特開 2023-86285 リチウムイオン二次電池、およびリチウムイオン二次電池の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023086285

(43)【公開日】2023-06-22

(54)【発明の名称】リチウムイオン二次電池、およびリチウムイオン二次電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/0587 20100101AFI20230615BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20230615BHJP

   H01M 50/531 20210101ALI20230615BHJP

【ＦＩ】

H01M10/0587

H01M10/052

H01M50/531

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021200695

(22)【出願日】2021-12-10

(71)【出願人】

【識別番号】399107063

【氏名又は名称】プライムアースＥＶエナジー株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】菱井 順也

(72)【発明者】

【氏名】泉本 貴昭

【テーマコード（参考）】

5H029

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H029AJ06

5H029AK03

5H029AL07

5H029BJ14

5H029CJ02

5H029CJ03

5H029CJ22

5H029DJ05

5H029DJ07

5H029HJ04

5H029HJ15

5H043BA19

5H043EA35

(57)【要約】

【課題】繰り返しの充放電による内部抵抗の増加を抑制することができるリチウムイオン二次電池を提供する。
【解決手段】負極板と、セパレータ１２０と、正極板と、が積層された積層体が捲回方向Ｚに捲回されて形成された捲回体２０が電極体として構成されるリチウムイオン二次電池において、捲回体２０は、捲回されたときの軸方向Ｘと直交する方向に加圧整形された扁平形状を呈し、軸方向Ｘにおける一方の端部において、負極基材層１０１の両面に負極合剤層が設けられず、負極基材層１０１における厚さ方向Ｙが振幅方向であり、かつ捲回方向Ｚが波長方向である波打ち形状を有する負極側集電部１０３を備え、軸方向Ｘにおける他方の端部において、正極基材層の両面に正極合剤層が設けられず、正極基材層における厚さ方向Ｙが振幅方向であり、かつ捲回方向Ｚが波長方向である波打ち形状を有する正極側集電部を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

負極の基材である負極基材層と、前記負極基材層に設けられた負極合剤層と、を有する負極板と、
正極の基材である正極基材層と、前記正極基材層に設けられた正極合剤層と、を有する正極板と、
前記負極板と前記正極板との間に設けられたセパレータと、を備え、
前記負極板と、前記セパレータと、前記正極板と、が積層された積層体が捲回方向に捲回されて形成された捲回体が電極体として構成されるリチウムイオン二次電池であって、
前記捲回体は、
前記捲回されたときの軸方向と直交する方向に加圧整形された扁平形状を呈し、
前記軸方向における一方の端部において、前記負極基材層の両面に前記負極合剤層が設けられず、前記負極基材層における厚さ方向が振幅方向であり、かつ前記捲回方向が波長方向である波打ち形状を有する負極側集電部を備え、
前記軸方向における他方の端部において、前記正極基材層の両面に前記正極合剤層が設けられず、前記正極基材層における厚さ方向が振幅方向であり、かつ前記捲回方向が波長方向である波打ち形状を有する正極側集電部を備える
リチウムイオン二次電池。

【請求項2】

前記波打ち形状は、
前記負極合剤層または前記正極合剤層に近いほど、振幅が小さい形状であり、
前記負極合剤層または前記正極合剤層から遠いほど、振幅が大きい形状である
請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。

【請求項3】

前記負極側集電部、および前記正極側集電部は、前記扁平形状の平面部分におけるそれぞれの上方において、前記リチウムイオン二次電池における外部端子と接続部で接続されており、
前記負極側集電部、および前記正極側集電部は、前記波打ち形状を前記接続部の下端よりも下方に有する
請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池。

【請求項4】

前記負極側集電部における前記扁平形状の平面部分において、前記負極基材層における厚さ方向に隣り合う２つの前記負極基材層の両方が前記波打ち形状を有することで、前記２つの前記負極基材層間の隙間の位置が、前記負極基材層における厚さ方向に変化し、
前記正極側集電部における前記扁平形状の平面部分において、前記正極基材層における厚さ方向に隣り合う２つの前記正極基材層の両方が前記波打ち形状を有することで、前記２つの前記正極基材層間の隙間の位置が、前記正極基材層における厚さ方向に変化する
請求項１から３のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。

【請求項5】

前記負極側集電部における前記扁平形状の平面部分において、前記負極基材層における厚さ方向に隣り合う２つの前記負極基材層間の隙間の値が、１８μｍ以下である箇所を有し、
前記正極側集電部における前記扁平形状の平面部分において、前記正極基材層における厚さ方向に隣り合う２つの前記正極基材層間の隙間の値が、１８μｍ以下である箇所を有する
請求項１から４のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。

【請求項6】

電極板に合剤層が塗工される塗工工程と、
前記合剤層が乾燥される乾燥工程と、
前記電極板の厚さが調整されるプレス工程と、
前記電極板である負極板と、セパレータと、前記電極板である正極板と、が重ねられた後、捲回されて捲回体が形成される捲回工程と、
前記捲回されたときの軸方向と直交する方向に前記捲回体が加圧整形される扁平プレス工程と、
を有するリチウムイオン二次電池の製造方法であって、
前記塗工工程において、前記合剤層が塗工された塗工部の幅方向における一端または両端に、前記合剤層が塗工されていない未塗工部が形成され、
前記プレス工程において、前記未塗工部の長手方向における伸び量が、前記塗工部の長手方向における伸び量よりも大きくなるように、前記塗工部への第１圧力の値と、前記未塗工部への第２圧力の値と、が設定される
リチウムイオン二次電池の製造方法。

【請求項7】

前記捲回工程において、前記負極板、および前記正極板に対して、前記未塗工部の長手方向における長さと、前記塗工部の長手方向における長さとが同じになるように、前記捲回体を形成するときの前記負極板、および前記正極板への張力が設定される
請求項６に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。

【請求項8】

前記プレス工程において、前記未塗工部への前記第２圧力の値は、前記塗工部への前記第１圧力の値の１．２倍よりも大きい
請求項６または７に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、正極板とセパレータと負極板とが重ねられた後、捲回されて形成された捲回体を備えるリチウムイオン二次電池、およびリチウムイオン二次電池の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載された二次電池においては、陰極体と陽極体とが、セパレータを介して積層される。そして二次電池は、その積層された積層体が円筒状に巻回されて形成されているコンデンサ素子を備える。陰極体は負極板の一例であり、陽極体は正極板の一例であり、円筒状に巻回されて形成されているコンデンサ素子は捲回体の一例である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－５６４８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

リチウムイオン二次電池においては、リチウム塩を溶解させた有機溶媒が、電解液として用いられているため、電解液は高いイオン伝導性を示す。充電時には、正極からリチウムイオンが放出され、そのリチウムイオンが電解液を通って負極に至り、負極に吸蔵される。このとき、捲回体は膨張する。放電時には、負極からリチウムイオンが放出され、そのリチウムイオンが電解液を通って正極に至り、正極に吸蔵される。このとき、捲回体は収縮する。

【0005】

大電流を瞬時に充電または放電するハイレート充放電においては、電極間で瞬時に多量のリチウムイオンが吸蔵および放出される必要がある。そのため、充電と放電との繰り返しに伴って、捲回体が大きく膨張と収縮とを繰り返す。充電時には、負極側において、リチウムイオンが負極に吸蔵され、放電時には、正極側において、リチウムイオンが正極に吸蔵されることで、捲回体における負極側および正極側の端部において、電解液のリチウム塩濃度が薄くなる。そして、そのリチウム塩濃度が薄くなった電解液が、捲回体の大きな膨張と収縮とによって、負極側および正極側の端部から捲回体外に押し出される。捲回体においては、その扁平に整形された形状によって、中央部と端部とで電解液の動き易さが異なる傾向がある。そのため、捲回体内における中央部と端部とで、電解液のリチウム塩濃度に差が発生する。これにより、放電時の内部抵抗が増加するため、リチウムイオン二次電池の電池性能が低下する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するリチウムイオン二次電池は、負極の基材である負極基材層と、前記負極基材層に設けられた負極合剤層と、を有する負極板と、正極の基材である正極基材層と、前記正極基材層に設けられた正極合剤層と、を有する正極板と、前記負極板と前記正極板との間に設けられたセパレータと、を備え、前記負極板と、前記セパレータと、前記正極板と、が積層された積層体が捲回方向に捲回されて形成された捲回体が電極体として構成されるリチウムイオン二次電池であって、前記捲回体は、前記捲回されたときの軸方向と直交する方向に加圧整形された扁平形状を呈し、前記軸方向における一方の端部において、前記負極基材層の両面に前記負極合剤層が設けられず、前記負極基材層における厚さ方向が振幅方向であり、かつ前記捲回方向が波長方向である波打ち形状を有する負極側集電部を備え、前記軸方向における他方の端部において、前記正極基材層の両面に前記正極合剤層が設けられず、前記正極基材層における厚さ方向が振幅方向であり、かつ前記捲回方向が波長方向である波打ち形状を有する正極側集電部を備える。

【0007】

上記構成によれば、波打ち形状の凸部によって、捲回体の軸方向へ電解液が動き難くなることにより、リチウム塩濃度が薄くなった電解液が、捲回体の外に出ていくことを抑制することができる。これにより、捲回体内におけるリチウム塩濃度ムラが抑制されるため、繰り返しの充放電による内部抵抗の増加を抑制することができる。

【0008】

上記構成において、前記波打ち形状は、前記負極合剤層または前記正極合剤層に近いほど、振幅が小さい形状であり、前記負極合剤層または前記正極合剤層から遠いほど、振幅が大きい形状である。

【0009】

上記構成によれば、負極合剤層または正極合剤層に近いほど振幅が小さく、負極合剤層または正極合剤層から遠いほど振幅が大きい波打ち形状は、容易に製造が可能な形状である。容易に製造が可能な波打ち形状の凸部によって、リチウム塩濃度が薄くなった電解液が捲回体の外に出ていくことを抑制することができる。

【0010】

上記構成において、前記負極側集電部、および前記正極側集電部は、前記扁平形状の平面部分におけるそれぞれの上方において、前記リチウムイオン二次電池における外部端子と接続部で接続されており、前記負極側集電部、および前記正極側集電部は、前記波打ち形状を前記接続部の下端よりも下方に有する。

【0011】

上記構成によれば、リチウムイオン二次電池における外部端子と接続部で接続されていない部分である捲回体の下部から、リチウム塩濃度が薄くなった電解液が捲回体の外に出ていくことを抑制することができる。

【0012】

上記構成は、前記負極側集電部における前記扁平形状の平面部分において、前記負極基材層における厚さ方向に隣り合う２つの前記負極基材層の両方が前記波打ち形状を有することで、前記２つの前記負極基材層間の隙間の位置が、前記負極基材層における厚さ方向に変化し、前記正極側集電部における前記扁平形状の平面部分において、前記正極基材層における厚さ方向に隣り合う２つの前記正極基材層の両方が前記波打ち形状を有することで、前記２つの前記正極基材層間の隙間の位置が、前記正極基材層における厚さ方向に変化する。

【0013】

上記構成によれば、隙間の位置が、負極基材層および正極基材層における厚さ方向に変化することで、隙間を通って電解液が捲回体の軸方向へ動くときの抵抗が大きくなる。そのため、基材層間の隙間から、リチウム塩濃度が薄くなった電解液が捲回体の外に出ていくことを抑制することができる。

【0014】

上記構成は、前記負極側集電部における前記扁平形状の平面部分において、前記負極基材層における厚さ方向に隣り合う２つの前記負極基材層間の隙間の値が、１８μｍ以下である箇所を有し、前記正極側集電部における前記扁平形状の平面部分において、前記正極基材層における厚さ方向に隣り合う２つの前記正極基材層間の隙間の値が、１８μｍ以下である箇所を有する。

【0015】

上記構成によれば、基材層間の隙間の値が１８μｍ以下である箇所において、基材層間の隙間から、リチウム塩濃度が薄くなった電解液が捲回体の外に出ていくことをより抑制することができる。

【0016】

上記課題を解決するリチウムイオン二次電池の製造方法は、電極板に合剤層が塗工される塗工工程と、前記合剤層が乾燥される乾燥工程と、前記電極板の厚さが調整されるプレス工程と、前記電極板である負極板と、セパレータと、前記電極板である正極板と、が重ねられた後、捲回されて捲回体が形成される捲回工程と、前記捲回されたときの軸方向と直交する方向に前記捲回体が加圧整形される扁平プレス工程と、を有するリチウムイオン二次電池の製造方法であって、前記塗工工程において、前記合剤層が塗工された塗工部の幅方向における一端または両端に、前記合剤層が塗工されていない未塗工部が形成され、前記プレス工程において、前記未塗工部の長手方向における伸び量が、前記塗工部の長手方向における伸び量よりも大きくなるように、前記塗工部への第１圧力の値と、前記未塗工部への第２圧力の値と、が設定される。

【0017】

上記製造方法によれば、基材層の集電部において、リチウム塩濃度が薄くなった電解液が捲回体の外に出ていくことを抑制することができる波打ち形状を有する負極板、および正極板を形成することができる。そして、その波打ち形状を有する負極板、および正極板で捲回体を形成し、リチウムイオン二次電池を製造することができる。

【0018】

上記製造方法は、前記捲回工程において、前記負極板、および前記正極板に対して、前記未塗工部の長手方向における長さと、前記塗工部の長手方向における長さとが同じになるように、前記捲回体を形成するときの前記負極板、および前記正極板への張力が設定される。

【0019】

上記製造方法によれば、プレス工程後のスリット工程において曲がった負極板、および正極板を、厚さ方向からの平面視において略矩形形状を呈する負極板、および正極板に形成することができる。そして、基材層の集電部において波打ち形状を有する負極板、および正極板で、歪んでいない捲回体を形成し、リチウムイオン二次電池を製造することができる。

【0020】

上記製造方法は、前記プレス工程において、前記未塗工部への前記第２圧力の値は、前記塗工部への前記第１圧力の値の１．２倍よりも大きい。
上記構成によれば、基材層の集電部において、リチウム塩濃度が薄くなった電解液が捲回体の外に出ていくことへの抑制効果が大きい負極板、および正極板で、捲回体を形成することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、リチウムイオン二次電池において、捲回体内におけるリチウム塩濃度ムラを抑制することができるため、繰り返しの充放電による内部抵抗の増加を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】一実施形態におけるリチウムイオン二次電池を示す斜視図である。

【図2】捲回体における積層構成を示す模式図である。

【図3】捲回体の端部形状を示す模式図である。

【図4】図３のＡ部分を示す模式拡大図である。

【図5】図４に示す５－５線で破断した基材層間の隙間を示す模式断面図である。

【図6】図４に示す６－６線で破断した基材層の波打ち形状を示す断面図である。

【図7】図４に示す７－７線で破断した基材層の波打ち形状を示す断面図である。

【図8】電極板製造工程を示すフローチャートである。

【図9】セル組立工程を示すフローチャートである。

【図10】電極板が両面からプレスされる状態を示す模式断面図である。

【図11】プレス工程後の電極板を示す模式図である。

【図12】スリット工程後の電極板を示す模式図である。

【図13】捲回工程のときに張力が掛けられた電極板を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

最初に、本実施形態におけるリチウムイオン二次電池１１について説明する。
＜リチウムイオン二次電池の構成＞
図１に示すように、リチウムイオン二次電池１１は、セル電池として構成される。セル電池が複数接続されて組み立てられたものが、バッテリーとして使用される。リチウムイオン二次電池１１は、開口部を有する直方体状の電池ケース２１を備える。

【0024】

電池ケース２１は、開口部を封止する蓋体２２を備える。リチウムイオン二次電池１１においては、電池ケース２１に蓋体２２が取り付けられることで、密閉された電槽が構成される。電池ケース２１、および蓋体２２はアルミニウム合金等の金属で構成される。

【0025】

リチウムイオン二次電池１１は、電極体として構成される捲回体２０を備える。電池ケース２１内には、電解液２７とともに、捲回体２０が収容される。リチウムイオン二次電池１１は、蓋体２２に、放電と充電とに用いられる負極外部端子２４、および正極外部端子２６を備える。なお、図１に示す負極外部端子２４、および正極外部端子２６の形状は、端子形状の一例である。すなわち、負極外部端子２４、および正極外部端子２６の形状は、図１に記載の端子形状に限定されない。

【0026】

＜捲回体の構成＞
図２に示すように、捲回体２０は、電極板としての負極板１００と、電極板としての正極板１１０と、負極板１００と正極板１１０との間に設けられたセパレータ１２０と、を備える。セパレータ１２０は、電極板同士を絶縁するとともに電解液２７を保持する。負極板１００と、セパレータ１２０と、正極板１１０とは短冊状を呈する。負極板１００と、セパレータ１２０と、正極板１１０と、が積層された積層体が捲回方向Ｚに捲回されることで、捲回体２０が形成される。より詳しくは、セパレータ１２０、正極板１１０、セパレータ１２０、負極板１００、の順に積層された積層体が、捲回方向Ｚに捲回され、扁平に整形されることで、捲回体２０が形成される。捲回方向Ｚは各層を構成する短冊の長手方向と同じ方向であるため、捲回方向Ｚを長手方向Ｚともいう。

【0027】

負極板１００は、負極の基材である負極基材層１０１と、負極基材層１０１の両面に設けられた負極合剤層１０２と、を有する。捲回体２０は、軸方向Ｘにおける一方の端部において、負極側集電部１０３を有する。軸方向Ｘとは、製造過程の捲回工程において、負極板１００が捲回方向Ｚに捲回されたときの捲回軸の方向である。負極側集電部１０３は、負極基材層１０１の両面に負極合剤層１０２が設けられていない部分である。負極側集電部１０３は、負極板１００の負極合剤層１０２から電気を取り出す。軸方向Ｘは各層を構成する短冊の短手方向である幅方向と同じ方向であるため、軸方向Ｘを幅方向Ｘともいう。

【0028】

負極基材層１０１の両面に負極合剤層１０２が設けられた部分は、製造過程の塗工工程において、負極合剤層１０２が塗工された部分であるため、塗工部ＣＰという。負極基材層１０１の両面に負極合剤層１０２が設けられていない部分は、製造過程の塗工工程において、負極合剤層１０２が塗工されていない部分であるため、未塗工部ＵＣＰという。負極基材層１０１の両面に負極合剤層１０２が設けられていない部分である未塗工部ＵＣＰは、その両面において負極基材層１０１が露出している部分である。

【0029】

負極基材層１０１には、例えば、銅箔が使用される。負極基材層１０１は、負極合剤層１０２に電気を流すための厚さ１０μｍ程度の基材である。負極合剤層１０２には、グラファイトが使用される。グラファイトは、カーボン層が積み重なった結晶構造からなる材料であり、カーボン層同士の間にリチウムを蓄えることができる。

【0030】

正極板１１０は、正極の基材である正極基材層１１１と、正極基材層１１１の両面に設けられた正極合剤層１１２と、を有する。捲回体２０は、軸方向Ｘにおける他方の端部において、正極側集電部１１３を有する。正極側集電部１１３は、正極基材層１１１の両面に正極合剤層１１２が設けられていない部分である。正極側集電部１１３は、正極板１１０の正極合剤層１１２から電気を取り出す。

【0031】

正極基材層１１１の両面に正極合剤層１１２が設けられた部分は、製造過程の塗工工程において、正極合剤層１１２が塗工された部分であるため、塗工部ＣＰという。正極基材層１１１の両面に正極合剤層１１２が設けられていない部分は、製造過程の塗工工程において、正極合剤層１１２が塗工されていない部分であるため、未塗工部ＵＣＰという。正極基材層１１１の両面に正極合剤層１１２が設けられていない部分である未塗工部ＵＣＰは、その両面において正極基材層１１１が露出している部分である。

【0032】

正極基材層１１１には、例えば、アルミ箔が使用される。正極基材層１１１は、正極合剤層１１２に電気を流すための厚さ１５μｍ程度の基材である。正極合剤層１１２には、活物質と導電材料とが混合されて使用される。活物質は、リチウムを含む金属酸化物であり、充電時にはリチウムイオンを放出し、放電時にはリチウムイオンを吸蔵する。導電材料にはカーボン微粒子が用いられ、導電材料は活物質に接して電気の経路となる。

【0033】

セパレータ１２０は、樹脂からなる厚さ２０μｍ程度のシートである。セパレータ１２０は、正極と負極との接触を防ぐとともに、多数の微小な空孔を有することで、空孔内に電解液２７を保持することができる。

【0034】

＜捲回体の端部形状＞
図３に示すように、捲回体２０は、積層体が捲回されたときの軸方向Ｘおよび捲回方向Ｚと直交する方向である厚さ方向Ｙに加圧整形された扁平形状を呈する。捲回体２０は、扁平形状の平面部分Ｆを厚さ方向Ｙにおける両側に有する。

【0035】

軸方向Ｘにおける一方の端部である負極側集電部１０３には、負極集電体２３が溶接される。より詳しくは、負極側集電部１０３は、扁平形状の平面部分Ｆにおけるそれぞれの上方において、負極集電体２３が溶接される。これにより、負極側集電部１０３は、リチウムイオン二次電池１１における外部端子である負極外部端子２４と接続部２３ａで接続される。なお、上方または上部とは、捲回体２０が電池ケース２１内に収容されるときに、最後に挿入される部分である。そして、下方または下部とは、捲回体２０が電池ケース２１内に収容されるときに、最初に挿入される部分である。

【0036】

なお、負極集電体２３は説明の都合上、軸方向Ｘの一部のみが負極側集電部１０３と重なっているが、本来は、軸方向Ｘにおいて、負極集電体２３の全体が負極側集電部１０３と重なって溶接されている。

【0037】

軸方向Ｘにおける他方の端部である図１に示す正極側集電部１１３には、図１に示す正極集電体２５が溶接される。より詳しくは、正極側集電部１１３は、扁平形状の平面部分Ｆにおけるそれぞれの上方において、正極集電体２５が溶接される。これにより、正極側集電部１１３は、リチウムイオン二次電池１１における外部端子である図１に示す正極外部端子２６と接続部２５ａで接続される。

【0038】

＜集電部の波打ち形状＞
図４に示すように、捲回体２０の一方の端部において、負極側集電部１０３は、波打ち形状を有する。なお、図３においては、捲回体２０における端部の概略形状を示すため、波打ち形状は細めの実線のみで表現されている。負極側集電部１０３は、負極基材層１０１における厚さ方向Ｙが振幅方向であり、かつ捲回方向Ｚが波長方向である波打ち形状を有する。

【0039】

同様に、捲回体２０の他方の端部においても、正極側集電部１１３が、波打ち形状を有する。正極側集電部１１３は、正極基材層１１１における厚さ方向Ｙが振幅方向であり、かつ捲回方向Ｚが波長方向である波打ち形状を有する。

【0040】

波打ち形状は、凸部３１と凹部３２とを有する。より詳しくは、波打ち形状とは、基材層１０１，１１１の厚さをほぼ保ちながら、基材層１０１，１１１の表面において凸部３１と凹部３２とを交互に繰り返す形状である。凸部３１とは、基材層１０１，１１１の表面が山形状の部分であり、凹部３２とは、基材層１０１，１１１の表面が谷形状の部分である。集電部１０３，１１３は箔状であるため、凸部３１の裏側が凹部３２となる。電解液２７が移動する方向に凸部３１があると、凸部３１に沿って流れを変えるための抵抗が生じるため、電解液２７が凸部３１のある方向に動き難くなる。

【0041】

図５に示すように、捲回体２０は、セパレータ１２０、負極板１００、セパレータ１２０、正極板１１０、の順に積層されている。そのため、負極側集電部１０３において、２つの負極板１００間に挟まれる２つのセパレータ１２０および１つの正極板１１０の厚さと、２つの負極合剤層１０２の厚さと、により、隣り合う２つの負極基材層１０１間に隙間Δが形成される。

【0042】

このような層構成を有する捲回体２０の負極側集電部１０３において、負極基材層１０１が厚さ方向Ｙに波打つことにより、負極側集電部１０３が、波打ち形状を有する。より詳しくは、負極側集電部１０３における図３に示す扁平形状の平面部分Ｆにおいて、負極基材層１０１における厚さ方向Ｙに隣り合う２つの負極基材層１０１の両方が波打ち形状を有する。これにより、２つの負極基材層１０１間の隙間Δの位置が、負極基材層１０１における厚さ方向Ｙに変化する。

【0043】

同様に、正極側集電部１１３においても、２つの正極板１１０間に挟まれる２つのセパレータ１２０および１つの負極板１００の厚さと、２つの正極合剤層１１２の厚さと、により、隣り合う２つの正極基材層１１１間に隙間Δが形成される。

【0044】

このような層構成を有する捲回体２０の正極側集電部１１３において、正極基材層１１１が厚さ方向Ｙに波打つことにより、正極側集電部１１３が、波打ち形状を有する。より詳しくは、正極側集電部１１３における扁平形状の平面部分Ｆにおいて、正極基材層１１１における厚さ方向Ｙに隣り合う２つの正極基材層１１１の両方が波打ち形状を有する。これにより、２つの正極基材層１１１間の隙間Δの位置が、正極基材層１１１における厚さ方向Ｙに変化する。

【0045】

なお、図１に示す接続部２３ａと負極側集電部１０３とが溶接された部分、および図１に示す接続部２５ａと正極側集電部１１３とが溶接された部分は、溶接されるときに、捲回体２０の厚さ方向Ｙにおいて捲回体２０の厚さが薄くなる。より詳しくは、溶接された部分においては、溶接によって隣り合う２つの負極基材層１０１が密着するため、接続部２３ａにおける隙間Δの値は、ほぼ「ゼロ」になる。また、溶接された部分においては、溶接によって隣り合う２つの正極基材層１１１が密着するため、接続部２５ａにおける隙間Δの値は、ほぼ「ゼロ」になる。そのため、負極側集電部１０３は、波打ち形状を接続部２３ａの下端２３ｂよりも下方に有してもよい。また、正極側集電部１１３は、波打ち形状を接続部２５ａの下端２５ｂよりも下方に有してもよい。

【0046】

図６に示すように、負極側集電部１０３において、負極合剤層１０２から遠い部分では、波打ち形状の振幅Ａｍが大きい。同様に、正極側集電部１１３においても、正極合剤層１１２から遠い部分では、波打ち形状の振幅Ａｍが大きい。

【0047】

図７に示すように、負極側集電部１０３において、負極合剤層１０２に近い部分では、波打ち形状の振幅Ａｍが小さい。同様に、正極側集電部１１３においても、正極合剤層１１２に近い部分では、波打ち形状の振幅Ａｍが小さい。

【0048】

つまり、波打ち形状は、負極合剤層１０２に近いほど、振幅Ａｍが小さい形状であり、負極合剤層１０２から遠いほど、振幅Ａｍが大きい形状である。また、波打ち形状は、正極合剤層１１２に近いほど、振幅Ａｍが小さく、正極合剤層１１２から遠いほど、振幅Ａｍが大きい形状である。換言すれば、波打ち形状は、負極合剤層１０２または正極合剤層１１２に近いほど、振幅Ａｍが小さい形状であり、負極合剤層１０２または正極合剤層１１２から遠いほど、振幅Ａｍが大きい形状である。

【0049】

本実施形態においては、波打ち形状は、負極合剤層１０２に近づくにつれて、徐々に振幅Ａｍが小さくなり、負極合剤層１０２に至るまでに、振幅Ａｍは「ゼロ」になる形状である。また、波打ち形状は、正極合剤層１１２に近づくにつれて、徐々に振幅Ａｍが小さくなり、正極合剤層１１２に至るまでに、振幅Ａｍは「ゼロ」になる形状である。

【0050】

負極板１００において、負極合剤層１０２が設けられている部分が、多少の湾曲形状を有してもよい。例えば、波打ち形状は、負極合剤層１０２に至るまでに、振幅Ａｍが「ゼロ」にならず、負極合剤層１０２が設けられている部分が、多少の湾曲を有する形状であってもよいし、負極合剤層１０２に至った後に、振幅Ａｍが「ゼロ」になる形状であってもよい。なお、多少の湾曲とは、集電部１０３，１１３における振幅Ａｍよりも小さな振幅を有する湾曲のことをいう。

【0051】

同様に、正極板１１０においても、正極合剤層１１２が設けられている部分が、多少の湾曲形状を有してもよい。例えば、波打ち形状は、正極合剤層１１２に至るまでに、振幅Ａｍが「ゼロ」にならず、正極合剤層１１２が設けられている部分が、多少の湾曲を有する形状であってもよいし、正極合剤層１１２に至った後に、振幅Ａｍが「ゼロ」になる形状であってもよい。

【0052】

波打ち形状は、負極合剤層１０２にある程度近づいた位置までは振幅Ａｍに変化がなく、負極合剤層１０２にある程度近づいた位置で、振幅Ａｍが急に「ゼロ」になる形状であってもよい。また、波打ち形状は、正極合剤層１１２にある程度近づいた位置までは振幅Ａｍに変化がなく、正極合剤層１１２にある程度近づいた位置で、振幅Ａｍが急に「ゼロ」になる形状であってもよい。また、波打ち形状は、負極合剤層１０２または正極合剤層１１２に近づくにつれて、振幅Ａｍが増える部分があってもよい。

【0053】

捲回体２０における巻き始め部分から巻き終わり部分までの間で、振幅Ａｍは変化してもよい。例えば、捲回体２０における巻き始め部分と巻き終わり部分とで、振幅Ａｍが違ってもよいし、巻き始め部分から巻き終わり部分までの間のうち少なくとも一部の区間において、振幅Ａｍの大きな部分と、振幅Ａｍの小さな部分と、が繰り返されてもよい。また、捲回体２０における巻き始め部分から巻き終わり部分までの間のうち少なくとも一部の区間において、振幅Ａｍが不規則であってもよい。

【0054】

捲回体２０における巻き始め部分から巻き終わり部分までの間で、波長λは変化してもよい。例えば、捲回体２０における巻き始め部分と巻き終わり部分とで、波長λが違ってもよいし、巻き始め部分から巻き終わり部分までの間のうち少なくとも一部の区間において、波長λの大きな部分と、波長λの小さな部分と、が繰り返されてもよい。また、捲回体２０における巻き始め部分から巻き終わり部分までの間のうち少なくとも一部の区間において、波長λが不規則であってもよい。

【0055】

本実施形態においては、負極合剤層１０２に近い部分においても、負極合剤層１０２から遠い部分においても、波長λは同じ長さであるとともに、正極合剤層１１２に近い部分においても、正極合剤層１１２から遠い部分においても、波長λは同じ長さである。そして、負極合剤層１０２に近い部分と、負極合剤層１０２から遠い部分とで、波打ち形状における波形の位相は同じであり、正極合剤層１１２に近い部分と、正極合剤層１１２から遠い部分とで、波打ち形状における波形の位相は同じである。

【0056】

負極合剤層１０２に近い部分と、負極合剤層１０２から遠い部分とで、波打ち形状における波形の位相がずれてもよい。また、正極合剤層１１２に近い部分と、正極合剤層１１２から遠い部分とで、波打ち形状における波形の位相がずれてもよい。

【0057】

隣り合う２つの負極基材層１０１の波打ち形状における波形の位相は、同じであってもよいし、本実施形態のように、違ってもよい。また、隣り合う２つの正極基材層１１１の波打ち形状における波形の位相は、同じであってもよいし、本実施形態のように、違ってもよい。

【0058】

隣り合う２つの負極基材層１０１の波打ち形状における波形の位相が同じとき、または違っているときに関わらず、その負極基材層１０１の表面同士のうち少なくとも一部が接触してもよい。また、隣り合う２つの正極基材層１１１の波打ち形状における波形の位相が同じとき、または違っているときに関わらず、その２つの正極基材層１１１の表面同士のうち少なくとも一部が接触してもよい。

【0059】

隣り合う２つの負極基材層１０１の波打ち形状が少しでも異なると、その２つの負極基材層１０１の隙間Δの値は、場所によって変化する。また、隣り合う２つの正極基材層１１１の波打ち形状が少しでも異なると、その２つの正極基材層１１１の隙間Δの値は、場所によって変化する。すなわち、隙間Δの値が大きい場所と、隙間Δの値が小さい場所とが形成される。隙間Δの値が小さい場所においては電解液２７が動き難くなる。

【0060】

波打ち形状は、本実施形態のように、基材層１０１，１１１の厚さをほぼ保ちながら、基材層１０１，１１１の表面において凸部３１と凹部３２とを交互に繰り返す１つの波を模した形状であってもよい。また、基材層１０１，１１１の厚さをほぼ保ちながら、２つ以上の波が重なる合成波を模した形状であってもよい。また、基材層１０１，１１１の厚さをほぼ保ちながら、凸部３１と凹部３２とが不規則に並ぶ凹凸形状であってもよい。

【0061】

次に、本実施形態におけるリチウムイオン二次電池１１の製造方法について説明する。
＜電極板製造工程の概要＞
図８に示すように、リチウムイオン二次電池１１の製造方法においては、最初に、電極板製造工程のフローが行われる。電極板製造工程においては、電極板に合剤層１０２，１１２が塗工される塗工工程、合剤層１０２，１１２が乾燥される乾燥工程、電極板の厚さが調整されるプレス工程、電極板が切断されるスリット工程が行なわれる。

【0062】

ステップＳ２０１において、塗工工程が行われる。活物質、導電材料、バインダーを混ぜて作成されたペーストが、電極板としての負極基材層１０１、および電極板としての正極基材層１１１の幅方向Ｘにおける中央部分の両面に、薄く塗工される。これにより、短冊状の基材層１０１，１１１の幅方向Ｘにおける両端部に、両面に合剤層１０２，１１２が設けられていない部分が形成される。換言すれば、塗工工程において、合剤層１０２，１１２が塗工された塗工部ＣＰの幅方向Ｘにおける両端に、合剤層１０２，１１２が塗工されていない未塗工部ＵＣＰが形成される。

【0063】

負極用のペーストと、正極用のペーストとで、ペーストの構成が異なる。負極用のペーストは、負極基材層１０１上に塗工されることで、負極合剤層１０２となる、正極用のペーストは、正極基材層１１１上に塗工されることで、正極合剤層１１２となる。塗工されたペーストは、ローラやドクターブレードなどで所定の厚さに整えられる。

【0064】

ステップＳ２０２において、乾燥工程が行われる。例えば、赤外線乾燥装置などにより、バインダーの溶剤を揮発させることで、塗工されたペーストが、一定の硬度まで硬化する。

【0065】

ステップＳ２０３において、プレス工程が行われる。負極合剤層１０２を塗工された負極基材層１０１が、両面からプレスロールによりプレスされながら、長手方向Ｚの一端から他端に向かって相対移動する。これにより、負極合剤層１０２の表面が平坦に整形されるとともに、負極合剤層１０２を塗工された部分の厚さが、所定の厚さに調整される。また、正極合剤層１１２を塗工された正極基材層１１１が、両面からプレスロールによりプレスされながら、長手方向Ｚの一端から他端に向かって相対移動する。これにより、正極合剤層１１２の表面が平坦に整形されるとともに、正極合剤層１１２を塗工された部分の厚さが、所定の厚さに調整される。

【0066】

ステップＳ２０４において、スリット工程が行われる。負極合剤層１０２が塗工された負極基材層１０１が、負極合剤層１０２の幅方向Ｘにおける中央位置で長手方向Ｚに切断される。これにより、電極板としての２つの短冊状の負極板１００が完成される。また、正極合剤層１１２が塗工された正極基材層１１１が、正極合剤層１１２の幅方向Ｘにおける中央位置で長手方向Ｚに切断される。これにより、電極板としての２つの短冊状の正極板１１０が完成される。

【0067】

後述する捲回工程において、この工程によって製造された負極板１００および正極板１１０と、短冊状のセパレータ１２０と、が積層された積層体が、捲回方向Ｚに捲回され扁平に整形されることで、捲回体２０が形成される。

【0068】

なお、スリット工程はなくてもよい。短冊状の基材層１０１，１１１の幅方向Ｘにおける寸法が略半分の寸法とされ、塗工工程において、幅方向Ｘにおける片側の端部だけが未塗工部ＵＣＰとされる。これにより、スリット工程が行われないで、同じ形状の負極板１００および正極板１１０を製造することができる。

【0069】

＜セル組立工程の概要＞
図９に示すように、リチウムイオン二次電池１１の製造方法においては、次に、セル組立工程のフローが行われる。セル組立工程においては、捲回工程、扁平プレス工程、端子溶接工程、ケース挿入工程、封缶溶接工程、セル乾燥工程、注液・封止工程、活性化・検査工程が行なわれる。

【0070】

ステップＳ３０１において、捲回工程が行われる。図８に示すフローによって製造された負極板１００および正極板１１０と、短冊状のセパレータ１２０と、が積層された積層体が、捲回方向Ｚに捲回されることで捲回体２０が形成される。負極板１００、正極板１１０、セパレータ１２０のそれぞれに対して、長手方向Ｚに張力Ｔが掛けられながら捲回されることで、捲回体２０が形成される。つまり、電極板である負極板１００と、セパレータ１２０と、電極板である正極板１１０と、が重ねられた後、捲回されて捲回体２０が形成される捲回工程が行われる。

【0071】

ステップＳ３０２において、扁平プレス工程が行われる。より詳しくは、捲回工程において積層体が捲回されたときの軸方向Ｘと直交する方向である厚さ方向Ｙに捲回体２０が加圧整形される扁平プレス工程が行われる。捲回体２０が扁平に整形されることで、扁平状の捲回体２０が形成される。換言すれば、扁平形状の捲回体２０における平面部分Ｆが、捲回体２０の厚さ方向Ｙにおける両側に形成される。

【0072】

ステップＳ３０３において、端子溶接工程が行われる。捲回体２０の端部に集電端子が取り付けられる。より詳しくは、捲回体２０の軸方向Ｘにおける一方の端部に負極集電体２３が溶接されるとともに、捲回体２０の軸方向Ｘにおける他方の端部に正極集電体２５が溶接されることで、捲回体２０が、負極外部端子２４、および正極外部端子２６と接続される。

【0073】

ステップＳ３０４において、ケース挿入工程が行われる。絶縁フィルムを取り付けられた捲回体２０が、電池ケース２１の中に挿入される。
ステップＳ３０５において、封缶溶接工程が行われる。電池ケース２１と蓋体２２とがレーザー溶接される。

【0074】

ステップＳ３０６において、セル乾燥工程が行われる。加熱により捲回体２０内の水分が除去される。
ステップＳ３０７において、注液・封止工程が行われる。注液口から電池ケース２１内に電解液２７が注入された後、注液口が封止される。

【0075】

ステップＳ３０８において、活性化・検査工程が行われる。コンディショニング、エージング、および検査が行われることで、セル電池が完成する。
＜波打ち形状の形成方法＞
図１０に示すように、ステップＳ２０３のプレス工程においては、負極板１００が、厚さ方向Ｙに両面から圧力Ｐ１，Ｐ２を加えられながら、長手方向Ｚの一端から他端に向かって相対移動する。塗工部ＣＰにおいては、厚さ方向Ｙに両側から、第１圧力Ｐ１が加えられる。未塗工部ＵＣＰにおいては、厚さ方向Ｙに両側から、第２圧力Ｐ２が加えられる。

【0076】

これにより、塗工部ＣＰの厚さが、所定の厚さに調整される。塗工部ＣＰにおいて、第１圧力Ｐ１が加えられることで、厚さ方向Ｙの寸法が短くなるとともに、長手方向Ｚの寸法が長くなる。すなわち、塗工部ＣＰの厚さが薄くなる代わりに、塗工部ＣＰが長手方向Ｚに伸びる。より詳しくは、塗工部ＣＰを構成する負極基材層１０１と負極合剤層１０２との両方の層において、厚さ方向Ｙの寸法が短くなるとともに、長手方向Ｚの寸法が長くなる。

【0077】

未塗工部ＵＣＰにおいても、第２圧力Ｐ２が加えられることで、厚さ方向Ｙの寸法が短くなるとともに、長手方向Ｚの寸法が長くなる。すなわち、未塗工部ＵＣＰの厚さが薄くなる代わりに、未塗工部ＵＣＰが長手方向Ｚに伸びる。より詳しくは、未塗工部ＵＣＰを構成する層は負極基材層１０１だけであるため、未塗工部ＵＣＰの負極基材層１０１における厚さ方向Ｙの寸法が短くなるとともに、長手方向Ｚの寸法が長くなる。

【0078】

プレス工程において、未塗工部ＵＣＰの長手方向Ｚにおける伸び量が、塗工部ＣＰの長手方向Ｚにおける伸び量よりも大きくなるように、塗工部ＣＰへの第１圧力Ｐ１の値と、未塗工部ＵＣＰへの第２圧力Ｐ２の値と、が設定される。未塗工部ＵＣＰへの第２圧力Ｐ２の値は、塗工部ＣＰへの第１圧力Ｐ１の値よりも大きく設定される。

【0079】

図１１に示すように、プレス工程後の負極板１００の状態は、未塗工部ＵＣＰの長手方向Ｚにおける伸び量が、塗工部ＣＰの長手方向Ｚにおける伸び量よりも大きくなるように、変形していない状態である。より詳しくは、負極板１００は、未塗工部ＵＣＰにおいて、長手方向Ｚに変形しようとする図１１に破線の矢印で示す内部応力を有するものの、幅方向Ｘにおいて中央部分に位置する塗工部ＣＰが、未塗工部ＵＣＰにおける長手方向Ｚへの変形を抑制する。さらに、プレス工程においては、長手方向Ｚへ巻回された負極板１００が巻き解かれた部分においてプレス工程が行われ、プレス工程が行われた負極板１００が再度長手方向Ｚへ巻回されることでプレス工程が終了される。すなわち、プレス工程において、負極板１００の状態が長手方向Ｚへの巻回状態であることによっても、未塗工部ＵＣＰにおける長手方向Ｚへの変形が抑制される。つまり、プレス工程後の負極板１００の状態は、負極板１００が略長方形形状を保ったままの状態であり、未塗工部ＵＣＰが長手方向Ｚに変形しようとする内部応力を有する状態である。

【0080】

図１２に示すように、ステップＳ２０４のスリット工程においては、図１１に示す負極板１００が、切断線ＣＬで切断されることで、緩やかな弓形を呈する短冊状の図１２に示す２つの負極板１００となる。換言すれば、負極板１００における塗工部ＣＰの中央位置で切断されることで、図１２に破線の矢印で示す内部応力が解放されて、未塗工部ＵＣＰが長手方向Ｚにおける伸びることが可能となる。スリット工程後の負極板１００においては、未塗工部ＵＣＰの長手方向Ｚにおける伸び量が、塗工部ＣＰの長手方向Ｚにおける伸び量よりも大きくなる。負極板１００が、このような形状に変形するように、プレス工程において、未塗工部ＵＣＰへの第２圧力Ｐ２の値は、塗工部ＣＰへの第１圧力Ｐ１の値よりも大きく設定される。

【0081】

前述のように、短冊状の負極基材層１０１の幅方向Ｘにおける寸法が略半分の寸法とされ、塗工工程において、幅方向Ｘにおける片側の端部だけが未塗工部ＵＣＰとされる。これにより、スリット工程が行われないで、スリット工程が行われたときの負極板１００と同じ形状の負極板１００を製造することができる。この場合は、プレス工程後の負極板１００の形状が、図１２に示す負極板１００の形状となる。

【0082】

図１３に示すように、ステップＳ３０１の捲回工程においては、厚さ方向Ｙからの平面視において、負極板１００が略矩形形状を呈するように、負極板１００の形状が矯正されながら、捲回体２０が形成される。より詳しくは、捲回工程において、負極板１００に対して、未塗工部ＵＣＰの長手方向Ｚにおける長さと、塗工部ＣＰの長手方向Ｚにおける長さとが同じになるように、捲回体２０を形成するときの負極板１００の長手方向Ｚへの張力Ｔが設定される。

【0083】

張力Ｔによって、負極板１００の形状は、厚さ方向Ｙからの平面視において、真っすぐになるように矯正される。塗工部ＣＰの長手方向Ｚにおける長さは、プレス工程後のスリット工程によって既に伸びているため、塗工部ＣＰの長手方向Ｚにおける長さが、これ以上伸びる余地は少ない。そのため、未塗工部ＵＣＰの長手方向Ｚにおける長さが縮むことで、負極板１００の形状が矯正される。より詳しくは、未塗工部ＵＣＰの負極基材層１０１が縮むわけではなく、未塗工部ＵＣＰの負極基材層１０１が波打ち形状に変形することによって、未塗工部ＵＣＰの長手方向Ｚにおける長さと、塗工部ＣＰの長手方向Ｚにおける長さとが同じ長さになる。そして、負極合剤層１０２または正極合剤層１１２に近いほど、振幅Ａｍが小さく、負極合剤層１０２または正極合剤層１１２から遠いほど、振幅Ａｍが大きい形状である波打ち形状が、未塗工部ＵＣＰに形成される。

【0084】

このようにして、負極側集電部１０３において、波打ち形状が形成される。なお、正極側集電部１１３においても、同様の製造方法によって、同様の波打ち形状が形成される。そして、プレス工程において、未塗工部ＵＣＰの長手方向Ｚにおける伸び量が、塗工部ＣＰの長手方向Ｚにおける伸び量よりも大きくなるように、塗工部ＣＰへの第１圧力Ｐ１の値と、未塗工部ＵＣＰへの第２圧力Ｐ２の値と、が設定される。そして、捲回工程において、正極板１１０に対して、未塗工部ＵＣＰの長手方向Ｚにおける長さと、塗工部ＣＰの長手方向Ｚにおける長さとが同じになるように、捲回体２０を形成するときの正極板１１０への張力Ｔが設定される。

【0085】

＜実施形態の作用＞
本実施形態の作用について説明する。
充放電時に、扁平形状の捲回体２０が軸方向Ｘへ膨張収縮することによって、電解液２７が捲回体２０の軸方向Ｘに動く力が働く。しかし、負極側集電部１０３および正極側集電部１１３が波打ち形状を呈することにより、その波打ち形状の図５に示す凸部３１によって、電解液２７における図５に実線の矢印で示す軸方向Ｘへの流れが妨げられる。すなわち、電解液２７が捲回体２０の軸方向Ｘに動くときの抵抗が大きくなるため、捲回体２０の軸方向Ｘへ電解液２７を動き難くすることができる。

【0086】

負極側集電部１０３において、波打ち形状は、負極合剤層１０２に近づくにつれて振幅Ａｍが小さくなり、負極合剤層１０２から遠ざかるにつれて振幅Ａｍが大きくなる波打ち形状である。このような波打ち形状により、負極基材層１０１の中央部分の形状は平らのままで、捲回体２０の端部方向へ電解液２７を動き難くすることができる。また、正極側集電部１１３において、波打ち形状は、正極合剤層１１２に近づくにつれて振幅Ａｍが小さくなり、負極合剤層１０２から遠ざかるにつれて振幅Ａｍが大きくなる波打ち形状である。このような波打ち形状により、正極基材層１１１の中央部分の形状は平らのままで、捲回体２０の端部方向へ電解液２７を動き難くすることができる。

【0087】

負極合剤層１０２または正極合剤層１１２に近いほど振幅Ａｍが小さく、負極合剤層１０２または正極合剤層１１２から遠いほど振幅Ａｍが大きい波打ち形状は、前述の製造方法によって、容易に形成することができる。

【0088】

負極側集電部１０３は中央付近において、負極外部端子２４と接続部２３ａで接続されることで、捲回体２０の上方における隙間Δの値は、ほぼ「ゼロ」になる。正極側集電部１１３は、中央付近において、正極外部端子２６と接続部２５ａで接続されることで、捲回体２０の上方における隙間Δの値は、ほぼ「ゼロ」になる。そのため、捲回体２０の端部における電解液２７の出入りは、捲回体２０の下部で生じる。負極側集電部１０３は、波打ち形状を接続部２３ａの下端２３ｂよりも下方に有するため、負極側集電部１０３における捲回体２０の下部で生じる電解液２７の出入りを少なくすることができる。また、正極側集電部１１３は、波打ち形状を接続部２５ａの下端２５ｂよりも下方に有するため、正極側集電部１１３における捲回体２０の下部で生じる電解液２７の出入りを少なくすることができる。

【0089】

捲回体２０の軸方向Ｘへの膨張収縮によって、電解液２７には、隙間Δの中を軸方向Ｘに動かす力が働く。また、負極側集電部１０３における負極基材層１０１間の隙間Δ、および正極側集電部１１３における正極基材層１１１間の隙間Δにおいて、隙間Δの位置が、電解液２７が動く方向である軸方向Ｘと直交する厚さ方向Ｙに変化する。これにより、基材層１０１，１１１間の隙間Δを通って電解液２７が軸方向Ｘへ動くときの抵抗が大きくなるため、電解液２７を軸方向Ｘへ動き難くすることができる。

【0090】

負極板１００、および正極板１１０の波打ち形状によって、隙間Δの値が大きい場所と、隙間Δの値が小さい場所とが形成される。隙間Δの値が小さい場所においては、基材層１０１，１１１間の隙間Δを通って電解液２７が軸方向Ｘに動くときの抵抗が大きくなるため、軸方向Ｘへ電解液２７を動き難くすることができる。

【0091】

上述したリチウムイオン二次電池１１の製造方法における波打ち形状の形成方法によって、負極基材層１０１の負極側集電部１０３において、波打ち形状を有する負極板１００を作ることができる。また、上述したリチウムイオン二次電池１１の製造方法における波打ち形状の形成方法によって、正極基材層１１１の正極側集電部１１３において、波打ち形状を有する正極板１１０を作ることができる。

【0092】

プレス工程において、未塗工部ＵＣＰの長手方向Ｚにおける伸び量が、塗工部ＣＰの長手方向Ｚにおける伸び量よりも大きくなるように、塗工部ＣＰへの第１圧力Ｐ１の値と、未塗工部ＵＣＰへの第２圧力Ｐ２の値と、が設定される。そのため、プレス工程後のスリット工程では、未塗工部ＵＣＰの長手方向Ｚにおける長さが短くなり、塗工部ＣＰの長手方向Ｚにおける長さが長くなる。しかし、その後の捲回工程において、未塗工部ＵＣＰの長手方向Ｚにおける長さと、塗工部ＣＰの長手方向Ｚにおける長さとが同じになるように、捲回体２０を形成するときの負極板１００、および正極板１１０への張力Ｔが設定される。そのため、プレス工程後のスリット工程において曲がった負極板１００、および正極板１１０を、厚さ方向Ｙからの平面視において略矩形形状を呈する形状にすることができる。すなわち、捲回工程において、負極板１００、および正極板１１０を、厚さ方向Ｙからの平面視において、真っすぐにすることができる。

【0093】

＜実施形態による作用の確認結果＞
本実施形態のリチウムイオン二次電池１１によれば、ハイレート充放電時における内部抵抗の推移において、以下の結果が得られた。隙間Δの面積率を５０％少なくしたときに、繰り返し充放電におけるリチウムイオン二次電池１１における内部抵抗の変化率が１．７％低減された。なお、内部抵抗の変化率が低減されることにより、電池性能の低下を抑制することができる。

【0094】

本実施形態のリチウムイオン二次電池１１の製造方法によれば、波打ち形状の形成方法において、以下の結果が得られた。未塗工部ＵＣＰへの第２圧力Ｐ２の値が、塗工部ＣＰへの第１圧力Ｐ１の値の１．２倍よりも大きく設定されたとき、プレス工程後のスリット工程において、未塗工部ＵＣＰの長手方向Ｚにおける伸び量が、塗工部ＣＰの長手方向Ｚにおける伸び量よりも大きくなった。そして、その後の捲回工程において、張力Ｔの値を調整することによって、未塗工部ＵＣＰの長手方向Ｚにおける長さと、塗工部ＣＰの長手方向Ｚにおける長さとを、同じにすることができた。隙間Δにおいては、波打ち形状がないときと比べて、隙間Δの値が７５％以上少ない部分が形成された。なお、ハイレート充放電時における内部抵抗の変化率は隙間Δの値に略反比例するため、本実施形態において、繰り返し充放電における内部抵抗の変化率が略２．５５％低減される波打ち形状を形成することができた。波打ち形状の形成が行われないときの隙間Δの大きさが７３μｍであるのに対して、本実施形態において、隙間Δの値が７５％以上少ない部分における実際の隙間Δの値は、１８μｍ以下であった。

【0095】

要約すれば、本実施形態のリチウムイオン二次電池１１の製造方法のプレス工程においては、未塗工部ＵＣＰへの第２圧力Ｐ２の値は、塗工部ＣＰへの第１圧力Ｐ１の値の１．２倍よりも大きい。そして、本実施形態のリチウムイオン二次電池１１は、負極側集電部１０３における扁平形状の平面部分Ｆにおいて、負極基材層１０１における厚さ方向Ｙに隣り合う２つの負極基材層１０１間の隙間Δの値が、１８μｍ以下である箇所を有する。そして、本実施形態のリチウムイオン二次電池１１は、正極側集電部１１３における扁平形状の平面部分Ｆにおいて、正極基材層１１１における厚さ方向Ｙに隣り合う２つの正極基材層１１１間の隙間Δの値が、１８μｍ以下である箇所を有する。

【0096】

＜実施形態の効果＞
本実施形態の効果について説明する。
（１）軸方向Ｘにおける一方の端部において、負極基材層１０１の両面に負極合剤層１０２が設けられず、負極基材層１０１における厚さ方向Ｙが振幅Ａｍ方向であり、かつ捲回方向Ｚが波長λ方向である波打ち形状を有する負極側集電部１０３を備える。そして、軸方向Ｘにおける他方の端部において、正極基材層１１１の両面に正極合剤層１１２が設けられず、正極基材層１１１における厚さ方向Ｙが振幅Ａｍ方向であり、かつ捲回方向Ｚが波長λ方向である波打ち形状を有する正極側集電部１１３を備える。そのため、波打ち形状の凸部３１によって、捲回体２０の軸方向Ｘへ電解液２７が動き難くなることにより、リチウム塩濃度が薄くなった電解液２７が捲回体２０の外に出ていくことを抑制することができる。これにより、捲回体２０内におけるリチウム塩濃度ムラが抑制されるため、繰り返しの充放電による内部抵抗の増加を抑制することができる。

【0097】

（２）波打ち形状は、負極合剤層１０２または正極合剤層１１２に近いほど、振幅Ａｍが小さい形状であり、負極合剤層１０２または正極合剤層１１２から遠いほど、振幅Ａｍが大きい形状である。負極合剤層１０２または正極合剤層１１２に近いほど振幅Ａｍが小さく、負極合剤層１０２または正極合剤層１１２から遠いほど振幅Ａｍが大きい波打ち形状は、容易に製造が可能な形状である。そのため、容易に製造が可能な波打ち形状の凸部３１によって、リチウム塩濃度が薄くなった電解液２７が捲回体２０の外に出ていくことを抑制することができる。

【0098】

（３）負極側集電部１０３、および正極側集電部１１３は、扁平形状の平面部分Ｆにおけるそれぞれの上方において、リチウムイオン二次電池１１における外部端子２４，２６と接続部２３ａ，２５ａで接続されている。そして、負極側集電部１０３、および正極側集電部１１３は、波打ち形状を接続部２３ａ，２５ａの下端２３ｂ，２５ｂよりも下方に有する。そのため、リチウムイオン二次電池１１における外部端子２４，２６と接続部２３ａ，２５ａで接続されていない部分である捲回体２０の下部から、リチウム塩濃度が薄くなった電解液２７が捲回体２０の外に出ていくことを抑制することができる。

【0099】

（４）負極側集電部１０３における扁平形状の平面部分Ｆにおいて、負極基材層１０１における厚さ方向Ｙに隣り合う２つの負極基材層１０１の両方が波打ち形状を有する。これにより、２つの負極基材層１０１間の隙間Δの位置が、負極基材層１０１における厚さ方向Ｙに変化する。そして、正極側集電部１１３における扁平形状の平面部分Ｆにおいて、正極基材層１１１における厚さ方向Ｙに隣り合う２つの正極基材層１１１の両方が波打ち形状を有する。これにより、２つの正極基材層１１１間の隙間Δの位置が、正極基材層１１１における厚さ方向Ｙに変化する。隙間Δの位置が、負極基材層１０１および正極基材層１１１における厚さ方向Ｙに変化することで、隙間Δを通って電解液２７が捲回体２０の軸方向Ｘへ動くときの抵抗が大きくなる。そのため、基材層１０１，１１１間の隙間Δから、リチウム塩濃度が薄くなった電解液２７が捲回体２０の外に出ていくことを抑制することができる。

【0100】

（５）負極側集電部１０３における扁平形状の平面部分Ｆにおいて、負極基材層１０１における厚さ方向Ｙに隣り合う２つの負極基材層１０１間の隙間Δの値が、１８μｍ以下である箇所を有する。そして、正極側集電部１１３における扁平形状の平面部分Ｆにおいて、正極基材層１１１における厚さ方向Ｙに隣り合う２つの正極基材層１１１間の隙間Δの値が、１８μｍ以下である箇所を有する。そのため、基材層１０１，１１１間の隙間Δの値が１８μｍ以下である箇所において、基材層１０１，１１１間の隙間Δから、リチウム塩濃度が薄くなった電解液２７が捲回体２０の外に出ていくことをより抑制することができる。

【0101】

（６）塗工工程において、合剤層１０２、１１２が塗工された塗工部ＣＰの幅方向Ｘにおける一端または両端に、合剤層１０２、１１２が塗工されていない未塗工部ＵＣＰが形成される。そして、プレス工程において、未塗工部ＵＣＰの長手方向Ｚにおける伸び量が、塗工部ＣＰの長手方向Ｚにおける伸び量よりも大きくなるように、塗工部ＣＰへの第１圧力Ｐ１の値と、未塗工部ＵＣＰへの第２圧力Ｐ２の値と、が設定される。これにより、基材層１０１，１１１の集電部１０３，１１３において、リチウム塩濃度が薄くなった電解液２７が捲回体２０の外に出ていくことを抑制することができる波打ち形状を有する負極板１００、および正極板１１０を形成することができる。そして、その波打ち形状を有する負極板１００、および正極板１１０で、捲回体２０を形成し、リチウムイオン二次電池１１を製造することができる。

【0102】

（７）捲回工程において、負極板１００、および正極板１１０に対して、未塗工部ＵＣＰの長手方向Ｚにおける長さと、塗工部ＣＰの長手方向Ｚにおける長さとが同じになる。そのように、捲回体２０を形成するときの負極板１００、および正極板１１０への張力Ｔが設定される。そのため、プレス工程後のスリット工程において曲がった負極板１００、および正極板１１０を、厚さ方向Ｙからの平面視において略矩形形状を呈する負極板１００、および正極板１１０に形成することができる。そして、基材層１０１，１１１の集電部１０３，１１３において波打ち形状を有する負極板１００、および正極板１１０で、歪んでいない捲回体２０を形成し、リチウムイオン二次電池１１を製造することができる。

【0103】

（８）プレス工程において、未塗工部ＵＣＰへの第２圧力Ｐ２の値は、塗工部ＣＰへの第１圧力Ｐ１の値の１．２倍よりも大きい。そのため、基材層１０１，１１１の集電部１０３，１１３において、リチウム塩濃度が薄くなった電解液２７が捲回体２０の外に出ていくことへの抑制効果が大きい負極板１００、および正極板１１０で、捲回体２０を形成することができる。

【0104】

＜本実施形態の変更例＞
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施できる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施できる。

【0105】

・本実施形態においては、負極合剤層１０２は負極基材層１０１の両面に設けられているが、負極合剤層１０２は負極基材層１０１の片面にだけ設けられてもよい。同様に、本実施形態においては、正極合剤層１１２は正極基材層１１１の両面に設けられているが、正極合剤層１１２は正極基材層１１１の片面にだけ設けられてもよい。

【0106】

・波打ち形状は、本実施形態に記載した製造方法によって形成された波打ち形状に限らない。例えば、凹型のプレス型と凸型のプレス型とで、厚さ方向Ｙにおける両面から、集電部１０３，１１３における複数箇所をプレスすることで、集電部１０３，１１３に波打ち形状が形成されてもよい。複数のプレス箇所は幅方向Ｘまたは長手方向Ｚに整列していなくてもよく、不規則な配置であってもよい。集電部１０３，１１３が、電解液２７の軸方向Ｘへの流れが妨げられる形状の凸部３１を有していればよい。また、例えば、集電部１０３，１１３が、両面から波面状の成形面を有する一対の成形ローラによりプレスされながら、長手方向Ｚの一端から他端に向かって相対移動することで、集電部１０３，１１３に波打ち形状が形成されてもよい。

【0107】

・捲回体２０の扁平形状の平面部分Ｆにおいて、集電部１０３，１１３の幅方向Ｘにおける端辺には凸部３１がなかったとしても、その端辺と合剤層１０２、１１２との間に、電解液２７の軸方向Ｘへの流れが妨げられる形状の凸部３１があればよい。集電部１０３，１１３が、電解液２７の軸方向Ｘへの流れが妨げられる形状の凸部３１を有していればよい。

【0108】

・捲回工程の前に、厚さ方向Ｙからの平面視において、負極板１００が略矩形形状を呈するように、負極板１００の長手方向Ｚに張力Ｔが掛けられることによって、負極板１００の形状を矯正する矯正工程が行われてもよい。そして、その矯正工程の後に、捲回工程が行われてもよい。より詳しくは、矯正工程において、負極板１００に対して、未塗工部ＵＣＰの長手方向Ｚにおける長さと、塗工部ＣＰの長手方向Ｚにおける長さとが同じになるように、負極板１００への張力Ｔが設定される。なお、正極板１１０においても、同様の矯正工程が行われてもよい。

【0109】

・捲回工程において、塗工部ＣＰ側の張力が、未塗工部ＵＣＰ側の張力よりも強くされることで、負極板１００の形状が、厚さ方向Ｙからの平面視において、真っすぐになるように矯正されてもよい。なお、正極板１１０においても、同様の方法で、正極板１１０の形状が、厚さ方向Ｙからの平面視において、真っすぐになるように矯正されてもよい。

【符号の説明】

【0110】

１１…リチウムイオン二次電池
２０…捲回体
２１…電池ケース
２２…蓋体
２３…負極集電体
２３ａ…接続部
２３ｂ…下端
２４…負極外部端子
２５…正極集電体
２５ａ…接続部
２５ｂ…下端
２６…正極外部端子
２７…電解液
３１…凸部
３２…凹部
１００…負極板
１０１…負極基材層
１０２…負極合剤層
１０３…負極側集電部
１１０…正極板
１１１…正極基材層
１１２…正極合剤層
１１３…正極側集電部
１２０…セパレータ
Δ…隙間
λ…波長
Ａｍ…振幅
ＣＬ…切断線
ＣＰ…塗工部
Ｆ…平面部分
Ｐ１…第１圧力
Ｐ２…第２圧力
Ｔ…張力
ＵＣＰ…未塗工部
Ｘ…軸方向
Ｙ…厚さ方向
Ｚ…捲回方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】