向かう斜面と前記集電体との角度である第２の角度より大きいことを特徴とする。
　第１の角度が第２の角度より小さいことで、第１および第２の電極活物質がいずれも第１の角度を有する場合に比べ、第２の電極活物質の量が第１の電極活物質の量より多くなる。これにより、電池性能の劣化を防止できる。また、第１の電極活物質が第１の角度ではなく第２の角度を有している場合に比べ、第１のセパレータにより生じる摩擦力を緩和させて第１の電極活物質の欠落を防止することが可能となる。
　本発明の電池セルによれば、電池性能の劣化防止、電極活物質の脱離防止、且つセパレータの損傷防止が可能となり、安全上優れた電池セルを提供できる。
本発明に係る電池セルの概略構成を示す分解斜視図である。 図１のＡ－Ａ’線断面図である。 図１のＢ－Ｂ’線断面図である。 第１の電極板および被覆体を示す平面図である。 図３ＡのＣ－Ｃ’線断面図である。 第１、第２の傾斜面が主面となす傾斜角の説明図である。 被覆体の形成方法を示す断面図である。 被覆体の形成方法を示す断面図である。 第１、第２の傾斜面の傾斜角の評価方法の説明図である。 抜き型の平面図である。 図６ＡのＤ－Ｄ’線断面図である。 電極板の原板が切断される様子を示す断面図である。 電極板の原板が切断される様子を示す断面図である。 電極板の原板が切断される様子を示す断面図である。 片刃の抜き刃で原板の切断時に原板に作用する力を示す説明図である。 両刃の抜き刃で原板を切断した際の原板の変形を示す説明図である。
　以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。実施形態で説明する要素の全てが本発明に必須であるとは限らない。実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。
　図１は、本発明に係る積層型電池セルの概略構成を模式的に示す分解斜視図である。図２Ａは図１のＡ－Ａ’線矢視断面図である。図２Ｂは図１のＢ－Ｂ’線矢視断面図である。電池セル１は、中空の電池容器２と、電池容器２の内部に収容された積層体３とを備える。以下の説明では、電池容器２の幅、厚さ及び高さ方向に対応するＸＹＺ直交座標系を用いる。
　電池セル１は、例えばリチウムイオン二次電池である。電池容器２の内部には、電解液が貯留される。また、収容される積層体３と電池容器２の内壁との間には、図示しない絶縁板が配置される。図２Ｂでは積層体３のＹ軸方向の幅と電池容器２のＹ軸方向の内壁との間に大きな隙間があるように見えるが、実際には上記絶縁板と積層体３のＹ軸方向の幅を合わせた寸法は、上記内壁の寸法とほぼ同じとなる。
　電池容器２は、開口を有する容器本体２０と、この開口を塞いで容器本体２０と接合された蓋２１とからなる。本発明の適用範囲は、電池容器２の形状や材質に限定されない。
　本実施形態の容器本体２０は、外形が直方体状であり、開口を含んだ開口面に平行な断面形状が矩形枠状である。蓋２１は、平面形状が矩形である。容器本体２０および蓋２１は、例えばアルミニウム製であり、溶接等により互いに接合されている。
　蓋２１には、電池容器２の外部に向かって突出した電極端子２２、２３が設けられている。電池セル１の内部と外部とで、電極端子２２、２３を介して電力の受け渡しが可能になっている。例えば、電極端子２２が正極端子であり、電極端子２３が負極端子である。
　図２Ａ及び図２Ｂに示すように積層体３は、第１の電極板３１と第２の電極板３２とが、第１のセパレータ３３または第２のセパレータ３４を挟んで、交互に積層された構造になっている。第１のセパレータ３３は、第１の電極板３１の表裏の一面（主面）３１１を被覆している。第２のセパレータ３４は、第１の電極板３１の表裏の他面（主面）３１２を被覆している。第１のセパレータ３３と第２のセパレータ３４は、接合部３５で互いに融着されることで接合されて一体化されており、被覆体３６を構成している。
　第１の電極板３１は正極板であり、第２の電極板３２は負極板である。
　第１の電極板３１は、例えば平面形状が矩形の薄板状のものである。第１の電極板３１は、電極タブ３７を含んでいる。電極タブ３７は、積層方向（Ｙ方向）から平面視した状態で、電極端子２２に向かう方向に延びている。電極タブ３７は、接続導電部（リード）２４を介して電極端子２２と電気的に接続されている。
　第２の電極板３２は、例えば平面形状が矩形の薄板状のものである。第２の電極板３２は、電極タブ３８を含んでいる。電極タブ３８は、積層方向から平面視したときに電極タブ３７と重ならない部分に設けられており、電極端子２３に向かう方向に延びている。電極タブ３８は、接続導電部（リード）２５を介して電極端子２３と電気的に接続されている。
　なお、第１の電極板３１に塗工される電極活物質（正極活物質）はＺ方向で負極活物質の寸法に収まるように設計されている。すなわち、正極活物質のＺ方向の寸法は負極活物質のＺ方向の寸法よりも小さく、正極活物質のＺ方向の両端が負極活性物質のＺ方向の両端よりも内側に配置されている。
　次に、第１の電極板３１および被覆体３６について詳しく説明する。ここでは、正極板である第１の電極板３１が袋状のセパレータである被覆体３６で被覆される構成を詳述する。なお、第１の電極板３１と異なる極性の電極板、すなわち負極板である第２の電極板３２も第１の電極板３１と同様に構成してもよい。また、第１の電極板３１と第２の電極板３２の両電極板を同様に被覆体３６で被覆してもよい。
　図３Ａは、第１の電極板および被覆体を示す平面図である。図３Ｂは図３ＡのＣ－Ｃ’線断面図である。図４は第１、第２の傾斜面が第１の電極活物質及び第２の電極活物質が集電体の主面となす傾斜角の説明図である。図５Ａ及び図５Ｂは被覆体の形成方法を示す断面図である。図６は、第１、第２の傾斜面の傾斜角の評価方法の説明図である。
　図３Ａでは、第１の電極板３１の面がＸＺ平面にあるように図示されている。図３Ａに示すように接合部３５は、積層方向から平面視した第１の電極板３１を囲むように設けられている。ここでは、第１の電極板３１において電極タブ３７の基端を含んだ辺を除いた３辺に沿う部分に連続して、接合部３５が設けられている。もちろん、第１の電極板３１において電極タブ２４の基端付近を除いた４辺に沿う部分に連続して、接合部３５を設けてもよい。
　被覆体３６は、上記３辺に沿う部分が接合部で接続され、他の１辺に沿う部分に開口を有する袋状に形成されている。第１の電極板３１は、被覆体３６の内側に収容されており、電極タブ３７が被覆体３６の開口を通して被覆体３６の外側に露出している。
　図３Ｂに示すように、正極板である第１の電極板３１は、集電体３１３、第１の電極活物質３１４、および第２の電極活物質３１５を有している。集電体３１３は、例えばアルミニウム等の導体箔からなり、厚みが５μｍから３０μｍ程度である。第１の電極活物質３１４および第２の電極活物質３１５は、いずれも同一の電極活物質であり、例えば厚みが１０μｍ～２００μｍ程度の３元系材料LiNixCoyMnzO2（x+y+z=1）である。なお、負極板である第２の電極板３２は、正極板の約半分程度の厚みのカーボン材料（人造黒鉛、天然黒鉛等）である。
　第１の電極活物質３１４は、集電体３１３の片面（第１の面）に設けられている。第１の電極活物質３１４の片面（第１の面）は集電体３１３に接しており、他面（第２の面）が第１の電極板３１の一面（第１の面）３１１（第１の電極活物質３１４の表面ともいう）になっている。第２の電極活物質３１５は、集電体３１３のもう一方の片面（第２の面）に設けられている。第２の電極活物質３１５の片面（第１の面）は集電体３１３に接しており、他面（第２の面）が、第１の電極板３１の他面（第２の面）３１２（第２の電極活物質３１５の表面ともいう）になっている。第１の電極板３１の縁（端部）３９には、第１の電極板３１の第１の面３１１と連続する第１の傾斜面３１６と、第１の電極板３１の第２の面３１２と連続する第２の傾斜面３１７とが形成されている。
　第１の傾斜面３１６が集電体３１３に対して傾斜している第１の傾斜角βは、第２の傾斜面３１７が集電体３１３に対して傾斜している第２の傾斜角αよりも大きくなっている。このため、図４に示す角部Ｐ２の角度α１（第１の電極板３１の第２の面３１２と第２の傾斜面３１７との角度）は角部Ｐ１の角度β１（第１の電極板３１の第１の面３１１と第１の傾斜面３１６との角度すなわち第１の角度）よりも大きくなる。従って、図５Ａおよび図５Bで説明するように、第２のセパレータ３４により角部Ｐ２に加えられる圧力および摩擦力は、角部Ｐ１とＰ２の角度が等しい場合（例えば角度Ｐ１とＰ２の双方がβ１である場合）に比べて小さくなる。
　なお、第１の傾斜面３１６と第２の傾斜面３１７とからなる形状が尖っている場合、電極板の他の部分に比べてこの尖った部分では強度が弱くなることがある。この場合、電極板の折れ曲がりが発生する恐れや、上記尖った部分でセパレータの破れを誘発してしまう恐れがある。
　そこで、これらを防止すべく、本実施形態では、第１の傾斜角βと第２の傾斜角αとの和が略９０°であり、かつ第２の傾斜角αの範囲が０＜α＜４５°であり、かつ第１の傾斜角αの範囲が４５°＜β＜９０°となるように設計される。このため、第１の電極板３１の第２の面３１２と第２の傾斜面３１７とからなる角部Ｐ２の角度α１は、第１の電極板３１の第１の面３１１と第１の傾斜面３１６とからなる角部Ｐ１の角度β１よりも、大きな角度となる。すなわち、α+β≒９０°であるので、α１＋β１≒２７０°の関係を保ちつつα１＞β１となる。具体的には、１３５°＜α１＜１８０°且つ９０°＜β１＜１３５°となる。
　もちろん、上記尖った部分の強度が保たれ且つセパレータ破れが生じない程度の形状であればよいので、場合によってはα+β≒９０°でなくてもよく、例えば、６０°≦α+β≦９０°としてもよい。
　被覆体３６を形成するには、図５Ａに示すように、融着用の支持台９の上に第１のセパレータ３３を配置し、第１のセパレータ３３の上に第１の電極板３１を配置する。そして、角部Ｐ１が第１のセパレータ３３に接するように、第１の電極板３１を配置する。
　その後、第１の電極板３１の上に、第２のセパレータ３４を配置する。
　そして、第１の電極板３１の端部３９の外側であって第１の電極板３１に近接した位置（図５Ａに示す白抜き矢印の位置）にヒートシーラー（図示せず）を当て、このヒートシーラーで第２のセパレータ３４を第１のセパレータ３３に向かって押圧しつつ、第１のセパレータ３３と第２のセパレータ３４とを融着する。これにより、図５Ｂに示すように接合部３５が形成されるとともに、第１のセパレータ３３と第２のセパレータ３４とが一体化されて、第１の電極板３１を包装した状態で袋状の被覆体３６が形成される。
　第１のセパレータ３３は、融着時に支持台９に支持されており平坦に保持されているので、第２の電極活物質３１５の角部Ｐ２に比べて、第１の電極活物質３１４の角部Ｐ１の角に加わる圧力および摩擦力は小さい。このとき、Ｙ方向において、接合部３５は集電体３１３の位置を中心と見ると第１の電極活物質３１４の側に配置される構成となる。すなわち、接合部３５は、Ｙ方向において、集電体３１３を挟んで第２の電極活物質３１５と反対側に配置される。
　第１のセパレータ３３と第２のセパレータ３４との融着時には、第２のセパレータ３４は第１の電極板３１の第２の面３１２上から第１のセパレータ３３に向かって変形する。また、圧着のためにヒートシーラーが第２のセパレータ３４を第１のセパレータ３３に向けて押し付けることから第２のセパレータ３４は接合部３５に向けて引っ張られ、第２の電極活物質３１５の角部Ｐ２の角に摩擦力が加わる。これは、袋状のセパレータである被覆体３６の内部で第１の電極板が動くことを防止するために（第１の電極板を位置固定するために）、接合部３５がＸ方向において端部３９に近接して形成されることに起因する。ここでは、接合部３５から端部３９までの距離はＸ方向で約０.５ｍｍである。
　なお、この距離は電極板が支持台９に配置される際に誤差が生じてもヒートシーラーが電極板に接触しないよう見込まれる距離であるとともに、可能な限り電極板に近い位置で融着を行うための機構上の限界的な距離である。従って、第１の電極板３１に被覆体３６を形成するのと同様に、負極板の第２の電極板３２に被覆体を形成する場合においても、この被覆体の接合部から第２の電極板３２の端部までのＸ方向における距離は、第１の電極板３１の端部３９と接合部３５とのＸ方向における距離と同一になる。
　上記のように角部Ｐ２の角度α１が角部Ｐ１の角度β１よりも大きい場合には、角部Ｐ２の角度がβ１である場合に比べ、角部Ｐ２に加わる圧力および摩擦力は分散され、第２の電極活物質３１５の欠落が防止される。このように、第２の電極活物質３１５の欠落が生じにくくなっているので、被覆体３６の損傷を生じにくくなる。具体的には１３５°＜α１＜１８０°である場合には、当該欠落防止の観点で良好な結果が得られる。
　図４では第１の電極板３１の第１の面３１１および第２の面３１２、第１の傾斜面３１６および第２の傾斜面３１７、並びに界面３１８および界面３１９を直線で図示しているが、これらの面は実際には凹凸を含むことがありえる。これらの面は、例えばＳＥＭ等を用いて計測した面上の点の位置を、最小二乗法等の各種近似手法や統計的手法により処理して凹凸を平滑化することにより、特定可能である。
　電池セルを使用して電解液に浸漬した電極板を用いて充放電を繰り返すと、経年変化等で、第１の傾斜面３１６や第２の傾斜面３１７が、図６に示すように曲面になり（曲面となった第１の傾斜面を３１６Ｂ、第２の傾斜面を３１７Ｂという）、第１の電極板３１の端部３９における上記α、βの角度を特定することが困難な場合もありえる。
　このような場合には、第１の電極板３１のＸＹ平面での断面において、集電体３１３と第１の電極活物質３１４との界面３１８の端点Ｐ３と、角部Ｐ１とを通る面３１６Ｃを第１の傾斜面とみなす。そして、面３１６Ｃと界面３１８とがなす角度β２を上記βとする。また、集電体３１３と第２の電極活物質３１５との界面３１９の端点Ｐ４と、角部Ｐ２とを通る面３１７Ｃを第２の傾斜面とみなす。そして、面３１７Ｃと界面３１９とがなす角度α２を上記αとして判断する。
　次に、第１の電極板３１の製造方法の一例について説明する。図７Ａは抜き型の平面図である。図７Ｂは図７ＡのＤ－Ｄ’線断面図である。図８Ａから図８Ｃは電極板の原板が切断される様子を示す断面図、図９は原板の切断時に原板に作用する力を示す説明図である。
　図７Ａに示す抜き型４は、支持基板４０、抜き刃４１、第１の押圧部４２、および第２の押圧部４３を有している。抜き型４は、例えばトムソン型（Thomson Die）であり、抜き刃４１はトムソン刃（Thomson Cutter）である。支持基板４０は、例えば平板状であり、原板に対向して配置される。図７B
に示すように、支持基板４０において原板に対向される面である対向面４０ａに、抜き刃４１、第１の押圧部４２及び第２の押圧部４３が配置され且つ固定される。
　抜き刃４１は、例えば板厚が０．５ｍｍ～２．０ｍｍ程度の帯状体が第１の電極板３１の形状に折り曲げられたものである。本実施形態では、抜き刃４１として片刃を採用している。抜き刃４１の内周面４１２は、対向面４０ａに略垂直になっており、内周面４１２の先端が刃先４１１になっている。
　第１の押圧部４２および第２の押圧部４３は、型抜時に原板が支持台等に支持されている状態で、原板を支持台に向けて押圧するものである。第１の押圧部４２および第２の押圧部４３は、例えばゴムやスポンジ等の弾性体からなる。
　第１の押圧部４２は、対向面４０ａを平面視したときに、抜き刃４１の内周面４１２の内側に設けられている。第２の押圧部４３は抜き刃４１の外周面４１３の外側に設けられている。第１の押圧部４２の表面４２ａおよび第２の押圧部４３の表面４３ａが刃先４１１よりも突出するように、第１の押圧部４２および第２の押圧部４３の対向面４０ａの法線方向の寸法（厚み）が設定されている。ここでは、表面４２ａと表面４３ａとが面一になっている。すなわち、表面４２ａおよび表面４３ａは対向面４０ａと平行であり、表面４２ａおよび表面４３ａから対向面４０ａまでの距離が等しくなっている。
　第１の押圧部４２は、その側面４２ｂが刃先４１１から一定の距離を空けて設けられている。この距離、すなわち間隔ｄは、原板の形成材料や板厚に応じて設定される。本実施形態では、側面４２ｂと刃先４１１との間に約５ｍｍの距離を空けることで、αおよびβ等の角度を所望の範囲で得られている。
　第２の押圧部４３は、その側面４３ｂが、抜き刃４１の外周面４１３に接するように設けられている。側面４３ｂが外周面４１３に接していれば、型抜の過程において、抜き刃４１の近傍で電極板の原板を押圧することができ、原板と抜き刃４１との位置ずれを効果的に抑制することができる。
　抜き型４により第１の電極板３１を型抜きするには、図８Ａに示すように、原板３１ａに抜き型４を当接させる。詳しくは、まず型抜用の支持台８の上に保護シート８１を配置し、保護シート８１の上に原板３１ａを配置する。保護シート８１は、支持台８と抜き刃４１とが直接に接触することを防止する。原板３１ａは、集電体３１３ａの両面（第１の面及び第２の面）にそれぞれ第１の電極活物質３１４ａおよび第２の電極活物質３１５ａが塗工されたものである。原板３１ａは、第１の電極活物質３１４ａが保護シート８１に接するように配置される。
　次に、図７Ｂに示す抜き型４の対向面４０ａを図８Ａに示す原板３１ａと対向させて、抜き型４の第１の押圧部４２および第２の押圧部４３を第２の電極活物質３１５ａの表面に接触させる。この段階で刃先４１１は、原板３１ａの第２の電極活物質３１５ａに接触していない。
　次いで、図８Ｂに示すように、抜き型４を原板３１ａに向けて移動させる。すると、第１の押圧部４２および第２の押圧部４３が支持台８に向かって押圧されて圧縮変形し、刃先４１１が原板３１ａに接触する。片刃である抜き刃４１は原板３１ａに対して略９０°の角度で侵入するよう配置されるので、その内周面４１２は原板３１ａに対して略９０°の角度となる。
　図８Ｃに示すように、抜き型４を原板３１ａに向かってさらに移動させると、第１の押圧部４２および第２の押圧部４３から刃先４１１が突出して、刃先４１１が原板３１ａを切断する。第１の押圧部４２および第２の押圧部４３が原板３１ａを押圧しているので、原板３１ａと抜き型４との相対位置が規制され、刃先４１１を原板３１ａの所定の位置に接触させることができる。抜き刃４１の内側に位置する原板３１ａが第１の電極板３１として型抜される。図８Ｃでは、抜き刃４１は板厚をもっているので、抜き刃４１の両側の切断面が互いに離れる方向に板厚に応じた距離だけ押し広げられている。
　図９に示すように、第１の押圧部４２および第２の押圧部４３が原板３１ａに当接している部分の原板３１ａは、第１の押圧部４２および第２の押圧部４３の押圧力Ｆ１に押圧されて位置が規制される。抜き刃４１の内周面４１２側に位置する原板３１ａの切断面は、第１の電極板３１の第２の傾斜面３１７になる部分である。
　切断部３９ａは、抜き刃４１の内周面４１２から原板３１ａの主面に沿う方向の圧縮力Ｆ２を受ける。内周面４１２と第１の押圧部４２の側面４２ｂとの間の原板３１ａは、間隔ｄがあることにより第１の押圧部４２によって押圧されていないので、上方への変形を許容されてたわみ変形する。これにより、第１の電極活物質３１５ａの切断面は原板３１ａの表面に対して傾斜することになり、第１の電極板３１の第２の傾斜面３１７になる。
　抜き刃４１の内周面４１２に接する原板３１ａの切断面における集電体３１３ａの第２の面の接線をＬとする。このとき、圧縮力Ｆ２は、接線Ｌに平行な分力Ｆ３と、接線Ｌに垂直な分力Ｆ４とに分解することができる。切断部３９ａにおける第１の電極活物質３１４ａは、分力Ｆ４により保護シート８１に向かって押し付けられて圧縮変形し、第１の電極板３１の第１の傾斜面３１６になる。このように、図４に示す第２の傾斜面３１７は、図９に示す抜き刃４１の内周面４１２との当接面である。また、図４に示す第１の傾斜面３１６は保護シート８１との当接面ある。このことから、図４に示す第１の傾斜面３１６と第２の傾斜面３１７とがなす角度は、図９に示す内周面４１２が保護シート８１の表面となす角度と同程度（ここでは略９０°）になる。
　図９では片刃の抜き刃を用いた型抜きを説明したが、図１０に示すように、両刃の抜き刃で型抜きを行ってもよい。図１０において図９と異なる点は、両刃の抜き刃４１ａを使用している点である。
　抜き刃４１ａは、合計２θの角度を有する刃先を備える。抜き刃４１ａの刃先は、保護シート８１の表面に垂直な仮想の線から角度θの傾きを有する。
　この場合には、上述のαに相当するα３と、上述のβに相当するβ３との関係は、α３＜β３且つα３+β３＋θ≒９０°となる。ただし、第１の傾斜面３１６ａと第２の傾斜面３１７ａとからなる形状が尖っていると、電極板の他の部分に比べてこの尖った部分では強度が弱くなってしまう場合がある。そのため電極板の折れ曲がりが発生する恐れや、上記尖った部分でセパレータの破れを誘発してしまう恐れがある。抜き刃４１ａは片刃ではないため、α３+β３≒９０°とすることはできないが、尖った部分の強度が保たれ且つセパレータ破れが生じない程度の形状であればよいので、例えば６０°≦α３+β３≦９０°とすればよい。この場合には、０°≦θ≦３０°の両刃の抜き刃が使用される。
　この場合においても、図５Ａおよび図５Ｂにおいて説明した効果と同様の効果が得られる。
　以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されない。本発明の主旨を逸脱しない範囲で構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。上記実施形態は積層型電池セルであったが、捲回型電池セルであっても、正極板または負極板を被覆体で被覆する場合には、適用可能である。
　本発明の電池セルによれば、電池性能の劣化防止、電極活物質の脱離防止、且つセパレータの損傷防止が可能となり、安全上優れた電池セルを提供できる。
１…電池セル、２…電池容器、３…積層体、４…抜き型、８、９…支持台、２０…容器本体、２１…蓋、２２、２３…電極端子、２４、２５…接続導電部（リード）、３１…第１の電極板（正極板）、３１ａ…原板、３２…第２の電極板（負極板）、３３…第１のセパレータ、３４…第２のセパレータ、３５…接合部、３６…被覆体、３７…電極タブ、３８…電極タブ、３９…縁（端部）、３９ａ…切断部、４０…支持基板、４０ａ…対向面、４１…抜き刃、４２…第１の押圧部、４２ａ…表面、４２ｂ…側面、４３…第２の押圧部、４３ａ…表面、４３ｂ…側面、８１…保護シート、３１１…一面（第１の電極板の主面）、３１２…他面（第１の電極板の主面）、３１３、３１３ａ…集電材、３１４、３１４ａ…第１の電極活物質、３１５、３１５ａ…第２の電極活物質、３１６、３１６Ｂ…第１の傾斜面、３１６Ｃ…面、３１７、３１７Ｂ…第２の傾斜面、３１７Ｃ…面、３１８、３１８ａ、３１９…界面、４１１…刃先、４１２…内周面、４１３…外周面、ｄ…間隔、Ｆ１…押圧力、Ｆ２…圧縮力、Ｆ３、Ｆ４…分力、Ｌ…接線、Ｐ１、Ｐ２…角部、Ｐ３、Ｐ４…端点

Claims (3)

  1. 　板状の集電体と、
    　前記集電体の一方の面に塗工された第１の電極活物質と、
    　前記集電体の他方の面に塗工された第２の電極活物質と、
    　を備えた第１の電極板と、
    　前記第１の電極活物質を覆って配置された第１のセパレータと、
    　前記第１のセパレータを介して前記第１の電極板に積層され、前記第１の電極板と極性の異なる第２の電極板とを有し、
    　前記集電体の端部から前記第１の電極活物質の表面に向かう斜面と前記集電体との角度である第１の角度は、前記端部から前記第２の電極活物質の表面に向かう斜面と前記集電体との角度である第２の角度より大きいことを特徴とする電池セル。
  2. 　前記第２の電極活物質を覆って配置された第２のセパレータと、
    　前記端部の近傍において前記第１のセパレータと前記第２のセパレータが融着された接合部と、
    　をさらに有し、
    　前記接合部は、前記第１の電極板の法線方向において前記第１の電極活物質の側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電池セル。
  3. 　前記第１の角度と前記第２の角度との和は約６０°以上９０°以下であることを特徴とする請求項２に記載の電池セル。
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