WO2014207883A1 - 扁平捲回形二次電池 - Google Patents

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WO2014207883A1
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separator
secondary battery
negative electrode
core
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飯塚　佳士
渡辺　聡
稔之 有賀
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to a high-capacity flat wound secondary battery, for example, for in-vehicle use.
  • Lithium ion secondary batteries have been used for more applications as performance is improved, and there has been a demand for simplification of the manufacturing process and cost reduction. Under such circumstances, for example, a stainless steel or synthetic resin seamless cylinder is used as the shaft core for winding the electrode, and a technique for crushing the cylindrical electrode core together with the wound electrode body after winding is disclosed. (Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a flat wound secondary battery that can simplify the manufacturing process with a simple structure.
  • the flat wound secondary battery of the present invention that solves the above problems is a flat wound secondary battery having a flat wound group in which a positive electrode and a negative electrode are wound with a separator interposed therebetween.
  • the winding group is folded in the direction in which the leading ends on both sides in the winding direction of the sheet member having higher bending rigidity than any of the positive electrode, the negative electrode, and the separator are close to each other, and the leading ends are separated from each other. It is characterized by having an axial core of the composition arranged at the position.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a flat wound secondary battery.
  • FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a method for winding a sheet member and a separator in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a method for winding a sheet member and a separator in the first embodiment.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating a method for winding a sheet member and a separator in the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method for winding a sheet member and a separator according to a third embodiment. The figure explaining the structure of the winding center part of the winding group in Example 4.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method for winding a sheet member and a separator in Example 4. The figure explaining the structure of the winding center part of the winding group in Example 5.
  • FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a method for welding a sheet member and a separator according to a fifth embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method for winding a sheet member and a separator in Example 5. The figure explaining the structure of the winding center part of the winding group in Example 6.
  • FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a method for welding a sheet member and a separator in Example 6;
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a sheet member and separator winding method according to a sixth embodiment.
  • the present invention relates to a flat wound secondary battery having a wound group in which a positive electrode and a negative electrode are wound flatly around an axial core with a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode.
  • a resin sheet having a higher bending rigidity than either of the electrode and the separator is wound by less than one turn, has two bent portions, has flat portions on both sides of the bent portion, and further includes two resin sheets. The circumferential ends are opposed to each other with a gap.
  • FIG. 1 is an external perspective view of a flat wound secondary battery
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of a square secondary battery.
  • the flat wound secondary battery 100 includes a battery can 1 and a lid (battery lid) 6.
  • the battery can 1 has a side surface and a bottom surface 1d having a pair of opposed wide side surfaces 1b having a relatively large area and a pair of opposed narrow side surfaces 1c having a relatively small area, and an opening 1a above the side surface 1d.
  • the wound group 3 is accommodated in the battery can 1, and the opening 1 a of the battery can 1 is sealed by the battery lid 6.
  • the battery lid 6 has a substantially rectangular flat plate shape, and is welded so as to close the upper opening 1 a of the battery can 1 to seal the battery can 1.
  • the battery lid 6 is provided with a positive external terminal 14 and a negative external terminal 12.
  • the wound group 3 is charged through the positive external terminal 14 and the negative external terminal 12, and power is supplied to the external load.
  • the battery cover 6 is integrally provided with a gas discharge valve 10. When the pressure in the battery container increases, the gas discharge valve 10 is opened to discharge gas from the inside, and the pressure in the battery container is reduced. Therefore, the safety of the flat wound secondary battery 100 is ensured.
  • a wound group 3 is accommodated in the battery can 1 via an insulating protective film 2.
  • the wound group 3 is wound into a flat shape, and has a pair of curved surface portions facing each other and having a semicircular cross section, and a flat surface portion formed continuously between the pair of curved surface portions. Yes.
  • the winding group 3 is inserted into the battery can 1 from one curved surface portion side so that the winding axis direction is along the lateral width direction of the battery can 1, and the other curved surface portion side is arranged on the opening 1a side. .
  • the positive electrode foil exposed portion 34 c of the winding group 3 is electrically connected to the positive external terminal 14 provided on the battery lid 6 via a positive current collector plate (current collector terminal) 44.
  • the negative electrode foil exposed portion 32 c of the wound group 3 is electrically connected to the negative external terminal 12 provided on the battery lid 6 via a negative current collector (current collector terminal) 24.
  • a gasket 5 and an insulating plate 7 are provided on the battery lid 6. It has been. Moreover, after injecting electrolyte solution into the battery can 1 from the injection hole 9, the injection stopper 11 is joined to the battery cover 6 by laser welding to seal the injection hole 9, and the flat wound secondary battery 100 is sealed.
  • the forming material of the positive electrode external terminal 14 and the positive electrode current collector plate 44 includes, for example, an aluminum alloy
  • the forming material of the negative electrode external terminal 12 and the negative electrode current collector plate 24 includes, for example, a copper alloy.
  • the material for forming the insulating plate 7 and the gasket 5 include resin materials having insulating properties such as polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, and perfluoroalkoxy fluororesin.
  • the battery lid 6 is provided with a liquid injection port 9 for injecting an electrolytic solution into the battery container.
  • the liquid injection port 9 is an injection stopper after the electrolytic solution is injected into the battery container. 11 is sealed.
  • a non-aqueous electrolytic solution in which a lithium salt such as lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is dissolved in a carbonic acid ester-based organic solvent such as ethylene carbonate is used. Can be applied.
  • the positive external terminal 14 and the negative external terminal 12 have a weld joint that is welded to a bus bar or the like.
  • the weld joint has a rectangular parallelepiped block shape protruding upward from the battery lid 6, and has a configuration in which the lower surface faces the surface of the battery lid 6 and the upper surface is parallel to the battery lid 6 at a predetermined height position. Have.
  • the positive electrode connecting portion 14a and the negative electrode connecting portion 12a have a cylindrical shape that protrudes from the lower surfaces of the positive electrode external terminal 14 and the negative electrode external terminal 12 and can be inserted into the positive electrode side through hole 46 and the negative electrode side through hole 26 of the battery lid 6.
  • the positive electrode connection portion 14 a and the negative electrode connection portion 12 a penetrate the battery lid 6 and are more inside the battery can 1 than the positive electrode current collector plate 44, the positive electrode current collector plate base 41 of the negative electrode current collector plate 24, and the negative electrode current collector plate base 21.
  • the positive electrode external terminal 14, the negative electrode external terminal 12, the positive electrode current collector plate 44, and the negative electrode current collector plate 24 are integrally fixed to the battery lid 6.
  • a gasket 5 is interposed between the positive electrode external terminal 14 and the negative electrode external terminal 12 and the battery cover 6, and an insulating plate is interposed between the positive electrode current collector plate 44, the negative electrode current collector plate 24 and the battery cover 6. 7 is interposed.
  • the positive electrode current collector plate 44 and the negative electrode current collector plate 24 are a rectangular plate-shaped positive electrode current collector plate base 41, a negative electrode current collector plate base 21, and a positive electrode current collector plate base 41 that are arranged to face the lower surface of the battery lid 6.
  • the negative electrode current collector plate base 21 is bent at the side end and extends toward the bottom surface along the wide surface of the battery can 1, and the positive electrode foil exposed portion 34 c of the wound group 3, the negative electrode foil exposed portion It has the positive electrode side connection end part 42 and the negative electrode side connection end part 22 which are connected in the state which overlapped facing 32c.
  • the positive electrode current collector plate base 41 and the negative electrode current collector plate base 21 are respectively formed with a positive electrode side opening hole 43 and a negative electrode side opening hole 23 through which the positive electrode connection part 14a and the negative electrode connection part 12a are inserted.
  • the insulating protective film 2 is wound around the winding group 3 with the direction along the flat plane of the winding group 3 and the direction orthogonal to the winding axis direction of the winding group 3 as the central axis direction.
  • the insulating protective film 2 is made of a single sheet or a plurality of film members made of synthetic resin such as PP (polypropylene), for example, and is a direction parallel to the flat surface of the wound group 3 and perpendicular to the winding axis direction. Has a length that allows one or more turns to be wound.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing a state in which a part of the wound electrode group is developed.
  • the winding group 3 is configured by winding the negative electrode 32 and the positive electrode 34 with separators 33 and 35 interposed therebetween.
  • the outermost electrode is the negative electrode 32, and the separators 33 and 35 are wound further outward.
  • the separators 33 and 35 have a role of insulating between the positive electrode 34 and the negative electrode 32.
  • the portion where the negative electrode mixture layer 32b of the negative electrode 32 is applied is configured to be larger in the width direction than the portion of the positive electrode 34 where the positive electrode mixture layer 34b is applied, and both end portions of the negative electrode mixture layer 32b are formed.
  • the positive electrode mixture layer 34b is always sandwiched between the negative electrode mixture layers by overlapping the positive electrode mixture layers 34b so as to protrude in the width direction from both ends.
  • the positive electrode foil exposed portion 34c and the negative electrode foil exposed portion 32c are bundled at a plane portion and connected by welding or the like.
  • the separators 33 and 35 are wider than the portion where the negative electrode mixture layer 32b is applied in the width direction, but at positions where the metal foil surface at the end is exposed at the positive electrode foil exposed portion 34c and the negative electrode foil exposed portion 32c. Because it is wound, it does not hinder bundled welding.
  • the positive electrode 34 has a positive electrode active material mixture on both sides of a positive electrode foil that is a positive electrode current collector, and a positive electrode that does not apply the positive electrode active material mixture to one end in the width direction of the positive electrode foil A foil exposed portion 34c is provided.
  • the negative electrode 32 has a negative electrode active material mixture on both sides of a negative electrode foil that is a negative electrode current collector, and the negative electrode without applying the negative electrode active material mixture to the other end in the width direction of the negative electrode foil A foil exposed portion 32c is provided.
  • the positive electrode foil exposed portion 34c and the negative electrode foil exposed portion 32c are regions where the metal surface of the electrode foil is exposed, and are wound so as to be disposed at one side and the other side in the winding axis direction.
  • negative electrode 32 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride (hereinafter referred to as PVDF) is added as a binder to 100 parts by weight of amorphous carbon powder as a negative electrode active material, and N as a dispersion solvent.
  • NMP kneading methylpyrrolidone
  • amorphous carbon is used as the negative electrode active material, but the present invention is not limited to this.
  • Natural graphite capable of inserting and removing lithium ions and various artificial graphite materials Carbonaceous materials such as coke, compounds such as Si and Sn (for example, SiO, TiSi 2 etc.), or composite materials thereof may be used. It is not limited.
  • the positive electrode 34 10 parts by weight of scaly graphite as a conductive material and 10 parts by weight of PVDF as a binder are added to 100 parts by weight of lithium manganate (chemical formula LiMn 2 O 4) as a positive electrode active material, A positive electrode mixture was prepared by adding and kneading NMP as a dispersion solvent thereto. This positive electrode mixture was applied to both surfaces of an aluminum foil (positive electrode foil) having a thickness of 20 ⁇ m, leaving the welded portion (positive electrode uncoated portion). Thereafter, a positive electrode 31 having a thickness of 90 ⁇ m in the thickness of the positive electrode active material application part not including an aluminum foil was obtained through drying, pressing, and cutting processes.
  • NMP lithium manganate
  • lithium manganate is used as the positive electrode active material
  • other lithium manganate having a spinel crystal structure or a lithium manganese composite oxide or layered in which a part is substituted or doped with a metal element A lithium cobalt oxide or lithium titanate having a crystal structure, or a lithium-metal composite oxide obtained by substituting or doping a part thereof with a metal element may be used.
  • polytetrafluoroethylene PTFE
  • polyethylene polystyrene
  • polybutadiene butyl rubber
  • nitrile rubber styrene
  • Use polymers such as butadiene rubber, polysulfide rubber, nitrocellulose, cyanoethyl cellulose, various latexes, acrylonitrile, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, propylene fluoride, chloroprene fluoride, acrylic resins, and mixtures thereof.
  • the wound group 3 has an axis 80 (see FIG. 5) at the center thereof.
  • the shaft core 80 is configured by bending a resin sheet member 81 having higher bending rigidity than any of the positive electrode foil 31a, the negative electrode foil 32a, and the separator 33. The detailed configuration of the shaft core 80 will be described later.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the winding machine.
  • the winding machine 200 has a spindle 101 rotatably supported at the center of the device, and is driven to rotate clockwise by a rotation driving device (not shown).
  • a supply device for supplying the sheet member 81, the negative electrode 32, the separator 33 (first separator), the positive electrode 34, and the separator 35 (second separator) to the spindle 101 is provided on the side of the spindle 101. Is provided.
  • the supply device holds the sheet member 81, the negative electrode 32, the separator 33, the positive electrode 34, and the separator 35 in order from the upper right side of the device in a roll shape, and is fed out from the outer peripheral end portion and supplied to the spindle 101. Yes. Further, feed rollers 160a to 160e for supplying the electrodes 32 and 34, separators 33 and 35, and the sheet member 81 to predetermined positions, and cutters 161a to 161d for cutting at predetermined lengths are provided. Note that a cutter for cutting the sheet member 81 is not shown.
  • a flat winding core 102 is attached to the spindle 101, and a provisional pressing mechanism 178 is provided for holding the sheet member 81 wound around the winding core 102 so that the sheet member 81 is not unraveled when being cut.
  • an attaching means 167 for attaching the adhesive tape 163 so that the wound group 3 cannot be unwound.
  • the pasting means 167 is a part surrounded by a broken line in the figure, and has a delivery mechanism 164, a cutter 165, and a pasting mechanism 168.
  • the adhesive tape 163 is fed by a predetermined length by the feed mechanism 164, cut to a predetermined length by the cutter 165, and is stuck to the wound group 3 by the sticking mechanism 168.
  • a heater head 170 for heating and welding the separators 33 and 35 to the sheet member 81 as necessary, and a heater moving mechanism 171 for moving and heating the heater head 170 to a predetermined position are provided in the vicinity of the spindle 101.
  • a heater head 170 for heating and welding the separators 33 and 35 to the sheet member 81 as necessary, and a heater moving mechanism 171 for moving and heating the heater head 170 to a predetermined position are provided in the vicinity of the spindle 101.
  • bonding may be performed using an adhesive tape. Therefore, in this case, although not shown, a mechanism similar to the attaching means 167 for attaching a tape is provided separately from the heater head 107 and the heater moving mechanism 171.
  • the sheet member 81 and the separators 33 and 35 are held by the winding core 102. Then, the sheet member 81 and the separators 33 and 35 are wound together by the rotation of the winding core 102.
  • the sheet member 81 is in direct contact with the winding core 102, and the separator 33 is in direct contact with the sheet member 81.
  • the sheet member 81 and the separators 33 and 35 are directly held on the winding core 102. Then, the winding core 102 is rotated to wind the sheet member 81 and the separators 33 and 35 together.
  • the sheet member 81 is wound around the winding core 102 by the separators 33 and 35, is bent in a flat shape along the shape of the winding core 102, and the separators 33 and 35 are wound around the sheet member 81.
  • the negative electrode 32 is inserted and sandwiched between the wound body in which the separators 33 and 35 are wound around the sheet member 81 one or more times and the separator 33 wound further outside, and the negative electrode 32
  • the positive electrode 34 is inserted and sandwiched between the separator 33 and the outer separator 35, and the winding core 102 is rotated a predetermined number of times.
  • the end portion of the negative electrode 32 is made longer than the end portion of the positive electrode 34 by one or more turns, and the outer periphery of the positive electrode 34 is covered with the outermost negative electrode 32.
  • the outer periphery of the outermost negative electrode 32 is covered with separators 33 and 35, and the end portions of the separators 33 and 35 are fixed by sticking an adhesive tape 163 by a sticking means 167 so that the wound group 3 is not unwound.
  • the wound group 3 is removed by being extracted from the winding core 102 and pressed in the thickness direction to obtain a final shape (see FIG. 3).
  • Example 1 Next, Example 1 in the present embodiment will be described.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the winding center portion of the winding group in the first embodiment
  • FIGS. 6 and 7 are diagrams illustrating the winding method of the shaft core and the separator in the first embodiment.
  • the wound group 3 is wound in a flat shape by the winding machine 200, then extracted from the winding core 102, pressed in the flat thickness direction, and formed into a final shape.
  • the winding group 3 has a semi-circular curved surface portion formed at both ends of the flat surface portion in the winding direction, and has a substantially track-shaped cross section (see FIG. 3).
  • the sheet member 81 that forms the shaft core 80 is disposed at the center of the winding group 3, and in a state before the winding group 3 is pressed, end portions on both sides in the winding direction of the sheet member 81 are mutually connected. Each is bent in the approaching direction (see FIG. 7). And in the state of the final shape by which the winding group 3 was pressed, as shown in FIG. 5, it is crushed by the press in the thickness direction, and becomes flat plate shape. As shown in FIG. 7, the sheet member 81 has a length of less than one turn when wound around the winding core 102.
  • the shaft core 80 is configured such that the front end portions 81c1 and 81c2 on both sides in the winding direction of the sheet member 81 are folded back in a direction approaching each other, and the front end portions are arranged at positions spaced apart from each other with a predetermined gap 80a. Have.
  • a planar substrate portion 81b that extends along the winding direction, and a pair of bends that are folded back toward each other on one side and the other side of the substrate portion 81b in the winding direction.
  • Parts 81a1 and 81a2 and a pair of folded piece parts 81d1 and 81d2 extending from the pair of bent parts 81a1 and 81a2 along the substrate part 81b toward each other.
  • the winding start ends of the separators 33 and 35 are held on the one surface 102 a side of the winding core 102. Then, the winding core 102 is rotated while being pressed by the temporary holding mechanism 178, and the separators 33 and 35 are wound around one end in the winding direction of the winding core 102, and the other surface 102 b of the winding core 102 and the separator 33 are wound around the winding core 102.
  • the winding start end side of the sheet member 81 is sandwiched therebetween.
  • the core 102 is further rotated, and the separators 33 and 35 are wound around the core 102 one or more times as shown in FIG.
  • the sheet member 81 is bent along the core 102 and wound less than one turn, the substrate portion 81b is disposed on the one surface 102a side of the core 102, and the other surface 102b side of the core 102 is disposed.
  • the tip portions 81c1 and 81c2 are disposed.
  • the pressing by the temporary pressing mechanism 178 is released to rotate the winding core 102, and the winding start end portion of the negative electrode 32 is first placed between the separator 35 and the outer separator 33 on the one surface 102 a side of the winding core 102. Then, the winding start end portion of the positive electrode 34 is inserted between the separator 33 and the outer separator 35 at a slightly delayed timing. And the winding group 3 which has the positive electrode 34 and the negative electrode 32 of predetermined length is formed by rotating the winding core 102 only predetermined times.
  • the winding group 3 is removed from the winding core 102 after the outermost separator 35 is fixed to the outer peripheral surface with the adhesive tape, and then the holding of the separators 33 and 35 by the winding core 102 is released. Then, it is pressed with a predetermined pressing force in the thickness direction to form a final shape (see FIG. 5).
  • the manufacturing process can be simplified with a simple structure.
  • the conventional operation of inserting a cylindrical shaft core in advance into the spindle of the winding machine 200 can be omitted, and productivity can be improved by automation.
  • it is not necessary to prepare a cylindrical shaft in advance the cost can be reduced by that amount, and this is suitable for mass production.
  • the wound group 3 has a flat shaft core 80 that is crushed in the flat thickness direction (Z direction in FIG. 5) by pressing.
  • the shaft core 80 has a pair of bent portions 81a1 and 81a2 that are separated in the winding direction (Y direction in FIG. 5) and extend in the winding axis direction (X axis direction in FIG. 5). Therefore, the length in the winding direction (Y direction) of the shaft core 80 can always be defined to be constant, and errors between products can be eliminated.
  • the separators 33 and 35, the negative electrode 32, and the positive electrode 34 are prevented from being bent at an angle, and these are smoothly bent so that the cross section is a semicircular arc. be able to.
  • the shaft core 80 has one folded piece portion 81d1 having a tip portion 81c1 and the substrate portion 81b directly facing each other, and the other folded piece portion 81d2 having the tip portion 81c2 and the substrate portion. Between 81b, the winding start end portions 33a and 35a of the two separators 33 and 35 are folded back and folded in half.
  • the radius of the innermost peripheral surface is a value obtained by adding the thickness of four separators and the thickness of one sheet member 81, and is equal to each other. Therefore, it is possible to prevent the minimum radius of any one of the curved portions of the negative electrode 32 from being minimized, and to reduce the force in the peeling direction that acts on the negative electrode mixture of the curved portion. Accordingly, the pressure for pressing the negative electrode mixture layer 32b of the negative electrode 32 can be increased to increase the density of the negative electrode mixture layer 32b, and the performance of the battery can be improved.
  • separators 33 and 35 are necessarily interposed between the shaft core 80 and the negative electrode 32. Therefore, the electrolyte can be sufficiently supplied also to the innermost negative electrode 32 through the separators 33 and 35, and the reactivity of the battery can be improved.
  • the gap 80a of the shaft core 80 described above is formed in the center portion of the winding group 3 in the winding axis direction. Therefore, the electrolytic solution can be circulated through the gap 80 a and supplied to the central portion of the wound group 3, and the electrolytic solution can be supplied uniformly over the entire wound group 3. Therefore, the performance of the battery can be improved by improving the reactivity inside the battery.
  • the negative electrode 32 is wound, and the separators 33 and 35 are wound over the entire outer periphery of the shaft core 80.
  • the shaft core 80 is formed by bending a resin sheet member 81 having higher bending rigidity than any of the positive electrode foil 31a, the negative electrode foil 32a, and the separator 33, the pair of bent portions 81a1 and 81a2 are formed.
  • the spring back can generate a stress that urges the substrate group 81b and the folded piece portions 81d1 and 81d2 in the direction of expanding at the center position of the wound group 3. Therefore, loosening of the winding group 3 can be prevented, and vibration resistance and impact resistance can be secured.
  • Example 2 Next, Example 2 in the present embodiment will be described.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the configuration of the winding center portion of the winding group in the second embodiment
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the winding method of the sheet member and the separator in the second embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the winding start ends of the separators 33 and 35 are arranged in the gap 80a.
  • one folded piece portion 81d1 and the substrate portion 81b are directly opposed to each other, and the other folded piece portion 81d2 and the substrate portion 81b are directly opposed to each other.
  • the winding start end portions of the separators 33 and 35 are disposed in the gap 80 a, and the separators 33 and 35 are wound around the shaft core 80.
  • the winding start end portion 81 c 1 of the sheet member 81 and the separators 33 and 35 are overlapped and inserted into the slit from the other surface 102 b side of the winding core 102 and held on the winding core 102.
  • the winding start end portions 33a and 35a of the separators 33 and 35 are longer than the winding start end portion 81c1 of the sheet member 81 by the length that fits in the gap 80a, and protrude toward the one surface 102a side of the winding core 102.
  • the sheet member 81 has a length that is less than one turn when wound around the core 102.
  • the winding core 102 is rotated, and the separators 33 and 35 are wound around the winding core 102 one or more times.
  • the sheet member 81 is bent along the core 102 and wound less than one turn, the substrate portion 81b is disposed on the one surface 102a side of the core 102, and the other surface 102b side of the core 102 is disposed.
  • the tip portions 81c1 and 81c2 are disposed.
  • the winding core 102 is further rotated, and in the same manner as in the first embodiment, a wound body in which the separators 33 and 35 are wound around the sheet member 81 by one turn or more, and a separator 33 wound further outward.
  • the negative electrode 32 is inserted and sandwiched between them, and at a timing later than the insertion of the negative electrode 32, the positive electrode 34 is inserted and sandwiched between the separator 33 and the outer separator 35 so that the winding core 102 is fixed
  • the wound group 3 is formed by rotating it a number of times.
  • the wound group 3 is removed from the winding core 102 and then pressed in the thickness direction with a predetermined pressing force to form a final shape.
  • the winding group 3 can be manufactured simply by holding the resin sheet 81 and the separators 33 and 35 with the winding core 102 and winding, thereby simplifying the manufacturing process with a simple structure. it can.
  • the winding group 3 is wound around the winding core 102 in a state where the winding start end portions 33a and 35a of the separators 33 and 35 protrude from the one end portion 81c1 of the sheet member 81. . Therefore, the winding start end portions 33a and 35a of the separators 33 and 35 wound around the outer peripheral side protrude toward the gap 80a side from the leading end portion 81c1 of the sheet member 81 wound around the inner peripheral side, and the gap 80a Is housed in. Therefore, the gap 80a can be partially filled with the winding start ends 33a and 35a of the separators 33 and 35, and the height of the step formed by the gap 80a can be reduced.
  • the separators 33 and 35 are wound around at least a part of the outer periphery of the shaft core 80 formed of the sheet member 81. Therefore, the separators 33 and 35 are also arranged on the inner peripheral side of the innermost negative electrode 32, and the electrolyte solution can be held by the separators 33 and 35. Therefore, the electrolytic solution can be supplied uniformly over the entire wound group 3, and the reactivity of the battery can be improved.
  • FIG. 10 and FIG. 11 are diagrams showing modifications of the wound group in the present embodiment.
  • What is characteristic in the modification shown in FIG. 10 is that the position of the gap 80a is biased to a position that becomes the upstream side (left side in the figure) during winding compared to the configuration example shown in FIG. is there.
  • the winding group 3 is wound by rotating clockwise in the state shown in FIG.
  • One folded piece 81d1 that is upstream when wound is longer than the other folded piece 81d2 that is downstream when wound, and the tip 81c2 is disposed at a position close to the other bent portion 81a2. Yes. Therefore, when the separators 33 and 35 are started to be rolled, the area of the contact surface where the separator 33 contacts the folded piece portion 81d1 can be increased.
  • the separators 33 and 35 when winding the separators 33 and 35 around the bent portion 81a1 of the shaft core 80, the separators 33 and 35 having rigidity lower than that of the sheet member 81 are pulled more than necessary due to the back tension of the winding machine 200. Can be prevented.
  • the gap 80a is arranged at a position biased to the downstream side (right side in the drawing) at the time of winding, so that the length of the separators 33 and 35 to be pulled is shortened, and the length of the affected separator is reduced. You can also. Also in this configuration example, since the sheet member 81 and the separators 33 and 35 are only held and wound by the winding core 102, the manufacturing process can be simplified with a simple structure.
  • the size of the gap 80a is increased as compared with the configuration example shown in FIG.
  • the entire length of the resin sheet 181 can be shortened, so that the material cost can be saved and the cost can be reduced.
  • the gap 80a is biased to the downstream side (right side in the drawing) during winding, the lengths of the separators 33 and 5 to be pulled are shortened, and the lengths of the affected separators 33 and 35 are reduced.
  • the thickness can also be reduced.
  • Example 3 Next, Example 3 in the present embodiment will be described.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the configuration of the winding center portion of the winding group in the third embodiment
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the winding method of the sheet member and the separator in the third embodiment. Note that the same components as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the winding group 3 in the present embodiment has a configuration in which the winding start end portions of the separators 33 and 35 are sandwiched between the substrate portion 81b and the folded piece portion 81d2 through the gap 80a of the shaft core 80.
  • the winding start end portions 33 a and 35 a of the separators 33 and 35 and the sheet member 81 are slit from the other surface 102 b side of the winding core 102 to the slit.
  • Each tip 81c1 is inserted and held.
  • the leading ends of the separators 33 and 35 are protruded by a predetermined length toward the one surface 102 a of the winding core 102.
  • the winding core 102 is rotated, and the separators 33 and 35 are wound around the winding core 102 one or more times.
  • the sheet member 81 is bent along the core 102 and wound less than one turn, the substrate portion 81b is disposed on the one surface 102a side of the core 102, and the other surface 102b side of the core 102 is disposed.
  • the tip portions 81c1 and 81c2 are disposed.
  • the negative electrode 32 and the positive electrode 34 are wound while the winding core 102 is rotated to form the wound group 3, removed from the winding machine 200, pressed in the thickness direction, and formed into a final shape.
  • the shaft core 80 has a flat plate shape that is crushed in the thickness direction by a press.
  • One folded piece portion 81d1 and the substrate portion 81b face each other, and the other folded piece portion 81d2 and the substrate portion 81b are formed.
  • the separators 33 and 35 protrude from the front end portion 81c1 of the sheet member 81 and pass through the gap 80a, and the winding start end portions 33a and 35a are sandwiched between the other folded piece portion 81d2 of the shaft core 80 and the substrate portion 81b. It is.
  • the present embodiment is configured in that the winding start end portions 33a and 35a of the separators 33 and 35 are not folded in half between the folded piece portion 81d2 and the substrate portion 81b. Is different.
  • the separators 33 and 35 pass through the gap 80a and overlap the one folded piece portion 81d1.
  • the winding start end portions 33a and 35a of the separators 33 and 35 are sandwiched between the folded piece portion 81d2 and the substrate portion 81b, and can be prevented from moving as free ends. .
  • the holding process is only once, and the manufacturing process can be performed with a simple structure. It can be simplified.
  • the sheet member 81 may be sandwiched and fixed between the separators 33 and 35 and the core 102 that are wound around the core 102 and wound. Also in the present embodiment, as described above, the position and width of the gap 80a are not limited to the example of FIG. 12, but can be freely changed as shown in FIG. 10 and FIG.
  • Example 4 Next, Example 4 in the present embodiment will be described.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating the configuration of the winding center portion of the winding group in the fourth embodiment
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the winding method of the sheet member and the separator in the fourth embodiment. Note that the same components as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the winding group 3 in the present embodiment has a configuration in which the winding start end portions of the separators 33 and 35 are sandwiched between the substrate portion 81b and the one folded piece portion 81d1 through the gap 80a of the shaft core 80. Yes.
  • the winding start end portions 33a and 35a of the separators 33 and 35 are folded back, and the leading end portion 81c1 of the sheet member 81 is sandwiched therebetween. In this state, it is inserted into the slit of the winding core 102 and held. Then, the winding core 102 is rotated, and the separators 33 and 35 are wound around the winding core 102 one or more times.
  • the sheet member 81 is bent along the core 102 and wound less than one turn, the substrate portion 81b is disposed on the one surface 102a side of the core 102, and the other surface 102b side of the core 102 is disposed.
  • the tip portions 81c1 and 81c2 are disposed.
  • the negative electrode 32 and the positive electrode 34 are wound while the winding core 102 is rotated to form the wound group 3, removed from the winding machine 200, pressed in the thickness direction, and formed into a final shape.
  • the shaft core 80 has a flat plate shape that is crushed in the thickness direction by a press.
  • One folded piece portion 81d1 and the substrate portion 81b face each other, and the other folded piece portion 81d2 and the substrate portion 81b are formed.
  • the separators 33 and 35 are bent so as to pass through the gap 80a and sandwich the leading end portion 81c1 of the sheet member 81, and the winding start end portions 33a and 35a are one folded piece portion 81d1 of the shaft core 80 and the substrate portion 81b. It is sandwiched between.
  • the winding start end portions 33a and 35a of the separators 33 and 35 are sandwiched between the folded piece portion 81d1 and the substrate portion 81b, and can be prevented from moving as free ends. .
  • the holding process is only once, and the manufacturing process can be performed with a simple structure. It can be simplified. Also in the present embodiment, as described above, the position and width of the gap 80a are not limited to the example of FIG. 14, but can be freely changed as shown in FIGS.
  • Example 5 Next, Example 5 in the present embodiment will be described.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating the configuration of the winding center portion of the winding group in the fifth embodiment
  • FIGS. 17 and 18 are diagrams illustrating the winding method of the sheet member and the separator in the fifth embodiment. Note that the same components as those in the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the winding group 3 in the present embodiment has a configuration in which the winding start end portions of the separators 33 and 35 are welded to the shaft core 80.
  • the leading end portion 81 c 1 of the sheet member 81 is inserted and held in the slit from the other surface 102 b side of the winding core 102.
  • the winding start end portions 33a and 35a of the separators 33 and 35 are heat-welded and fixed to the sheet member 81.
  • the heat welding is performed by superimposing the winding start end portions 33a and 35a of the separators 33 and 35 on one folded piece portion 81d1 of the sheet member 81 and pressing the heated heater head 170, whereby the sheet member 81 and the separator 33 are pressed.
  • 35 is formed between the winding start end portions 33a and 35a.
  • the winding core 102 is rotated, and the separators 33 and 35 are wound around the winding core 102 one or more times.
  • the sheet member 81 is bent along the core 102 and wound less than one turn, the substrate portion 81b is disposed on the one surface 102a side of the core 102, and the other surface 102b side of the core 102 is disposed.
  • the tip portions 81c1 and 81c2 are disposed.
  • the negative electrode 32 and the positive electrode 34 are wound while the winding core 102 is rotated to form the wound group 3, removed from the winding machine 200, pressed in the thickness direction, and formed into a final shape.
  • the step of holding the winding start end portions 33a, 35a of the separators 33, 35 by the winding core 102 of the winding machine 200 can be omitted, and the manufacturing process can be simplified with a simple structure.
  • the winding start end portions 33a and 35a of the separators 33 and 35 are fixed to the sheet member 81 by heat welding, the adhesion between the separators 33 and 35 and the sheet member 81 is improved. In this way, defects such as separation of the separators 33 and 35 are prevented.
  • the gap 80a is larger than the leading end portion 81c1 of the sheet member 81 wound on the inner peripheral side. There is no need to protrude to the side. Also in the present embodiment, as described above, the position and the width of the gap 80a are not limited to the example of FIG. 16, but can be freely changed as shown in FIGS.
  • Example 6 Next, Example 6 in the present embodiment will be described.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining the configuration of the winding center portion of the winding group in Example 6, and FIGS. 20 and 21 are diagrams for explaining the winding method of the sheet member and the separator in Example 6.
  • the winding group 3 in the present embodiment has a configuration in which the separators 33 and 35 are welded to the shaft core 80 and the winding start end portions 33a and 35a are disposed in the gap 80a.
  • the winding start end portion 81c1 of the sheet member 81 and the separators 33, 35 are used.
  • the winding start end portions 33 a and 35 a are overlapped and held on the winding core 102.
  • the winding start end portions 33a and 35a of the separators 33 and 35 are longer than the winding start end portion 81c1 of the sheet member 81 by the length that fits in the gap 80a, and protrude toward the one surface 102a side of the winding core 102.
  • the sheet member 81 has a length that is less than one turn when wound around the core 102.
  • the sheet member 81 and the separators 33 and 35 that are overlapped with each other on the other surface 102b side of the winding core 102 are heat-welded and fixed to each other.
  • the heat welding is performed by pressing the heater head 170 in the thickness direction from the outside of the separators 33 and 35, and a welding portion 83 is formed between the sheet member 81 and the winding start end portions 33a and 35a of the separators 33 and 35. Is done.
  • the winding core 102 is rotated, and the separators 33 and 35 are wound around the winding core 102 one or more times as shown in FIG.
  • the sheet member 81 is bent along the core 102 and wound less than one turn, the substrate portion 81b is disposed on the one surface 102a side of the core 102, and the other surface 102b side of the core 102 is disposed.
  • the tip portions 81c1 and 81c2 are disposed.
  • the negative electrode 32 and the positive electrode 34 are wound while the winding core 102 is rotated to form the wound group 3, which is removed from the winding machine 200 and pressed in the thickness direction to obtain the final shape described above. Molded.
  • the winding start end portions 33a and 35a of the separators 33 and 35 are fixed to the sheet member 81 by heat welding, the adhesion between the separators 33 and 35 and the sheet member 81 is improved. Defects such as separation of the separators 33 and 35 can be prevented. Also in the present embodiment, as described above, the position and width of the gap 80a are not limited to the example of FIG. 19, but can be freely changed as shown in FIGS.
  • the position of the welded portion 83 may be set not in the front end portion 81c1 side of the sheet member 81 but in the vicinity of the bent portion 81a1 on the right side in the drawing. In this case, the length of the separator pulled as described above is shortened, and the length of the affected separator can be reduced.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs can be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. It can be changed.
  • the above-described embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to one having all the configurations described.
  • a part of the configuration of an embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of an embodiment.

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Abstract

　本発明の目的は、簡易な構造で製造工程を簡素化できる扁平捲回形二次電池を提供することである。　本発明の扁平捲回形二次電池は、正極電極（３４）及び負極電極（３２）を間にセパレータ（３３、３５）を介して捲回した扁平状の捲回群（３）を有する扁平捲回形二次電池（１００）であって、捲回群（３）は、正極電極（３４）と負極電極（３２）とセパレータ（３３、３５）のいずれよりも曲げ剛性の高いシート部材（８１）の捲回方向両側の先端部（８１ｃ１、８１ｃ２）が互いに接近する方向にそれぞれ折り返されて先端部（８１ｃ１、８１ｃ２）どうしが離間した位置に配置された構成の軸芯（８０）を有することを特徴としている。

Description

扁平捲回形二次電池
　本発明は、例えば車載用途等の高容量の扁平捲回形二次電池に関する。
　近年、電気自動車等の動力源として、正極電極と負極電極をセパレータを介して捲回したエネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池の開発が進められている。リチウムイオン二次電池は、性能の向上につれて用途も拡大し、製造工程の簡素化、低コスト化が要求されてきた。このような中で例えば電極を捲回する軸芯に、ステンレス製または合成樹脂製のシームレス円筒を用いて、この筒状の軸芯を捲回後に捲回電極体ごと押しつぶす技術が開示されている(特許文献１)。
特開2002-280055号公報
　従来技術では、捲回機で捲回する前に予め筒状の軸芯を捲回機のスピンドルに差し込んで装着する作業を必要とし、自動化による生産性向上の阻害要因となる。また、筒状の軸芯として、合成樹脂のシームレス円筒を作成することはコストを考慮すると量産には適さない。
　本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡易な構造で製造工程を簡素化できる扁平捲回形二次電池を提供することである。
　上記課題を解決する本発明の扁平捲回形二次電池は、正極電極及び負極電極を間にセパレータを介して捲回した扁平状の捲回群を有する扁平捲回形二次電池であって、前記捲回群は、前記正極電極と前記負極電極と前記セパレータのいずれよりも曲げ剛性の高いシート部材の捲回方向両側の先端部が互いに接近する方向にそれぞれ折り返されて先端部どうしが離間した位置に配置された構成の軸芯を有することを特徴としている。
　本発明によれば、簡易な構造で製造工程を簡素化できる扁平捲回形二次電池を提供することができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
扁平捲回形二次電池の外観斜視図。 扁平捲回形二次電池の分解斜視図。 捲回群の分解斜視図。 捲回機の構成図。 実施例１における捲回群の捲回中心部分の構成を説明する図。 実施例１におけるシート部材とセパレータの捲回方法を説明する図。 実施例１におけるシート部材とセパレータの捲回方法を説明する図。 実施例２における捲回群の捲回中心部分の構成を説明する図。 実施例２におけるシート部材とセパレータの捲回方法を説明する図。 実施例２における捲回群の変形例を示す図。 実施例２における捲回群の変形例を示す図。 実施例３における捲回群の捲回中心部分の構成を説明する図。 実施例３におけるシート部材とセパレータの捲回方法を説明する図。 実施例４における捲回群の捲回中心部分の構成を説明する図。 実施例４におけるシート部材とセパレータの捲回方法を説明する図。 実施例５における捲回群の捲回中心部分の構成を説明する図。 実施例５におけるシート部材とセパレータとの溶着方法の一例を示す図。 実施例５におけるシート部材とセパレータの捲回方法を説明する図。 実施例６における捲回群の捲回中心部分の構成を説明する図。 実施例６におけるシート部材とセパレータとの溶着方法の一例を示す図。 実施例６におけるシート部材とセパレータの捲回方法を説明する図。
　以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
　本発明は、正極電極及び負極電極を間にセパレータを介して軸芯の周りに扁平に捲回した捲回群を有する扁平捲回形二次電池であって、軸芯は、正極電極と負極電極とセパレータのいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂シートを一周未満捲回して構成され、２つの屈曲部を有し、且つ、屈曲部の両側に平面部を有し、さらに、樹脂シートの２つの周方向端部は隙間を有して対向する構造である。
　図１は、扁平捲回形二次電池の外観斜視図、図２は、角形二次電池の分解斜視図である。
　扁平捲回形二次電池１００は、電池缶１および蓋（電池蓋）６を備える。電池缶１は、相対的に面積の大きい一対の対向する幅広側面１ｂと相対的に面積の小さい一対の対向する幅狭側面１ｃとを有する側面と底面１ｄを有し、その上方に開口部１ａを有する。
　電池缶１内には、捲回群３が収納され、電池缶１の開口部１ａが電池蓋６によって封止されている。電池蓋６は略矩形平板状であって、電池缶１の上方開口部１aを塞ぐように溶接されて電池缶１が封止されている。
　電池蓋６には、正極外部端子１４と、負極外部端子１２が設けられている。正極外部端子１４と負極外部端子１２を介して捲回群３に充電され、また外部負荷に電力が供給される。電池蓋６には、ガス排出弁１０が一体的に設けられている。ガス排出弁１０は、電池容器内の圧力が上昇すると、開弁して内部からガスが排出され、電池容器内の圧力が低減される。したがって、扁平捲回形二次電池１００の安全性が確保される。電池缶１内には、絶縁保護フィルム２を介して捲回群３が収容されている。
　捲回群３は、扁平形状に捲回されており、断面半円形状の互いに対向する一対の湾曲面部と、これら一対の湾曲面部の間に連続して形成される平坦面部とを有している。捲回群３は、捲回軸方向が電池缶１の横幅方向に沿うように、一方の湾曲面部側から電池缶１内に挿入されて、他方の湾曲面部側が開口部１ａ側に配置される。
　捲回群３の正極電極箔露出部３４ｃは、正極集電板（集電端子）４４を介して電池蓋６に設けられた正極外部端子１４と電気的に接続されている。また、捲回群３の負極電極箔露出部３２ｃは、負極集電板（集電端子）２４を介して電池蓋６に設けられた負極外部端子１２と電気的に接続されている。これにより、正極集電板４４および負極集電板２４を介して捲回群３から外部負荷へ電力が供給され、正極集電板４４および負極集電板２４を介して捲回群３へ外部発電電力が供給され充電される。
　正極集電板４４と負極集電板２４、及び、正極外部端子１４と負極外部端子１２を、それぞれ電池蓋６から電気的に絶縁するために、ガスケット５および絶縁板７が電池蓋６に設けられている。また、注液口９から電池缶１内に電解液を注入した後、電池蓋６に注液栓１１をレーザ溶接により接合して注液口９を封止し、扁平捲回形二次電池１００を密閉する。
　ここで、正極外部端子１４および正極集電板４４の形成素材としては、例えばアルミニウム合金が挙げられ、負極外部端子１２および負極集電板２４の形成素材としては、例えば銅合金が挙げられる。また、絶縁板７およびガスケット５の形成素材としては、例えばポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂材が挙げられる。
　また、電池蓋６には、電池容器内に電解液を注入するための注液口９が穿設されており、この注液口９は、電解液を電池容器内に注入した後に注液栓１１によって封止される。ここで、電池容器内に注入される電解液としては、例えばエチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を適用することができる。
　正極外部端子１４、負極外部端子１２は、バスバー等に溶接接合される溶接接合部を有している。溶接接合部は、電池蓋６から上方に突出する直方体のブロック形状を有しており、下面が電池蓋６の表面に対向し、上面が所定高さ位置で電池蓋６と平行になる構成を有している。
　正極接続部１４a、負極接続部１２aは、正極外部端子１４、負極外部端子１２の下面からそれぞれ突出して先端が電池蓋６の正極側貫通孔４６、負極側貫通孔２６に挿入可能な円柱形状を有している。正極接続部１４a、負極接続部１２aは、電池蓋６を貫通して正極集電板４４、負極集電板２４の正極集電板基部４１、負極集電板基部２１よりも電池缶１の内部側に突出しており、先端がかしめられて、正極外部端子１４、負極外部端子１２と、正極集電板４４、負極集電板２４を電池蓋６に一体に固定している。正極外部端子１４、負極外部端子１２と電池蓋６との間には、ガスケット５が介在されており、正極集電板４４、負極集電板２４と電池蓋６との間には、絶縁板７が介在されている。
　正極集電板４４、負極集電板２４は、電池蓋６の下面に対向して配置される矩形板状の正極集電板基部４１、負極集電板基部２１と、正極集電板基部４１、負極集電板基部２１の側端で折曲されて、電池缶１の幅広面に沿って底面側に向かって延出し、捲回群３の正極電極箔露出部３４ｃ、負極電極箔露出部３２ｃに対向して重ね合わされた状態で接続される正極側接続端部４２、負極側接続端部２２を有している。正極集電板基部４１、負極集電板基部２１には、正極接続部１４a、負極接続部１２aが挿通される正極側開口穴４３、負極側開口穴２３がそれぞれ形成されている。
　捲回群３の扁平面に沿う方向でかつ捲回群３の捲回軸方向に直交する方向を中心軸方向として前記捲回群３の周囲には絶縁保護フィルム２が巻き付けられている。絶縁保護フィルム２は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）などの合成樹脂製の一枚のシートまたは複数のフィルム部材からなり、捲回群３の扁平面と平行な方向でかつ捲回軸方向に直交する方向を巻き付け中心として１周以上巻き付けることができる長さを有している。
　図３は、捲回電極群の一部を展開した状態を示す分解斜視図である。
　捲回群３は、負極電極３２と正極電極３４を間にセパレータ３３、３５を介して捲回することによって構成されている。捲回群３は、最外周の電極が負極電極３２であり、さらにその外側にまでセパレータ３３、３５が捲回される。セパレータ３３、３５は、正極電極３４と負極電極３２との間を絶縁する役割を有している。
　負極電極３２の負極合剤層３２ｂが塗布された部分は、正極電極３４の正極合剤層３４ｂが塗布された部分よりも幅方向に大きく構成されており、負極合剤層３２ｂの両端部が正極合剤層３４ｂの両端部よりも幅方向に突出するように重ね合わせることによって、正極合剤層３４ｂは、必ず負極合剤層に挟まれるようになっている。正極電極箔露出部３４ｃ、負極電極箔露出部３２ｃは、平面部分で束ねられて溶接等により接続される。尚、セパレータ３３、３５は幅方向で負極合剤層３２ｂが塗布された部分よりも広いが、正極電極箔露出部３４ｃ、負極電極箔露出部３２ｃで端部の金属箔面が露出する位置に捲回されるため、束ねて溶接する場合の支障にはならない。
　正極電極３４は、正極集電体である正極電極箔の両面に正極活物質合剤を有し、正極電極箔の幅方向一方側の端部には、正極活物質合剤を塗布しない正極電極箔露出部３４ｃが設けられている。
　負極電極３２は、負極集電体である負極電極箔の両面に負極活物質合剤を有し、負極電極箔の幅方向他方側の端部には、負極活物質合剤を塗布しない負極電極箔露出部３２ｃが設けられている。正極電極箔露出部３４ｃと負極電極箔露出部３２ｃは、電極箔の金属面が露出した領域であり、捲回軸方向の一方側と他方側の位置に配置されるように捲回される。
　負極電極３２に関しては、負極活物質として非晶質炭素粉末１００重量部に対して、結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を添加し、これに分散溶媒としてＮ－メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという。）を添加、混練した負極合剤を作製した。この負極合剤を厚さ１０μｍの銅箔（負極電極箔）の両面に溶接部（負極未塗工部）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、銅箔を含まない負極活物質塗布部厚さ７０μｍの負極電極３２を得た。
　尚、本実施形態では、負極活物質に非晶質炭素を用いる場合について例示したが、これに限定されるものではなく、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やＳｉやＳｎなどの化合物（例えば、ＳｉＯ、ＴｉＳｉ２等）、またはそれの複合材料でもよく、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。
　正極電極３４に関しては、正極活物質としてマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ２Ｏ４）１００重量部に対し、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛と結着剤として１０重量部のＰＶＤＦとを添加し、これに分散溶媒としてＮＭＰを添加、混練した正極合剤を作製した。この正極合剤を厚さ２０μｍのアルミニウム箔（正極電極箔）の両面に溶接部（正極未塗工部）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、アルミニウム箔を含まない正極活物質塗布部厚さ９０μｍの正極電極３１を得た。
　また、本実施形態では、正極活物質にマンガン酸リチウムを用いる場合について例示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウムや一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムやこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム-金属複合酸化物を用いるようにしてもよい。
　また、本実施形態では、正極電極、負極電極における塗工部の結着材としてＰＶＤＦを用いる場合について例示したが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いることができる
　捲回群３は、その中心に軸芯８０（図５を参照）を有している。
　軸芯８０は、正極電極箔３１ａ、負極電極箔３２ａ、セパレータ３３のいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂製のシート部材８１を折り曲げることによって構成されている。軸芯８０の詳しい構成については、後述する。
　図４は、捲回機の構成例を示す図である。
　捲回機２００は、装置中央にスピンドル１０１が回転可能に支持されており、図示していない回転駆動装置によって時計回りに回転駆動されるようになっている。そして、スピンドル１０１の側方には、シート部材８１、負極電極３２、セパレータ３３（第１のセパレータ）、正極電極３４、セパレータ３５（第２のセパレータ）をスピンドル１０１に供給するための供給装置が設けられている。
　供給装置は、装置右上から順にシート部材８１、負極電極３２、セパレータ３３、正極電極３４、セパレータ３５をそれぞれロール状に保持しており、外周端部から繰り出してスピンドル１０１に供給するようになっている。また、各々の電極３２、３４、セパレータ３３、３５、シート部材８１を所定位置に供給する送りローラ１６０ａ～１６０ｅと、所定の長さで切断するカッタ１６１ａ～１６１ｄを備える。なお、シート部材８１を切断するカッタの図示は省略している。
　スピンドル１０１には、扁平な巻き芯１０２が取り付けられており、巻き芯１０２に巻き掛けたシート部材８１を切断する際にほどけないように保持するための仮押さえ機構１７８を備える。
　巻き芯１０２の近傍には、巻き芯１０２を回転させて捲回群３を形成した後に、捲回群３がほどけないように粘着テープ１６３を貼り付ける貼付手段１６７を備えている。貼付手段１６７は図中、破線で囲まれた部分であり、送り出し機構１６４、カッタ１６５、貼付機構１６８を有する。粘着テープ１６３は、送り出し機構１６４によって所定長さだけ繰り出され、カッタ１６５で所定長さにカットされて、貼付機構１６８により、捲回群３に貼付される。
　また、スピンドル１０１の近傍には、必要に応じてシート部材８１にセパレータ３３、３５を加熱溶着するヒータヘッド１７０と、ヒータヘッド１７０を所定位置まで移動させて加圧するヒータ移動機構１７１を備える。尚、他の実施例として加熱溶着の他に粘着テープによって接合してもよい。よって、その場合には図示はしないがヒータヘッド１０７およびヒータ移動機構１７１の代わりにテープを貼る貼付手段１６７と同様の機構が別途備えられている。
　捲回機２００では、巻き芯１０２に、シート部材８１とセパレータ３３、３５の少なくともいずれかが把持される。そして、巻き芯１０２の回転により、シート部材８１とセパレータ３３、３５が捲き付けられる。巻き芯１０２にシート部材８１が直接当接され、そのシート部材８１にセパレータ３３が直接当接される。
　捲回機２００による電極群の製造方法の一例について以下に述べる。
　まず、巻き芯１０２にシート部材８１とセパレータ３３、３５の少なくともいずれか一方を直接保持させる。そして、巻き芯１０２を回転させてシート部材８１とセパレータ３３、３５を捲き付ける。シート部材８１は、セパレータ３３、３５によって巻き芯１０２のまわりに捲き付けられて、巻き芯１０２の形に沿って扁平状に折り曲げられ、そのまわりにセパレータ３３、３５が捲回される。
　そして、シート部材８１のまわりにセパレータ３３、３５を１周以上捲回した捲回体とさらにその外側に捲回されるセパレータ３３との間に負極電極３２を挿入して挟み込み、負極電極３２の挿入よりも遅いタイミングで、そのセパレータ３３とさらに外側のセパレータ３５との間に正極電極３４を挿入して挟み込み、巻き芯１０２を所定回数だけ回転させる。
　そして、負極電極３２の捲き終わり端部を正極電極３４の捲き終わり端部よりも１周分以上長くして、最外周の正極電極３４の外側を最外周の負極電極３２で覆う。最外周の負極電極３２の外側は、セパレータ３３、３５に覆われており、セパレータ３３、３５の端部は捲回群３がほどけないように貼付手段１６７により粘着テープ１６３を貼り付けて固定される。その後、捲回群３は、巻き芯１０２から抜き取ることにより取り外され、厚さ方向にプレスされて最終形状とされる（図３を参照）。
　巻き芯１０２にシート部材８１とセパレータ３３、３５を捲回する方法としては、例えば、巻き芯１０２にセパレータ３３、３５のみを保持させ、巻き芯１０２とセパレータ３３、３５との間にシート部材８１を挟み込んで捲回する方法や、巻き芯１０２にシート部材８１のみを保持させ、その保持されたシート部材８１にセパレータ３３、３５をヒータヘッド１７０により加熱溶着して捲回する方法、巻き芯１０２でシート部材８１、セパレータ３３、３５の両方を保持して捲回する方法、巻き芯１０２とシート部材８１でセパレータ３３、３５を保持して捲回する方法等がある。
［実施例１］
　次に、本実施の形態における実施例１について説明する。
　図５は、実施例１における捲回群の捲回中心部分の構成を説明する図、図６と図７は、実施例１における軸芯とセパレータの捲回方法を説明する図である。
　捲回群３は、捲回機２００によって扁平状に捲回された後、巻き芯１０２から抜き取られて、扁平厚さ方向にプレスされて最終形状に成形される。捲回群３は、最終形状では、平坦面部の捲回方向両端部分に半円弧状の湾曲面部が形成された、断面が略トラック形状とされる（図３を参照）。
　軸芯８０を形成するシート部材８１は、捲回群３の中心部に配置されており、捲回群３がプレスされる前の状態では、シート部材８１の捲回方向両側の端部を互いに接近する方向にそれぞれ折り曲げた状態となっている（図７を参照）。そして、捲回群３がプレスされた最終形状の状態では、図５に示すように、プレスにより厚さ方向に押し潰されて平板形状となる。シート部材８１は、図７に示すように、巻き芯１０２のまわりに捲回した際に、１周未満となる長さを有している。
　軸芯８０は、シート部材８１の捲回方向両側の先端部８１ｃ１、８１ｃ２が互いに接近する方向にそれぞれ折り返されて先端部どうしが所定の隙間８０ａを有して離間した位置に配置された構成を有する。
　具体的には、図５に示すように、捲回方向に沿って広がる平面状の基板部８１ｂと、基板部８１ｂの捲回方向一方側と他方側で互いに接近する方向に折り返される一対の屈曲部８１ａ１、８１ａ２と、一対の屈曲部８１ａ１、８１ａ２から基板部８１ｂに沿って互いに接近する方向に延出する一対の折り返し片部８１ｄ１、８１ｄ２とを有する。
　次に、捲回群を形成する方法について図６及び図７を用いて説明する。
　まず、図６に示すように、セパレータ３３、３５の巻き始め端部を巻き芯１０２の一方面１０２ａ側に保持させる。そして、仮押さえ機構１７８で押さえながら巻き芯１０２を回転させて、巻き芯１０２の捲回方向一方側の端部にセパレータ３３、３５を巻き掛けると共に、巻き芯１０２の他方面１０２ｂとセパレータ３３との間にシート部材８１の巻き始め端部側を挟み込む。
　そして、巻き芯１０２を更に回転させて、図７に示すように、セパレータ３３、３５を巻き芯１０２のまわりに１周以上捲き付ける。これにより、シート部材８１は、巻き芯１０２に沿って折り曲げられて、１周未満捲回され、巻き芯１０２の一方面１０２ａ側に基板部８１ｂが配置され、巻き芯１０２の他方面１０２ｂ側に先端部８１ｃ１、８１ｃ２が配置される。
　そして、仮押さえ機構１７８による押さえを解除して巻き芯１０２を回転させ、巻き芯１０２の一方面１０２ａ側で最初にセパレータ３５とその外側のセパレータ３３との間に負極電極３２の巻き始め端部を挿入し、次いで少し遅れたタイミングでそのセパレータ３３とその外側のセパレータ３５との間に正極電極３４の巻き始め端部を挿入する。そして、巻き芯１０２を所定回数だけ回転させることにより、所定長さの正極電極３４と負極電極３２を有する捲回群３が形成される。
　捲回群３は、最外周のセパレータ３５が粘着テープで外周面に固定された後に、巻き芯１０２によるセパレータ３３、３５の保持が解除されて、巻き芯１０２から抜き取られて取り外される。そして、厚さ方向に所定の押圧力でプレスされて最終形状に形成される（図５を参照）。
　上記した捲回群３は、樹脂シート８１とセパレータ３３、３５を巻き芯１０２で保持して捲回だけで製造することができるので、簡易な構造で製造工程を簡素化できる。例えば従来のような予め筒状の軸芯を捲回機２００のスピンドルに差し込む作業を省略でき、自動化による生産性の向上が図れる。また、筒状の軸芯を予め作成しておく必要がなく、その分だけコストを低減でき、量産化に適している。
　本実施例においては、捲回機２００の巻き芯１０２でセパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａのみを保持し、セパレータ３３、３５と巻き芯１０２との間にシート部材８１を挿入して挟み込み、保持させて巻き芯１０２に捲回させる。したがって、シート部材８１の先端部８１ｃ１を捲回機２００の巻き芯１０２に保持させる工程を省略することができ、簡易な構造で製造工程を簡素化できる。
　捲回群３は、図５に示すように、中心部分に、プレスにより扁平厚さ方向（図５のＺ方向）に押し潰された平板状の軸芯８０を有している。軸芯８０は、捲回方向（図５のＹ方向）に離間して捲回軸方向（図５のＸ軸方向）に延在する一対の屈曲部８１ａ１、８１ａ２を有している。したがって、軸芯８０の捲回方向（Ｙ方向）の長さを常に一定に規定することができ、製品間の誤差をなくすことができる。
　また、一対の屈曲部８１ａ１、８１ａ２を設けることによって、セパレータ３３、３５、及び負極電極３２、正極電極３４が角張って折り曲げられるのを防ぎ、これらを断面が半円弧状となるように滑らかに折り曲げることができる。
　特に、本実施例では、軸芯８０は、先端部８１ｃ１を有する一方の折り返し片部８１ｄ１と基板部８１ｂとが互いに直接対向しており、先端部８１ｃ２を有する他方の折り返し片部８１ｄ２と基板部８１ｂとの間には、２枚のセパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａが折り返されて二つ折りにされた状態で挟み込まれている。
　したがって、軸芯８０の屈曲部８１ａ２の外側に巻き掛けられる負極電極３２の湾曲部分の最内周面の半径と、軸芯８０の屈曲部８１ａ１の外側に巻き掛けられる負極電極３２の湾曲部分の最内周面の半径は、いずれもセパレータの４枚分の厚さとシート部材８１の１枚分の厚さを合わせた値となり、互いに等しくなる。したがって、負極電極３２のいずれか一方の湾曲部分の最小半径が極小化するのを防ぎ、湾曲部分の負極合剤に作用する剥離方向の力を低減させることができる。したがって、負極電極３２の負極合剤層３２ｂをプレスする圧力を高くして負極合剤層３２ｂの高密度化を図り、電池の性能を向上させることができる。
　本実施例では、軸芯８０と負極電極３２との間にはセパレータ３３、３５が必ず介在されている。したがって、セパレータ３３、３５を介して最内周の負極電極３２にも電解液を十分に供給することができ、電池の反応性を向上させることができる。
　上記した軸芯８０の隙間８０ａは、捲回群３の中心部分に捲回軸方向に亘って形成されている。したがって、隙間８０ａに電解液を流通させて、捲回群３の中心部分に供給することができ、捲回群３の全体に亘って均一に電解液を供給することができる。したがって、電池内部の反応性向上により、電池の高性能化を図ることができる。
　また、本実施の形態では、軸芯８０にセパレータ３３、３５が１周以上捲回された後に、負極電極３２が捲回されており、軸芯８０の外周全周に亘ってセパレータ３３、３５が直接当接して捲回された構成を有している。したがって、セパレータ３３、３５によって軸芯８０の先端部８１ｃ１、８１ｃ２の間をつないで隙間８０ａを塞ぎ、軸芯８０の表面上の凹凸を埋めることができる。したがって、軸芯８０に負極電極３２及び正極電極３４を捲回した場合に、負極電極３２に隙間８０ａに起因した凹凸が形成されるのを防ぐことができる。
　そして、軸芯８０は、正極電極箔３１ａ、負極電極箔３２ａ、セパレータ３３のいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂製のシート部材８１を折り曲げて形成されているので、一対の屈曲部８１ａ１、８１ａ２のスプリングバックにより捲回群３の中心位置で基板部８１ｂと折り返し片部８１ｄ１、８１ｄ２との間を拡げる方向に付勢する応力を発生させることができる。したがって、捲回群３の巻き緩みを防ぎ、耐振動性や耐衝撃性を確保できる。
［実施例２］
　次に、本実施の形態における実施例２について説明する。
　図８は、実施例２における捲回群の捲回中心部分の構成を説明する図、図９は、実施例２におけるシート部材とセパレータの捲回方法を説明する図である。なお、実施例１と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
　本実施例では、セパレータ３３、３５の巻き始め端部が隙間８０ａに配置された構成を有する。軸芯８０は、一方の折り返し片部８１ｄ１と基板部８１ｂとが互いに直接対向しており、また、他方の折り返し片部８１ｄ２と基板部８１ｂとが互いに直接対向している。そして、隙間８０ａにセパレータ３３、３５の巻き始め端部が配置されて、軸芯８０のまわりにセパレータ３３、３５が捲回されている。
　上記した捲回機２００を用いて本実施例における軸芯８０を有する捲回群３を製造する場合、まず、図９に示すように、シート部材８１の巻き始め端部８１ｃ１とセパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａとを重ね合わせて、巻き芯１０２の他方面１０２ｂ側からスリットに挿入して巻き芯１０２に保持させる。その際、セパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａを、隙間８０ａに収まる分の長さだけ、シート部材８１の巻き始め端部８１ｃ１よりも長く、巻き芯１０２の一方面１０２ａ側に突出させておく。シート部材８１は、実施例１と同様に、巻き芯１０２のまわりに捲回した際に、１周未満となる長さを有している。
　そして、巻き芯１０２を回転させて、セパレータ３３、３５を巻き芯１０２のまわりに１周以上捲き付ける。これにより、シート部材８１は、巻き芯１０２に沿って折り曲げられて、１周未満捲回され、巻き芯１０２の一方面１０２ａ側に基板部８１ｂが配置され、巻き芯１０２の他方面１０２ｂ側に先端部８１ｃ１、８１ｃ２が配置される。
　そして、巻き芯１０２を更に回転させて、実施例１と同様に、シート部材８１のまわりにセパレータ３３、３５を１周以上捲回した捲回体とさらにその外側に捲回されるセパレータ３３との間に負極電極３２を挿入して挟み込み、負極電極３２の挿入よりも遅いタイミングで、そのセパレータ３３とさらに外側のセパレータ３５との間に正極電極３４を挿入して挟み込み、巻き芯１０２を所定回数だけ回転させて捲回群３を形成する。捲回群３は、巻き芯１０２から取り外された後、厚さ方向に所定の押圧力でプレスされて最終形状に形成される。
　本実施例によれば、捲回群３は、樹脂シート８１とセパレータ３３、３５を巻き芯１０２で保持して捲回するだけで製造することができるので、簡易な構造で製造工程を簡素化できる。
　そして、捲回群３は、シート部材８１の一方の先端部８１ｃ１よりも、セパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａを突出させた状態で巻き芯１０２に保持されて捲回されている。したがって、外周側に捲回されるセパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａは、内周側に捲回されるシート部材８１の先端部８１ｃ１よりも隙間８０ａ側に突出しており、隙間８０ａに収容されている。したがって、隙間８０ａをセパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａによって部分的に埋めることができ、隙間８０ａによって形成される段差高さを低くすることができる。したがって、その外側に捲回される負極電極３２及び正極電極３４に、隙間８０ａによる凹凸が形成されるのを防ぐことができ、負極電極３２と正極電極３４を間にセパレータ３３、３５を介して完全に密着させた状態にすることができる。
　捲回群３は、シート部材８１で形成された軸芯８０の少なくとも一部の外周にセパレータ３３、３５が当接して捲回されている。したがって、最内周の負極電極３２の内周側にもセパレータ３３、３５が配置されており、そのセパレータ３３、３５によって電解液を保持することができる。したがって、捲回群３の全体に亘って均一に電解液を供給することができ、電池の反応性を向上させることができる。
　図１０、図１１は、本実施例における捲回群の変形例を示す図である。
　図１０に示す変形例において特徴的なことは、図８に示す構成例よりも、隙間８０ａの位置を、捲回時に上流側（図中、左側）となる位置に偏倚させて配置した点である。捲回群３は、図１０に示す状態で時計回りに回転されて捲回される。捲回時に上流側となる一方の折り返し片部８１ｄ１は、捲回時に下流側となる他方の折り返し片部８１ｄ２よりも長く、先端部８１ｃ２は、他方の屈曲部８１ａ２に接近した位置に配置されている。したがって、セパレータ３３、３５を捲き始める際に、セパレータ３３が折り返し片部８１ｄ１に当接する当接面の面積を広くすることができる。
　したがって、セパレータ３３、３５の巻き始めにおいて、軸芯８０の屈曲部８１ａ１に巻き掛ける際に、シート部材８１よりも剛性の低いセパレータ３３、３５が捲回機２００のバックテンションにより、必要以上に引っ張られることを防止できる。尚、隙間８０ａを、捲回時の下流側（図中、右側）に偏倚した位置に配置して、引っ張られるセパレータ３３、３５の長さを短くし、影響を受けるセパレータの長さを小さくすることもできる。そして、本構成例においても、シート部材８１とセパレータ３３、３５を巻き芯１０２で保持して捲回するだけなので、簡易な構造で製造工程を簡素化できる。
　図１１に示す変形例において特徴的なことは、図８に示す構成例と比較して、隙間８０ａの大きさを拡げたことである。本例では樹脂シート１８１の全体長さを短くすることができ、その分の材料費を節約してコスト低減が図れる。尚、前述の隙間８０ａが捲回時の下流側（図中、右側）に偏っている場合と同様に、引っ張られるセパレータ３３、５の長さを短くし、影響を受けるセパレータ３３、３５の長さを小さくすることもできる。
［実施例３］
　次に、本実施の形態における実施例３について説明する。
　図１２は、実施例３における捲回群の捲回中心部分の構成を説明する図、図１３は、実施例３におけるシート部材とセパレータの捲回方法を説明する図である。なお、上記の各実施例と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
　本実施例における捲回群３は、セパレータ３３、３５の巻き始め端部が軸芯８０の隙間８０ａを通して基板部８１ｂと折り返し片部８１ｄ２との間に挟み込まれている構成を有している。
　本実施例における捲回群３を製造する場合には、図１３に示すように、巻き芯１０２の他方面１０２ｂ側からスリットに、セパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａとシート部材８１の先端部８１ｃ１をそれぞれ挿入して保持させる。その際、セパレータ３３、３５の先端を巻き芯１０２の一方面１０２ａ側に所定長さだけ突出させておく。そして、巻き芯１０２を回転させて、セパレータ３３、３５を巻き芯１０２のまわりに１周以上捲き付ける。
　これにより、シート部材８１は、巻き芯１０２に沿って折り曲げられて、１周未満捲回され、巻き芯１０２の一方面１０２ａ側に基板部８１ｂが配置され、巻き芯１０２の他方面１０２ｂ側に先端部８１ｃ１、８１ｃ２が配置される。そして、巻き芯１０２を回転させながら負極電極３２と正極電極３４を捲回させて捲回群３を形成し、捲回機２００から取り外して厚さ方向にプレスし、最終形状に成形する。
　軸芯８０は、プレスにより厚さ方向に押し潰された平板形状を有しており、一方の折り返し片部８１ｄ１と基板部８１ｂとが対向し、他方の折り返し片部８１ｄ２と基板部８１ｂとが対向している。セパレータ３３、３５は、シート部材８１の先端部８１ｃ１よりも突出して隙間８０ａを通過し、巻き始め端部３３ａ、３５ａが軸芯８０の他方の折り返し片部８１ｄ２と基板部８１ｂとの間に挟み込まれている。
　本実施例は、上記した実施例１と比較して、折り返し片部８１ｄ２と基板部８１ｂとの間でセパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａが二つ折りに折り返されていない点で構成が相違している。セパレータ３３、３５は、隙間８０ａを通過して、一方の折り返し片部８１ｄ１に重ねられている。
　本実施例によれば、セパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａが、折り返し片部８１ｄ２と基板部８１ｂとの間に挟み込まれており、自由端となって動くのを防ぐことができる。本実施例においては、シート部材８１の先端部８１ｃ１とセパレータ３３、３５を一括して捲回機の巻き芯１０２で保持するため、保持の工程が一回で済み、簡易な構造で製造工程を簡素化できる。
　なお、巻き芯１０２に捲き付けられるセパレータ３３、３５と巻き芯１０２との間にシート部材８１を挟み込んで固定して捲回する構成としてもよい。また、本実施例においても前述のように、隙間８０ａの位置や広さは、図１２の例に限定されるものではなく、図１０や図１１に示すように自由に変更することができる。
［実施例４］
　次に、本実施の形態における実施例４について説明する。
　図１４は、実施例４における捲回群の捲回中心部分の構成を説明する図、図１５は、実施例４におけるシート部材とセパレータの捲回方法を説明する図である。なお、上記の各実施例と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
　本実施例における捲回群３は、セパレータ３３、３５の巻き始め端部が軸芯８０の隙間８０ａを通して基板部８１ｂと一方の折り返し片部８１ｄ１との間に挟み込まれている構成を有している。
　本実施例における捲回群３を製造する場合には、図１５に示すように、セパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａを折り返して、間にシート部材８１の先端部８１ｃ１を挟み込んだ状態で、巻き芯１０２のスリットに挿入して保持させる。そして、巻き芯１０２を回転させて、セパレータ３３、３５を巻き芯１０２のまわりに１周以上捲き付ける。これにより、シート部材８１は、巻き芯１０２に沿って折り曲げられて、１周未満捲回され、巻き芯１０２の一方面１０２ａ側に基板部８１ｂが配置され、巻き芯１０２の他方面１０２ｂ側に先端部８１ｃ１、８１ｃ２が配置される。
　そして、巻き芯１０２を回転させながら負極電極３２と正極電極３４を捲回させて捲回群３を形成し、捲回機２００から取り外して厚さ方向にプレスし、最終形状に成形する。
　軸芯８０は、プレスにより厚さ方向に押し潰された平板形状を有しており、一方の折り返し片部８１ｄ１と基板部８１ｂとが対向し、他方の折り返し片部８１ｄ２と基板部８１ｂとが対向している。セパレータ３３、３５は、隙間８０ａを通過してシート部材８１の先端部８１ｃ１を挟み込むように折り曲げられており、巻き始め端部３３ａ、３５ａが軸芯８０の一方の折り返し片部８１ｄ１と基板部８１ｂとの間に挟み込まれている。
　本実施例によれば、セパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａが、折り返し片部８１ｄ１と基板部８１ｂとの間に挟み込まれており、自由端となって動くのを防ぐことができる。
　本実施例においては、シート部材８１の先端部８１ｃ１とセパレータ３３、３５を一括して捲回機の巻き芯１０２で保持するため、保持の工程が一回で済み、簡易な構造で製造工程を簡素化できる。また、本実施例においても前述のように、隙間８０ａの位置や広さは、図１４の例に限定されるものではなく、図１０や図１１に示すように自由に変更することができる。
［実施例５］
　次に、本実施の形態における実施例５について説明する。
　図１６は、実施例５における捲回群の捲回中心部分の構成を説明する図、図１７、図１８は、実施例５におけるシート部材とセパレータの捲回方法を説明する図である。なお、上記の各実施例と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
　本実施例における捲回群３は、セパレータ３３、３５の巻き始め端部が軸芯８０に溶着された構成を有している。本実施例における捲回群３を製造する場合には、図１７に示すように、巻き芯１０２の他方面１０２ｂ側からスリットに、シート部材８１の先端部８１ｃ１を挿入して保持させる。
　そして、セパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａを、シート部材８１に加熱溶着して固定する。加熱溶着は、シート部材８１の一方の折り返し片部８１ｄ１にセパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａを重ね合わせて、加熱したヒータヘッド１７０を押し付けることによって行われ、シート部材８１とセパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａとの間には、溶着部８３が形成される。
　そして、巻き芯１０２を回転させて、セパレータ３３、３５を巻き芯１０２のまわりに１周以上捲き付ける。これにより、シート部材８１は、巻き芯１０２に沿って折り曲げられて、１周未満捲回され、巻き芯１０２の一方面１０２ａ側に基板部８１ｂが配置され、巻き芯１０２の他方面１０２ｂ側に先端部８１ｃ１、８１ｃ２が配置される。そして、巻き芯１０２を回転させながら負極電極３２と正極電極３４を捲回させて捲回群３を形成し、捲回機２００から取り外して厚さ方向にプレスし、最終形状に成形する。
　本実施例によれば、セパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａを捲回機２００の巻き芯１０２で保持する工程が省略でき、簡易な構造で製造工程を簡素化できる。
　本実施例によれば、セパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａが、シート部材８１に加熱溶着して固定されているので、セパレータ３３、３５とシート部材８１との密着性を高めて、セパレータ３３、３５が外れるなどの不良を防止する。
密着性を高めてセパレータ３３、３５が外れるなどの不良を防止することができる。また、セパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａが自由端となって動くのを防ぐことができる。
　尚、本実施例では、セパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａを巻き芯１０２で保持する必要が無いため、内周側に捲回されるシート部材８１の先端部８１ｃ１よりも隙間８０ａ側に突出する必要はない。また、本実施例においても前述のように、隙間８０ａの位置や広さは、図１６の例に限定されるものではなく、図１０や図１１に示すように自由に変更することができる。
［実施例６］
　次に、本実施の形態における実施例６について説明する。
　図１９は、実施例６における捲回群の捲回中心部分の構成を説明する図、図２０、図２１は、実施例６におけるシート部材とセパレータの捲回方法を説明する図である。なお、上記の各実施例と同様の構成要素には同一の符号を付することでその詳細な説明を省略する。
　本実施例における捲回群３は、セパレータ３３、３５が軸芯８０に溶着され、かつ、巻き始め端部３３ａ、３５ａが隙間８０ａに配置された構成を有する。上記した捲回機２００を用いて本実施例における軸芯８０を有する捲回群３を製造する場合、まず、図２０に示すように、シート部材８１の巻き始め端部８１ｃ１とセパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａとを重ね合わせて巻き芯１０２に保持させる。その際、セパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａを、隙間８０ａに収まる分の長さだけ、シート部材８１の巻き始め端部８１ｃ１よりも長く、巻き芯１０２の一方面１０２ａ側に突出させておく。シート部材８１は、実施例１と同様に、巻き芯１０２のまわりに捲回した際に、１周未満となる長さを有している。
　そして、巻き芯１０２の他方面１０２ｂ側で互いに重ね合わされているシート部材８１とセパレータ３３、３５を加熱溶着して互いに固定する。加熱溶着は、セパレータ３３、３５の外側から厚さ方向にヒータヘッド１７０を押し付けることによって行われ、シート部材８１とセパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａとの間に溶着部８３が形成される。
　そして、巻き芯１０２を回転させて、図２１に示すように、セパレータ３３、３５を巻き芯１０２のまわりに１周以上捲き付ける。これにより、シート部材８１は、巻き芯１０２に沿って折り曲げられて、１周未満捲回され、巻き芯１０２の一方面１０２ａ側に基板部８１ｂが配置され、巻き芯１０２の他方面１０２ｂ側に先端部８１ｃ１、８１ｃ２が配置される。そして、巻き芯１０２を回転させながら負極電極３２と正極電極３４を捲回させて捲回群３を形成し、捲回機２００から取り外して厚さ方向にプレスすることによって、上記した最終形状に成形される。
　本実施例によれば、セパレータ３３、３５の巻き始め端部３３ａ、３５ａが、シート部材８１に加熱溶着して固定されているので、セパレータ３３、３５とシート部材８１との密着性を高めてセパレータ３３、３５が外れるなどの不良を防止することができる。また、本実施例においても前述のように、隙間８０ａの位置や広さは、図１９の例に限定されるものではなく、図１０や図１１に示すように自由に変更することができる。
　また、溶着部８３の位置も、シート部材８１の先端部８１ｃ１側ではなく、図中、右側の屈曲部８１ａ１近傍に設定してもよい。この場合、前述のように引っ張られるセパレータの長さが短くなり、影響を受けるセパレータの長さを小さくすることもできる。
　以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。さらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
１　　電池缶
３　　捲回群
６　　電池蓋
３２　負極電極
３３、３５　セパレータ
３３ａ、３５ａ　巻き始め端部
３４　正極電極
８０　軸芯
８０ａ　隙間
８１　シート部材
８１ａ１、８１ａ２　屈曲部
８１ｂ　基板部
８１ｃ１、８１ｃ２　先端部
８１ｄ１、８１ｄ２　折り返し片部
８３　溶着部
１００　扁平捲回形二次電池

Claims (9)

  1. 　正極電極及び負極電極を間にセパレータを介して捲回した扁平状の捲回群を有する扁平捲回形二次電池であって、
    　前記捲回群は、前記正極電極と前記負極電極と前記セパレータのいずれよりも曲げ剛性の高いシート部材の捲回方向両側の先端部が互いに接近する方向にそれぞれ折り返されて先端部どうしが離間した位置に配置された構成の軸芯を有することを特徴とする扁平捲回形二次電池。
  2. 　前記軸芯は、
    　捲回方向に沿って広がる平面状の基板部と、
    　該基板部の捲回方向一方側と他方側で互いに接近する方向に折り返される一対の屈曲部と、
    　該一対の屈曲部から前記基板部に沿って互いに接近する方向に延出して前記先端部をそれぞれ有する一対の折り返し片部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の扁平捲回形二次電池。
  3. 　前記軸芯と前記負極電極との間に前記セパレータが介在されていることを特徴とする請求項２に記載の扁平捲回形二次電池。
  4. 　前記セパレータは、前記軸芯の外周全周に亘って当接して捲回されていることを特徴とする請求項３に記載の扁平捲回形二次電池。
  5. 　前記セパレータの捲き始め端部が前記軸芯の互いに離間する先端部の間の隙間に配置されていることを特徴とする請求項３または４に記載の扁平捲回形二次電池。
  6. 　前記セパレータの捲き始め端部が前記一対の折り返し片部の一方と前記基板部との間に挟まれていることを特徴とする請求項３または４に記載の扁平捲回形二次電池。
  7. 　前記セパレータは、該セパレータの巻き始め端部が二つ折りに折り曲げられて前記一対の折り返し片部の一方と前記基板部との間に挟まれており、前記軸芯の互いに対向する先端部の間の隙間を通過して、前記一対の折り返し片部の他方に重ね合わされて捲回されていることを特徴とする請求項３または４に記載の扁平捲回形二次電池。
  8. 　前記セパレータは、該セパレータの巻き始め端部が前記一対の折り返し片部の一方と前記基板部との間に挟まれており、該一方の折り返し片部が有する前記先端部を間に介在させて折り返されていることを特徴とする請求項３または４に記載の扁平捲回形二次電池。
  9. 　前記セパレータは、前記軸芯に溶着されていることを特徴とする請求項１に記載の扁平捲回形二次電池。
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