WO2018021263A1 - 二次電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

体積エネルギー密度が高く、生産性の高い二次電池の製造方法を提供する。二次電池の製造方法は、正極板と、負極板とを、セパレータを介して交互に積層した電極体を形成する積層工程を有し、積層工程は、（Ａ）負極芯体の両面に負極活物質層が形成された負極シート（１０）を用意する工程と、（Ｂ）負極シートの両面に、それぞれ、第１セパレータ（１１）及び第２セパレータ（１２）を接着層を介して接着し、第１セパレータ、負極シート、及び第２セパレータからなる積層シート（２０）を形成する工程と、（Ｃ）積層シート（２０）を切断して、負極板の両面が第１及び第２セパレータで挟まれた積層体（３０）を形成する工程と、（Ｄ）積層体を用いて電極体（５０）を形成する工程とを有する。

Description

二次電池の製造方法

　本発明は、複数の正極板と、複数の負極板と、セパレータとを有する電極体を備えた二次電池の製造方法に関する。

　積層型の電極体は、正極板と負極板とを、セパレータを介して交互に積層することによって製造される。

　しかしながら、二次電池の高エネルギー密度化に伴い、セパレータも薄膜化されるため、セパレータを積層する工程において、セパレータの取り扱いが難しくなる。また、正極板と負極板との間の短絡発生を防止するために、セパレータの端部と、正極板及び負極板の端部との間にクリアランスを設ける必要がある。そのため、発電に関与しない部分が増加し、体積エネルギー密度が低下してしまう。加えて、正極板、セパレータ、及び負極板を、繰り返し積層するため、電極体の作製に時間がかかり、生産性が低下する。

　積層型の電極体を製造する方法として、長尺のセパレータを交互に折り返してつづら折り構造にして、正極板及び負極板を、セパレータのつづら折り構造に交互に挟み込んで製造する方法がある（例えば、特許文献１）。この方法を用いれば、薄膜化したセパレータを長尺のままで使用できるため、セパレータの取り扱いが容易になる。

特開２０１６－１０３４２５号公報

　しかしながら、つづら折り構造のセパレータを用いて製造した積層型の電極体では、電極体の両端部側に、セパレータの折り返し部が形成される。セパレータの折り返し部は、発電に関与しない部分であるため、依然として、体積エネルギー密度が低下するという問題が残る。

　本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、その主な目的は、体積エネルギー密度が高く、生産性の高い二次電池の製造方法を提供することにある。

　本発明に係る二次電池の製造方法は、複数の正極板と、複数の負極板と、セパレータとを有する電極体を備えた二次電池の製造方法であって、正極板と、負極板とを、セパレータを介して交互に積層した電極体を形成する積層工程を有し、積層工程は、以下の工程を有する。
（Ａ）長尺な負極芯体の両面に負極活物質層が形成された負極シートを用意する工程
（Ｂ）負極シートの両面に、それぞれ、長尺の第１セパレータ及び長尺の第２セパレータを接着層を介して接着し、第１セパレータ、負極シート、及び第２セパレータからなる積層シートを形成する工程
（Ｃ）積層シートを切断して、負極板の両面が前記第１及び第２セパレータで挟まれた積層体を形成する工程
（Ｄ）積層体を用いて、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された前記電極体を形成する工程。

　本発明に係る他の二次電池の製造方法は、複数の正極板と、複数の負極板と、セパレータとを有する電極体を備えた二次電池の製造方法であって、正極板と、負極板とを、セパレータを介して交互に積層した電極体を形成する積層工程を有し、積層工程は、以下の工程を有する。
（Ａ）長尺の第１セパレータと長尺の第２セパレータの間に複数の負極板を間隔を開けて配置し、複数の負極板の両面に、それぞれ、長尺の第１セパレータ及び長尺の第２セパレータを接着層を介して接着し、第１セパレータ、複数の負極板、及び第２セパレータからなる積層シートを形成する工程
（Ｂ）積層シートを、負極板が配置されていない部位で切断して、負極板の両面が第１及び第２セパレータで挟まれた積層体を形成する工程
（Ｃ）積層体を用いて、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体を形成する工程

　本発明によれば、体積エネルギー密度が高く、生産性の高い二次電池の製造方法を提供することができる。

（ａ）～（ｅ）は、第１の実施形態における二次電池の製造方法を模式的に示した断面図である。 （ａ）～（ｃ）は、負極板に予め負極タブを形成した後、第１セパレータ及び第２セパレータを接着する工程の一例を示した平面図である。 （ａ）～（ｃ）は、第１の実施形態の変形例１における電極体の形成方法を模式的に示した断面図である。 （ａ）～（ｄ）は、第１の実施形態の変形例２における電極体の形成方法を模式的に示した断面図である。 （ａ）～（ｄ）は、第１の実施形態の変形例３における積層体の形成方法を模式的に示した断面図である。 （ａ）～（ｅ）は、第２の実施形態における二次電池の製造方法を模式的に示した断面図である。 （ａ）～（ｃ）は、第２の実施形態の変形例１における電極体の形成方法を模式的に示した断面図である。 （ａ）～（ｄ）は、第２の実施形態の変形例２における電極体の形成方法を模式的に示した断面図である。 第１の実施形態における電極体を製造するための製造装置の構成を模式的に示した図である。 第１の実施形態の変形例２における電極体を製造するための製造装置の構成を模式的に示した図である。 第２の実施形態における電極体を製造するための製造装置の構成を模式的に示した図である。 電極体を備えた二次電池の構成を模式的に示した断面図である。 樹脂シートからなる絶縁部材の展開図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。

　（第１の実施形態）
　図１（ａ）～（ｅ）は、本発明の第１の実施形態における二次電池の製造方法を模式的に示した断面図である。本実施形態における二次電池の製造方法は、正極板と、負極板とを、セパレータを介して交互に積層した電極体を形成する積層工程を有する。

　まず、図１（ａ）に示すように、長尺な負極芯体（不図示）の両面に負極活物質層（不図示）が形成された負極シート１０を用意する。

　次に、図１（ｂ）に示すように、負極シート１０の両面に、それぞれ、長尺の第１セパレータ１１、及び長尺の第２セパレータ１２を、接着層（不図示）を介して接着する。これにより、第１セパレータ１１、負極シート１０、及び第２セパレータ１２からなる積層シート２０が形成される。

　ここで、接着層は、負極シート１０の両主面上、または、第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２の少なくとも負極シート１０が接着される一主面上に、予め形成しておく。接着層は、例えば、負極シート１０、第１セパレータ１１、第２セパレータ１２の主面上に、接着剤をコーティングすることによって形成することができる。ここで、接着剤として、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等を用いることができる。

　積層シート２０は、負極シート１０の両主面に、それぞれ第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２を配置し、第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２を、負極シート１０の両主面に同時に接着して形成してもよい。例えば、第１及び第２セパレータ１１、１２の間に負極シート１０を挟んだ状態で、一対のプレスローラの間に通すことによって、第１及び第２セパレータ１２を、負極シート１０の両主面に同時に接着することができる。これにより、積層シート２０の形成時間を短縮することができる。

　なお、接着層は、必ずしも、負極シート１０、第１セパレータ１１、または第２セパレータ１２の全面に形成する必要はない。互いに剥がれない程度に、接着層を、負極シート１０、第１セパレータ１１、第２セパレータ１２の一主面の一部に形成しておいてもよい。なお、負極活物質層と第１セパレータ１１が対向する部分の面積に対する接着された部分の面積が３０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。また、負極活物質層と第２セパレータ１２が対向する部分の面積に対する接着された部分の面積が３０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。

　次に、図１（ｃ）に示すように、積層シート２０を、破線Ａで示す位置で切断する。これにより、図１（ｄ）に示すように、負極板１０の両面が第１及び第２セパレータ１１、１２で挟まれた積層体３０が形成される。積層シート２０を切断する手段は、特に限定されないが、例えば、レーザ光、カッター等を用いて行うことができる。

　ところで、破線Ａで示した積層シート２０が切断される部位は、積層シート２０を切断する際に応力が加わる。そのため、当該部位を起点に、積層シート２０がめくれたり、負極活物質層が脱落したりするおそれがある。そのため、これを防止するために、接着層は、少なくとも、積層シート２０を切断する部位に形成しておくことが好ましい。

　次に、図１（ｅ）に示すように、積層体３０と正極板１３とを交互に積層することによって、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体５０が形成される。この電極体５０を、電解液とともに電池ケース内に収容することにより、二次電池を製造することができる。

　本実施形態によれば、積層体３０は、図１（ｄ）に示したように、負極板１０の端部と、第１及び第２セパレータ１１、１２の端部が、面一になっている。また、通常、正極板１３の大きさは、負極板１０の大きさよりも小さく設計される。従って、図１（ｅ）に示したように、積層体３０と正極板１３とを交互に積層して形成した電極体５０は、第１及び第２セパレータ１１、１２において、発電に関与しない余計な部分は存在しない。そのため、体積エネルギー密度の高い二次電池を得ることができる。

　また、図１（ｃ）に示すように、第１及び第２セパレータ１１、１２は、負極板１０と一体となって積層体３０を構成している。そのため、電極体５０を形成する積層工程において、第１及び第２セパレータ１１、１２が、単独で取り扱われることない。従って、電極体５０を形成する積層工程において、セパレータの取り扱いが容易になる。

　さらに、図１（ｅ）に示すように、電極体５０は、負極板１０及び正極板１３の両端部が開放状態になっている。そのため、つづら折り構造のセパレータを用いて作製した積層型の電極体に比べて、電解液の注液性が優れている。

　加えて、図１（ｅ）に示すように、電極体５０は、積層体３０と正極板１３とを交互に積層して形成される。そのため、正極板、セパレータ、及び負極板を、繰り返し積層して作製した積層型の電極体に比べて、生産性を向上することができる。

　このように、本実施形態によれば、体積エネルギー密度が高く、セパレータの取り扱いが容易で、電解液の注液性に優れ、かつ、生産性の高い二次電池を製造することができる。

　なお、本実施形態において、負極シート１０に第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２を接着する前に、負極シート１０に予め負極タブを形成しておくことが好ましい。

　図２（ａ）～（ｃ）は、負極シート１０に予め負極タブを形成した後、第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２を接着する工程の一例を示した平面図である。

　まず、図２（ａ）に示すように、長尺の負極芯体１０Ａの両面に、負極活物質層１０Ｂを形成する。このとき、負極活物質層１０Ｂは、負極芯体１０Ａの幅方向における一方の端部が、長手方向に沿って負極芯体１０Ａの露出部が現れるように形成される。

　次に、図２（ｂ）に示すように、負極芯体１０Ａの露出部を所定形状に裁断して、負極タブ５２を形成する。ここで、負極タブ５２は、負極芯体１０Ａの幅方向における一方の端部から突出するように形成される。これにより、負極タブ５２は、負極芯体１０Ａ（負極シート１０）の長手方向において、所定間隔をおいて複数形成される。

　次に、図２（ｃ）に示すように、負極タブ５２が形成された負極シート１０の両主面に第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２をそれぞれ接着する。ここで、第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２はそれぞれ、負極活物質層１０Ｂの両面に接着されることが好ましい。これにより、第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２は、負極芯体１０Ａには接着されない構成とすることができる。また、第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２が負極芯体１０Ａに接着されていてもよい。

　また、図２（ｃ）に示すように、第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２の幅方向における両端部は、それぞれ、負極活物質層１０Ｂの幅方向における両端部よりも外側に突出していることが好ましい。これにより、負極タブ５２が形成された側において、正極タブと負極板１０との短絡、若しくは負極タブ５２と正極板１３との短絡をより確実に防止できる。特に、負極板１０の平面視の面積に比べて、正極板１３の平面視の面積が小さいため、正極タブと負極板１０の短絡が生じやすいが、上述のような構成にすることにより、正極タブと負極板１０との短絡をより効果的に防止できる。

　また、電池の体積エネルギー密度を向上させるために、正極タブ及び負極タブが湾曲するようにして配置することが好ましい。しかしながら、正極タブ及び負極タブが湾曲するようにして配置された場合、正極タブと負極板１０との短絡、若しくは負極タブ５２と正極板１３との短絡が生じやすくなる。図２（ｃ）に示すように、負極タブ５２が突出する方向において、第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２の負極タブ５２の先端側の端部が、それぞれ、負極活物質層１０Ｂの負極タブ５２の先端側の端部よりも負極タブ５２の先端側に突出していることにより、正極タブと負極板１０との短絡、若しくは負極タブ５２と正極板１３との短絡をより効果的に防止できる。

　さらに、負極タブ５２の根元側（負極活物質層１０Ｂ側）が、第１セパレータ１１と第２セパレータ１２とに挟まれた状態となるため、負極シート１０に第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２を接着する際に、負極タブ５２が根元から折れ曲がったり、めくれたりすることを防止できる。

　一方、負極タブ５２が形成された側と反対側においては、電池ケースの底部と、正極板１３ないし負極板１０が接触することをより確実に防止できる。また、後述するように、電極体５０と電池ケース９０の底部の間に配置される絶縁シートが１枚のみの場合、特に効果的である。また、振動や衝撃等により電池ケース内で電極体５０が底部側に動くことがあっても、第１及び第２セパレータ１１、１２が緩衝材となり、電極体５０の損傷、破損等を抑制できる。

　（第１の実施形態の変形例１）
　図３（ａ）～（ｃ）は、第１の実施形態の変形例１における電極体の形成方法を模式的に示した断面図である。

　本変形例１では、図３（ａ）に示すように、積層体３０と正極板１３とを接着層（不図示）を介して接着する工程をさらに有する。ここで、積層体３０は、第１の実施形態において形成された積層体３０である（図１（ｄ））。これにより、図３（ｂ）に示すように、積層体３０と正極板１３とが積層された積層体ユニット４０が形成される。

　そして、図３（ｃ）に示すように、積層体ユニット４０を順次積層することによって、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体５０が形成される。

　本変形例１によれば、第１の実施形態による効果に加えて、電極体５０を形成するための積層単位を、積層体ユニット４０としてユニット化することによって、電極体５０の形成時間をさらに短縮することができる。

　（第１の実施形態の変形例２）
　図４（ａ）～（ｄ）は、第１の実施形態の変形例２における電極体の形成方法を模式的に示した断面図である。本変形例２は、変形例１における積層体ユニット４０を形成する他の方法を提供する。

　本変形例２では、図４（ａ）に示すように、積層シート２０の上に、複数の正極板１３を間隔を開けて配置しながら積層する工程をさらに有する。ここで、積層シート２０は、第１の実施形態において形成された積層シート２０である（図１（ｂ））。

　次に、図４（ｂ）に示すように、積層シート２０を、正極板１３が配置されていない部位（破線Ａで示す位置）で切断する。これにより、図４（ｃ）に示すように、積層体３０に正極板１３が積層された積層体ユニット４０が形成される。

　そして、図４（ｄ）に示すように、積層体ユニット４０を順次積層することによって、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体５０が形成される。

　本変形例２によれば、第１の実施形態による効果に加えて、複数の積層体ユニット４０を、積層シート２０の切断工程で同時に形成することができるため、積層体ユニット４０の形成時間を短縮することができる。それとともに、電極体５０を形成するための積層単位を、積層体ユニット４０としてユニット化できるため、電極体５０の形成時間をさらに短縮することができる。

　なお、積層シート２０の上に一つの正極板１３を配置した後、次の正極板１３を積層シート２０の上に配置する前に、積層シート２０を切断することができる。

　（第１の実施形態の変形例３）
　図５（ａ）～（ｄ）は、第１の実施形態の変形例３における積層体の形成方法を模式的に示した断面図である。

　まず、図５（ａ）に示すように、長尺な負極芯体１０Ａの両面に、負極活物質層１０Ｂが間欠的に形成された負極シート１０を用意する。

　次に、図５（ｂ）に示すように、負極シート１０の両面に、それぞれ、長尺の第１セパレータ１１及び長尺の第２セパレータ１２を接着層を介して接着する。これにより、第１セパレータ１１、負極シート１０、及び第２セパレータ１２からなる積層シート２０が形成される。

　次に、図５（ｃ）に示すように、積層シート２０を、負極活物質層１０Ｂが形成されていない部位（破線Ａで示す位置）で切断する。これにより、図５（ｄ）に示すように、負極板１０の両面が第１及び第２セパレータ１１、１２で挟まれた積層体３０が形成される。

　その後、図１（ｅ）に示した工程と同様に、積層体３０と正極板１３とを交互に積層することによって、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体５０が形成される。

　本変形例３によれば、第１の実施形態による効果に加えて、積層シート２０を切断する箇所に負極活物質層１０Ｂが形成されていないため、積層シート２０の切断の際に、負極活物質層１０Ｂが脱落するおそれがなく、信頼性の高い二次電池を得ることができる。

　（第２の実施形態）
　図６（ａ）～（ｅ）は、本発明の第２の実施形態における二次電池の製造方法を模式的に示した断面図である。本実施形態における二次電池の製造方法は、正極板と、負極板とを、セパレータを介して交互に積層した電極体を形成する積層工程を有する。

　まず、図６（ａ）に示すように、複数の負極板１０を、間隔を開けて配置する。このように配置された負極板１０は、例えば、搬送している長尺の負極シートを、間隔を開けて、切断することによって得ることができる。

　次に、図６（ｂ）に示すように、複数の負極シート１０の両面に、それぞれ、長尺の第１セパレータ１１及び長尺の第２セパレータ１２を接着層（不図示）を介して接着する。これにより、第１セパレータ１１、複数の負極板１０、及び第２セパレータ１２からなる積層シート２０が形成される。

　次に、図６（ｃ）に示すように、積層シート２０を、負極板１０が配置されていない部位（破線Ａで示す位置）で切断する。これにより、図６（ｄ）に示すように、負極板１０の両面が第１及び第２セパレータ１１、１２で挟まれた積層体３０が形成される。

　次に、図６（ｅ）に示すように、積層体３０と、正極板１３とを交互に積層することによって、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体５０が形成される。この電極体５０を、電解液とともに電池ケース内に収容することにより、二次電池を製造することができる。

　本実施形態によれば、図６（ｄ）に示すように、第１及び第２セパレータ１１、１２は、負極板１０と一体となって積層体３０を構成している。そのため、電極体５０を形成する積層工程において、第１及び第２セパレータ１１、１２が、単独で取り扱われることない。従って、二次電池の高エネルギー密度化に伴い、セパレータが薄膜化されても、電極体５０を形成する積層工程において、セパレータの取り扱いが容易になる。

　さらに、図６（ｅ）に示すように、電極体５０は、負極板１０及び正極板１３の両端部が開放状態になっている。そのため、つづら折り構造のセパレータを用いて作製した積層型の電極体に比べて、電解液の注液性が優れている。

　加えて、図６（ｅ）に示すように、電極体５０は、積層体３０と正極板１３とを交互に積層して形成することができる。そのため、正極板、セパレータ、及び負極板を、繰り返し積層して作製した積層型の電極体に比べて、生産性を向上することができる。

　さらに、図６（ｃ）に示すように、積層シート２０を切断する箇所に負極板１０が存在していないため、積層シート２０の切断は、セパレータ１１、１２のみを切断すればよい。そのため、積層シート２０の切断が容易になるとともに、切断の際に、負極活物質層が脱落することもなく、信頼性の高い二次電池を得ることができる。

　このように、本実施形態によれば、セパレータの取り扱いが容易で、電解液の注液性に優れ、かつ、生産性及び信頼性の高い二次電池を製造することができる。

　なお、図６（ｂ）に示す積層シート２０の上であって、負極板１０と対向する位置に、正極板１３を配置した後、積層シート２０を切断することができる。

　（第２の実施形態の変形例１）
　図７（ａ）～（ｃ）は、第２の実施形態の変形例１における電極体の形成方法を模式的に示した断面図である。

　本変形例１では、図７（ａ）に示すように、積層体３０と正極板１３とを接着層（不図示）を介して接着する工程をさらに有する。ここで、積層体３０は、第２の実施形態において形成された積層体３０である（図６（ｄ））。これにより、図７（ｂ）に示すように、積層体３０と正極板１３とが積層された積層体ユニット４０が形成される。

　そして、図７（ｃ）に示すように、積層体ユニット４０を順次積層することによって、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体５０が形成される。

　本変形例１によれば、第２の実施形態による効果に加えて、電極体５０を形成するための積層単位を、積層体ユニット４０としてユニット化することによって、電極体５０の形成時間をさらに短縮することができる。

　（第２の実施形態の変形例２）
　図８（ａ）～（ｄ）は、第２の実施形態の変形例２における電極体の形成方法を模式的に示した断面図である。本変形例２は、変形例１における積層体ユニット４０を形成する他の方法を提供する。

　本変形例２では、図８（ａ）に示すように、積層シート２０の上に、複数の正極板１３を間隔を開けて配置しながら積層する工程をさらに有する。ここで、積層シート２０は、第２の実施形態において形成された積層シート２０である（図６（ｂ））。

　次に、図８（ｂ）に示すように、積層シート２０を、正極板１３が配置されていない部位（破線Ａで示す位置）で切断する。これにより、図８（ｃ）に示すように、積層体３０に正極板１３が積層された積層体ユニット４０が形成される。

　そして、図８（ｄ）に示すように、積層体ユニット４０を順次積層することによって、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体５０が形成される。

　本変形例２によれば、第２の実施形態による効果に加えて、複数の積層体ユニット４０を、積層シート２０の切断工程で同時に形成することができるため、積層体ユニット４０の形成時間を短縮することができる。それとともに、電極体５０を形成するための積層単位を、積層体ユニット４０としてユニット化できるため、電極体５０の形成時間をさらに短縮することができる。

　なお、積層シート２０の上であって、負極板１０と対向する位置に、一つの正極板１３を配置した後、次の正極板１３を積層シート２０の上に配置する前に、積層シート２０を切断することができる。

　次に、図９～図１１を参照しながら、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体を製造する製造装置の一例を説明する。

　図９は、図１（ａ）～（ｅ）に示した第１の実施形態における電極体５０を製造する製造装置１００の構成を模式的に示した図である。

　図９に示すように、ロール６０、６１、６２から、それぞれ引き出された負極シート１０、第１セパレータ１１、及び第２セパレータ１２は、一対のプレスローラ７０の間に挟み込まれる。なお、挟み込む前に、負極シート１０の両主面上、または、第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２の少なくとも負極シート１０が接着される一主面上に、接着層を予め形成しておく。

　一対のプレスローラ７０で、第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２を加熱、押圧することによって、負極シート１０の両面に、第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２が、接着層を介して同時に接着される。これにより、図１（ｂ）に示した積層シート２０が形成される。

　その後、積層シート２０は、搬送途中に設けられた切断手段８０によって切断される。これにより、図１（ｄ）に示した積層体３０が形成される。なお、切断手段８０は、レーザ光やカッター等を用いることができる。

　一方、ロール６３から引き出された正極シート１３は、搬送途中に設けられた切断手段８１によって切断され、正極板１３が形成される。

　最後に、積層体３０、及び正極板１３を、それぞれ、移送手段（不図示）を用いて、交互に積層することによって、図１（ｅ）に示した電極体５０が形成される。

　なお、第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２において、正極板１３と対向する主面にも接着層を設けておくことが好ましい。そして、電極体５０を積層方向における両側から加熱加圧することにより、第１セパレータ１１と正極板１３、第２セパレータ１２と正極板１３をそれぞれ接着することが好ましい。

　なお、第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２のそれぞれにおいて、両主面に接着層を設ける場合は、プレスローラ７０の表面にポリテトラフルオロエチレンコート、またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）コート等を施すことが好ましい。これにより、接着層がプレスローラ７０に付着することを防止することができる。

　図１０は、図４（ａ）～（ｄ）に示した第１の実施形態の変形例２における電極体５０を製造する製造装置１１０の構成を模式的に示した図である。

　なお、製造装置１１０において、図１（ｂ）に示した積層シート２０を形成するまでは、製造装置１００と同じなので、説明は省略する。

　図１０に示すように、ロール６３から引き出された正極シート１３は、搬送途中に設けられた切断手段８０で切断され、正極板１３が形成される。その後、正極板１３は、搬送手段（不図示）によって、所定の間隔を開けて搬送される。

　積層シート２０と、所定の間隔を開けて搬送される正極板１３とは、一対のプレスローラ７１の間に挟み込まれる。なお、挟み込まれる前に、第１セパレータ１１の主面上、若しくは正極板１３の一主面上に、接着層を予め形成しておく。

　一対のプレスローラ７１で、正極板１３及び第２セパレータ１２を加熱、押圧することによって、図４（ａ）に示すように、積層シート２０の上に、所定の間隔を開けて配置された正極板１３が接着される。その後、搬送途中に設けられた切断手段８１によって、正極板１３が配置されていない部位で切断する。これにより、図４（ｃ）に示したように、積層体３０に正極板１３が積層された積層体ユニット４０が形成される。

　最後に、積層体ユニット４０を、移送手段（不図示）を用いて、順次積層することによって、図４（ｄ）に示したような電極体５０が形成される。

　図１１は、図６（ａ）～（ｅ）に示した第２の実施形態における電極体５０を製造する製造装置１２０の構成を模式的に示した図である。

　図１１に示すように、ロール６０から引き出された負極シート１０は、搬送途中に設けられた切断手段８０で切断され、負極板１０が形成される。その後、負極板１０は、搬送手段（不図示）によって、所定の間隔を開けて搬送される。所定の間隔を開けて搬送された負極板１０は、ロール６１、６２から、それぞれ引き出された第１セパレータ１１、及び第２セパレータ１２と共に、一対のプレスローラ７０の間に挟み込まれる。なお、挟み込む前に、負極板１０の両面上、または、第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２の少なくとも負極板１０が接着される一主面上に、接着層を予め形成しておく。

　一対のプレスローラ７０で、第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２を加熱、押圧することによって、複数の負極板１０の両面に、第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２を接着する。これにより、図６（ｂ）に示した積層シート２０が形成される。

　その後、積層シート２０は、搬送途中に設けられた切断手段８１によって切断される。これにより、図６（ｄ）に示した積層体３０が形成される。

　一方、ロール６３から引き出された正極シート１３は、搬送途中に設けられた切断手段８２で切断され、正極板１３が形成される。

　最後に、積層体３０、及び正極板１３を、それぞれ、移送手段（不図示）を用いて、交互に積層することによって、図６（ｅ）に示したような電極体５０が形成される。

　図１２は、本実施形態における積層工程により形成された電極体を備えた二次電池の構成を模式的に示した断面図である。なお、本実施形態における二次電池の種類は特に限定されず、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等の二次電池に適用することができる。

　図１２に示すように、本実施形態における二次電池２００は、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体５０が、電解液（不図示）とともに、電池ケース９０内に収容されている。電池ケース９０の開口部は、封口体９１によって封止されており、正極端子９２及び負極端子９３が、それぞれ、樹脂部材９７、９４を介して、封口体９１に固定されている。正極板及び負極板は、それぞれ、正極タブ５１及び負極タブ５２を介して、正極導電部材９８及び負極導電部材９９に接続されている。正極導電部材９８及び負極導電部材９９は、それぞれ、正極端子９２及び負極端子９３に接続されているため、これにより、正極板及び負極板は、それぞれ、正極端子９２及び負極端子９３に接続されている。封口体９１には、電解液を注液する注液孔が設けられ、この注液孔は、電解液を注液した後、封止部材９６で封止される。また、封口体９１には、電池ケース９０の内部圧力が上昇したときに、圧力を開放するガス排出弁９５が設けられている。

　本実施形態において、各負極板から突出した負極タブ５２は、湾曲して、負極導電部材９９において、封口体９１と略平行に配置される部分に接続されることが好ましい。また、各正極板から突出した正極タブ５１は、湾曲して、正極導電部材９８において、封口体９１と略平行に配置される部分に接続されることが好ましい。これにより、体積エネルギー密度のより高い二次電池を得ることができる。

　また、電池ケース９０が金属製である場合、電極体５０と電池ケース９０の間には絶縁部材５３を配置することが好ましい。絶縁部材５３は、樹脂シートであることが好ましい。また、絶縁部材５３としては、シート状の絶縁シートを折り曲げ箱状に成形したものであることが好ましい。

　図１３は、樹脂シートからなる絶縁部材５３の展開図である。図中の破線部で絶縁シートを折り曲げることによって、箱状の絶縁部材５３が形成される。なお、図中の実線部（外周縁を除く）は、切断部となる。このように形成された絶縁部材５３は、正面５３Ａ、背面５３Ｂ、底面５３Ｃ、及び第１～第６側面５３Ｄ～５３Ｉを備えた箱状になる。なお、このような箱状の絶縁部材５３は、開口部が封口体９１側になるように配置される。

　このような箱状の絶縁部材５３は、第１側面５３Ｄと第３側面５３Ｆと、及び第２側面５３Ｅと第４側面５３Ｇとが、それぞれ重なるため、電極体５０と電池ケース９０の側面（短側面）との間に、絶縁シートが２重に配置される。そのため、図１（ｄ）に示したように、積層体３０が、負極板１０の両端部と、第１及び第２セパレータ１１、１２の両端部とが面一になっていても、絶縁シートが２重になっているため、負極板１０と電池ケース９０との接触を確実に防止できる。

　一方、電極体５０と電池ケース９０の底面との間には、絶縁シートが１重である。従って、図２（ｃ）に示したように、第１及び第２セパレータ１１、１２の端部は、負極板１０の端部よりも外側（電池ケース９０の底部側）に突出していることが好ましい。

　なお、第５側面５３Ｈ及び第６側面５３Ｉは、必ずしも設ける必要はないが、これらを設けることによって、底部側の電極体５０と電池ケース９０の側面との間に、絶縁シートが３重に配置される。これにより、底部側の電極体５０と電池ケース９０との接触をより確実に防止できる。また、第５側面５３Ｈ及び第６側面５３Ｉを、第１、第３側面及び第２、第４側面よりも外側に配置することによって、電極体５０の電池ケース９０内への挿入性を向上させることができる。

　以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。

　例えば、上記実施形態では、図１（ｃ）に示したように、積層シート２０を、破線Ａで示す位置で切断したが、この場合、異なる材料の負極シート１０、及び、第１及び第２セパレータ１１、１２を切断する必要がある。そのため、負極シート１０、及び、第１及び第２セパレータ１１、１２を一度に切断する代わりに、段階的に切断してもよい。すなわち、最初に、第１及び第２セパレータ１１、１２を切断し、その後、負極シート１０を切断してもよい。

　また、本実施形態において、負極板１０、正極板１３、第１及び第２セパレータ１１、１２は、公知の構成を用いることができる。負極板１０を構成する負極芯体１０Ａは金属製であることが好ましく、銅又は銅合金製であることが好ましい。負極板１０を構成する負極活物質層１０Ｂは、負極活物質とバインダーを含むことが好ましい。負極活物質としては、炭素材料やシリコン材料等が好ましい。バインダーとしては、樹脂製バインダーが好ましく、ゴム系バインダー等が特に好ましい。

　第１セパレータ１１及び第２セパレータ１２は、それぞれ樹脂製セパレータであることが好ましく、ポリオレフィン製セパレータであることが好ましい。

　正極板１３は、正極芯体と正極芯体の両主面に形成された正極活物質層を含むことが好ましい。正極芯体は金属製であることが好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることが好ましい。正極活物質層は、正極活物質と導電材とバインダーを含むことが好ましい。正極活物質としては、リチウム遷移金属複合酸化物が好ましい。導電材としては、炭素材料が好ましい。バインダーとしては、樹脂製バインダーが好ましく、ポリフッ化ビニリデン等が特に好ましい。

　１０　　　負極シート（負極板） 
　１０Ａ　　負極芯体 
　１０Ｂ　　負極活物質層 
　１１　　　第１セパレータ 
　１２　　　第２セパレータ 
　１３　　　正極シート（正極板） 
　２０　　　積層シート 
　３０　　　積層体 
　４０　　　積層体ユニット 
　５０　　　電極体 
　５１　　　正極タブ 
　５２　　　負極タブ 
　５３　　　絶縁部材
　６０～６３　　　ロール 
　７０、７１　　　プレスローラ 
　８０～８２　　　切断手段 
　９０　　　電池ケース 
　９１　　　封口体 
　９２　　　正極端子 
　９３　　　負極端子 
　９５　　　ガス排出弁 
　９６　　　封止部材 
　９７、９４　　　樹脂部材 
　９８　　　正極導電部材 
　９９　　　負極導電部材 
　１００、１１０、１２０　　　電極体の製造装置 
　２００　　二次電池

Claims (19)

1. 　複数の正極板と、複数の負極板と、セパレータとを有する電極体を備えた二次電池の製造方法であって、
   　前記正極板と、前記負極板とを、前記セパレータを介して交互に積層した前記電極体を形成する積層工程を有し、
   　前記積層工程は、
   　（Ａ）長尺な負極芯体の両面に負極活物質層が形成された負極シートを用意する工程と、
   　（Ｂ）前記負極シートの両面に、それぞれ、長尺の第１セパレータ及び長尺の第２セパレータを接着層を介して接着し、前記第１セパレータ、前記負極シート、及び前記第２セパレータからなる積層シートを形成する工程と、
   　（Ｃ）前記積層シートを切断して、負極板の両面が前記第１及び第２セパレータで挟まれた積層体を形成する工程と、
   　（Ｄ）前記積層体を用いて、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された前記電極体を形成する工程と
   を有する、二次電池の製造方法。
2. 　前記工程（Ｂ）において、両主面上に予め前記接着層が形成された前記負極シート、または、それぞれ前記負極シートに接着される主面上に予め前記接着層が形成された前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを用いる、請求項１に記載の二次電池の製造方法。
3. 　前記工程（Ｂ）は、前記負極シートの両主面に、それぞれ前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを配置し、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、前記負極シートの両主面に同時に接着する工程を含む、請求項１に記載の二次電池の製造方法。
4. 　前記接着層は、少なくとも、前記工程（Ｃ）において、前記負極シートを切断する部位に、前記積層体を切断する前に予め形成されている、請求項２に記載の二次電池の製造方法。
5. 　前記工程（Ａ）において、前記負極シートは、該負極シートの幅方向の一側面に、前記負極芯体の一部からなる負極タブが形成されている、請求項１に記載の二次電池の製造方法。
6. 　前記工程（Ｂ）において、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータの幅方向における両端部は、それぞれ、前記負極活物質層の幅方向における両端部よりも外側に突出している、請求項１に記載の二次電池の製造方法。
7. 　前記工程（Ｄ）の後、前記積層体を電池ケース内に収容する工程（Ｅ）をさらに有し、
   　前記工程（Ｅ）において、前記電極体と前記電池ケースとの間に、絶縁部材を配置する工程を有し、
   　前記絶縁部材は、絶縁シートを折り曲げて箱状に形成されたものからなり、前記電極体と前記電池ケースの側面との間に、前記絶縁シートが２重に配置されている、請求項１に記載の二次電池の製造方法。
8. 　前記工程（Ｄ）は、前記積層体と、前記正極板とを交互に積層することによって、前記正極板と前記負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体を形成する工程を含む、請求項１～７の何れかに記載の二次電池の製造方法。
9. 　前記工程（Ｄ）は、
   　　前記積層体と前記正極板とを接着層を介して接着して、前記積層体と前記正極板とが積層された積層体ユニットを形成する工程と、
   　　前記積層体ユニットを順次積層することによって、前記正極板と前記負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体を形成する工程と
   を含む、請求項１～７の何れかに記載の二次電池の製造方法。
10. 　前記工程（Ｂ）は、前記積層シートの上に、複数の正極板を間隔を開けて配置しながら積層する工程をさらに有し、
    　前記工程（Ｃ）は、前記積層シートを、前記正極板が配置されていない部位で切断して、前記積層体に前記正極板が積層された積層体ユニットを形成する工程を含み、
    　前記工程（Ｄ）は、前記積層体ユニットを順次積層することによって、前記正極板と前記負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体を形成する工程とを含む、請求項１～７の何れかに記載の二次電池の製造方法。
11. 　前記工程（Ｂ）は、前記積層シートの上に、前記負極板に対向する位置に、正極板を配置する工程をさらに有し、
    　前記工程（Ｃ）は、前記積層シートを、前記正極板が配置されていない部位で切断して、前記積層体に前記正極板が積層された積層体ユニットを形成する工程を含み、
    　前記工程（Ｄ）は、前記積層体ユニットを順次積層することによって、前記正極板と前記負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体を形成する工程とを含む、請求項１～７の何れかに記載の二次電池の製造方法。
12. 　前記工程（Ａ）は、前記長尺な負極芯体の両面に、負極活物質層が間欠的に形成された負極シートを用意する工程を含み、
    　前記工程（Ｃ）は、前記積層シートを、前記負極活物質層が形成されていない部位で切断して、前記負極板の両面が前記第１及び第２セパレータで挟まれた積層体を形成する工程を含む、請求項１～７の何れかに記載の二次電池の製造方法。
13. 　複数の正極板と、複数の負極板と、セパレータとを有する電極体を備えた二次電池の製造方法であって、
    　前記正極板と、前記負極板とを、セパレータを介して交互に積層した前記電極体を形成する積層工程を有し、
    　前記積層工程は、
    　（Ａ）長尺の第１セパレータと長尺の第２セパレータの間に複数の負極板を間隔を開けて配置し、前記複数の負極板の両面に、それぞれ、前記長尺の第１セパレータ及び前記長尺の第２セパレータを接着層を介して接着し、前記第１セパレータ、前記複数の負極板、及び前記第２セパレータからなる積層シートを形成する工程と、
    　（Ｂ）前記積層シートを、前記負極板が配置されていない部位で切断して、前記負極板の両面が前記第１及び第２セパレータで挟まれた積層体を形成する工程と、
    　（Ｃ）前記積層体を用いて、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体を形成する工程と
    を有する、二次電池の製造方法。
14. 　前記工程（Ｂ）において、両主面上に予め前記接着層が形成された前記負極板、または、それぞれ前記負極板に接着される主面上に予め前記接着層が形成された前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを用いる、請求項１３に記載の二次電池の製造方法。
15. 　前記工程（Ｂ）は、前記複数の負極板の両面に、それぞれ前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを配置し、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、前記複数の負極板の両面に同時に接着する工程を含む、請求項１３に記載の二次電池の製造方法。
16. 　前記工程（Ｄ）は、前記積層体と、前記正極板とを交互に積層することによって、前記正極板と前記負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体を形成する工程を含む、請求項１３～１５の何れかに記載の二次電池の製造方法。
17. 　前記工程（Ｄ）は、
    　前記積層体と前記正極板とを接着層を介して接着して、前記積層体と前記正極板とが積層された積層体ユニットを形成する工程と、
    　前記積層体ユニットを順次積層することによって、前記正極板と前記負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体を形成する工程と
    を含む、請求項１３～１５の何れかに記載の二次電池の製造方法。
18. 　前記工程（Ｂ）は、前記積層シートの上に、前記複数の負極板に対向する位置に、複数の正極板を間隔を開けて配置して積層する工程をさらに有し、
    　前記工程（Ｃ）は、前記積層シートを、前記負極板及び前記正極板が配置されていない部位で切断して、前記積層体に前記正極板が積層された積層体ユニットを形成する工程を含み、
    　前記工程（Ｄ）は、前記積層体ユニットを順次積層することによって、前記正極板と前記負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体を形成する工程とを含む、請求項１３～１５の何れかに記載の二次電池の製造方法。
19. 　前記工程（Ｂ）は、前記積層シートの上に、前記負極板に対向する位置に、前記正極板を配置して積層する工程をさらに有し、
    　前記工程（Ｃ）は、前記積層シートを、前記負極板及び前記正極板が配置されていない部位で切断して、前記積層体に前記正極板が積層された積層体ユニットを形成する工程を含み、
    　前記工程（Ｄ）は、前記積層体ユニットを順次積層することによって、前記正極板と前記負極板とがセパレータを介して交互に積層された電極体を形成する工程とを含む、請求項１３～１５の何れかに記載の二次電池の製造方法。

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