特開 2024-10786 リチウムイオン系蓄電デバイスの製造方法、リチウムイオン系蓄電デバイス

(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】P2024010786

(43)【公開日】2024-01-25

(54)【発明の名称】リチウムイオン系蓄電デバイスの製造方法、リチウムイオン系蓄電デバイス

(51)【国際特許分類】

   H01G 11/84 20130101AFI20240118BHJP

   H01M 10/0587 20100101ALI20240118BHJP

   H01G 11/06 20130101ALI20240118BHJP

   H01G 13/02 20060101ALI20240118BHJP

   H01G 9/048 20060101ALN20240118BHJP

【ＦＩ】

H01G11/84

H01M10/0587

H01G11/06

H01G13/02 F

H01G13/02 301Z

H01G9/048 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022112287

(22)【出願日】2022-07-13

(71)【出願人】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(71)【出願人】

【識別番号】000000033

【氏名又は名称】旭化成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】能登 健一

(72)【発明者】

【氏名】笠間 亮太

(72)【発明者】

【氏名】木村 維摩

(72)【発明者】

【氏名】中村 文哉

【テーマコード（参考）】

5E078

5E082

5H029

【Ｆターム（参考）】

5E078AA05

5E078AB06

5E078AB13

5E078BB26

5E078FA02

5E078FA13

5E078HA05

5E078LA07

5E078ZA03

5E082AB04

5E082LL05

5H029AJ05

5H029AM01

5H029BJ02

5H029BJ14

5H029CJ03

5H029CJ07

5H029HJ12

5H029HJ15

(57)【要約】

【課題】リチウムの析出を抑えることで、リチウムの失活速度を低減し、耐久性を高める。
【解決手段】リチウムイオン系蓄電デバイスは、円筒状セル３を形成する工程と、円筒状セル３をケーシング内に収容する工程と、を備える。円筒状セル３を形成する工程では積層された電極箔９、及びセパレータ１０の延伸方向Ｄｅに張力を付与しつつ、電極箔９、及びセパレータ１０を巻き取る。円筒状セル３を形成する工程では、電極箔９、及びセパレータ１０を円筒状に巻き回してなる円筒状セル３を形成する。円筒状セル３をケーシング内に収容する工程では、円筒状セル３を、電解液とともに筒状のケーシング内に収容する。円筒状セル３を形成する工程では、セパレータ１０を介して対向する電極箔９同士の間に、０．５ＭＰａ以上０．７ＭＰａ以下の圧力が付与された円筒状セル３を形成する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

それぞれ帯状に延びる、電極箔とセパレータとを積層し、積層された前記電極箔、及び前記セパレータの延伸方向に張力を付与しつつ、前記電極箔、及び前記セパレータの延伸方向の第一側を巻き取ることで、前記電極箔、及び前記セパレータを円筒状に巻き回してなる円筒状セルを形成する工程と、
前記円筒状セルを、電解液とともに筒状のケーシング内に収容する工程と、を備え、
前記円筒状セルを形成する工程では、前記セパレータを介して対向する前記電極箔同士の間に、０．５ＭＰａ以上０．７ＭＰａ以下の圧力が付与された前記円筒状セルを形成する
リチウムイオン系蓄電デバイスの製造方法。

【請求項2】

前記円筒状セルを形成する工程では、前記電極箔、及び前記セパレータの延伸方向の第二側で前記電極箔、及び前記セパレータを繰り出す部分と、前記電極箔、及び前記セパレータの延伸方向の第一側で前記電極箔、及び前記セパレータを巻き取る部分との間で、前記電極箔、及び前記セパレータを、前記電極箔、及び前記セパレータの延伸方向に交差する方向に押圧することで、前記電極箔、及び前記セパレータに張力を付与する
請求項１に記載のリチウムイオン系蓄電デバイスの製造方法。

【請求項3】

それぞれ帯状に延びる電極箔とセパレータとが積層された状態で、円筒状に巻き回された円筒状セルと、
前記円筒状セルを収容する円筒状のケーシングと、を備え、
前記円筒状セルは、前記電極箔、及び前記セパレータに、前記電極箔、及び前記セパレータが延伸する方向の張力が付与されることで、前記セパレータを介して対向する前記電極箔同士の間に、０．５ＭＰａ以上０．７ＭＰａ以下の圧力が付与されている
リチウムイオン系蓄電デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リチウムイオン系蓄電デバイスの製造方法、リチウムイオン系蓄電デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、正極および負極間にセパレータを介して捲回してなる電極群と、電極群を収容するケースと、ケース内の電極群に浸透または浸漬させた有機電解液と、を備えるリチウムイオン系の電気化学デバイスの構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４－１１６２３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されたような構成を、例えばリチウムイオンキャパシタに適用した場合、製品の耐久試験等を行うと、負極にリチウムが析出し、リチウムの失活速度が増大してしまう場合があることを、本発明者らは見いだした。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、リチウムの析出を抑えることで、リチウムの失活速度を低減し、耐久性を高めることができるリチウムイオン系蓄電デバイスの製造方法、リチウムイオン系蓄電デバイスを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様に係るリチウムイオン系蓄電デバイスの製造方法は、それぞれ帯状に延びる、電極箔とセパレータとを積層し、積層された前記電極箔、及び前記セパレータの延伸方向に張力を付与しつつ、前記電極箔、及び前記セパレータの延伸方向の第一側を巻き取ることで、前記電極箔、及び前記セパレータを円筒状に巻き回してなる円筒状セルを形成する工程と、前記円筒状セルを、電解液とともに筒状のケーシング内に収容する工程と、を備え、前記円筒状セルを形成する工程では、前記セパレータを介して対向する前記電極箔同士の間に、０．５ＭＰａ以上０．７ＭＰａ以下の圧力が付与された前記円筒状セルを形成する。

【0006】

本発明の一態様に係るリチウムイオン系蓄電デバイスは、それぞれ帯状に延びる電極箔とセパレータとが積層された状態で、円筒状に巻き回された円筒状セルと、前記円筒状セルを収容する円筒状のケーシングと、を備え、前記円筒状セルは、前記電極箔、及び前記セパレータに、前記電極箔、及び前記セパレータが延伸する方向の張力が付与されることで、前記セパレータを介して対向する前記電極箔同士の間に、０．５ＭＰａ以上０．７ＭＰａ以下の圧力が付与されている。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、リチウムの析出を抑えることで、リチウムの失活速度を低減し、耐久性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の一実施形態に係る蓄電デバイスの概略構成を示す断面図である。

【図2】本開示の一実施形態に係る円筒状セルを展開した状態の平面図である。

【図3】図２の円筒状セルを展開した状態の断面図である。

【図4】図２の円筒状セルを示す側面図である。

【図5】円筒状セルの製造装置を示す図である。

【図6】本開示の一実施形態に係るリチウムイオン系蓄電デバイスの製造方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

〈実施形態〉
《リチウムイオン系蓄電デバイスの構成》
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るリチウムイオン系蓄電デバイス１としては、リチウムイオンキャパシタ（ＬＩＣ）を一例に説明する。つまり、本実施形態のリチウムイオン系蓄電デバイス１は、正極に電気二重層キャパシタ、負極にリチウムイオンバッテリーの構造を有している。
リチウムイオン系蓄電デバイス１は、ケーシング２と、円筒状セル３と、集電板４と、端子板５と、電解液６と、を備えている。

【0010】

ケーシング２は、アルミニウム合金等の金属により形成され、有底筒状をなしている。ケーシング２は、円筒状セル３、集電板４、電解液６を収容する収容空間７を形成している。本実施形態のケーシング２の開口部８には、絞り加工等により端子板５が取り付けられている。端子板５は、開口部８を閉塞する。

【0011】

円筒状セル３は、ケーシング２の収容空間７に収容可能な円筒状に形成されている。この円筒状に形成された円筒状セル３は、電解液６と共に収容空間７に収容される。円筒状セル３の中心軸ａは、ケーシング２の収容空間７に収容された状態で、ケーシング２の収容空間７の中心軸に沿って延びている。なお、以下の説明においては、円筒状セル３の中心軸ａの延びる方向を中心軸方向Ｄａと称し、中心軸方向Ｄａにおいてケーシング２の開口部８が配置される側を中心軸方向第一側Ｄａ１、その反対側を中心軸方向第二側Ｄａ２と称する。

【0012】

図１～図４に示すように、円筒状セル３は、複数の電極箔９と、複数のセパレータ１０と、複数の突出部１１と、を備えている。円筒状セル３は、電極箔９と、セパレータ１０とが交互に積層された状態で、円筒状に巻き回されることで形成されている。図２に示すように、円筒状セル３は、電極箔９として正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとを備えている。本実施形態の円筒状セル３は、突出部１１として正極突出部１１Ｐと負極突出部１１Ｎとを備えている。

【0013】

図３に示すように、本実施形態の正電極箔９Ｐは、アルミニウム合金からなるアルミニウム層１２と、このアルミニウム層１２の表裏面にそれぞれ炭素材料を塗布してなる正極炭素材層１３と、を備えている。本実施形態の負電極箔９Ｎは、１０００℃以上の融点を有する金属である銅からなる銅層１４と、この銅層１４の表裏面にそれぞれ炭素材料を塗布してなる負極炭素材層１５と、を備えている。これらアルミニウム層１２および銅層１４は、例えば６～２０μｍの厚さを有している。

【0014】

セパレータ１０は、少なくともリチウムイオン系蓄電デバイス１の電極間の電気絶縁性を保つ電気絶縁材料からなる。セパレータ１０は、円筒状セル３を展開した状態で、シート状をなしている。セパレータ１０は、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間に配置されている。セパレータ１０は、負電極箔９Ｎを挟み込むように配置されている。これにより、正電極箔９Ｐ（電極箔９）と、セパレータ１０と、負電極箔９Ｎ（電極箔９）と、セパレータ１０とが、交互に積層されている。セパレータ１０は、例えば、１８～２２μｍの厚さを有している。

【0015】

図２に示すように、突出部１１は、電極箔９と一体に形成されている。図２及び図４に示すように、本実施形態の円筒状セル３は、複数の突出部１１として、中心軸方向第一側Ｄａ１に形成された負極突出部１１Ｎと、中心軸方向第二側Ｄａ２に形成された正極突出部１１Ｐと、を備えている。正極突出部１１Ｐは、正電極箔９Ｐから中心軸方向第二側Ｄａ２に突出して形成されている。正極突出部１１Ｐは、正電極箔９Ｐ、負電極箔９Ｎ、及びセパレータ１０よりも中心軸方向第二側Ｄａ２に突出している。負極突出部１１Ｎは、負電極箔９Ｎから中心軸方向第一側Ｄａ１に突出して形成されている。負極突出部１１Ｎは、正電極箔９Ｐ、負電極箔９Ｎ、及びセパレータ１０よりも中心軸方向第一側Ｄａ１に突出している。

【0016】

図４に示すように、円筒状セル３は、それぞれ帯状に延びる、正電極箔９Ｐ（電極箔９）と、セパレータ１０と、負電極箔９Ｎ（電極箔９）と、セパレータ１０とを積層した状態で、円筒状に巻き回すことで形成されている。これにより、円筒状セル３を構成する正電極箔９Ｐ、負電極箔９Ｎ、セパレータ１０は、それぞれ中心軸方向Ｄａから見て渦巻状をなしている。

【0017】

このように形成された円筒状セル３は、その外周面にセパレータ１０が配置されている。本実施形態では、円筒状セル３の外周面の中心軸方向第一側Ｄａ１の縁部と中心軸方向第二側Ｄａ２の縁部とに、それぞれ粘着テープ５０等が巻かれている。これらの粘着テープ５０等により、セパレータ１０の端部２５が中心軸ａを中心とした径方向外側に広がらないようになっている。

【0018】

円筒状セル３は、円筒状セル３単体の状態、つまり、円筒状セル３をケーシング２に収容していない状態で、電極箔９（正電極箔９Ｐ、負電極箔９Ｎ）、及びセパレータ１０に、電極箔９、及びセパレータ１０が帯状に延伸する方向Ｄｅ（図２、図３参照）の張力が付与されている。この張力により、セパレータ１０を介して対向する電極箔９同士の間、すなわち正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間には、０．５ＭＰａ以上、０．７ＭＰａ以下の範囲内の圧力（以下、接圧と称する）が付与されている。

【0019】

電極箔９、及びセパレータ１０に上記範囲の張力を付与することによって、円筒状セル３を構成する正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間に、円筒状セル３の巻き回し方向の全体にわたって、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間に均一な接圧が付与される。これにより、円筒状セル３の全体にわたって、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間隙の均一化が図られる。

【0020】

ここで、仮に、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間隙が不均一であると、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間の電気抵抗が局所的に大きくなる箇所が生じることがある。電気抵抗が局所的に大きい箇所においては、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間の過電圧が大きくなり、負電極箔９Ｎへのリチウム（Ｌｉ）の析出に繋がると考えられる。
これに対し、円筒状セル３の全体にわたって、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの接圧が適正に管理されることで、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間隙の均一化が図られる。これにより、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間の電気抵抗のばらつきが抑えられ、リチウムの析出が抑えられる。

【0021】

円筒状セル３において、セパレータ１０を介して対向する電極箔９同士の間に付与される接圧を、例えば０．５Ｍｐａよりも小さくすると、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間隙の均一化を図ることによる、リチウムの析出を抑える効果が低下する。また、円筒状セル３において、セパレータ１０を介して対向する電極箔９同士の間に付与される接圧を、例えば０．５Ｍｐａよりも小さくしようとすると、円筒状セル３の製造時に電極箔９及びセパレータ１０に作用させる張力が低くなり、電極箔９同士の間に付与される接圧を安定して発揮させるという効果が低下する。

【0022】

また、円筒状セル３において、セパレータ１０を介して対向する電極箔９同士の間に付与される接圧を、例えば０．７ＭＰａよりも大きくすると、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間に介在するセパレータ１０が塑性変形して押し潰され、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間隙が過度に狭くなる可能性がある。また、円筒状セル３において、セパレータ１０を介して対向する電極箔９同士の間に付与される接圧を、例えば０．７ＭＰａよりも大きくするため、円筒状セル３の製造時に電極箔９及びセパレータ１０に作用させる張力が過度に高くなる。すると、特にセパレータ１０の機械的強度を超えてしまい、セパレータ１０の破断等、悪影響が生じる可能性がある。
なお、円筒状セル３の外周面において、電極箔９やセパレータ１０の終端を粘着テープ５０で固定する領域においては、電極箔９、及びセパレータ１０に付与される張力が、円筒状セル３の内周部に比較して低下することがある。このため、上記したような、セパレータ１０を介して対向する正電極箔９Ｐと、負電極箔９Ｎとの間に所定範囲の接圧が付与される領域は、円筒状セル３の外周面に臨む領域を除いた部分となる。

【0023】

円筒状セル３を形成する際に、電極箔９、及びセパレータ１０に付与する張力、及びセパレータ１０を介して対向する電極箔９同士の間に付与される接圧の適正な数値範囲は、例えば、実際にリチウムイオン系蓄電デバイス１を製品として製造するに先立ち、リチウムイオン系蓄電デバイス１の試作段階で設定するのが好ましい。これには、例えば、電極箔９、及びセパレータ１０に張力を付与しながら円筒状セル３を形成する際、セパレータ１０を介して対向する電極箔９同士の間に、感圧紙、圧力センサ等を挟み込んでおき、セパレータ１０を介して対向する電極箔９同士の間に作用する圧力値を把握する。電極箔９同士の間に作用する圧力値が把握された円筒状セル３を用い、所定条件下で、長時間の保存試験、負荷を繰り返し作用させるサイクル試験等を実施し、実施後の円筒状セル３を評価し、リチウムの析出の有無を確認する。その結果、リチウムの析出が確認できない条件に基づき、電極箔９、及びセパレータ１０に付与する張力、及びセパレータ１０を介して対向する電極箔９同士の間に付与される接圧の適正な数値範囲を設定するようにしてもよい。

【0024】

本実施形態では、図１、図４に示すように、集電板４として、正極集電板４Ｐと負極集電板４Ｎとを備えている。負極集電板４Ｎは、負極突出部１１Ｎに溶接等により固定されている。正極集電板４Ｐは、正極突出部１１Ｐに溶接等により固定されている。これら正極集電板４Ｐと負極集電板４Ｎとは、中心軸ａを中心とした円形の外縁を有した概略平板状に形成され、中心軸方向Ｄａで突出部１１側を向く内側面２７と、中心軸方向Ｄａで内側面２７の反対側を向いて背合わせとなる外側面２８とを有している。

【0025】

正極集電板４Ｐは、正極突出部１１Ｐと同一の金属を含む金属により形成されている。すなわち、本実施形態の正極集電板４Ｐは、アルミニウム合金により形成されている。負極集電板４Ｎは、負極突出部１１Ｎと同一の金属を含む金属により形成されている。負極集電板４Ｎは、１０００℃以上の融点を有する材料によって形成されている。本実施形態の負極集電板４Ｎは、銅により形成されている。なお、図１に示すように、本実施形態における集電板４の中央部には、中心軸方向Ｄａの突出部１１側に向かって突出する凸部２９が形成されている。さらに、集電板４の凸部２９には、貫通孔３０が形成されている。凸部２９は、円筒状セル３の中央部に形成され中心軸方向Ｄａに延びる断面円形の空洞部３１に挿入されている。

【0026】

図１に示すように、端子板５は、ケーシング２の開口部８を閉塞している。本実施形態の端子板５は、端子板本体３５と、圧力調整弁３６と、封口ゴム３７と、を少なくとも備えている。端子板本体３５は、中心軸方向Ｄａから見て円形をなしており、その中央部に孔３５ｈを有している。圧力調整弁３６は、端子板本体３５の中央部に配置され、孔３５ｈを介して収容空間７の圧力を調整する。封口ゴム３７は、端子板本体３５とケーシング２の開口部８の内周面との隙間をシールしている。圧力調整弁３６は、端子板本体３５の孔３５ｈから収容空間７に電解液６を注入したあとに孔３５ｈを塞ぐように取り付けられる。

【0027】

《円筒状セルの製造装置の構成》
上記したような円筒状セル３は、図５に示すような製造装置１００によって製造される。製造装置１００は、装置基部１０１と、複数のロール支持部１０２と、巻き付けローラー１１０と、複数の中間ガイド１２０と、を備えている。

【0028】

複数のロール支持部１０２は、装置基部１０１に支持されている。複数のロール支持部１０２は、正電極箔９Ｐ（及び正極突出部１１Ｐ）、負電極箔９Ｎ（及び負極突出部１１Ｎ）、２組のセパレータ１０の原反ロール１０３、１０４、１０５、１０６を、それぞれ回転自在に支持する。原反ロール１０３は、正電極箔９Ｐ（及び正極突出部１１Ｐ）を形成する、帯状に延びる正極材１０３ｍが、ロール状に巻き回されたものである。原反ロール１０４は、負電極箔９Ｎ（及び負極突出部１１Ｎ）を形成する、帯状に延びる負極材１０４ｍが、ロール状に巻き回されたものである。原反ロール１０５、１０６は、それぞれ、セパレータ１０を形成する、帯状に延びるセパレータ材１０５ｍ、１０６ｍが、ロール状に巻き回されたものである。正極材１０３ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０５ｍ、１０６ｍは、それぞれ、その延伸方向Ｄｅの第二側Ｄｅ２側の原反ロール１０３、１０４、１０５、１０６から繰り出される。繰り出された正極材１０３ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０５ｍ、１０６ｍは、複数の中間ガイド１２０に案内されて、巻き付けローラー１１０へと供給される。

【0029】

巻き付けローラー１１０は、装置基部１０１に回転自在に支持されている。巻き付けローラー１１０は、モーター（図示せず）によって回転駆動される。巻き付けローラー１１０は、原反ロール１０３から繰り出された正極材１０３ｍと、原反ロール１０５から繰り出されたセパレータ材１０５ｍと、原反ロール１０４から繰り出された負極材１０４ｍと、原反ロール１０６から繰り出されたセパレータ材１０６ｍとを、積層した状態で巻き取る。巻き付けローラー１１０は、帯状にそれぞれ延びる、正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍの延伸方向Ｄｅの第一側Ｄｅ１を円筒状に巻き回すことで、円筒状セル３を形成する。

【0030】

複数の中間ガイド１２０は、原反ロール１０３、１０５、１０４、１０６から正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍを繰り出す部分と、正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍを巻き取る巻き付けローラー１１０との間に配置されている。複数の中間ガイド１２０は、原反ロール１０３、１０５、１０４、１０６から繰り出される正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍの移動経路上にそれぞれ複数配置されている。各中間ガイド１２０は、装置基部１０１に支持されている。

【0031】

各中間ガイド１２０は、正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍの表面に接している。各中間ガイド１２０は、正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍの表面を、正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍが帯状に延びる延伸方向Ｄｅに交差する方向に押圧している。正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍは、それぞれ、各中間ガイド１２０で押圧されることによって、正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍの延伸方向Ｄｅに沿った方向の張力が付与されている。
ここで、各中間ガイド１２０は、スプリング等の弾性部材や、空気圧、油圧等により、正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍを押圧するようにしてもよい。また、中間ガイド１２０は、装置基部１０１に回転自在に支持されていてもよい。

【0032】

《リチウムイオン系蓄電デバイスの製造方法》
上記リチウムイオン系蓄電デバイスの製造方法を説明する。
図６に示すように、リチウムイオン系蓄電デバイスの製造方法Ｓ１０は、円筒状セル３を形成する工程Ｓ１１と、円筒状セル３をケーシング２内に収容する工程Ｓ１２と、を含んでいる。

【0033】

円筒状セル３を形成する工程Ｓ１１では、電極箔９とセパレータ１０とを積層し、積層された電極箔９、及びセパレータ１０の延伸方向Ｄｅに張力を付与しつつ、電極箔９、及びセパレータ１０の延伸方向Ｄｅの第一側Ｄｅ１を巻き取る。これには、例えば、上記製造装置１００を用いる。原反ロール１０３、１０５、１０４、１０６から正極材１０３ｍ（電極箔９）、セパレータ材１０５ｍ（セパレータ１０）、負極材１０４ｍ（電極箔９）、セパレータ材１０６ｍ（セパレータ１０）を繰り出し、これらを、巻き付けローラー１１０、または巻き付けローラー１１０の手前の位置で合流させて積層する。積層された正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍは、それぞれの延伸方向Ｄｅの第一側Ｄｅ１で、巻き付けローラー１１０によって巻き取られる。正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍを所定長巻き取った段階で、製造装置１００では、切断機構（図示せず）により、原反ロール１０３、１０５、１０４、１０６から繰り出される正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍを切断する。切断された正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍの終端は、粘着テープ５０により、円筒状セル３の外周面に固定される。このようにして、円筒状セル３が形成される。

【0034】

正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍを巻き付けローラー１１０によって巻き取るとき、正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍのそれぞれに張力が付与される。この張力は、正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍの移動経路上に配置された複数の中間ガイド１２０により調整可能とされている。

【0035】

各中間ガイド１２０は、正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍを蛇行させることで、正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍの表面を、正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍが帯状に延びる延伸方向Ｄｅに交差する方向に押圧している。そして、各中間ガイド１２０の位置は移動可能となっており、各中間ガイド１２０の位置を移動させることで、正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍの各張力を調整可能としている。なお、各中間ガイド１２０は、スプリング等の弾性部材や、空気圧、油圧等により、正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍに対する押圧力を調整可能とし、これにより、正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍの各張力を調整可能としてもよい。

【0036】

このように、張力を付与しながら、積層された正極材１０３ｍ、セパレータ材１０５ｍ、負極材１０４ｍ、セパレータ材１０６ｍを巻き取ることによって、形成される円筒状セル３は、ケーシング２内に収容される前の段階で、セパレータ１０を介して対向する電極箔９同士（正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎ）の間に、接圧が付与されている。

【0037】

円筒状セル３をケーシング２内に収容する工程Ｓ１２では、工程Ｓ１１で形成された円筒状セル３を、ケーシング２内に収容する。これに先立ち、円筒状セル３の突出部１１に、集電板４を溶接により接合する。突出部１１と集電板４とが接合された構造体は、端子板本体３５を集電板４に溶接後、ケーシング２に収容される。その後、ケーシング２の開口部８が端子板５の封口ゴム３７により閉塞され、端子板本体３５の孔３５ｈから電解液６が注入されて、圧力調整弁３６が取り付けられる。これにより、リチウムイオン系蓄電デバイス１が製造される。

【0038】

＜作用効果＞
上記のリチウムイオン系蓄電デバイス１の製造方法Ｓ１０、及びリチウムイオン系蓄電デバイス１では、円筒状セル３の電極箔９、及びセパレータ１０に張力を付与することによって、円筒状セル３を構成する正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間に、円筒状セル３の巻き回し方向の全体にわたって、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間に、０．５ＭＰａ以上０．７ＭＰａ以下の均一な接圧が付与される。これにより、円筒状セル３の全体にわたって、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間隙の均一化が図られる。そのため、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの接圧が適正に管理され、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間の電気抵抗のばらつきが抑えられる。その結果、電極箔９（負電極箔９Ｎ）に、リチウムが析出することが抑えられる。
よって、リチウムの析出を抑えることで、リチウムの失活速度を低減し、リチウムイオン系蓄電デバイス１の耐久性を高めることができる。これにより、特に、リチウムイオン系蓄電デバイス１に大電流を流して使用しても、高い耐久性を維持することができる。

【0039】

さらに、円筒状セル３は、ケーシング２内に収容される前の段階で、セパレータ１０を介して対向する電極箔９同士の間に、所定範囲の接圧が付与されている。電極箔９同士の間に接圧を付与する他の手法としては、例えば、円筒状セル３を、ケーシング２内に圧入することで、ケーシング２から円筒状セル３に接圧を付与する方法がある。しかし、このような他の手法では、ケーシング２から円筒状セル３に接圧が付与される部分が、円筒状セル３とケーシングとが接触する部分に限られる。このため、例えば、角筒状のケーシング２内に円筒状セル３を圧入した場合、ケーシング２から円筒状セル３に付与される接圧の分布が不均一なものとなってしまう。また、ケーシング２に円筒状セル３を圧入するには、手間も掛かる。
これに対し、上記のリチウムイオン系蓄電デバイス１の製造方法Ｓ１０では、ケーシング２内に円筒状セル３が収容される前の段階で、電極箔９同士の間に接圧が付与されているので、円筒状セル３の巻き回し方向の全体にわたって、電極箔９同士の間に、均一な接圧を容易に付与することができる。また、このような円筒状セル３は、ケーシング２内に圧入する必要が無いため、その組立作業も容易に行える。

【0040】

さらに、中間ガイド１２０により、電極箔９、及びセパレータ１０を、電極箔９、及びセパレータ１０の延伸方向Ｄｅに交差する方向に押圧することにより、電極箔９、及びセパレータ１０に張力を、簡易な構成で付与することができる。

【0041】

［実施例］
上記したようなリチウムイオン系蓄電デバイス１の製造方法Ｓ１０により、円筒状セル３を形成し、リチウムの析出状況を確認したので、その結果を示す。
円筒状セル３は、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間に、０．５ＭＰａの接圧が作用するように製作した。比較のため、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間に作用する接圧が、０．０１ＭＰａ（比較例１）、０．０４ＭＰａ（比較例２）となるセルを用意した。
これらの実施例の円筒状セル３、及び比較例１、２のセルそれぞれについて、温度８０℃、試験時間１６０時間、試験電圧を２．８Ｖから３．９５Ｖの間で変動させて充放電を繰り返すサイクル試験を実施した。その結果、正電極箔９Ｐと負電極箔９Ｎとの間に、０．５ＭＰａの接圧が作用している円筒状セル３においては、リチウムの析出が認められなかった。これに対し、接圧を０．０１ＭＰａ、０．０４ＭＰａとした比較例１、２では、負電極箔９Ｎにリチウムの析出が認められた。

【0042】

＜その他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0043】

上記の実施形態では、中間ガイド１２０により、電極箔９、及びセパレータ１０に張力を付与する構成としたが、これに限られない。例えば、原反ロール１０３～１０６を支持するロール支持部１０２において、原反ロール１０３～１０６から電極箔９、及びセパレータ１０を繰り出す方向と反対方向のトルクを原反ロール１０３～１０６に付与することで、電極箔９、及びセパレータ１０に張力を付与するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0044】

１…リチウムイオン系蓄電デバイス ２…ケーシング ３…円筒状セル ６…電解液 ９…電極箔 １０…セパレータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】