WO2017110318A1 - 蓄電装置、及び電極ユニットの製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a power storage device and a method of manufacturing an electrode unit in which an electrode sheet is covered with a separator.
- the power storage device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2007-27027 has an electrode assembly in which a positive electrode unit in which a positive electrode sheet is covered with a separator and a negative electrode sheet are alternately stacked.
- An example of the positive electrode unit is shown in FIG.
- a positive electrode unit 900 shown in FIG. 25 includes a positive electrode sheet 910, and a first separator 920 and a second separator 930 which respectively cover both surfaces of the positive electrode sheet 910.
- the positive electrode sheet 910 has active material layers 914 and 916 on both sides of the metal foil 912.
- the peripheral edge of the surface layer of the first active material layer 914 is a corner portion 914a that is substantially perpendicular.
- the first separator 920 is bent toward the second separator 930 at the corner 914 a and overlapped with the second separator 930.
- the second separator 930 is disposed flush with the second active material layer 916.
- the two separators 920 and 930 are welded to each other on the outside of the positive electrode sheet 910. In FIG. 25, the welded portions of both separators 920 and 930 are shown by thick solid lines.
- the positive electrode sheet 910 is manufactured by cutting with a blade or the like with a cutter or the like, it is general to form the corner portion 914a.
- the first separator 920 may be stretched and broken at the corner portion 914 a of the first active material layer 914.
- the positive electrode unit 900 receives the load of stacking at the corner portion 914a via the first separator 920, so the first separator 920 is There is a risk of breaking through.
- the positive electrode sheet 910 and the negative electrode sheet may be in contact (internal short circuit) to cause abnormal heat generation.
- a first electrode unit in which both sides of the first electrode sheet are covered with a separator, and a second electrode sheet having a polarity different from that of the first electrode sheet are alternately stacked.
- the first electrode sheet has a metal foil provided with a rectangular current collector and a tab provided on one side of the current collector.
- the metal foil has a first surface active material layer on the first surface of the metal foil and a second surface active material layer on the second surface opposite to the first surface in the current collector. The metal foil is exposed at the tab portion.
- the first surface active material layer is formed between a first surface parallel portion provided along the first surface of the current collecting portion and a tapered side which is one side of the first surface of the current collecting portion and the first surface parallel portion. Between the first surface parallel portion and the first surface tapered portion, and the first surface tapered portion provided on the first surface active material layer and inclined inward of the current collecting portion in the thickness direction of the first surface active material layer And a first surface curved portion continuous in a curved surface shape across the surface parallel portion and the first surface tapered portion.
- the separator has a first separator that covers the side of the first surface of the current collector and a second separator that covers the side of the second surface of the current collector. The first separator and the second separator are joined to each other at least along the tapered side. The portion of the first separator facing the first surface taper portion is disposed along the first surface taper portion.
- the first surface taper portion is formed on the periphery of the first surface active material layer, and the first separator is disposed along the first surface taper portion. From this, for example, as shown in FIG. 25, the first separator is stretched and broken at the periphery of the first surface active material layer, unlike the case where the peripheral edge of the surface layer of the active material layer is a substantially right angle corner Is prevented. As a result, the contact (internal short circuit) between the first electrode sheet and the second electrode sheet is avoided, the yield in the discharge test in the pre-shipment state of the power storage device is improved, and the safety during use of the power storage device is improved. improves.
- the first surface taper portion and the first surface curved portion are melting portions in which the surface of the first surface active material layer is melted.
- first surface taper portion and the first surface curved portion are fusion portions, these first surface tapered portion and the first surface curved portion are formed as gentle surfaces without burrs. . Therefore, the first separator covering the first surface is prevented from being broken.
- the power storage device is provided continuously from the tapered side and is formed in a curved surface shape from the tapered side to the first surface tapered portion, and the thickness direction of the first surface active material layer And the first surface edge inclined to the inner side of the current collector.
- the first surface edge is curved, the first surface edge is formed of a gentle surface. Therefore, the first separator covering the first surface is prevented from being broken.
- the second surface active material layer is a taper which is a second surface parallel portion provided along the second surface of the current collector and one side of the second surface of the current collector.
- a second surface orthogonal portion provided continuously from one side corresponding to the side and provided orthogonal to the second surface, and a second surface parallel portion and a second surface orthogonal portion And a second surface curved portion continuous in a curved surface shape across the two surface parallel portion and the second surface orthogonal portion.
- the peripheral edge of the second surface active material layer is the second surface orthogonal portion, for example, a tapered portion in which the peripheral edge of the second surface active material layer is inclined inward of the current collector.
- the second surface active material layer is formed upright with respect to the second surface until the side of the current collecting portion, and as a result, the capacity of the active material is secured.
- the first surface taper portion is inclined at the first surface inclination angle inward of the current collecting portion in the thickness direction of the first surface active material layer.
- the second surface active material layer is a second surface parallel portion provided along the second surface of the current collecting portion, and one side of the second surface of the current collecting portion corresponding to the tapered side from the second surface A second surface taper portion provided up to the parallel portion and inclined at a second surface inclination angle smaller than the first surface inclination angle inward of the current collector in the thickness direction of the second surface active material layer And a second surface curved portion continuous in a curved shape across the second surface parallel portion and the second surface tapered portion between the second surface parallel portion and the second surface tapered portion.
- the first separator includes a first separator parallel portion disposed along the first surface parallel portion, a first separator curved portion disposed along the first surface curved portion, and a first separator joined to the second separator.
- a first separator inclined portion provided between the separator joint portion, the first separator curved portion and the first separator joint portion, and inclined toward the second separator with respect to the first separator parallel portion And.
- the first separator inclined portion is extended from the first separator first inclined portion disposed along the first surface tapered portion and the first separator first inclined portion, and is connected to the first separator joint portion And a first separator second inclined portion.
- the first separator second inclined portion is arranged to be separated from the second surface tapered portion as it approaches the first separator joint portion.
- the first separator second inclined portion is arranged to be separated from the second surface tapered portion as it approaches the first separator joint portion, whereby the first separator second inclined portion and the second surface are separated. Contact with the taper is avoided. Therefore, the first separator second inclined portion is prevented from any breakage resulting from the contact with the second surface tapered portion.
- capacitance of an active material is ensured in a 1st electrode sheet by setting the inclination angle of a 2nd surface taper part small.
- the first surface taper portion is provided continuously from the taper side.
- the second surface active material layer is continuous from a second surface parallel portion provided along the second surface of the current collector and one side of the second surface of the current collector corresponding to the tapered side.
- a second surface curved portion continuous in a curved surface shape across the second surface parallel portion and the second surface outward taper portion.
- the first surface taper portion and the second surface outward taper portion form a continuous surface sandwiching the metal foil.
- the first separator includes a first separator parallel portion disposed along the first surface parallel portion, a first separator curved portion disposed along the first surface curved portion, and a first separator joined to the second separator.
- a first separator inclined portion provided between the separator joint portion, the first separator curved portion and the first separator joint portion, and inclined toward the second separator with respect to the first separator parallel portion And.
- the first separator inclined portion is extended from the first separator first inclined portion disposed along the first surface tapered portion and the first separator first inclined portion, and is connected to the first separator joint portion And a first separator second inclined portion disposed along the second surface outward taper portion.
- the first surface taper portion and the second surface outward taper portion form a continuous surface, and along this surface, the first separator first inclined portion and the first separator second inclined portion Is placed. Due to this, it is possible to prevent the first separator first inclined portion and the first separator second inclined portion from being stretched and broken. Further, in the above-described configuration, the first surface taper portion to the second surface outward taper portion form a continuous inclined surface directed outward of the positive electrode sheet.
- the second separator is disposed along the second surface parallel portion to the outside of the first electrode sheet.
- the second separator is disposed flush to the outside of the first electrode sheet along the second surface parallel portion, so the second separator is the periphery of the second surface active material layer. It is prevented that it is bent, stretched and torn.
- the second separator includes a second separator parallel portion disposed along the second surface parallel portion, and a second separator curved portion disposed along the second surface curved portion.
- a second separator joint joined to the first separator, and provided between the second separator curved part and the second separator joint and inclined toward the first separator with respect to the second separator parallel part And a second separator inclined portion provided.
- the second separator has the second separator inclined portion, whereby the second separator is brought closer to the first separator.
- the portion brought close to the second separator can be set short, and both separators can be joined, and the load on the first separator is reduced. Therefore, the first separator is prevented from being broken.
- the plurality of first electrode units and the plurality of second electrode sheets are alternately stacked, and the first surfaces of the respective first electrode units are in the same direction. It is directed.
- the respective first electrode units are stacked with their respective first surfaces directed in the same direction. Therefore, in the manufacture of the laminate, the first electrode units may be alternately laminated with the negative electrode sheet in a fixed orientation at all times without reversing the front and back, which facilitates the manufacture of the laminate.
- a method of manufacturing an electrode unit includes: forming a first surface active layer on a first surface of a metal foil having a rectangular current collector and a tab provided on one side of the current collector; In the electrode sheet having the material layer and the second surface active material layer on the second surface opposite to the first surface, and the tab portion being an exposed metal foil, the first surface of the current collection portion is a current collector An electrode unit covered with a first separator having a larger area than the part and a second separator having a second surface in the current collecting part larger than the current collecting part is manufactured.
- the first surface active material layer is provided on the first surface of the strip-shaped metal foil, the second surface active material layer is provided on the second surface, and the first surface active material layer is the first surface.
- a matrix having a first surface parallel portion along the first surface on the surface of the active material layer, and a second surface parallel portion along the second surface on the surface of the second surface active material layer.
- a laser is irradiated from the side of the first surface active material layer toward the side of the second surface active material layer with respect to the mother sheet to cut out the electrode sheet from the mother sheet,
- the first surface active material layer is provided between a taper side which is one side of the first surface of the current collecting portion and the first surface parallel portion, and the current collecting portion in the thickness direction of the first surface active material layer
- An electrode sheet cutting step of forming a first surface tapered portion inclined to the inward side of the sheet, and the second separator with respect to the second separator.
- the electrode unit having the first surface taper portion at the periphery of the first surface active material layer is manufactured.
- the first separator is stretched at the periphery of the first surface active material layer, unlike the case where the periphery of the surface layer of the active material layer is a substantially right angle corner as shown in FIG. Is prevented from being broken.
- the first surface taper portion is formed by being melted by a laser, the first surface taper portion is formed as a gentle surface without burrs. Therefore, the first separator covering the first surface is prevented from being broken.
- the first separator and the second separator are bonded to each other at least along the tapered side.
- the first separator and the second separator are joined to each other at least along the tapered side, so that the portion facing the first-surface tapered portion in the first separator is the first-surface taper. Arranged along the section.
- tension is applied to the first separator such that a portion of the first separator facing the first surface tapered portion is disposed along the first surface tapered portion.
- the portion of the first separator facing the first surface tapered portion is reliably disposed along the first surface tapered portion.
- the power storage device 1 shown in FIG. 1 is, for example, a lithium ion secondary battery.
- the case 10 of the power storage device 1 has a rectangular parallelepiped case main body 12 with a bottom and a flat cover 11 that closes the opening of the case main body 12.
- the lid 11 has external connection terminals 14 and 16. The external connection terminals 14 and 16 penetrate the lid 11 in the thickness direction.
- the power storage device 1 has an electrode assembly 20 (electrode assembly) and an electrolytic solution (not shown) inside a case 10.
- the electrode assembly 20 is connected to the external connection terminals 14 and 16 through a positive electrode tab 31b and a negative electrode tab 41b described later.
- Electrode assembly 20 supplies power to the outside of power storage device 1 through external connection terminals 14 and 16 (discharge), and power is supplied from the outside of power storage device 1 (charge).
- the positive electrode unit 50 (first electrode unit) and the negative electrode sheet 40 (second electrode sheet) are alternately stacked.
- the positive electrode unit 50 has the positive electrode sheet 30 (1st electrode sheet) and the separator 54 which covers both surfaces of the positive electrode sheet 30, as shown in FIG.2, FIG.3, FIG.4.
- the positive electrode unit 50 is stacked such that a first surface AA described later faces in the same direction.
- the positive electrode sheet 30 has a positive electrode metal foil 31 (metal foil) as a base, as shown in FIG. 2, FIG. 4 and FIG.
- the positive electrode metal foil 31 is, for example, an aluminum foil.
- both surfaces of the positive electrode metal foil 31 will be referred to as a first surface AA and a second surface BB, respectively.
- the positive electrode metal foil 31 has a rectangular positive electrode current collecting portion 31a (current collecting portion), and a positive electrode tab portion 31b (tab portion) having a shape protruding from a positive electrode tab side 30d which is one side of the positive electrode current collecting portion 31a. Have.
- the positive electrode current collector 31a has a first surface positive electrode active material layer 32 (first surface active material layer) on the first surface AA, and a second surface positive electrode active material layer 36 (second surface active material) on the second surface BB. Material layer).
- the two positive electrode active material layers 32 and 36 are formed, for example, substantially in the entire area of the positive electrode current collector 31a. Both positive electrode active material layers 32 and 36 contain, for example, a lithium-containing metal oxide.
- the thickness direction of the first surface positive electrode active material layer 32 is the direction from the first surface AA to the first surface parallel portion 33 described later, and in FIG. 2 and FIG. 7 and FIG. It is attached.
- the thickness direction of the second surface positive electrode active material layer 36 is the direction from the second surface BB toward the second surface parallel portion 37 described later, and is denoted by the symbol BB1 in FIG. 2 and FIG. 7 and FIG. ing.
- the positive electrode tab portion 31b does not have the first surface positive electrode active material layer 32 and the second surface positive electrode active material layer 36, and the positive electrode metal foil 31 is exposed.
- the positive electrode tab portions 31 b of the respective positive electrode sheets 30 are stacked on one another and welded, for example, to one external connection terminal 14 (see FIG. 1).
- the side facing the positive electrode tab side 30d is referred to as a positive electrode tab opposing side 30b.
- two sides orthogonal to the positive electrode tab side 30d and the positive electrode tab opposing side 30b are referred to as a positive electrode first side 30a and a positive electrode second side 30c.
- Each side 30 a, 30 b, 30 c, and 30 d of the positive electrode current collector 31 a constitutes each side of the positive electrode sheet 30.
- the first surface positive electrode active material layer 32 has a first surface parallel portion 33, a first surface melting portion 133, and a first surface coating edge portion 833.
- the first surface melting portion 133 is provided along each of the positive electrode first side 30a, the positive electrode tab opposing side 30b, and the positive electrode second side 30c.
- Each first surface melting portion 133 is a melting portion formed by melting the surface of the first surface positive electrode active material layer 32 with, for example, a laser.
- the configuration of each first surface fusion unit 133 is the same.
- the first surface coating edge portion 833 is provided along the positive electrode tab edge 30d.
- the first surface coating edge portion 833 is an edge portion of the active material layer formed when the positive electrode active material is applied to the first surface AA.
- the first surface parallel portions 33, the respective first surface melting portions 133, and the first surface coating edge portion 833 constitute surface portions of the first surface positive electrode active material layer 32, respectively.
- the first surface parallel portion 33 is provided along the first surface AA at the central portion of the first surface AA.
- the first surface melting portion 133 has a first surface curved portion 35, a first surface tapered portion 34, and a first surface edge portion 134.
- the first surface curved portion 35 extends between the first surface parallel portion 33 and the first surface tapered portion 34 between the first surface parallel portion 33 and the first surface tapered portion 34 to be described next. It is continuous on a curved surface.
- the first surface taper portion 34 is provided between the first surface positive electrode side 30Y and the first surface parallel portion 33, and also in the positive electrode current collector portion 31a in the thickness direction AA1 of the first surface positive electrode active material layer 32.
- the first surface positive electrode side 30Y is a positive electrode first side 30a of the first surface AA.
- the first surface edge portion 134 is provided continuously from the first surface positive electrode side 30Y and is formed in a curved shape from the first surface positive electrode side 30Y to the first surface tapered portion, and the first surface positive electrode active In the thickness direction AA1 of the material layer 32, it inclines inward of the positive electrode current collector 31a.
- the first surface coating edge portion 833 has a first surface coating curved portion 835 and a first surface coating tapered portion 834 as shown in FIG.
- the first surface coating curved portion 835 is the first surface parallel portion 33 and the first surface coating taper between the first surface parallel portion 33 and the first surface coating tapered portion 834 described below. It is continuous in a curved shape over the portion 834.
- the first surface coating taper portion 834 is provided between the first surface tab positive electrode side 30Y2 and the first surface coating curved portion 835, and in detail, from the vicinity of the first surface tab positive electrode side Y2, It is continuous over the one-side coating curved portion 835.
- the first surface tab positive electrode side 30Y2 is a positive electrode tab side 30d on the first surface AA.
- the first surface coating tapered portion 834 is formed in a curved shape gently curved toward the inward side of the positive electrode current collecting portion 31 a in the thickness direction AA 1 of the first surface positive electrode active material layer 32.
- the first surface coating tapered portion 834 may have a planar shape that is linearly inclined toward the inward side of the positive electrode current collector 31a.
- the first surface coating curved portion 835 is included in the “first surface curved portion” in the present invention.
- the first surface coating tapered portion 834 is included in the “first surface tapered portion” in the present invention.
- the “taper side” in the present invention is a side on which the first surface taper portion 34 or the first surface coating taper portion 834 is provided on the first surface AA. That is, in the present embodiment, all the four sides 30a, 30b, 30c, and 30d of the positive electrode current collector 31a correspond to the tapered sides.
- the second surface positive electrode active material layer 36 has a second surface parallel portion 37, a second surface melting portion 137, and a second surface coating edge portion 837.
- the second surface melting portion 137 is provided along each of the positive electrode first side 30a, the positive electrode tab opposing side 30b, and the positive electrode second side 30c.
- Each second surface melting portion 137 is a melting portion formed by melting the surface of the second surface positive electrode active material layer 36 with, for example, a laser.
- the configuration of each second surface melting portion 137 is the same.
- the second surface coating edge 837 is provided along the positive electrode tab edge 30d.
- the second surface coating edge 837 is an edge of the active material layer formed when the positive electrode active material is applied to the second surface BB.
- the second surface parallel portion 37, the second surface melting portion 137, and the second surface coating edge portion 837 respectively constitute the surface portion of the second surface positive electrode active material layer 36.
- the second surface parallel portion 37 is provided along the second surface BB at a central portion of the second surface BB, as shown in FIG.
- the second surface melting portion 137 has a second surface curved portion 39 and a second surface orthogonal portion 38.
- the second surface curved portion 39 extends between the second surface parallel portion 37 and the second surface orthogonal portion 38 between the second surface parallel portion 37 and the second surface orthogonal portion 38 which will be described in detail next. It is continuous on a curved surface.
- the second surface orthogonal portion 38 is provided continuously from the second surface curved portion 39 and is provided orthogonal to the positive electrode first surface BB, and continuously with the second surface positive electrode side 30W. There is.
- the second surface positive electrode side 30W is a positive electrode first side 30a of the second surface BB.
- the second surface coating edge portion 837 has a second surface coating curved portion 839 and a second surface coating tapered portion 838, as shown in FIG.
- the second surface coating curved portion 839 is a portion between the second surface parallel portion 37 and the second surface coating tapered portion 838 described below, and the second surface coating tapered portion 838 described below. It is continuous in a curved shape over the portion 838.
- the second surface coating taper portion 838 is provided between the second surface coating curved portion 839 and the second surface tab positive electrode side 30W2, and in detail, the second surface coating curved portion 839 to the second surface coating curved portion 839 It is continuous over the vicinity of the face tab positive electrode side W2.
- the second surface tab positive electrode side 30W2 is a positive electrode tab side 30d on the second surface BB.
- the second surface coating taper portion 838 is formed in a curved shape gently curved toward the inward side of the positive electrode current collector portion 31 a in the thickness direction BB1 of the second surface positive electrode active material layer 36.
- the second surface coating tapered portion 838 may have a planar shape that is linearly inclined toward the inward side of the positive electrode current collector 31a.
- the separator 54 includes a first separator 55 covering the side of the first surface AA of the positive electrode current collector 31a, and a second separator 56 covering the side of the second surface BB of the positive electrode current collector 31a. And. Both separators 55 and 56 have a rectangular shape and an area larger than that of the positive electrode current collector 31a, as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the two separators 55 and 56 are welded (joined) to each other along the sides 30a, 30b, 30c and 30d of the positive electrode current collector 31a. The positive electrode tab portion 31 b protrudes from between the two separators 55 and 56. In FIG. 3, the welding area of both separators 55 and 56 is shown by hatching.
- both separators 55 and 56 are welded to each other so that a portion of the first separator 55 facing the first surface tapered portion 34 is disposed along the first surface tapered portion 34.
- the welded portions of both separators 55 and 56 are shown by thick solid lines.
- FIG. 7 shows that both separators 55 and 56 are welded on the positive electrode first side 30a, the positive electrode tab opposing side 30b (see FIG. 5) and the positive electrode second side 30c are also shown. Both separators 55 and 56 are welded to each other in the same manner as the positive electrode first side 30a. The welding of the separators 55 and 56 on the positive electrode tab edge 30d will be described later with reference to FIG.
- the first separator 55 has a first separator parallel portion 55a, a first separator curved portion 55b, a first separator inclined portion 55c, and a first separator joint portion 55d.
- the first separator parallel portion 55 a is disposed in a planar shape along the first surface parallel portion 33 and is in contact with the first surface parallel portion 33.
- the first separator curved portion 55 b is disposed to be curved along the first surface curved portion 35 and is in contact with the first surface curved portion 35.
- the first separator inclined portion 55c is provided between the first separator curved portion 55b and the first separator joint portion 55d, and is inclined toward the second separator 56 with respect to the first separator parallel portion 55a. For example, it is inclined linearly.
- the first separator inclined portion 55c is extended from the first separator first inclined portion OP1 facing the first surface tapered portion 34 and the first separator first inclined portion OP1 and connected to the first separator joint portion 55d. And the first separator second inclined portion OP2.
- the first separator first inclined portion OP1 is disposed along the first surface taper portion 34 and in contact with the first surface taper portion 34.
- the first separator second inclined portion OP2 is disposed at a position corresponding to the first surface edge portion 134, the end surface E corresponding to the thickness of the positive electrode metal foil 31, the second surface orthogonal portion 38, and the second surface curved portion 39. ing.
- the first separator second inclined portion OP2 is disposed so as to be separated from the first surface edge portion 134, the end surface E, the second surface orthogonal portion 38, and the second surface curved portion 39 as the first separator joint portion 55d is approached. It is done.
- the first separator joint 55d is located on the surface of the second separator 56 and is welded to a second separator joint 56c described later.
- the second separator 56 is disposed flush with the outside of the positive electrode sheet 30 along the second surface parallel portion 37.
- the second separator 56 has a second separator parallel portion 56 a, a second separator outer portion 56 b, and a second separator joint portion 56 c.
- the second separator parallel portion 56 a is disposed in a plane along the second surface parallel portion 37 and is in contact with the second surface parallel portion 37.
- the second separator outer side portion 56 b is located outward of the positive electrode sheet 30 and is not in contact with the positive electrode sheet 30 and the first separator 55.
- the second separator bonding portion 56c is welded to the first separator bonding portion 55d.
- both of the separators 55 and 56 are disposed such that a portion of the first separator 55 facing the first surface coating tapered portion 834 is disposed along the first surface coating tapered portion 834, They are welded together.
- the first separator 55 extends along only a part of the first surface coating tapered portion 834.
- parts having the same or substantially the same configuration and function as those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals as those in FIG.
- the first separator curved portion 55 b is arranged to be curved along the first surface coating curved portion 835 and is in contact with the first surface coated curved portion 835.
- the first separator first inclined portion OP1 is disposed along the first surface coating tapered portion 834 at the location excluding the edge on the first surface tab positive electrode side 30Y2 side in the first surface coating tapered portion 834. And is in contact with the first surface coating taper portion 834.
- the first separator second inclined portion OP2 is an edge portion of the first surface coating tapered portion 834 on the side of the first surface tab positive electrode side 30Y2, an end surface E2 of the positive electrode metal foil 31, a second surface coated tapered portion 838, and While being arrange
- the negative electrode sheet 40 is based on the negative electrode metal foil 41, as shown in FIG. 2, FIG. 3 and FIG.
- the negative electrode metal foil 41 is, for example, a copper foil.
- both surfaces of the negative electrode metal foil 41 will be referred to as a negative electrode first surface CC and a negative electrode first surface DD, respectively.
- the negative electrode metal foil 41 has a rectangular negative electrode current collector portion 41 a and a negative electrode tab portion 41 b having a shape protruding from a negative electrode tab side 40 d which is one side of the negative electrode current collector portion 41 a.
- the negative electrode current collector portion 41 a has a first surface negative electrode active material layer 42 on the negative electrode first surface CC, and a second surface negative electrode active material layer 46 on the negative electrode second surface DD.
- the two negative electrode active material layers 42 and 46 are formed, for example, on substantially the entire area of the negative electrode current collector 41a. Both negative electrode active material layers 42 and 46 contain, for example, carbon.
- the negative electrode tab portion 41b does not have the first surface negative electrode active material layer 42 and the second surface negative electrode active material layer 46, and the negative electrode metal foil 41 is exposed.
- the negative electrode tab portions 41b of the respective negative electrode sheets 40 are stacked on one another and welded, for example, to one of the external connection terminals 16 (see FIG. 1).
- the side facing the negative electrode tab side 40d is referred to as a negative electrode tab facing side 40b.
- two sides orthogonal to the negative electrode tab side 40d and the negative electrode tab facing side 40b are referred to as a negative electrode first side 40a and a negative electrode second side 40c.
- Each side 40 a, 40 b, 40 c, 40 d of the negative electrode current collector 41 a constitutes each side of the negative electrode sheet 40.
- the 1st surface negative electrode active material layer 42 has the negative electrode taper part 42a, as shown in FIG.2, FIG.3, FIG.6.
- the negative electrode tapered portion 42a is provided along each of the negative electrode first side 40a, the negative electrode tab facing side 40b, and the negative electrode second side 40c.
- Each negative electrode tapered portion 42a is inclined inward from the corresponding side 40a, 40b, 40c to the inner side of the negative electrode current collector 41a, and is, for example, linearly inclined.
- Each negative electrode tapered portion 42a may be eliminated.
- the electrode assembly 20 is configured as described above.
- the first surface curved portion 35 and the first surface tapered portion 34 are formed on the periphery of the first surface positive electrode active material layer 32 (see FIG. 7), and these first surface curved portions 35 and Since the first separator curved portion 55b and the first separator first inclined portion OP1 are disposed along the first surface tapered portion 34, for example, the periphery of the surface layer of the active material layer as in the positive electrode sheet 910 shown in FIG.
- the first separator 55 is prevented from being stretched and broken at the periphery of the first surface positive electrode active material layer 32.
- the first surface curved portion 35, the first surface tapered portion 34, and the first surface edge portion 134 are fused portions, the first surface curved portion 35, the first surface curved portion The one-surface tapered portion 34 and the first surface edge portion 134 are formed as a gentle surface without burrs. Therefore, breakage of the first separator curved portion 55b covering the first surface curved portion 35 and the first separator first inclined portion OP1 covering the first surface tapered portion 34 is prevented. Further, even when the first separator second inclined portion OP2 contacts the first surface edge portion 134, breakage of the first separator second inclined portion OP2 is prevented.
- the first surface curved portion 35 and the first surface edge portion have a curved surface shape, the first surface curved portion 35 and the first surface edge portion are formed as gentle surfaces. Therefore, breakage of the first separator curved portion 55b covering the first surface curved portion 35 is prevented. Further, even when the first separator second inclined portion OP2 contacts the first surface edge portion 134, breakage of the first separator second inclined portion OP2 is prevented.
- the peripheral edge of the second surface positive electrode active material layer 36 is the second surface orthogonal portion 38 (see FIG. 7), for example, the peripheral edge of the second surface positive electrode active material layer 36
- the second surface positive electrode active material layer 36 is formed upright with respect to the second surface BB up to the time of the positive electrode current collecting portion 31a, unlike the case where the tapered portion is inclined inward of the power portion 31a, As a result, the capacity of the active material is secured.
- the respective positive electrode units 50 are stacked with their first surfaces AA directed in the same direction (see FIG. 2). Therefore, in manufacturing the electrode assembly 20, the respective positive electrode units 50 may be alternately stacked with the negative electrode sheet 40 in a fixed orientation at all times without turning over, and the manufacturing of the electrode assembly 20 is facilitated.
- the method of manufacturing the electrode assembly 20 includes, as shown in FIG. 9, a positive electrode unit manufacturing process S1, a negative electrode sheet manufacturing process S2, and a laminating process S3.
- Positive electrode unit preparation process S1 has positive electrode mother sheet preparatory process S1a (mother sheet preparatory process), positive electrode sheet cutting process S1b (electrode sheet cutting process), and sepa wrapping process S1c.
- the sepa wrapping step S1c includes a positive electrode sheet placing step P1 (electrode sheet placing step), a separator stacking step P2, a bonding step P3, and a cutting step P4.
- Negative electrode sheet preparation process S2 has negative electrode mother sheet preparatory process S2a and negative electrode sheet cutting-out process S2b.
- the positive electrode unit production step S1 and the negative electrode sheet production step S2 may be performed in parallel or in tandem.
- the “manufacturing method of the electrode unit” in the present invention includes the steps S1a, S1b, and S1c of the positive electrode unit manufacturing step S1.
- a coating / drying apparatus 70 is used.
- the coating and drying apparatus 70 includes a supply roller 71, a coating device 72, a dryer 73, a press roller 74, and a winding roller 76.
- a belt-shaped positive metal foil 31 is wound around the supply roller 71.
- the positive electrode metal foil 31 is rolled up from the supply roller 71 and passes through the coater 72, the dryer 73 and the press roller 74 in order.
- the positive electrode metal foil 31 receives a predetermined tension.
- an active material for a positive electrode is applied to each of the first surface AA and the second surface BB by the coating device 72.
- the first surface positive electrode active material layer 32 is formed on the first surface AA
- the second surface positive electrode active material layer 36 is formed on the second surface BB.
- Both positive electrode active material layers 32 and 36 are dried by the dryer 73 and compressed in the thickness direction by the press roller 74.
- the positive electrode mother sheet 61 is completed. That is, the positive electrode mother sheet 61 comprises a strip-shaped positive electrode metal foil 31, a first surface positive electrode active material layer 32 formed on the first surface AA, and a second surface positive electrode active material layer formed on the second surface BB. And 36. Both positive electrode active material layers 32 and 36 have the first surface parallel portion 33 and the second surface parallel portion 37 described above on the surface in the thickness direction.
- the positive electrode mother sheet 61 is wound by the winding roller 76 in a state of being stretched by the rollers 77.
- FIG. 11 is a plan view of the positive electrode mother sheet 61 as viewed from the side of the first surface AA.
- the positive electrode mother sheet 61 has an active material layer forming region 61a.
- the active material layer formation region 61a is shown by hatching in FIG.
- the first surface positive electrode active material layer 32 is formed in the active material layer formation region 61a.
- the active material layer formation region 61 a is provided at the center in the width direction of the positive electrode mother sheet 61, and is continuous over the entire length of the positive electrode mother sheet 61.
- the width of the active material layer formation region 61a corresponds to about twice the length of the positive electrode first side 30a.
- Both sides in the width direction of the positive electrode mother sheet 61 are metal foil exposed regions 61 b and 61 c where the positive electrode metal foil 31 is exposed. Both metal foil exposed areas 61 b and 61 c are continuous over the entire length of the positive electrode mother sheet 61.
- the widths of the two metal foil exposed regions 61b and 61c correspond to the length of the positive electrode tab portion 31b in the projecting direction.
- the cutting line by the below-mentioned laser LS (refer FIG. 12) is shown by the dotted line.
- the positive electrode sheet 30 is cut out in the width direction of the positive electrode base sheet 61 and is cut out continuously in the longitudinal direction of the positive electrode base sheet 61.
- the positive electrode tab opposing sides 30b coincide with each other.
- the positive electrode first side 30a and the positive electrode second side 30c coincide with each other.
- the second surface positive electrode active material layer 36 is formed in a region facing the active material layer formation region 61a with the positive electrode metal foil 31 interposed therebetween.
- the width of the active material layer formation region 61a may be approximately one times the positive electrode first side 30a. In this case, only one positive electrode sheet 30 is cut out in the width direction of the positive electrode mother sheet 61.
- the positive electrode mother sheet 61 is fed to a positive electrode sheet cutting step S1b described below.
- the laser processing apparatus 80 includes a supply roller 81, a conveyor 82, a controller 86, and a laser apparatus 88.
- a belt-shaped positive electrode mother sheet 61 is wound around the supply roller 81.
- the conveyor 82 has a belt 82a stretched around a roller 82b.
- the laser apparatus 88 irradiates the first laser apparatus 90 which irradiates the first laser LS1 to the active material layer forming area 61a and the second laser LS2 irradiates both metal foil exposed areas 61b and 61c.
- 2 laser device 190 the two lasers LS1 and LS2 are individually distinguished as the first laser LS1 and the second laser LS2, and when they are collectively referred to, they will be described as the laser LS.
- Two second laser devices 190 may be provided corresponding to the respective metal foil exposed areas 61 b and 61 c.
- the first laser device 90 has a laser head 92, an XY axis robot 94, an assist gas supply device 96, and a laser oscillator 98.
- the laser head 92 is attached to the XY axis robot 94.
- the XY axis robot 94 moves the laser head 92 in the XY axis direction.
- the XY axis robot 94 has, for example, an X axis member 94a for movably supporting the laser head 92 in the X direction which is the width direction of the positive electrode mother sheet 61, and X in the Y direction which is the longitudinal direction of the positive electrode mother sheet 61.
- Y shaft member 94b for movably supporting the shaft member 94a.
- the XY-axis robot 94 moves the laser head 92 in accordance with a program stored in the controller 86.
- the assist gas supply device 96 is connected to the laser head 92 as shown in FIG.
- the assist gas supply device 96 supplies an assist gas.
- the laser oscillator 98 is connected to the laser head 92 by, for example, a fiber cable.
- the laser oscillator 98 supplies a laser beam to the laser head 92 based on a control signal from the controller 86.
- the laser head 92 has a lens 92a, as shown in FIG.
- the first laser LS 1 is condensed toward the focal point P set at the predetermined position of the positive electrode mother sheet 61 by the lens 92 a.
- the focal point P is set in the vicinity of the thickness center of the positive electrode metal foil 31, and is set, for example, within the thickness of the positive electrode metal foil 31.
- the focal point P is set in the first surface positive electrode active material layer 32 in the vicinity of the positive electrode metal foil 31 or in the second surface positive electrode active material layer 36 in the vicinity of the positive electrode metal foil 31.
- the first laser LS1 is irradiated from the side of the first surface positive electrode active material layer 32 toward the side of the second surface positive electrode active material layer 36.
- the first laser LS1 is irradiated such that the optical axis J is perpendicular to the positive electrode mother sheet 61. Therefore, unlike the case where the first laser LS1 is obliquely irradiated to the positive electrode mother sheet 61, the first laser LS1 passes straight through both the positive electrode active material layers 32, 36 and the positive electrode metal foil 31. The distance is the shortest. Therefore, the output of the first laser LS1 can be set weak.
- the optical axis J is a straight line passing the center of the lens 92a and the focal point P.
- the first laser LS1 is a continuous wave laser.
- the wavelength of the first laser LS1 is preferably set in the range of 300 to 1100 nm.
- the spot diameter of the first laser LS1 is preferably set in the range of 10 to 100 ⁇ m (micrometers).
- the cutting speed by the first laser LS1 is preferably set in the range of 0.5 to 3 m / s.
- the output of the first laser LS1 is preferably set in the range of 0.01 to 2.0 kW.
- the second laser unit 190 has a laser head 192, an XY axis robot 194, an assist gas supply unit 196, and a laser oscillator 198.
- the XY axis robot 194 has an X axis member 194a and a Y axis member 194b.
- the devices 192, 194, 196, 198 of the second laser device 190 function in the same manner as the devices 92, 94, 96, 98 of the first laser device 90.
- the laser head 192 has a lens not shown. By this lens, the second laser LS2 is focused toward the focal point set at the predetermined position of the positive electrode mother sheet 61.
- the focal point is set in the vicinity of the thickness center of the positive electrode metal foil 31, for example, within the thickness of the positive electrode metal foil 31.
- the second laser LS2 is irradiated, for example, so that its optical axis is perpendicular to the positive electrode mother sheet 61.
- the second laser LS2 is a pulse wave laser.
- the wavelength of the second laser LS2 is preferably set in the range of 500 to 1100 nm.
- the spot diameter of the second laser LS2 is preferably set in the range of 25 to 100 ⁇ m (micrometers).
- the cutting speed by the second laser LS1 is preferably set in the range of 1 to 3 m / s.
- the output of the second laser LS2 is preferably set in the range of 10 to 100 W.
- the pulse width of the second laser LS2 is preferably set smaller than 20 ps (picoseconds).
- the repetition frequency of the second laser LS2 is preferably set in the range of 0.1 to 1 MHz.
- the positive electrode mother sheet 61 is unwound from the supply roller 81 and conveyed in the conveyance direction FF1 while receiving a predetermined tension.
- the positive electrode mother sheet 61 is conveyed by the conveyor 82.
- the laser LS is emitted from the laser device 88 to the positive electrode mother sheet 61.
- the first laser device 90 irradiates the first laser LS1 toward the active material layer formation region 61a.
- the first laser LS1 melts and cuts both the positive electrode active material layers 32, 36 (see FIG. 13) and the positive electrode metal foil 31 in the active material layer formation region 61a.
- the assist gas from the assist gas supply device 96 blows away both the melted positive electrode active material layers 32 and 36 and the positive electrode metal foil 31.
- the second laser device 190 irradiates the second laser LS2 toward the both metal foil exposed areas 61b and 61c.
- the second laser LS2 melts and cuts the positive electrode metal foil 31 in both the metal foil exposed regions 61b and 61c.
- the assist gas from the assist gas supply device 196 blows the molten positive electrode metal foil 31 away.
- the cutting line by the laser LS is shown by a dotted line.
- the first laser LS1 cuts out the positive electrode tab facing side 30b along the longitudinal direction of the positive electrode mother sheet 61 at the center in the width direction of the active material layer formation region 61a. Further, the first laser LS cuts out the positive electrode first side 30 a and the positive electrode second side 30 c along the width direction of the positive electrode mother sheet 61.
- the second laser LS cuts out the positive electrode tab edge 30 d along the longitudinal direction of the positive electrode mother sheet 61 at the boundary between the both metal foil exposed regions 61 b and 61 c and the active material layer forming region 61 a.
- 2nd laser LS2 cuts out the positive electrode tab part 31b in each of both the metal foil exposed area
- the positive electrode sheet 30 is cut out from the positive electrode mother sheet 61.
- the positive electrode sheet 30 is cut out in the width direction of the positive electrode base sheet 61 and is cut out continuously in the longitudinal direction of the positive electrode base sheet 61.
- the positive electrode tab edge 30d may be cut out on the active material layer formation region 61a by the first laser LS1.
- the active material layer formation region 61a is shown by hatching.
- the first laser LS 1 forms the first surface melting portion 133 in the first surface positive electrode active material layer 32 and forms the second surface melting portion 137 in the second surface positive electrode active material layer 36.
- the first surface melting portion 133 has the first surface curved portion 35, the first surface tapered portion 34, and the first surface edge portion 134.
- the second surface melting portion 137 has a second surface orthogonal portion 38 and a second surface curved portion 39.
- the first laser LS ⁇ b> 1 is irradiated perpendicularly to the positive electrode mother sheet 61. Thereby, the first surface melting portion 133 and the second surface melting portion 137 are formed symmetrically on both sides of the cutting line of the first laser LS1.
- the positive electrode sheet 30 cut out by the laser LS is, for example, stocked in a lamination box (not shown) and is sent to a sepa wrapping step S1c described next.
- the first surface melting portion 133 and the second surface melting portion 137 are melted and formed by the first laser LS, the first surface melting portion 133 and the second surface melting portion 137 have no burrs. It is composed of gentle faces. Therefore, the first separator curved portion 55b and the first separator first inclined portion OP1 covering the first surface curved portion 35 and the first surface tapered portion 34 of the first surface melting portion 133 are broken in the bonding step P3 described later. It is prevented.
- a sepa wrapping device 100 is used in the sepa wrapping step S1c.
- the sepa wrapping device 100 sequentially carries out each of the positive electrode sheet placing step P1, the separator overlapping step P2, the joining step P3 and the cutting step P4.
- the sepa wrapping device 100 includes a first supply roller 102, a suction hand 112, a second supply roller 104, a pressing roller 106, a welding roller 108, and a cutting roller 110.
- a band-shaped second separator 56 is wound around the first supply roller 102.
- the width H1 of the second separator 56 is longer than the length of the positive electrode first side 30a.
- the suction hand 112 has a suction portion 113 (see FIG. 15) capable of suctioning the positive electrode sheet 30 and releasing the suction.
- the suction portion 113 has, for example, an opposing surface 113 a in surface contact with the positive electrode sheet 30, and a plurality of suction holes 113 b are provided in the opposing surface 113 a.
- a strip-shaped first separator 55 is wound around the second supply roller 104.
- the width H2 of the first separator 55 is substantially the same as the width H1 of the second separator 56.
- the pressing roller 106 has a first pressing roller 106 a and a second pressing roller 106 b which are paired up and down.
- the welding roller 108 has a first welding roller 108 a and a second welding roller 108 b which are paired up and down.
- the first welding roller 108a (see FIG. 16) has a first heating disk portion 212 and a second heating disk portion 214, which are larger in diameter than the roller main body 210, at both edges in the axis aJ direction.
- the first welding roller 108 a has a heating overhang portion 216 radially protruding from the outer peripheral surface of the roller main body 210.
- the heating overhanging portion 216 extends in the direction of the axis aJ across both the heating disk portions 212 and 214 at a predetermined location in the circumferential direction of the roller body 210.
- the diameter of the outer peripheral surface 216 a of the heating overhang portion 216 matches the diameter of both the heating disk portions 212 and 214.
- the heating overhang portion 216 and both heating disk portions 212 and 214 are set to a temperature at which the first separator 55 and the second separator 56 can be welded to each other.
- the second welding roller 108b has a cylindrical shape, and has no unevenness in the direction of the axis bJ.
- the cutting roller 110 as shown in FIG. 14, has a first cutting roller 110a and a second cutting roller 110b which are paired up and down.
- the first cutting roller 110a has a blade MF extending across its edges.
- the second separator 56 is unwound from the first supply roller 102.
- the second separator 56 is transported in the transport direction FF2 while receiving a predetermined tension.
- the positive electrode sheet placing step P1 is performed on the second separator 56.
- the suction hand 112 places the positive electrode sheet 30 on the second separator 56.
- the suction hand 112 sucks the positive electrode sheet 30 cut out by the laser processing apparatus 80 (see FIG. 12) and carries it onto the second separator 56.
- the suction hand 112 releases the suction of the positive electrode sheet 30 on the second separator 56 and places the positive electrode sheet 30 on the second separator 56.
- the positive electrode sheet 30 is placed on the second separator 56 from the side of the second surface positive electrode active material layer 36 (see FIG. 5) such that the positive electrode current collector 31 a falls within the range of the second separator 56.
- a separator stacking step P2 is performed (see FIG. 14).
- the first separator 55 is unwound from the second supply roller 104, and the first separator 55 is sandwiched by the pressing rollers 106a and 106b together with the positive electrode sheet 30 and the second separator 56 from above and below.
- the two pressing rollers 106a and 106b transport the first separator 55, the positive electrode sheet 30, and the second separator 56 in the transport direction FF2 in a state where the first separator 55 is superimposed on the positive electrode sheet 30 and the second separator 56.
- the first separator 55 is superimposed on the second separator 56 from the side of the first surface positive electrode active material layer 32 (see FIG. 5) at a position where the positive electrode current collector 31a falls within the range of the first separator 55. Be done.
- a bonding step P3 is performed (see FIG. 14).
- both welding rollers 108a and 108b sandwich both separators 55 and 56 and positive electrode sheet 30 from above and below to weld both separators 55 and 56
- both separators 55 and 56 and positive electrode sheet 30 are transported in the transport direction FF2 Transport to
- the first heating disk portion 212 welds the first welding area F1.
- the first welding area F1 is an area on the outer periphery of the positive electrode tab side 30d and along the positive electrode tab side 30d.
- the second heating disk portion 214 welds the second welding area F2.
- the second welding region is an outer periphery of the positive electrode tab opposing side 30b and is a region along the positive electrode tab opposing side 30b.
- the heating overhang portion 216 welds the third welding area F3.
- the third welding area F3 is an area between the adjacent positive electrode sheets 30, and is an area along the positive electrode first side 30a and the positive electrode second side 30c.
- the first separator joint 55d and the second separator joint 56c (see FIG. 7) described above are formed.
- FIG. 17 shows how the two separators 55 and 56 are welded with respect to the third welding area F3.
- the second welding roller 108b is shown by a side view.
- the first welding roller 108 a is located on the side of the first separator 55
- the second welding roller 108 b is located on the side of the second separator 56.
- the heating overhang portion 216 of the first welding roller 108 a presses the first separator 55 against the second separator 56 by the thickness of the positive electrode sheet 30 and welds the two separators 55 and 56 to each other.
- the second welding roller 108 b holds the second separator 56 flush.
- the first separator 55 and the first separator 55 are arranged such that a portion (first separator first inclined portion OP1) of the first separator 55 facing the first tapered portion 34 is disposed along the first tapered portion 34. Are welded to each other with tension applied. As described above, since the first surface curved portion 35 which is a bend between the first surface parallel portion 33 and the first surface tapered portion 34 has a curved surface shape, the first separator 55 is made of the second separator 56. Even if tension is applied to the side, the first separator curved portion 55b covering the first surface curved portion 35 is prevented from being pulled and broken. Similar to the heating overhang portion 216, both heating disk portions 212 and 214 (see FIG. 14) press the first separator 55 toward the second separator by the thickness of the positive electrode sheet 30, Weld 56 together.
- cutting step P4 is performed.
- both the cutting rollers 110a and 110b sandwich both the separators 55 and 56 and the positive electrode sheet 30 from above and convey the both separators 55 and 56 and the positive electrode sheet 30 in the transport direction FF2 and perform the first cutting.
- the blades MF of the roller 110a cut the both separators 55 and 56 across the width direction between the adjacent positive electrode sheets 30. Thereby, the positive electrode unit 50 is completed.
- Negative electrode sheet preparation process S2 (refer FIG. 9) is demonstrated. Negative electrode sheet preparation process S2 has negative electrode mother sheet preparatory process S2a and negative electrode sheet cutting-out process S2b. In the negative electrode base sheet preparation step S2a, the first surface negative electrode active material layer and the second surface negative electrode active material layer are formed on both sides of the strip-like negative electrode metal foil using the coating / drying apparatus 70 shown in FIG. A negative electrode mother sheet is produced. About the preparation procedure of a negative electrode mother sheet, since it is the same as that of the preparation procedure of positive electrode mother sheet 61, the duplicate explanation is omitted.
- the laser processing device 80 shown in FIG. 12 is used. Then, the negative electrode sheet is cut out from the negative electrode base sheet by the laser processing device 80.
- the procedure for cutting out the negative electrode sheet is the same as the procedure for cutting out the positive electrode sheet 30, and thus the duplicated description is omitted.
- the lamination step S3 (see FIG. 9) will be described.
- a stacking device 150 shown in FIG. 18 is used.
- the stacking device 150 has, for example, a slide surface 152 and a stacking box 154.
- the positive electrode unit 50 and the negative electrode sheet 40 are alternately transported to the slide surface 152 sequentially from a conveyor (not shown).
- the positive electrode unit 50 and the negative electrode sheet 40 fall from the slide surface 152 into the stacking box 154.
- the stacked box 154 is inclined at a predetermined angle T with respect to the horizontal plane.
- the positive electrode unit 50 and the negative electrode sheet 40 dropped to the lamination box 154 move to the front surface 154 a side of the lamination box 154 and are sequentially laminated from the front surface 154 a side. Thereby, an electrode assembly 20 (see FIG. 2) in which the positive electrode units 50 and the negative electrode sheets 40 are alternately stacked is produced.
- the positive electrode units 50 are stacked with their first surfaces AA (see FIG. 2) directed in the same direction. Therefore, in the lamination step S3, the positive electrode units 50 produced in the sepa wrapping step S1c may be alternately laminated with the negative electrode sheet 40 in a fixed direction without reversing the front and back sides, and the lamination step S3 It becomes easy. Similarly, each negative electrode sheet 40 is laminated with the respective negative electrode first surfaces CC directed in the same direction. Therefore, in the lamination step S3, the respective negative electrode sheets 40 produced in the negative electrode sheet cutting step S2b may be alternately laminated with the positive electrode units 50 in a fixed direction without reversing the front and back sides, and the lamination step S3 Becomes easy.
- the electrode assembly 20 produced in the laminating step S3 is enclosed in the case 10 (see FIG. 1) together with the electrolytic solution. Thus, power storage device 1 is completed.
- the bonding between the first separator bonding portion 55d and the second separator bonding portion 56c is not limited to welding, and may be bonding, for example.
- the method of forming the first surface melting portion 133 and the second surface melting portion 137 is not limited to melting by laser, and may be formed by melting with a high temperature blade, a burner, or the like, for example.
- the first surface melting portion 133 may be provided only on two or one of the three sides of the positive electrode first side 30a, the positive electrode tab opposing side 30b, and the positive electrode second side 30c, and the positive electrode tab side It may be provided along 30d.
- the second surface melting portion 137 is provided along the side where the first surface melting portion 133 is provided.
- the first separator follows the first surface taper portion in the present invention is also applied to the case where the first separator follows a portion of the first surface taper portion. Including.
- the positive electrode sheet 30 has a tapered side. And non-taper sides.
- the tapered side is a side on which the first surface tapered portion 34 or the first surface coated tapered portion 834 is provided on the first surface AA of the positive electrode metal foil 31 as described above.
- the non-taper side is a side where neither the first surface taper portion 34 nor the first surface coating taper portion 834 is provided.
- the two separators 55 and 56 may be joined to each other along all the tapered sides and all the non-taper sides. Both separators 55 and 56 may be joined together along all the tapered sides and some non-tapered sides. The separators 55 and 56 may be joined to each other along a portion of the tapered side and a portion of the non-taper side. Both separators 55 and 56 may be joined together along some taper sides and all non-taper sides. The two separators 55 and 56 may be joined to each other along all the tapered sides or only a part of the tapered sides, and the two separators 55 and 56 may not be joined to each other on the non-taper side. Both separators 55 and 56 may be joined to each other along all non-taper sides or only a part of non-taper sides, and both separators 55 and 56 may not be joined to each other on tapered sides.
- FIGS. 19 to 24 modifications of the configuration of the periphery of the first surface positive electrode active material layer 32 and the second surface positive electrode active material layer 36 will be described with reference to FIGS. 19 to 24.
- FIGS. 19 to 24 parts having the same or substantially the same configurations and functions as those in FIG. 7 are assigned the same reference numerals as those in FIG.
- FIGS. 19 to 24 although a modified example of the peripheral edge of the first surface positive electrode active material layer 32 and the second surface positive electrode active material layer 36 is described using the positive electrode first side 30a, FIG. 19 to FIG.
- the configuration shown in 24 may be adopted for the positive electrode tab opposing side 30b, the positive electrode second side 30c, and the positive electrode tab side 30d.
- a first surface melting portion 133a is formed instead of the first surface melting portion 133 shown in FIG.
- the first surface tapered portion 34a is provided continuously from the first surface positive electrode side 30Y, and the first surface tapered portion 34a is in the thickness direction of the first surface positive electrode active material layer 32a.
- AA1 it is comprised in the planar shape which inclined linearly inside the positive electrode current collection part 31a.
- the first separator first inclined portion OP1 is disposed linearly along the first surface taper portion 34a and is in contact with the first surface taper 34a.
- a first surface melting portion 133b is formed instead of the first surface melting portion 133 shown in FIG.
- the first surface tapered portion 34b is provided continuously from the first surface positive electrode side 30Y, and the first surface tapered portion 34b is in the thickness direction of the first surface positive electrode active material layer 32b.
- AA1 it curves while curving in the shape of a curved surface to the inward side of the positive electrode current collection part 31a.
- the first surface taper portion 34 b forms a curved surface shape that is continuous with the first surface curved portion 35.
- the first separator first inclined portion OP1 is disposed so as to be curved along a portion of the first surface tapered portion 34b and in contact with a portion of the first surface tapered portion 34b. Specifically, a part of the first surface taper portion 34b is a portion of the first surface taper portion 34b excluding an edge on the side continuous with the first surface positive electrode side 30Y.
- a first surface melting portion 133c is formed instead of the first surface melting portion 133 shown in FIG.
- the first surface melting portion 133 c has a first surface tapered portion 34 c and a first surface orthogonal portion 534 in addition to the first surface curved portion 35 described above.
- the first surface taper portion 34c is curved while being curved in a curved shape toward the inner side of the positive electrode current collector 31a in the thickness direction AA1 of the first surface positive electrode active material layer 32c.
- the first surface curved portion 35 and the first surface orthogonal portion 534 are curved in a curved shape.
- the first surface taper portion 34 c forms a curved surface shape that is continuous with the first surface curved portion 35.
- the first surface orthogonal portion 534 is provided continuously from the first surface positive electrode side 30Y and is provided orthogonal to the first surface AA.
- the first separator first inclined portion OP1 is disposed so as to be curved along a portion of the first surface tapered portion 34c and is in contact with a portion of the first surface tapered portion 34c.
- a part of the first surface taper portion 34c is a portion of the first surface taper portion 34c excluding an edge on the side of the first surface orthogonal portion 534.
- the 1st surface positive electrode active material layer 32 shown in FIG. 22 has the 1st surface fusion
- the first surface taper portion 34 is inclined inward of the positive electrode current collector portion 31 a in the thickness direction AA1 of the first surface positive electrode active material layer 32 at a first surface inclination angle ⁇ 1.
- the first surface inclination angle ⁇ 1 and the second surface inclination angle ⁇ 2 described later are angles from a reference line CR obtained by extending the end surface E of the positive electrode metal foil 31.
- a second surface melting portion 137a is formed instead of the second surface melting portion 137 shown in FIG.
- the second surface melting portion 137a has a second surface tapered portion 138 and a second surface curved portion 39a.
- the second surface taper portion 138 is provided continuously from the second surface positive electrode side 30W, and the first surface on the inner side of the positive electrode current collector 31a in the thickness direction BB1 of the second surface positive electrode active material layer 36a.
- the second surface is inclined at a second surface inclination angle ⁇ 2 smaller than the inclination angle ⁇ 1.
- the second surface taper portion 138 is configured in, for example, a linearly inclined planar shape.
- the second surface curved portion 39a is continuously formed in a curved surface shape between the second surface tapered portion 138 and the second surface parallel portion 37 across the second surface tapered portion 138 and the second surface parallel portion 37. There is.
- the first separator second inclined portion OP2 is disposed at a position corresponding to the first surface edge portion 134, the end surface E of the positive electrode metal foil 31, the second surface tapered portion 138, and the second surface curved portion 39a.
- the first separator second inclined portion OP2 is disposed so as to be separated from the first surface edge portion 134, the end surface E, the second surface tapered portion 138, and the second surface curved portion 39a as the first separator joint portion 55d is approached. It is done. Therefore, the first separator second inclined portion OP2 is prevented from contacting the first surface edge portion 134, the end surface E, the second surface tapered portion 138, and the second surface curved portion 39a.
- first separator second inclined portion OP2 is prevented from any breakage resulting from the contact with the first surface edge portion 134, the end surface E, the second surface tapered portion 138, and the second surface curved portion 39a.
- the configuration shown in FIG. 22 may be modified so that the first surface taper portion 34 and the second surface taper portion 138 are inclined while being curved in a curved shape.
- a first surface melting portion 133d configured substantially the same as the first surface melting portion 133a shown in FIG. 19 is formed. That is, the first surface tapered portion 34d is provided continuously from the first surface positive electrode side 30Y, and the first surface tapered portion 34d is a positive electrode current collector in the thickness direction AA1 of the first surface positive electrode active material layer 32a. It is comprised by the planar shape which inclined linearly inside the part 31a.
- a second surface melting portion 137b is formed instead of the second surface melting portion 137 shown in FIG.
- the second surface melting portion 137b has a second surface outward taper portion 238 and a second surface curved portion 39b.
- the second surface outward taper portion 238 is provided continuously from the second surface positive electrode side 30W, and is straight on the outer side of the positive electrode current collector 31a in the thickness direction BB1 of the second surface positive electrode active material layer 36b. It is formed in the shape of an inclined plane.
- the second surface curved portion 39 b is curved between the second surface outward taper portion 238 and the second surface parallel portion 37 so as to extend across the second surface outward taper portion 238 and the second surface parallel portion 37. It is continuous.
- the end surface E1 of the positive electrode metal foil 31 is formed in a planar shape inclined with respect to the first surface AA and the second surface BB, and in detail, from the second surface positive electrode side 30W to the first surface positive electrode side 30Y Thus, the positive electrode sheet 30 is inclined outward.
- the first surface taper portion 34d, the end surface E1, and the second surface outward taper portion 238 form a planar shape continuous with one another.
- the first separator first inclined portion OP1 is disposed linearly along the first surface tapered portion 34d and is in contact with the first surface tapered portion 34d.
- the first separator second inclined portion OP2 is disposed linearly along the end surface E1 of the positive electrode metal foil 31 and the second surface outward taper portion 238, and contacts the end surface E1 and the second surface outward taper portion 238. doing.
- the first separator is formed along a continuous surface formed by the first surface taper portion 34d, the end surface E1 of the positive electrode metal foil 31, and the second surface outward taper portion 238.
- first inclined portion OP1 and the first separator second inclined portion OP2 are disposed, the first separator first inclined portion OP1 and the first separator second inclined portion OP2 are prevented from being stretched and broken. . Further, in the configuration shown in FIG. 23, since the first surface taper portion 34 d to the second surface outward taper portion 238 form a continuous inclined surface directed outward of the positive electrode sheet 30, the negative electrode sheet The load applied to the peripheral edge of the first surface parallel portion 33 by the lamination with 40 is dispersed outward of the positive electrode sheet 30 from the first surface taper portion 34 d toward the second surface outward taper portion 238.
- the load applied to the peripheral edge of the first separator parallel portion 55a which is a separator portion covering the peripheral edge of the first surface parallel portion 33, is alleviated, and breakage of the peripheral edge of the first separator parallel portion 55a is suppressed or prevented.
- the configuration shown in FIG. 23 is changed, for example, so that the first surface taper portion 34d, the end surface E1 of the positive electrode metal foil 31 and the second surface outward taper portion have a curved surface shape continuous with one another. It may be configured.
- first separator bonding portion 55 d and second separator bonding portion 56 c are welded to each other at a position corresponding to the thickness of positive electrode metal foil 31.
- the second separator 56 has a second separator curved portion 56 d and a second separator inclined portion 56 e between the second separator parallel portion 56 a and the second separator joint portion 56 c described above.
- the second separator curved portion 56 d is disposed to be curved along the second surface curved portion 39 and is in contact with the second surface curved portion 39.
- the second separator inclined portion 56e is disposed to be inclined toward the first separator 55 with respect to the second separator parallel portion 56a, and is disposed to face the second surface orthogonal portion 38.
- the second separator inclined portion 56 e is disposed at a position distant from the second surface orthogonal portion 38.
- the 2nd surface curved part 39 is a fusion
- the first separator inclined portion 55c can be set shorter and the two separator joint portions 55d and 56c can be joined.
- the load on the first separator inclined portion 55c is reduced. Therefore, breakage of the first separator inclined portion 55c is prevented.
- the configurations of the coating / drying apparatus 70, the laser processing apparatus 80, and the sepa wrapping apparatus 100 are not limited to the configurations shown in the above-described embodiment, and any configuration that functions in the same manner as the above-described embodiment It may be a configuration.
- the laser device 88 may be a scanner type. In this case, the irradiation position of the laser is three-dimensionally changed by the mirror.
- the width of the positive electrode tab portion 31b (the length in the direction along the positive electrode tab side 30d) is not limited to be smaller than the length of the positive electrode tab side 30d, and may be equal to the length of the positive electrode tab side 30d, for example. The same applies to the width of the negative electrode tab portion 41b (the length in the direction along the negative electrode tab side 40d).
- the positive electrode unit and the negative electrode sheet may each be configured in a band shape. Then, the positive electrode unit and the negative electrode sheet may be wound one on top of the other to form a wound electrode assembly.
- the configuration of the positive electrode sheet and the negative electrode sheet may be interchanged with each other. That is, the positive electrode sheet is exposed without being covered with the separator, and the negative electrode sheet is covered with the separator from both sides to constitute a negative electrode unit. In this case, in the positive electrode sheet and the negative electrode sheet, the configuration of the periphery of the active material layer can be replaced with each other.
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Abstract
第1電極シート(30)は、正極金属箔(31)の第1面(AA)に第1面活物質層(32)を有し、第2面(BB)に第2面活物質層(36)を有する。第1面活物質層は、第1面に沿って設けられた第1面平行部(33)と、第1面における正極第1側辺(30a)と第1面平行部との間に設けられているとともに第1面活物質層の厚み方向(AA1)において集電部(31a)の内方側に傾斜した第1面テーパ部(34)と、第1面平行部と第1面テーパ部との間で当該第1面平行部と当該第1面テーパ部とに亘って曲面状に連続した第1面湾曲部(35)と、を有する。セパレータ(54)は、正極金属箔の第1面の側を覆う第1セパレータ(55)と、第2面の側を覆う第2セパレータ(56)と、を有する。第1セパレータにおいて第1面テーパ部に対向する箇所は、第1面テーパ部に沿って配置されている。
Description
本発明は、蓄電装置、及び電極シートがセパレータで覆われた電極ユニットの製造方法、に関する。
特開2007-27027号公報に開示された蓄電装置は、正極シートがセパレータで覆われた正極ユニットと、負極シートと、が交互に積層された電極組立体を有する。正極ユニットの一例を図25に示す。図25に示す正極ユニット900は、正極シート910と、正極シート910の両面をそれぞれ覆う第1セパレータ920と第2セパレータ930と、を有する。正極シート910は、金属箔912の両面に活物質層914,916を有する。第1活物質層914の表層の周縁は、略直角な角部914aとなっている。第1セパレータ920は、角部914aにて第2セパレータ930の側へ屈曲されて、第2セパレータ930に重ねあわされている。第2セパレータ930は、第2活物質層916に沿って面一に配置されている。両セパレータ920,930は正極シート910の外方にて互いに溶着されている。図25では、両セパレータ920,930の溶着部分が太実線にて示されている。なお、カッター等により刃でカットして正極シート910を作製した場合には、角部914aが形成されるのが一般的である。
第1セパレータ920は、第1活物質層914の角部914aで突っ張って破れてしまう恐れがある。特に、正極ユニット900が図示しない負極シートと積層状態にある場合、正極ユニット900は第1セパレータ920を介して角部914aにて積層の荷重を受けるため、角部914aにて第1セパレータ920が突き破れる恐れがある。第1セパレータ920が破れると、正極シート910と負極シートとが接触(内部短絡)して異常発熱が生じうる。
そこで、活物質層を覆うセパレータが活物質層の周縁で破れることを防止することが従来必要とされている。
本発明の1つの特徴によると、蓄電装置は、第1電極シートの両面がセパレータで覆われた第1電極ユニットと、第1電極シートとは極性の異なる第2電極シートと、が交互に積層された電極体を有する。第1電極シートは、矩形状の集電部と、集電部の1辺に設けられたタブ部と、を備えた金属箔を有する。金属箔は、集電部において、当該金属箔の第1面に第1面活物質層を有するとともに第1面とは反対側の第2面に第2面活物質層を有する。タブ部は、金属箔が露出されている。第1面活物質層は、集電部における第1面に沿って設けられた第1面平行部と、集電部における第1面の一辺であるテーパ辺と第1面平行部との間に設けられているとともに第1面活物質層の厚み方向において集電部の内方側に傾斜した第1面テーパ部と、第1面平行部と第1面テーパ部との間で第1面平行部と第1面テーパ部とに亘って曲面状に連続した第1面湾曲部と、を有する。セパレータは、集電部における第1面の側を覆う第1セパレータと、集電部における第2面の側を覆う第2セパレータと、を有する。第1セパレータと第2セパレータとは、少なくともテーパ辺に沿って互いに接合されている。そして、第1セパレータにおいて第1面テーパ部に対向している箇所は、第1面テーパ部に沿って配置されている。
上述の構成においては、第1面活物質層の周縁に第1面テーパ部が形成されており、この第1面テーパ部に沿って第1セパレータが配置されている。このことから、例えば図25に示すように活物質層の表層の周縁が、略直角な角部となっている場合とは異なり、第1セパレータが第1面活物質層の周縁で突っ張って破れることが防止される。この結果、第1電極シートと第2電極シートとの接触(内部短絡)が回避され、蓄電装置の出荷前状態での放電試験における歩留まりが向上し、また、蓄電装置の使用時の安全性が向上する。
本発明の他の特徴によると、第1面テーパ部及び第1面湾曲部は、第1面活物質層の表面が溶融した溶融部である。
上述の構成においては、第1面テーパ部及び第1面湾曲部が溶融部であることから、これらの第1面テーパ部及び第1面湾曲部がバリのないなだらかな面にて構成される。したがって、第1面を覆う第1セパレータが破れることが防止される。
本発明の他の特徴によると、蓄電装置は、テーパ辺から連続して設けられているとともにテーパ辺から第1面テーパ部に亘って曲面状に形成され且つ第1面活物質層の厚み方向において集電部の内方側に傾斜した第1面縁部を有する。
上述の構成においては、第1面縁部が曲面状であることから、当該第1面縁部はなだらかな面にて構成される。したがって、第1面を覆う第1セパレータが破れることが防止される。
本発明の他の特徴によると、第2面活物質層は、集電部における第2面に沿って設けられた第2面平行部と、集電部における第2面の一辺であってテーパ辺と対応する一辺から連続して設けられているとともに第2面に対して直交するように設けられた第2面直交部と、第2面平行部と第2面直交部との間で第2面平行部と第2面直交部とに亘って曲面状に連続した第2面湾曲部と、を有する。
上述の構成においては、第2面活物質層の周縁が第2面直交部となっていることから、例えば第2面活物質層の周縁を、集電部の内方側に傾斜したテーパ部とした場合とは異なり、第2面活物質層は、集電部の辺の際まで第2面に対して直立的に形成され、この結果、活物質の容量が確保される。
本発明の他の特徴によると、第1面テーパ部は、第1面活物質層の厚み方向において集電部の内方側に第1面傾斜角度で傾斜している。第2面活物質層は、集電部における第2面に沿って設けられた第2面平行部と、集電部における第2面の一辺であってテーパ辺と対応する一辺から第2面平行部までの間に設けられているとともに第2面活物質層の厚み方向において集電部の内方側に第1面傾斜角度よりも小さい第2面傾斜角度で傾斜した第2面テーパ部と、第2面平行部と第2面テーパ部との間で第2面平行部と第2面テーパ部とに亘って曲面状に連続した第2面湾曲部と、を有する。第1セパレータは、第1面平行部に沿って配置された第1セパレータ平行部と、第1面湾曲部に沿って配置された第1セパレータ湾曲部と、第2セパレータと接合された第1セパレータ接合部と、第1セパレータ湾曲部と第1セパレータ接合部との間に設けられているとともに第1セパレータ平行部に対して第2セパレータの側へ傾斜して設けられた第1セパレータ傾斜部と、を有する。第1セパレータ傾斜部は、第1面テーパ部に沿って配置された第1セパレータ第1傾斜部と、第1セパレータ第1傾斜部から延長して設けられて第1セパレータ接合部につながっている第1セパレータ第2傾斜部と、を有する。第1セパレータ第2傾斜部は、第1セパレータ接合部に近づくにしたがって第2面テーパ部から離れるように配置されている。
上述の構成においては、第1セパレータ第2傾斜部が、第1セパレータ接合部に近づくにしたがって第2面テーパ部から離れるように配置されることで、第1セパレータ第2傾斜部と第2面テーパ部との接触が回避される。したがって、第1セパレータ第2傾斜部は、第2面テーパ部との接触に起因した何らの破損が防止される。なお、第2面テーパ部の傾斜角度が小さく設定されることで、第1電極シートにおいては活物質の容量が確保される。
本発明の他の特徴によると、第1面テーパ部は、テーパ辺から連続して設けられている。第2面活物質層は、集電部における第2面に沿って設けられた第2面平行部と、集電部における第2面の一辺であってテーパ辺と対応する一辺から連続して設けられているとともに第2面活物質層の厚み方向において集電部の外方側に傾斜した第2面外向きテーパ部と、第2面平行部と第2面外向きテーパ部との間で第2面平行部と第2面外向きテーパ部とに亘って曲面状に連続した第2面湾曲部と、を有する。第1面テーパ部と、第2面外向きテーパ部とは、金属箔を挟んで連続した面を構成している。第1セパレータは、第1面平行部に沿って配置された第1セパレータ平行部と、第1面湾曲部に沿って配置された第1セパレータ湾曲部と、第2セパレータと接合された第1セパレータ接合部と、第1セパレータ湾曲部と第1セパレータ接合部との間に設けられているとともに第1セパレータ平行部に対して第2セパレータの側へ傾斜して設けられた第1セパレータ傾斜部と、を有する。第1セパレータ傾斜部は、第1面テーパ部に沿って配置された第1セパレータ第1傾斜部と、第1セパレータ第1傾斜部から延長して設けられて第1セパレータ接合部につながっているとともに第2面外向きテーパ部に沿って配置された第1セパレータ第2傾斜部と、を有する。
上述の構成においては、第1面テーパ部と第2面外向きテーパ部とが一つながりの面を構成し、この面に沿って第1セパレータ第1傾斜部と第1セパレータ第2傾斜部とが配置される。このことから、これらの第1セパレータ第1傾斜部及び第1セパレータ第2傾斜部が突っ張って破れることが防止される。また、上述の構成では、第1面テーパ部から第2面外向きテーパ部までが、正極シートの外方へ向けた連続した傾斜面となっている。このことから、負極シートとの積層によって第1面平行部の周縁に荷重がかかった場合に、当該荷重が第1面テーパ部から第2面外向きテーパ部に向けて正極シートの外方側へ分散される。この結果、第1面平行部の周縁を覆うセパレータ部分である第1セパレータ平行部の周縁にかかる荷重が緩和され、第1セパレータ平行部の周縁が破れることが抑制ないし防止される。
本発明の他の特徴によると、第2セパレータは、第2面平行部に沿って第1電極シートの外方まで配置されている。
上述の構成においては、第2セパレータが第2面平行部に沿って第1電極シートの外方まで面一に配置されることとなるため、当該第2セパレータが第2面活物質層の周縁で屈曲して突っ張って破れることが防止される。
本発明の他の特徴によると、第2セパレータは、第2面平行部に沿って配置された第2セパレータ平行部と、第2面湾曲部に沿って配置された第2セパレータ湾曲部と、第1セパレータと接合された第2セパレータ接合部と、第2セパレータ湾曲部と第2セパレータ接合部との間に設けられているとともに第2セパレータ平行部に対して第1セパレータの側へ傾斜して設けられた第2セパレータ傾斜部と、を有する。
上述の構成においては、第2セパレータが第2セパレータ傾斜部を有することで、当該第2セパレータは第1セパレータの側へ近づけられる。これにより、第1セパレータにおいて、第2セパレータの側へ近づけられる部分を短く設定して、両セパレータを接合させることができ、第1セパレータにかかる負担が低減される。したがって、第1セパレータが破れることが防止される。
本発明の他の特徴によると、蓄電装置においては、複数の第1電極ユニットと複数の第2電極シートとが交互に積層されており、それぞれの第1電極ユニットは第1面が同一方向に向けられている。
上述の構成においては、各第1電極ユニットが、それぞれの第1面を同一方向に向けて積層されている。したがって、積層体の製造に際して、各第1電極ユニットは、表裏反転させることなく常に一定の向きにて負極シートと交互に積層すればよく、積層体の製造が容易となる。
本発明の1つの特徴によると、電極ユニットの製造方法は、矩形状の集電部と、集電部の一辺に設けられたタブ部と、を有する金属箔の第1面に第1面活物質層を有するとともに第1面とは反対側の第2面に第2面活物質層を有し且つタブ部は金属箔が露出された電極シートにおいて、集電部における第1面が集電部よりも大きな面積を有する第1セパレータで覆われ且つ集電部における第2面が集電部よりも大きな面積を有する第2セパレータで覆われた電極ユニットを製造する。電極ユニットの製造方法は、帯状の金属箔の第1面に第1面活物質層を有するとともに第2面に第2面活物質層を有し且つ第1面活物質層が当該第1面活物質層の表面に第1面に沿う第1面平行部を有し且つ第2面活物質層が当該第2面活物質層の表面に第2面に沿う第2面平行部を有する母シートを準備する母シート準備工程と、母シートに対してレーザを第1面活物質層の側から第2面活物質層の側に向けて照射して、母シートから電極シートを切り出すとともに、第1面活物質層に、集電部における第1面の1辺であるテーパ辺と第1面平行部との間に設けられているとともに第1面活物質層の厚み方向において集電部の内方側に傾斜した第1面テーパ部を形成する電極シート切り出し工程と、第2セパレータに対して、当該第2セパレータの範囲内に集電部が収まるように、第2面活物質層の側から電極シートを載置する電極シート載置工程と、第1セパレータの範囲内に集電部が収まる位置にて第1セパレータを第1面活物質層の側から電極シート及び第2セパレータに重ね合わせるセパレータ重ね合わせ工程と、第1セパレータと第2セパレータとを互いに接合する接合工程と、を有する。
上述の構成においては、第1面活物質層の周縁に第1面テーパ部を有する電極ユニットが製造される。この電極ユニットにおいては、例えば図25に示すように活物質層の表層の周縁が、略直角な角部となっている場合とは異なり、第1セパレータが第1面活物質層の周縁で突っ張って破れることが防止される。また、第1面テーパ部は、レーザにて溶融されて形成されていることから、この第1面テーパ部はバリのないなだらかな面にて構成される。したがって、第1面を覆う第1セパレータが破れることが防止される。
本発明の他の特徴によると、接合工程では、第1セパレータと第2セパレータとを、少なくともテーパ辺に沿って互いに接合する。
上述の構成においては、第1セパレータと第2セパレータとを、少なくともテーパ辺に沿って互いに接合することにより、第1セパレータにおいて第1面テーパ部に対向している箇所が、当該第1面テーパ部に沿って配置される。
本発明の他の特徴によると、接合工程では、第1セパレータにおいて第1面テーパ部に対向している箇所が当該第1面テーパ部に沿って配置されるように、第1セパレータにテンションをかけて第1セパレータと第2セパレータとを互いに接合する。
上述の構成においては、第1セパレータにおいて第1面テーパ部に対向している箇所が、確実に当該第1面テーパ部に沿って配置される。
以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。図1に示す蓄電装置1は、例えばリチウムイオン2次電池である。蓄電装置1のケース10は、有底の直方体状のケース本体12と、ケース本体12の開口部を塞ぐ平板状の蓋11と、を有する。蓋11は、外部接続端子14,16を有する。外部接続端子14,16は、蓋11を厚み方向に貫通している。
蓄電装置1は、図1に示すように、ケース10の内部に電極組立体20(電極体)と電解液(図示省略)とを有する。電極組立体20は、後述の正極タブ部31b及び負極タブ部41bを介して外部接続端子14,16と接続されている。電極組立体20は、外部接続端子14,16を通じて、蓄電装置1の外部に電力を供給し(放電)、蓄電装置1の外部から電力が供給される(充電)。
電極組立体20においては、図2,図3に示すように、正極ユニット50(第1電極ユニット)と負極シート40(第2電極シート)とが交互に積層されている。正極ユニット50は、図2,図3,図4に示すように、正極シート30(第1電極シート)と、正極シート30の両面を覆うセパレータ54と、を有する。図2に示すように、正極ユニット50は、後述の第1面AAを同一方向に向けて積層されている。
正極シート30は、図2,図4,図5に示すように、正極金属箔31(金属箔)を母体としている。正極金属箔31は、例えば、アルミニウム箔である。以下、正極金属箔31の両面をそれぞれ第1面AA及び第2面BBと記す。正極金属箔31は、矩形状の正極集電部31a(集電部)と、正極集電部31aの1辺である正極タブ辺30dから突出した形状の正極タブ部31b(タブ部)と、を有する。正極集電部31aは、第1面AAに第1面正極活物質層32(第1面活物質層)を有し、第2面BBに第2面正極活物質層36(第2面活物質層)を有する。両正極活物質層32,36は、例えば正極集電部31aの略全域に形成されている。両正極活物質層32,36は、例えばリチウム含有金属酸化物を含んでいる。なお、第1面正極活物質層32の厚み方向は、第1面AAから後述の第1面平行部33へ向かう方向であり、図2及び後で説明する図7,図8において符号AA1を付している。第2面正極活物質層36の厚み方向は、第2面BBから後述の第2面平行部37へ向かう方向であり、図2及び後で説明する図7,図8において符号BB1を付している。
正極タブ部31bは、図4,図5に示すように、第1面正極活物質層32と第2面正極活物質層36とを有さず、正極金属箔31が露出されている。各正極シート30の正極タブ部31bは、相互に重ねられて、一方の外部接続端子14(図1参照)に例えば溶着されている。なお、正極集電部31aにおいて、正極タブ辺30dと対向する辺を、正極タブ対向辺30bと記す。また、正極タブ辺30d及び正極タブ対向辺30bと直交する2辺を、正極第1側辺30a及び正極第2側辺30cと記す。なお、正極集電部31aの各辺30a,30b,30c,30dは、正極シート30の各辺を構成する。
第1面正極活物質層32は、図5に示すように、第1面平行部33と、第1面溶融部133と、第1面塗工縁部833と、を有する。第1面溶融部133は、正極第1側辺30a、正極タブ対向辺30b及び正極第2側辺30cのそれぞれに沿って設けられている。各第1面溶融部133は、第1面正極活物質層32の表面を例えばレーザにて溶融して形成された溶融部である。各第1面溶融部133の構成は同一である。第1面塗工縁部833は、正極タブ辺30dに沿って設けられている。第1面塗工縁部833は、正極用の活物質を第1面AAに塗工した際に形成された活物質層の縁部である。第1面平行部33、各第1面溶融部133、及び第1面塗工縁部833はそれぞれ、第1面正極活物質層32の表面部分を構成している。
第1面平行部33は、図7に示すように、第1面AAの中央部分にて第1面AAに沿って設けられている。第1面溶融部133は、第1面湾曲部35と、第1面テーパ部34と、第1面縁部134と、を有する。第1面湾曲部35は、第1面平行部33と、次に説明する第1面テーパ部34と、の間で当該第1面平行部33と当該第1面テーパ部34とに亘って曲面状に連続している。第1面テーパ部34は、第1面正極辺30Yと第1面平行部33との間に設けられているとともに第1面正極活物質層32の厚み方向AA1において正極集電部31aの内方側に直線的に傾斜した平面形状に構成されている。第1面正極辺30Yは、第1面AAにおける正極第1側辺30aである。第1面縁部134は、第1面正極辺30Yから連続して設けられているとともに当該第1面正極辺30Yから第1面テーパ部に亘って曲面状に形成され且つ第1面正極活物質層32の厚み方向AA1において正極集電部31aの内方側に傾斜している。
第1面塗工縁部833は、図8に示すように、第1面塗工湾曲部835と第1面塗工テーパ部834とを有する。第1面塗工湾曲部835は、第1面平行部33と、次に説明する第1面塗工テーパ部834と、の間で当該第1面平行部33と当該第1面塗工テーパ部834とに亘って曲面状に連続している。第1面塗工テーパ部834は、第1面タブ正極辺30Y2と第1面塗工湾曲部835との間に設けられており、詳細には、第1面タブ正極辺Y2の近傍から第1面塗工湾曲部835に亘って連続している。第1面タブ正極辺30Y2は、第1面AAにおける正極タブ辺30dである。第1面塗工テーパ部834は、第1面正極活物質層32の厚み方向AA1において正極集電部31aの内方側に向けて緩やかに湾曲した曲面形状に構成されている。なお、第1面塗工テーパ部834は、正極集電部31aの内方側に向けて直線的に傾斜した平面形状であってもよい。第1面塗工湾曲部835は、本発明の「第1面湾曲部」に含まれる。第1面塗工テーパ部834は、本発明の「第1面テーパ部」に含まれる。
本発明の「テーパ辺」は第1面AAにおける第1面テーパ部34または第1面塗工テーパ部834が設けられた辺である。すなわち、本実施形態では、正極集電部31aの4辺30a,30b,30c,30dの全てが、テーパ辺に相当する。
第2面正極活物質層36は、図5に示すように、第2面平行部37と、第2面溶融部137と、第2面塗工縁部837と、を有する。第2面溶融部137は、正極第1側辺30a、正極タブ対向辺30b及び正極第2側辺30cのそれぞれに沿って設けられている。各第2面溶融部137は、第2面正極活物質層36の表面を例えばレーザにて溶融して形成された溶融部である。各第2面溶融部137の構成は、同一である。第2面塗工縁部837は、正極タブ辺30dに沿って設けられている。第2面塗工縁部837は、正極用の活物質を第2面BBに塗工した際に形成された活物質層の縁部である。第2面平行部37、第2面溶融部137、及び第2面塗工縁部837はそれぞれ、第2面正極活物質層36の表面部分を構成している。
第2面平行部37は、図7に示すように、第2面BBの中央部分にて第2面BBに沿って設けられている。第2面溶融部137は、第2面湾曲部39と、第2面直交部38と、を有する。第2面湾曲部39は、第2面平行部37と、次に詳しく説明する第2面直交部38と、の間で当該第2面平行部37と当該第2面直交部38とに亘って曲面状に連続している。第2面直交部38は、第2面湾曲部39から連続して設けられているとともに正極第1面BBに対して直交するように設けられ、かつ、第2面正極辺30Wに連続している。第2面正極辺30Wは、第2面BBにおける正極第1側辺30aである。
第2面塗工縁部837は、図8に示すように、第2面塗工湾曲部839と第2面塗工テーパ部838とを有する。第2面塗工湾曲部839は、第2面平行部37と、次に説明する第2面塗工テーパ部838と、の間で当該第2面平行部37と当該第2面塗工テーパ部838とに亘って曲面状に連続している。第2面塗工テーパ部838は、第2面塗工湾曲部839と第2面タブ正極辺30W2との間に設けられており、詳細には、第2面塗工湾曲部839から第2面タブ正極辺W2の近傍に亘って連続している。第2面タブ正極辺30W2は、第2面BBにおける正極タブ辺30dである。第2面塗工テーパ部838は、第2面正極活物質層36の厚み方向BB1において正極集電部31aの内方側に向けて緩やかに湾曲した曲面形状に構成されている。なお、第2面塗工テーパ部838は、正極集電部31aの内方側に向けて直線的に傾斜した平面形状であってもよい。
セパレータ54は、図2に示すように、正極集電部31aの第1面AAの側を覆う第1セパレータ55と、正極集電部31aの第2面BBの側を覆う第2セパレータ56と、を有する。両セパレータ55,56は、図4に示すように、矩形状かつ正極集電部31aよりも大きな面積を有する。両セパレータ55,56は、図3に示すように、正極集電部31aの各辺30a,30b,30c,30dに沿って互いに溶着(接合)されている。正極タブ部31bは、両セパレータ55,56の間から突出している。図3では、両セパレータ55,56の溶着領域がハッチングにて示されている。
両セパレータ55,56は、図7に示すように、第1セパレータ55において第1面テーパ部34に対向する箇所が当該第1面テーパ部34に沿って配置されるように、互いに溶着されている。図7では、両セパレータ55,56の溶着部分が太実線にて示されている。図7では、正極第1側辺30aにおいて、両セパレータ55,56が溶着されている様子が示されているが、正極タブ対向辺30b(図5参照)及び正極第2側辺30cにおいても、正極第1側辺30aと同様にして両セパレータ55,56が互いに溶着されている。正極タブ辺30dにおける両セパレータ55,56の溶着の様子については、後で図8を用いて説明する。
第1セパレータ55は、図7に示すように、第1セパレータ平行部55aと、第1セパレータ湾曲部55bと、第1セパレータ傾斜部55cと、第1セパレータ接合部55dと、を有する。第1セパレータ平行部55aは、第1面平行部33に沿って平面状に配置され、かつ、第1面平行部33と接触している。第1セパレータ湾曲部55bは、第1面湾曲部35に沿って湾曲して配置され、かつ、第1面湾曲部35と接触している。第1セパレータ傾斜部55cは、第1セパレータ湾曲部55bと第1セパレータ接合部55dとの間に設けられているとともに、第1セパレータ平行部55aに対して第2セパレータ56の側に傾斜し、例えば直線的に傾斜している。第1セパレータ傾斜部55cは、第1面テーパ部34に対向する第1セパレータ第1傾斜部OP1と、第1セパレータ第1傾斜部OP1から延長して設けられて第1セパレータ接合部55dにつながっている第1セパレータ第2傾斜部OP2と、を有する。第1セパレータ第1傾斜部OP1は、第1面テーパ部34に沿って配置されているとともに第1面テーパ部34と接触している。第1セパレータ第2傾斜部OP2は、第1面縁部134、正極金属箔31の厚みに対応する端面E、第2面直交部38、及び第2面湾曲部39と対応した位置に配置されている。第1セパレータ第2傾斜部OP2は、第1セパレータ接合部55dに近づくにしたがって、第1面縁部134、端面E、第2面直交部38、及び第2面湾曲部39から離れるように配置されている。第1セパレータ接合部55dは、第2セパレータ56の表面に位置しており、後述の第2セパレータ接合部56cと溶着されている。
第2セパレータ56は、第2面平行部37に沿って、正極シート30の外方まで面一に配置されている。第2セパレータ56は、第2セパレータ平行部56aと、第2セパレータ外側部56bと、第2セパレータ接合部56cと、を有する。第2セパレータ平行部56aは、第2面平行部37に沿って平面状に配置され、かつ、第2面平行部37と接触している。第2セパレータ外側部56bは、正極シート30の外方に位置しており、正極シート30及び第1セパレータ55と接触していない。第2セパレータ接合部56cは、第1セパレータ接合部55dと溶着されている。
図8に示すように、両セパレータ55,56は、第1セパレータ55において第1面塗工テーパ部834に対向する箇所が、第1面塗工テーパ部834に沿って配置されるように、互いに溶着されている。なお、第1セパレータ55は、第1面塗工テーパ部834の一部のみに沿っている。両セパレータ55,56において、図7と同一もしくは実質同一な構成・機能を有する箇所には図7と同一の符号を付すことで、重複した説明を省略する。第1セパレータ湾曲部55bは、第1面塗工湾曲部835に沿って湾曲して配置され、かつ、第1面塗工湾曲部835と接触している。第1セパレータ第1傾斜部OP1は、第1面塗工テーパ部834における第1面タブ正極辺30Y2の側の縁部を除いた箇所において、当該第1面塗工テーパ部834に沿って配置され、かつ、当該第1面塗工テーパ部834と接触している。第1セパレータ第2傾斜部OP2は、第1面塗工テーパ部834における第1面タブ正極辺30Y2の側の縁部、正極金属箔31の端面E2、第2面塗工テーパ部838、及び第2面塗工湾曲部839と対応した位置に配置されているとともに、これらの各箇所から離れた位置に配置されている。
負極シート40は、図2,図3,図6に示すように、負極金属箔41を母体としている。負極金属箔41は、例えば、銅箔である。以下、負極金属箔41の両面をそれぞれ負極第1面CC及び負極第1面DDと記す。負極金属箔41は、矩形状の負極集電部41aと、負極集電部41aの1辺である負極タブ辺40dから突出した形状の負極タブ部41bと、を有する。負極集電部41aは、負極第1面CCに第1面負極活物質層42を有し、負極第2面DDに第2面負極活物質層46を有する。両負極活物質層42,46は、例え負極集電部41aの略全域に形成されている。両負極活物質層42,46は、例えば炭素を含んでいる。
負極タブ部41bは、図3,図6に示すように、第1面負極活物質層42と第2面負極活物質層46とを有さず、負極金属箔41が露出されている。各負極シート40の負極タブ部41bは、相互に重ねられて、一方の外部接続端子16(図1参照)に例えば溶着されている。なお、負極集電部41aにおいて、負極タブ辺40dと対向する辺を、負極タブ対向辺40bと記す。また、負極タブ辺40d及び負極タブ対向辺40bと直交する2辺を、負極第1側辺40a及び負極第2側辺40cと記す。なお、負極集電部41aの各辺40a,40b,40c,40dは、負極シート40の各辺を構成する。
第1面負極活物質層42は、図2,図3,図6に示すように、負極テーパ部42aを有する。負極テーパ部42aは、負極第1側辺40a、負極タブ対向辺40b、及び負極第2側辺40cのそれぞれに沿って設けられている。各負極テーパ部42aは、対応する各辺40a,40b,40cから負極集電部41aの内方側に傾斜し、例えば直線的に傾斜している。なお、各負極テーパ部42aは、廃止してもよい。
電極組立体20は以上のように構成されている。上述の構成においては、第1面正極活物質層32の周縁に第1面湾曲部35及び第1面テーパ部34が形成されており(図7参照)、これらの第1面湾曲部35及び第1面テーパ部34に沿って第1セパレータ湾曲部55b及び第1セパレータ第1傾斜部OP1が配置されていることから、例えば図25に示す正極シート910のように活物質層の表層の周縁が、略直角な角部914aとなっている場合とは異なり、第1セパレータ55が第1面正極活物質層32の周縁で突っ張って破れることが防止される。この結果、電極組立体20(図2参照)では、正極シート30と負極シート40との接触(内部短絡)が回避され、蓄電装置の出荷前状態での放電試験における歩留まりが向上し、また、蓄電装置の使用時の安全性が向上する。
上述の構成においては、第1面湾曲部35、第1面テーパ部34及び、第1面縁部134(図7参照)が溶融部であることから、これらの第1面湾曲部35、第1面テーパ部34及び、第1面縁部134がバリのないなだらかな面にて構成される。したがって、第1面湾曲部35を覆う第1セパレータ湾曲部55b、及び第1面テーパ部34を覆う第1セパレータ第1傾斜部OP1、が破れることが防止される。また、第1セパレータ第2傾斜部OP2が第1面縁部134に接触した場合であっても、当該第1セパレータ第2傾斜部OP2が破れることが防止される。
上述の構成においては、第1面湾曲部35及び第1面縁部が曲面状であることから、当該第1面湾曲部35及び当該第1面縁部はなだらかな面にて構成される。したがって、第1面湾曲部35を覆う第1セパレータ湾曲部55bが破れることが防止される。また、第1セパレータ第2傾斜部OP2が第1面縁部134に接触した場合であっても、当該第1セパレータ第2傾斜部OP2が破れることが防止される。
上述の構成においては、第2面正極活物質層36の周縁が第2面直交部38となっている(図7参照)ことから、例えば第2面正極活物質層36の周縁を、正極集電部31aの内方側に傾斜したテーパ部とした場合とは異なり、第2面正極活物質層36は、正極集電部31aの際まで第2面BBに対して直立的に形成され、この結果、活物質の容量が確保される。
上述の構成においては、各正極ユニット50が、それぞれの第1面AAを同一方向に向けて積層されている(図2参照)。したがって、電極組立体20の製造に際して、各正極ユニット50は、表裏反転させることなく常に一定の向きにて負極シート40と交互に積層すればよく、電極組立体20の製造が容易となる。
つづいて、電極組立体20の製造方法について説明する。電極組立体20の製造方法は、図9に示すように、正極ユニット作製工程S1と負極シート作製工程S2と積層工程S3とを有する。正極ユニット作製工程S1は、正極母シート準備工程S1a(母シート準備工程)と、正極シート切り出し工程S1b(電極シート切り出し工程)と、セパ包み工程S1cと、を有する。セパ包み工程S1cは、正極シート載置工程P1(電極シート載置工程)と、セパレータ重ね合わせ工程P2と、接合工程P3と、切断工程P4と、を有する。負極シート作製工程S2は、負極母シート準備工程S2aと、負極シート切り出し工程S2bと、を有する。正極ユニット作製工程S1と負極シート作製工程S2とは、並行して行っても、前後して行ってもよい。なお、本発明の「電極ユニットの製造方法」は、正極ユニット作製工程S1の各工程S1a,S1b,S1cを有する。
正極母シート準備工程S1aでは、図10に示すように、塗工乾燥装置70が使用される。塗工乾燥装置70は、供給ローラ71、塗工機72、乾燥機73、プレスローラ74、巻取りローラ76、を有する。供給ローラ71には、帯状の正極金属箔31が巻かれている。正極金属箔31は、供給ローラ71から巻きだされて、塗工機72、乾燥機73、プレスローラ74、を順に通過する。なお、正極金属箔31は、所定のテンションを受けている。正極金属箔31は、塗工機72によって、第1面AAと第2面BBとのそれぞれに正極用の活物質が塗工される。これによって、第1面AAに第1面正極活物質層32が形成され、第2面BBに第2面正極活物質層36が形成される。両正極活物質層32,36は、乾燥機73によって乾燥され、プレスローラ74によって厚み方向に圧縮される。こうして、正極母シート61が完成する。すなわち、正極母シート61は、帯状の正極金属箔31と、その第1面AAに形成された第1面正極活物質層32と、第2面BBに形成された第2面正極活物質層36と、を有する。両正極活物質層32,36は、それぞれの厚み方向の表面に、既に説明した第1面平行部33及び第2面平行部37を有する。正極母シート61は、各ローラ77で張られた状態で、巻取りローラ76にて巻き取られる。
図11は、正極母シート61を、第1面AAの側から見た平面図である。正極母シート61は、図11に示すように、活物質層形成領域61aを有する。活物質層形成領域61aは、図11においてハッチングにて示されている。この活物質層形成領域61aに、第1面正極活物質層32が形成されている。活物質層形成領域61aは、正極母シート61の幅方向の中央に設けられ、かつ、正極母シート61の全長に亘って連続している。活物質層形成領域61aの幅は、正極第1側辺30aの略2倍の長さに相当する。正極母シート61の幅方向の両側はそれぞれ、正極金属箔31が露出した金属箔露出領域61b,61cとなっている。両金属箔露出領域61b,61cはそれぞれ、正極母シート61の全長に亘って連続している。両金属箔露出領域61b,61cの幅はそれぞれ、正極タブ部31bの突出方向の長さに相当する。なお、図11では、後述のレーザLS(図12参照)による切断ラインが点線にて示されている。正極シート30は、正極母シート61の幅方向に2つ切り出されるとともに、正極母シート61の長手方向に連続して切り出される。正極母シート61の幅方向に隣り合う正極シート30においては、互いの正極タブ対向辺30bが一致している。正極母シート61の長手向に隣り合う正極シート30においては、互いの正極第1側辺30aと正極第2側辺30cとが一致している。なお、正極母シート61において、第2面正極活物質層36は、正極金属箔31を挟んで活物質層形成領域61aと対向した領域に形成されている。なお、活物質層形成領域61aの幅は、正極第1側辺30aの略1倍としてもよい。この場合、正極シート30は、正極母シート61の幅方向に一つのみ切り出される。正極母シート61は、つぎに説明する正極シート切り出し工程S1bにまわされる。
正極シート切り出し工程S1bでは、図12に示すレーザ加工装置80が使用される。レーザ加工装置80は、図12に示すように、供給ローラ81と、コンベア82と、コントローラ86と、レーザ装置88と、を有する。供給ローラ81には、帯状の正極母シート61が巻かれている。コンベア82は、ローラ82bに張設されたベルト82aを有する。
レーザ装置88は、図12に示すように、活物質層形成領域61aに第1レーザLS1を照射する第1レーザ装置90と、両金属箔露出領域61b,61cに第2レーザLS2を照射する第2レーザ装置190と、を有する。以下、両レーザLS1,LS2に関して、それらの個々については、第1レーザLS1及び第2レーザLS2として区別し、それらを総称するときにはレーザLSとして説明する。第2レーザ装置190は、個々の金属箔露出領域61b,61cに対応させて2つ設けてもよい。
第1レーザ装置90は、図12に示すように、レーザヘッド92と、X-Y軸ロボット94と、アシストガス供給装置96と、レーザ発振機98と、を有する。レーザヘッド92は、X-Y軸ロボット94に取付けられている。X-Y軸ロボット94は、レーザヘッド92をX-Y軸方向に移動させる。X-Y軸ロボット94は、例えば、レーザヘッド92を正極母シート61の幅方向であるX方向に移動可能に支持するX軸部材94aと、正極母シート61の長手方向であるY方向にX軸部材94aを移動可能に支持するY軸部材94bと、を有する。X-Y軸ロボット94は、コントローラ86に記憶されたプログラムにしたがって、レーザヘッド92を移動させる。
アシストガス供給装置96は、図12に示すように、レーザヘッド92に接続されている。アシストガス供給装置96は、アシストガスを供給する。レーザ発振機98は、例えばファイバケーブルによってレーザヘッド92に接続されている。レーザ発振機98は、コントローラ86からの制御信号に基づいて、レーザヘッド92にレーザビームを供給する。
レーザヘッド92は、図13に示すように、レンズ92aを有する。このレンズ92aによって、第1レーザLS1は、正極母シート61の所定位置に設定された焦点Pに向けて集光される。焦点Pは、正極金属箔31の厚み中心の近傍に設定されており、例えば正極金属箔31の厚み内に設定されている。あるいは焦点Pは、正極金属箔31の近傍における第1面正極活物質層32内、または正極金属箔31の近傍における第2面正極活物質層36内に設定されている。なお、第1レーザLS1は、第1面正極活物質層32の側から第2面正極活物質層36の側に向けて照射される。
第1レーザLS1は、図13に示すように、その光軸Jが正極母シート61に対して垂直となるように照射される。したがって、第1レーザLS1は、自身が正極母シート61に対して斜めに照射された場合とは異なり、当該第1レーザLS1が両正極活物質層32,36及び正極金属箔31を通過する直線距離が最短となる。そのため、第1レーザLS1は、その出力を弱く設定可能である。なお、光軸Jとは、レンズ92aの中心と焦点Pとを通る直線である。
第1レーザLS1は、連続波レーザである。第1レーザLS1の波長は、300~1100nmの範囲内に設定されることが好ましい。第1レーザLS1のスポット径は、10~100μm(マイクロメートル)の範囲内に設定されることが好ましい。第1レーザLS1による切断速度は、0.5~3m/sの範囲内に設定されることが好ましい。第1レーザLS1の出力は、0.01~2.0kWの範囲内に設定されることが好ましい。
第2レーザ装置190は、図12に示すように、レーザヘッド192と、X-Y軸ロボット194と、アシストガス供給装置196と、レーザ発振機198と、を有する。X-Y軸ロボット194は、X軸部材194aとY軸部材194bとを有する。第2レーザ装置190の各機器192,194,196,198は、第1レーザ装置90の各機器92,94,96,98と同様に機能する。レーザヘッド192は、図示しないレンズを有する。このレンズによって、第2レーザLS2は、正極母シート61の所定位置に設定された焦点に向けて集光される。焦点は、正極金属箔31の厚み中心の近傍に設定され、例えば正極金属箔31の厚み内に設定されている。第2レーザLS2は、例えば、その光軸が正極母シート61に対して垂直となるように照射される。
第2レーザLS2は、パルス波レーザである。第2レーザLS2の波長は、500~1100nmの範囲内に設定されることが好ましい。第2レーザLS2のスポット径は、25~100μm(マイクロメートル)の範囲内に設定されることが好ましい。第2レーザLS1による切断速度は、1~3m/sの範囲内に設定されることが好ましい。第2レーザLS2の出力は、10~100Wの範囲内に設定されることが好ましい。第2レーザLS2のパルス幅は、20ps(ピコ秒)よりも小さく設定されることが好ましい。第2レーザLS2の繰り返し周波数は、0.1~1MHzの範囲内に設定されることが好ましい。
レーザ加工装置80の動作について説明する。正極母シート61は、図12に示すように、供給ローラ81から巻き出されて所定のテンションを受けながら搬送方向FF1へ搬送される。正極母シート61は、コンベア82にて搬送される。この正極母シート61に対して、レーザ装置88からレーザLSが照射される。第1レーザ装置90は、活物質層形成領域61aに向けて第1レーザLS1を照射する。第1レーザLS1は、活物質層形成領域61aにて両正極活物質層32,36(図13参照)及び正極金属箔31を溶融して切断する。アシストガス供給装置96からのアシストガスは、溶融された両正極活物質層32,36及び正極金属箔31を吹き飛ばす。第2レーザ装置190は、両金属箔露出領域61b,61cに向けて第2レーザLS2を照射する。第2レーザLS2は、両金属箔露出領域61b,61cにて正極金属箔31を溶融して切断する。アシストガス供給装置196からのアシストガスは、溶融された正極金属箔31を吹き飛ばす。
図12では、レーザLSによる切断ラインが点線にて示されている。第1レーザLS1は、活物質層形成領域61aの幅方向の中央にて、正極母シート61の長手方向に沿って正極タブ対向辺30bを切り出す。また、第1レーザLSは、正極母シート61の幅方向に沿って、正極第1側辺30a及び正極第2側辺30cを切り出す。第2レーザLSは、両金属箔露出領域61b,61cと活物質層形成領域61aとの境界にて、正極母シート61の長手方向に沿って正極タブ辺30dを切り出す。また、第2レーザLS2は、両金属箔露出領域61b,61cのそれぞれにて正極タブ部31bを切り出す。こうして、正極母シート61から正極シート30が切り出される。図11にて説明したとおり、正極シート30は、正極母シート61の幅方向に2つ切り出されるとともに、正極母シート61の長手方向に連続して切り出される。なお、正極タブ辺30dは、第1レーザLS1によって活物質層形成領域61a上で切り出してもよい。図12では、活物質層形成領域61aがハッチングにて示されている。
第1レーザLS1は、図13に示すように、第1面正極活物質層32に第1面溶融部133を形成するとともに、第2面正極活物質層36に第2面溶融部137を形成する。既に説明したとおり、第1面溶融部133は、第1面湾曲部35、第1面テーパ部34、及び第1面縁部134を有する。第2面溶融部137は、第2面直交部38、及び第2面湾曲部39を有する。図13に示すように、第1レーザLS1は、正極母シート61に対して垂直に照射される。これにより、第1レーザLS1の切断ラインを間においた両側では、第1面溶融部133及び第2面溶融部137が対称に形成される。レーザLSにて切り出された正極シート30は、例えば図示しない積層ボックスにストックされ、つぎに説明するセパ包み工程S1cにまわされる。なお、第1面溶融部133及び第2面溶融部137は第1レーザLSにて溶融されて形成されることから、これらの第1面溶融部133及び第2面溶融部137はバリのないなだらかな面にて構成される。したがって、後述の接合工程P3において第1面溶融部133の第1面湾曲部35及び第1面テーパ部34をそれぞれ覆う第1セパレータ湾曲部55b及び第1セパレータ第1傾斜部OP1が破れることが防止される。
セパ包み工程S1cでは、図14に示すように、セパ包み装置100が使用される。セパ包み装置100は、正極シート載置工程P1、セパレータ重ね合わせ工程P2、接合工程P3、及び切断工程P4の各工程を順に実施する。セパ包み装置100は、第1供給ローラ102、吸引ハンド112、第2供給ローラ104、押さえローラ106、溶着ローラ108、及び切断ローラ110を有する。
第1供給ローラ102には、帯状の第2セパレータ56が巻かれている。第2セパレータ56の幅H1は、正極第1側辺30aの長さよりも長い。
吸引ハンド112は、正極シート30の吸引と、その吸引の解除と、が可能な吸引部113(図15参照)を有する。吸引部113は、例えば、正極シート30に面接触する対向面113aを有し、当該対向面113aには複数の吸引孔113bが設けられている。
第2供給ローラ104には、図14に示すように、帯状の第1セパレータ55が巻かれている。第1セパレータ55の幅H2は、第2セパレータ56の幅H1と略一致している。押さえローラ106は、上下に対となる第1押さえローラ106a及び第2押さえローラ106bを有する。
溶着ローラ108は、上下に対となる第1溶着ローラ108a及び第2溶着ローラ108bを有する。第1溶着ローラ108a(図16参照)は、その軸線aJ方向の両縁に、ローラ本体210よりも径の大きい第1加熱円盤部212及び第2加熱円盤部214を有する。また、第1溶着ローラ108aは、ローラ本体210の外周面に、当該外周面から径方向に張り出した加熱張出部216を有する。加熱張出部216は、ローラ本体210の周方向の一定箇所にて、両加熱円盤部212,214に亘って軸線aJ方向に延びている。加熱張出部216の外周面216aの径は、両加熱円盤部212,214の径と一致している。加熱張出部216及び両加熱円盤部212,214は、第1セパレータ55と第2セパレータ56とを互いに溶着できる温度に設定されている。第2溶着ローラ108bは、円柱形状であり、軸線bJ方向に亘って凹凸がない。
切断ローラ110は、図14に示すように、上下に対となる第1切断ローラ110a及び第2切断ローラ110bを有する。第1切断ローラ110aは、その両縁に亘る刃MFを有する。
セパ包み装置100の動作について説明する。まず、図14に示すように、第2セパレータ56が第1供給ローラ102から巻きだされる。第2セパレータ56は、所定のテンションを受けながら搬送方向FF2へ搬送される。この第2セパレータ56に対して、正極シート載置工程P1が実施される。正極シート載置工程P1では、吸引ハンド112が第2セパレータ56上に正極シート30を載置する。吸引ハンド112は、レーザ加工装置80(図12参照)にて切り出された正極シート30を吸引して第2セパレータ56上に運ぶ。そして、吸引ハンド112は、第2セパレータ56上にて正極シート30の吸引を解除して当該正極シート30を第2セパレータ56に載置する。正極シート30は、正極集電部31aが第2セパレータ56の範囲内に収まるようにして、第2面正極活物質層36(図5参照)の側から第2セパレータ56に載置される。
正極シート載置工程P1の後、セパレータ重ね合わせ工程P2が実施される(図14参照)。セパレータ重ね合わせ工程P2では、第2供給ローラ104から第1セパレータ55が巻き出されるとともに、当該第1セパレータ55が正極シート30及び第2セパレータ56とともに両押さえローラ106a,106bにて上下から挟み込まれる。両押さえローラ106a,106bは、第1セパレータ55を正極シート30及び第2セパレータ56に重ね合わせた状態で、これらの第1セパレータ55、正極シート30及び第2セパレータ56を搬送方向FF2に搬送する。なお、第1セパレータ55は、当該第1セパレータ55の範囲内に正極集電部31aが収まる位置にて、第1面正極活物質層32(図5参照)の側から第2セパレータ56に重ね合わされる。
セパレータ重ね合わせ工程P2の後、接合工程P3が実施される(図14参照)。接合工程P3では、両溶着ローラ108a,108bが、両セパレータ55,56及び正極シート30を上下から挟み込んで両セパレータ55,56を溶着しながら、両セパレータ55,56及び正極シート30を搬送方向FF2へ搬送する。第1加熱円盤部212は、第1溶着領域F1を溶着する。第1溶着領域F1は正極タブ辺30dの外周であって正極タブ辺30dに沿う領域である。第2加熱円盤部214は、第2溶着領域F2を溶着する。第2溶着領域は正極タブ対向辺30bの外周であって正極タブ対向辺30bに沿う領域である。加熱張出部216は、第3溶着領域F3を溶着する。第3溶着領域F3は、隣り合う正極シート30の間の領域であって、正極第1側辺30a及び正極第2側辺30cに沿う領域である。各溶着領域F1,F2,F3では、既に説明した第1セパレータ接合部55d及び第2セパレータ接合部56c(図7参照)が形成される。
図17は、両セパレータ55,56が溶着される様子を、第3溶着領域F3に関して示している。なお、図17では、第2溶着ローラ108bが側面図によって表されている。図17に示すように、第1溶着ローラ108aは第1セパレータ55の側に位置し、第2溶着ローラ108bは第2セパレータ56の側に位置している。第1溶着ローラ108aの加熱張出部216は、正極シート30の厚みの分だけ第1セパレータ55を第2セパレータ56の側に押付けて両セパレータ55,56を互いに溶着する。第2溶着ローラ108bは、第2セパレータ56を面一に保持する。両セパレータ55,56は、第1セパレータ55における第1テーパ部34に対向する箇所(第1セパレータ第1傾斜部OP1)が第1テーパ部34に沿って配置されるように、第1セパレータ55にテンションがかけられた状態で互いに溶着される。なお、既に説明したとおり、第1面平行部33と第1面テーパ部34との曲がり目となる第1面湾曲部35が曲面形状であることから、第1セパレータ55に第2セパレータ56の側へのテンションがかかっても、第1面湾曲部35を覆う第1セパレータ湾曲部55bが突っ張って破れることが防止される。加熱張出部216と同様にして、両加熱円盤部212,214(図14参照)は、第1セパレータ55を正極シート30の厚みの分だけ第2セパレータの側へ押付けて、両セパレータ55,56を互いに溶着する。
接合工程P3(図14参照)の後、切断工程P4が実施される。切断工程P4では、両切断ローラ110a,110bが、両セパレータ55,56及び正極シート30を上下から挟み込んでこれらの両セパレータ55,56及び正極シート30を搬送方向FF2に搬送するとともに、第1切断ローラ110aの刃MFが隣り合う正極シート30の間で両セパレータ55,56を幅方向に亘って切断する。これにより、正極ユニット50が完成する。
負極シート作製工程S2(図9参照)について説明する。負極シート作製工程S2は、負極母シート準備工程S2aと、負極シート切り出し工程S2bと、を有する。負極母シート準備工程S2aでは、図10に示した塗工乾燥装置70を用いて、帯状の負極金属箔の両面に第1面負極活物質層と第2面負極活物質層とがそれぞれ形成された負極母シートが作製される。負極母シートの作製手順については、正極母シート61の作製手順と同様であるため、重複した説明を省略する。
負極シート切り出し工程S2bでは、図12に示したレーザ加工装置80が用いられる。そして、レーザ加工装置80にて、負極母シートから負極シートが切り出される。負極シートの切り出しの手順については、正極シート30の切り出しの手順と同様であるため、重複した説明を省略する。
積層工程S3(図9参照)について説明する。積層工程S3では、図18に示す積層装置150が使用される。積層装置150は、例えば、スライド面152と積層ボックス154とを有する。スライド面152には、図示しないコンベアから順次、正極ユニット50と負極シート40とが交互に搬送されてくる。正極ユニット50と負極シート40とは、スライド面152から積層ボックス154に落下する。積層ボックス154は、水平面に対して所定角度Tで傾斜している。したがって、積層ボックス154に落下した正極ユニット50と負極シート40とは、積層ボックス154の前面154a側に動いて、当該前面154aの側から順に積層されていく。これによって、正極ユニット50と負極シート40とが交互に積層された電極組立体20(図2参照)が作製される。
積層工程S3においては、各正極ユニット50が、それぞれの第1面AA(図2参照)を同一方向に向けて積層される。したがって、積層工程S3においては、セパ包み工程S1cにて作製された各正極ユニット50を、その後、表裏反転させることなく一定の向きにて負極シート40と交互に積層すればよく、積層工程S3が容易となる。同様に、各負極シート40は、それぞれの負極第1面CCを同一方向に向けて積層される。したがって、積層工程S3においては、負極シート切り出し工程S2bにて作製された各負極シート40を、その後、表裏反転させることなく一定の向きにて正極ユニット50と交互に積層すればよく、積層工程S3が容易となる。積層工程S3にて作製された電極組立体20は、電解液とともにケース10(図1参照)に封入される。こうして蓄電装置1が完成する。
以上は、本発明を実施するための形態を図面に関連して説明したが、本発明は上述の実施形態にて説明した構造、構成、外観、形状等に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。第1セパレータ接合部55dと第2セパレータ接合部56cとの接合は、溶着に限定されるものではなく、例えば接着によって接合してもよい。第1面溶融部133及び第2面溶融部137の形成方法は、レーザによる溶融に限定されるものではなく、例えば高温の刃やバーナー等にて溶融して形成してもよい。第1面溶融部133は、正極第1側辺30a、正極タブ対向辺30b、正極第2側辺30cの3辺のうちの2辺もしくは1辺のみに設けてもよく、また、正極タブ辺30dに沿って設けてもよい。第2面溶融部137は、第1面溶融部133が設けられた辺に沿って設けられる。なお、この後説明する図21,図22に示すように、本発明の「第1セパレータが第1面テーパ部に沿う」は、第1セパレータが第1面テーパ部の一部に沿う場合も含む。第1溶融部34が正極第1側辺30a、正極タブ対向辺30b、正極第2側辺30cの3辺のうちの2辺または1辺にのみに設けられる場合、正極シート30は、テーパ辺と非テーパ辺とを有する。テーパ辺は、既に説明したとおり、正極金属箔31の第1面AAにおける第1面テーパ部34または第1面塗工テーパ部834が設けられた辺である。非テーパ辺は、第1面テーパ部34及び第1面塗工テーパ部834がともに設けられていない辺である。正極シート30がテーパ辺と非テーパ辺とを有する場合、接合工程P3においては、全てのテーパ辺と全ての非テーパ辺とに沿って両セパレータ55,56を互いに接合してもよい。全てのテーパ辺と一部の非テーパ辺とに沿って両セパレータ55,56を互いに接合してもよい。一部のテーパ辺と一部の非テーパ辺とに沿って両セパレータ55,56を互いに接合してもよい。一部のテーパ辺と全ての非テーパ辺とに沿って両セパレータ55,56を互いに接合してもよい。全てのテーパ辺、または、一部のテーパ辺のみに沿って両セパレータ55,56を互いに接合し、非テーパ辺においては両セパレータ55,56を接合しなくてもよい。全ての非テーパ辺、または、一部の非テーパ辺のみに沿って両セパレータ55,56を互いに接合し、テーパ辺においては両セパレータ55,56を互いに接合しなくてもよい。
以下、第1面正極活物質層32及び第2面正極活物質層36の周縁の構成の変更例を、図19~図24を用いて説明する。図19~図24において図7と同一もしくは実質同一な構成・機能を有する箇所には図7と同一の符号を付すことで、重複した説明を省略する。なお、図19~図24では、第1面正極活物質層32及び第2面正極活物質層36の周縁の変更例を、正極第1側辺30aを用いて説明するが、図19~図24に示す構成を、正極タブ対向辺30b、正極第2側辺30c、及び正極タブ辺30dに採用してもよい。
図19に示す第1面正極活物質層32aにおいては、図7に示した第1面溶融部133に代えて、第1面溶融部133aが形成されている。第1面溶融部133aでは、第1面テーパ部34aが第1面正極辺30Yから連続して設けられており、当該第1面テーパ部34aは、第1面正極活物質層32aの厚み方向AA1において正極集電部31aの内方側に直線的に傾斜した平面形状に構成されている。第1セパレータ第1傾斜部OP1は、第1面テーパ部34aに沿って直線的に配置されて当該第1面テーパ34aに接触している。
図20に示す第1面正極活物質層32bにおいては、図7に示した第1面溶融部133に代えて、第1面溶融部133bが形成されている。第1面溶融部133bでは、第1面テーパ部34bが第1面正極辺30Yから連続して設けられているとともに、当該第1面テーパ部34bは第1面正極活物質層32bの厚み方向AA1において正極集電部31aの内方側に曲面状に湾曲しつつ傾斜している。第1面テーパ部34bは、第1面湾曲部35と一つながりの曲面形状を形成している。第1セパレータ第1傾斜部OP1は、第1面テーパ部34bの一部に沿って湾曲して配置されて当該第1面テーパ部34bの一部と接触している。第1面テーパ部34bの一部とは、詳細には、第1面テーパ部34bにおいて第1面正極辺30Yに連続する側の縁部を除いた箇所である。
図21に示す第1面正極活物質層32cにおいては、図7に示した第1面溶融部133に代えて、第1面溶融部133cが形成されている。第1面溶融部133cは、既に説明した第1面湾曲部35に加えて、第1面テーパ部34cと、第1面直交部534と、を有する。第1面テーパ部34cは、第1面正極活物質層32cの厚み方向AA1において正極集電部31aの内方側に曲面状に湾曲しつつ傾斜しており、詳細には、第1面湾曲部35と次に説明する第1面直交部534との間で、当該第1面湾曲部35と当該第1面直交部534とに亘って曲面状に湾曲している。第1面テーパ部34cは、第1面湾曲部35と一つながりの曲面形状を形成している。第1面直交部534は、第1面正極辺30Yから連続して設けられているとともに第1面AAに対して直交するように設けられている。第1セパレータ第1傾斜部OP1は、第1面テーパ部34cの一部に沿って湾曲して配置されて当該第1面テーパ部34cの一部と接触している。第1面テーパ部34cの一部とは、詳細には、第1面テーパ部34cにおいて第1面直交部534の側の縁部を除いた個所である。
図22に示す第1面正極活物質層32は、図7と同様に構成された第1面溶融部133を有する。第1面テーパ部34は、第1面正極活物質層32の厚み方向AA1において正極集電部31aの内方側に第1面傾斜角度θ1で傾斜している。第1面傾斜角度θ1及び後述の第2面傾斜角度θ2は、正極金属箔31の端面Eを延長させた基準線CRからの角度である。第2面正極活物質層36aにおいては、図7に示した第2面溶融部137に代えて、第2面溶融部137aが形成されている。第2面溶融部137aは、第2面テーパ部138と、第2面湾曲部39aと、を有する。第2面テーパ部138は、第2面正極辺30Wから連続して設けられているとともに、第2面正極活物質層36aの厚み方向BB1において正極集電部31aの内方側に第1面傾斜角度θ1よりも小さい第2面傾斜角度θ2で傾斜している。第2面テーパ部138は、例えば直線的に傾斜した平面形状に構成されている。第2面湾曲部39aは、第2面テーパ部138と第2面平行部37との間で当該第2面テーパ部138と当該第2面平行部37とに亘って曲面状に連続している。
第1セパレータ第2傾斜部OP2は、第1面縁部134、正極金属箔31の端面E、第2面テーパ部138、及び第2面湾曲部39aと対応した位置に配置されている。第1セパレータ第2傾斜部OP2は、第1セパレータ接合部55dに近づくにしたがって、第1面縁部134、端面E、第2面テーパ部138、及び第2面湾曲部39aから離れるように配置されている。したがって、第1セパレータ第2傾斜部OP2は、第1面縁部134、端面E、第2面テーパ部138、及び第2面湾曲部39aと接触することが回避される。したがって、第1セパレータ第2傾斜部OP2は、第1面縁部134、端面E、第2面テーパ部138、及び第2面湾曲部39aとの接触に起因する何らの破損が防止される。なお、図22に示した構成を変更し、第1面テーパ部34及び第2面テーパ部138が曲面状に湾曲しつつ傾斜する構成としてもよい。
図23に示す第1面正極活物質層32dにおいては、図19に示した第1面溶融部133aと実質的に同一に構成された第1面溶融部133dが形成されている。すなわち、第1面テーパ部34dは、第1面正極辺30Yから連続して設けられており、当該第1面テーパ部34dは、第1面正極活物質層32aの厚み方向AA1において正極集電部31aの内方側に直線的に傾斜した平面形状に構成されている。第2面正極活物質層36bにおいては、図7に示した第2面溶融部137に代えて、第2面溶融部137bが形成されている。第2面溶融部137bは、第2面外向きテーパ部238と第2面湾曲部39bとを有する。第2面外向きテーパ部238は、第2面正極辺30Wから連続して設けられているとともに、第2面正極活物質層36bの厚み方向BB1において正極集電部31aの外方側に直線的に傾斜した平面状に形成されている。第2面湾曲部39bは、第2面外向きテーパ部238と第2面平行部37との間で当該第2面外向きテーパ部238と当該第2面平行部37とに亘って曲面状に連続している。正極金属箔31の端面E1は、第1面AA及び第2面BBに対して傾斜した平面形状に構成されており、詳細には、第2面正極辺30Wから第1面正極辺30Yに向けて正極シート30の外方側に傾斜している。第1面テーパ部34dと端面E1と第2面外向きテーパ部238とは、一つながりに連続した平面形状を構成している。
第1セパレータ第1傾斜部OP1は、第1面テーパ部34dに沿って直線的に配置されて当該第1面テーパ部34dに接触している。第1セパレータ第2傾斜部OP2は、正極金属箔31の端面E1及び第2面外向きテーパ部238に沿って直線的に配置されて当該端面E1及び当該第2面外向きテーパ部238に接触している。このように、図23に示す構成においては、第1面テーパ部34dと正極金属箔31の端面E1と第2面外向きテーパ部238とが構成する一つながりの面に沿って、第1セパレータ第1傾斜部OP1と第1セパレータ第2傾斜部OP2とが配置されることから、これらの第1セパレータ第1傾斜部OP1及び第1セパレータ第2傾斜部OP2が突っ張って破れることが防止される。また、図23に示す構成においては、第1面テーパ部34dから第2面外向きテーパ部238までが、正極シート30の外方へ向けた連続した傾斜面となっていることから、負極シート40との積層によって第1面平行部33の周縁にかかる荷重は、第1面テーパ部34dから第2面外向きテーパ部238に向けて正極シート30の外方側へ分散される。この結果、第1面平行部33の周縁を覆うセパレータ部分である第1セパレータ平行部55aの周縁にかかる荷重が緩和され、当該第1セパレータ平行部55aの周縁が破れることが抑制ないし防止される。なお、図23に示した構成を変更し、例えば、第1面テーパ部34dと正極金属箔31の端面E1と第2面外向きテーパ部とが、一つながりに連続した曲面形状となるように構成しもよい。
図24に示す構成においては、第1セパレータ接合部55dと第2セパレータ接合部56cとが、正極金属箔31の厚みに対応する位置にて互いに溶着されている。第2セパレータ56は、既に説明した第2セパレータ平行部56aと第2セパレータ接合部56cとの間に、第2セパレータ湾曲部56dと第2セパレータ傾斜部56eとを有する。第2セパレータ湾曲部56dは、第2面湾曲部39に沿って湾曲して配置され、かつ、第2面湾曲部39に接触している。第2セパレータ傾斜部56eは、第2セパレータ平行部56aに対して第1セパレータ55の側へ傾斜して配置され、かつ、第2面直交部38に対向して配置されている。第2セパレータ傾斜部56eは、第2面直交部38から離れた位置に配置されている。なお、既に説明したとおり、第2面湾曲部39は、溶融部でありかつ曲面状である。したがって、第2面湾曲部39は、バリのないなだらかな面にて構成される。したがって、第2面湾曲部39を覆う第2セパレータ湾曲部56dは破れることが防止される。また、図24の構成においては、第2セパレータ56が第2セパレータ傾斜部56eを有することで、当該第2セパレータ56は第1セパレータ55の側へ近づけられる。これにより、例えば第2セパレータ56を第2面平行部37に沿って面一に配置した場合に比べて、第1セパレータ傾斜部55cを短く設定して両セパレータ接合部55d,56cを接合でき、第1セパレータ傾斜部55cにかかる負担が低減される。したがって、第1セパレータ傾斜部55cが破れることが防止される。
以下、第1面活物質層32及び第2面活物質層36の周縁以外の変更例について説明する。塗工乾燥装置70、レーザ加工装置80、及びセパ包み装置100の構成は、上述の実施形態に示した構成に限定されるものではなく、上述の実施形態と同様に機能する構成であれば如何なる構成であってもよい。例えば、レーザ装置88はスキャナタイプでもよい。この場合、レーザの照射位置はミラーによって3次元的に変更される。
正極タブ部31bの幅(正極タブ辺30dに沿う方向の長さ)は、正極タブ辺30dの長さよりも小さいことに限定されず、例えば正極タブ辺30dの長さと同等であってもよい。負極タブ部41bの幅(負極タブ辺40dに沿う方向の長さ)についても同様である。
正極ユニット及び負極シートは、それぞれ帯状に構成してもよい。そして、一枚ずつの正極ユニット及び負極シートを互いに重ね合わせて巻回し、巻回式の電極体を作製してもよい。
正極シートと負極シートとは、それぞれの構成を互いに入れ替えてもよい。すなわち、正極シートをセパレータで覆うことなく露出した状態とし、負極シートを両面からセパレータで覆って負極ユニットを構成する。この場合、正極シートと負極シートとで、活物質層の周縁の構成も、互いに入れ替えられる。
Claims (13)
- 第1電極シートの両面がセパレータで覆われた第1電極ユニットと、前記第1電極シートとは極性の異なる第2電極シートと、が交互に積層された電極体を有する蓄電装置であって、
前記第1電極シートは、矩形状の集電部と、前記集電部の1辺に設けられたタブ部と、を備えた金属箔を有し、
前記金属箔は、前記集電部において、当該金属箔の第1面に第1面活物質層を有するとともに前記第1面とは反対側の第2面に第2面活物質層を有し、
前記タブ部は、前記金属箔が露出されており、
前記第1面活物質層は、前記集電部における前記第1面に沿って設けられた第1面平行部と、前記集電部における前記第1面の一辺であるテーパ辺と前記第1面平行部との間に設けられているとともに前記第1面活物質層の厚み方向において前記集電部の内方側に傾斜した第1面テーパ部と、前記第1面平行部と前記第1面テーパ部との間で前記第1面平行部と前記第1面テーパ部とに亘って曲面状に連続した第1面湾曲部と、を有し、
前記セパレータは、前記集電部における前記第1面の側を覆う第1セパレータと、前記集電部における前記第2面の側を覆う第2セパレータと、を有し、
前記第1セパレータと前記第2セパレータとは、少なくとも前記テーパ辺に沿って互いに接合されており、
前記第1セパレータにおいて前記第1面テーパ部に対向している箇所は、前記第1面テーパ部に沿って配置されている、
蓄電装置。 - 請求項1に記載の蓄電装置であって、
前記第1面テーパ部及び前記第1面湾曲部は、前記第1面活物質層の表面が溶融した溶融部である、
蓄電装置。 - 請求項1または2に記載の蓄電装置であって、
前記テーパ辺から連続して設けられているとともに前記テーパ辺から前記第1面テーパ部に亘って曲面状に形成され且つ前記第1面活物質層の厚み方向において前記集電部の内方側に傾斜した第1面縁部を有する、
蓄電装置。 - 請求項1~3のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
前記第2面活物質層は、前記集電部における前記第2面に沿って設けられた第2面平行部と、前記集電部における前記第2面の一辺であって前記テーパ辺と対応する一辺から連続して設けられているとともに前記第2面に対して直交するように設けられた第2面直交部と、前記第2面平行部と前記第2面直交部との間で前記第2面平行部と前記第2面直交部とに亘って曲面状に連続した第2面湾曲部と、を有する、
蓄電装置。 - 請求項1~3のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
前記第1面テーパ部は、前記第1面活物質層の厚み方向において前記集電部の内方側に第1面傾斜角度で傾斜しており、
前記第2面活物質層は、前記集電部における前記第2面に沿って設けられた第2面平行部と、前記集電部における前記第2面の一辺であって前記テーパ辺と対応する一辺から前記第2面平行部までの間に設けられているとともに前記第2面活物質層の厚み方向において前記集電部の内方側に前記第1面傾斜角度よりも小さい第2面傾斜角度で傾斜した第2面テーパ部と、前記第2面平行部と前記第2面テーパ部との間で前記第2面平行部と前記第2面テーパ部とに亘って曲面状に連続した第2面湾曲部と、を有し、
前記第1セパレータは、前記第1面平行部に沿って配置された第1セパレータ平行部と、前記第1面湾曲部に沿って配置された第1セパレータ湾曲部と、前記第2セパレータと接合された第1セパレータ接合部と、前記第1セパレータ湾曲部と前記第1セパレータ接合部との間に設けられているとともに前記第1セパレータ平行部に対して前記第2セパレータの側へ傾斜して設けられた第1セパレータ傾斜部と、を有し、
前記第1セパレータ傾斜部は、前記第1面テーパ部に沿って配置された第1セパレータ第1傾斜部と、前記第1セパレータ第1傾斜部から延長して設けられて前記第1セパレータ接合部につながった第1セパレータ第2傾斜部と、を有し、
前記第1セパレータ第2傾斜部は、前記第1セパレータ接合部に近づくにしたがって前記第2面テーパ部から離れるように配置されている、
蓄電装置。 - 請求項1~3のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
前記第1面テーパ部は、前記テーパ辺から連続して設けられており、
前記第2面活物質層は、前記集電部における前記第2面に沿って設けられた第2面平行部と、前記集電部における前記第2面の一辺であって前記テーパ辺と対応する一辺から連続して設けられているとともに前記第2面活物質層の厚み方向において前記集電部の外方側に傾斜した第2面外向きテーパ部と、前記第2面平行部と前記第2面外向きテーパ部との間で前記第2面平行部と前記第2面外向きテーパ部とに亘って曲面状に連続した第2面湾曲部と、を有し、
前記第1面テーパ部と、前記第2面外向きテーパ部とは、前記金属箔を挟んで連続した面を構成しており、
前記第1セパレータは、前記第1面平行部に沿って配置された第1セパレータ平行部と、前記第1面湾曲部に沿って配置された第1セパレータ湾曲部と、前記第2セパレータと接合された第1セパレータ接合部と、前記第1セパレータ湾曲部と前記第1セパレータ接合部との間に設けられているとともに前記第1セパレータ平行部に対して前記第2セパレータの側へ傾斜して設けられた第1セパレータ傾斜部と、を有し、
前記第1セパレータ傾斜部は、前記第1面テーパ部に沿って配置された第1セパレータ第1傾斜部と、前記第1セパレータ第1傾斜部から延長して設けられて前記第1セパレータ接合部につながっているとともに前記第2面外向きテーパ部に沿って配置された第1セパレータ第2傾斜部と、を有する、
蓄電装置。 - 請求項4~6のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
前記第2セパレータは、前記第2面平行部に沿って前記第1電極シートの外方まで配置されている、
蓄電装置。 - 請求項4~6のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
前記第2セパレータは、前記第2面平行部に沿って配置された第2セパレータ平行部と、前記第2面湾曲部に沿って配置された第2セパレータ湾曲部と、前記第1セパレータと接合された第2セパレータ接合部と、前記第2セパレータ湾曲部と前記第2セパレータ接合部との間に設けられているとともに前記第2セパレータ平行部に対して前記第1セパレータの側へ傾斜して設けられた第2セパレータ傾斜部と、を有する、
蓄電装置。 - 請求項1~8のいずれか一項に記載の蓄電装置であって、
複数の前記第1電極ユニットと複数の前記第2電極シートとが交互に積層されており、
それぞれの前記第1電極ユニットは前記第1面が同一方向に向けられている、
蓄電装置。 - 矩形状の集電部と、前記集電部の一辺に設けられたタブ部と、を有する金属箔の第1面に第1面活物質層を有するとともに前記第1面とは反対側の第2面に第2面活物質層を有し且つ前記タブ部は前記金属箔が露出された電極シートにおいて、前記集電部における前記第1面が前記集電部よりも大きな面積を有する第1セパレータで覆われ且つ前記集電部における前記第2面が前記集電部よりも大きな面積を有する第2セパレータで覆われた電極ユニットの製造方法であって、
帯状の前記金属箔の前記第1面に前記第1面活物質層を有するとともに前記第2面に前記第2面活物質層を有し且つ前記第1面活物質層が当該第1面活物質層の表面に前記第1面に沿う第1面平行部を有し且つ前記第2面活物質層が当該第2面活物質層の表面に前記第2面に沿う第2面平行部を有する母シートを準備する母シート準備工程と、
前記母シートに対してレーザを前記第1面活物質層の側から前記第2面活物質層の側に向けて照射して、前記母シートから前記電極シートを切り出すとともに、前記第1面活物質層に、前記集電部における前記第1面の1辺であるテーパ辺と前記第1面平行部との間に設けられているとともに前記第1面活物質層の厚み方向において前記集電部の内方側に傾斜した第1面テーパ部を形成する電極シート切り出し工程と、
前記第2セパレータに対して、当該第2セパレータの範囲内に前記集電部が収まるように、前記第2面活物質層の側から前記電極シートを載置する電極シート載置工程と、
前記第1セパレータの範囲内に前記集電部が収まる位置にて前記第1セパレータを前記第1面活物質層の側から前記電極シート及び第2セパレータに重ね合わせるセパレータ重ね合わせ工程と、
前記第1セパレータと前記第2セパレータとを互いに接合する接合工程と、を有する、
電極ユニットの製造方法。 - 請求項10に記載の電極ユニットの製造方法であって、
前記接合工程では、前記第1セパレータと前記第2セパレータとを、少なくとも前記テーパ辺に沿って互いに接合する、
電極ユニットの製造方法。 - 請求項11に記載の電極ユニットの製造方法であって、
前記接合工程では、前記第1セパレータにおいて前記第1面テーパ部に対向している箇所が前記第1面テーパ部に沿って配置されるように、前記第1セパレータにテンションをかけて前記第1セパレータと前記第2セパレータとを互いに接合する、
電極ユニットの製造方法。 - 請求項10~12のいずれか一つの製造方法で製造した電極ユニット。
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