特開 2024-126328 電極部材の製造方法および電池の製造方法

(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】P2024126328

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】電極部材の製造方法および電池の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 4/139 20100101AFI20240912BHJP

   H01M 4/13 20100101ALI20240912BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20240912BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20240912BHJP

   H01M 10/0585 20100101ALI20240912BHJP

   H01M 50/569 20210101ALI20240912BHJP

   H01M 50/186 20210101ALI20240912BHJP

   H01M 50/193 20210101ALI20240912BHJP

   H01M 4/04 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

H01M4/139

H01M4/13

H01M10/04 Z

H01M10/052

H01M10/0585

H01M50/569

H01M50/186

H01M50/193

H01M4/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023034631

(22)【出願日】2023-03-07

(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】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】100101203

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100104499

【弁理士】

【氏名又は名称】岸本 達人

(74)【代理人】

【識別番号】100129838

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 典輝

(72)【発明者】

【氏名】坂下 康広

(72)【発明者】

【氏名】石黒 裕嗣

(72)【発明者】

【氏名】夏目 敏宏

(72)【発明者】

【氏名】衣川 達哉

(72)【発明者】

【氏名】浅井 真也

(72)【発明者】

【氏名】山田 悠貴

(72)【発明者】

【氏名】松本 倫幸

【テーマコード（参考）】

5H011

5H028

5H029

5H043

5H050

【Ｆターム（参考）】

5H011AA09

5H011FF00

5H011GG01

5H011JJ12

5H011KK01

5H011KK04

5H028AA08

5H028BB01

5H028BB05

5H028BB14

5H028CC05

5H028CC08

5H028CC11

5H028CC19

5H028CC26

5H028HH05

5H028HH08

5H029AJ14

5H029BJ13

5H029BJ17

5H029CJ05

5H029CJ28

5H029DJ05

5H029HJ04

5H029HJ12

5H029HJ14

5H043AA19

5H043BA11

5H043BA19

5H043CA04

5H043CA13

5H043DA27

5H043HA11E

5H043LA21E

5H050AA19

5H050BA08

5H050BA17

5H050DA20

5H050FA02

5H050FA03

5H050GA07

5H050GA26

5H050HA04

5H050HA12

5H050HA14

(57)【要約】

【課題】本開示は、集電体にシワが生じることを抑制可能な電極部材の製造方法を提供することを主目的とする。
【解決手段】
本開示においては、電池に用いられる電極部材の製造方法であって、集電体および活物質層を有する電極シートを準備する電極シート準備工程と、上記電極シートの一方の表面上に、上記集電体の外縁に沿って、樹脂製の第１枠部材を配置し、上記電極シートの他方の表面上に、上記集電体の外縁に沿って、樹脂製の第２枠部材を配置する枠部材配置工程と、上記第１枠部材および上記第２枠部材を、上記集電体に熱溶着させる熱溶着工程と、を有し、上記枠部材配置工程において、第１枠部材および上記集電体の間に機能性部材を配置し、上記熱溶着工程は、所定の第１溶着処理および第２溶着処理を有する、電極部材の製造方法を提供することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電池に用いられる電極部材の製造方法であって、
集電体と、前記集電体の少なくとも一方の表面上に配置された活物質層と、を有し、かつ、厚さ方向である第１方向から見て、前記集電体の外縁が、前記活物質層の外縁より外側に位置する、電極シートを準備する電極シート準備工程と、
前記電極シートの一方の表面上に、前記集電体の外縁に沿って、樹脂製の第１枠部材を配置し、前記電極シートの他方の表面上に、前記集電体の外縁に沿って、樹脂製の第２枠部材を配置する枠部材配置工程と、
前記第１枠部材および前記第２枠部材を、前記集電体に熱溶着させる熱溶着工程と、
を有し、
前記枠部材配置工程において、一端が前記第１枠部材および前記集電体の間に位置し、他端が前記第１枠部材および前記第２枠部材より外側に位置するように、機能性部材を配置し、
前記熱溶着工程は、
前記第１方向から見て、前記機能性部材と重複するように設定した第１加工領域に対して、前記第１方向における両側から、加熱および加圧を行い、前記第１枠部材および前記第２枠部材を、前記集電体に熱溶着させる、第１溶着処理と、
前記第１溶着処理の後に、前記第１加工領域よりも前記活物質層側に設定した第２加工領域に対して、前記第１方向における両側から、加熱および加圧を行い、前記第１枠部材および前記第２枠部材を、前記集電体に熱溶着させる第２溶着処理と、
を有する、電極部材の製造方法。

【請求項2】

前記第２加工領域は、前記機能性部材を含まない領域である、請求項１に記載の電極部材の製造方法。

【請求項3】

前記第１枠部材を構成する樹脂の融点をＴ_Ｍ１とした場合に、前記第１溶着処理における加熱温度が、（Ｔ_Ｍ１±１０）℃であり、
前記第２溶着処理における加熱温度が、前記第１溶着処理における加熱温度より高い、請求項１に記載の電極部材の製造方法。

【請求項4】

前記第２加工領域は、前記第１方向から見て、前記第１枠部材および前記第２枠部材と重複する前記集電体を含む第１領域と、前記第１枠部材および前記第２枠部材と重複しない前記集電体を含む第２領域と、を含む、請求項１に記載の電極部材の製造方法。

【請求項5】

前記電極シートが、前記集電体と、前記集電体の一方の表面上に配置された正極活物質層と、前記集電体の他方の表面上に配置された負極活物質層と、を有するバイポーラ電極シートである、請求項１に記載の電極部材の製造方法。

【請求項6】

前記機能性部材が、電圧検出端子であり、
前記枠部材配置工程において、前記電圧検出端子が前記集電体に溶接される、請求項１に記載の電極部材の製造方法。

【請求項7】

前記第１方向から見て、前記電極シートの形状は四角形であり、前記四角形を構成する各辺の長さは、それぞれ２０ｃｍ以上である、請求項１に記載の電極部材の製造方法。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれかの請求項に記載の電極部材の製造方法により、電極部材を準備する電極部材準備工程と、
複数の前記電極部材を、前記第１方向に積層して電極積層体を形成し、前記電極積層体における前記第１枠部材および前記第２枠部材を熱溶着し、シール部材を形成するシール部材形成工程と、
を有する電池の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電極部材の製造方法および電池の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

単電池の周囲にシール部材を設けて、短絡（液絡）を防止したバイポーラ電池が知られている。例えば、特許文献１には、単電池の周囲を取り囲み、集電体の間に設けられたシール部材を有し、バイポーラ電池の平面図においてシール部材が集電体の外部へ突出し、さらに隣接するシール部材が互いに接着してなる、バイポーラ電池が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－１９０７１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

単電池を構成する集電体の間にシール部材を設けるにあたり、集電体の外縁に沿って、樹脂製の枠部材（シール部材を形成するための部材）を集電体に熱溶着させる場合がある。枠部材を集電体に熱溶着させると、集電体および枠部材の膨張収縮差によって、集電体にシワが生じ、電池のシール性が低下する場合がある。特に、集電体の表面の一部に、端子部材等の機能性部材を配置して、その上から樹脂製の枠部材を溶着しようとすると、機能性部材が集電体表面に対して凸部となるため、枠部材の溶着時のシワが顕著に生じやすくなる。

【0005】

本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、集電体にシワが生じることを抑制可能な電極部材の製造方法を提供することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

［１］
電池に用いられる電極部材の製造方法であって、
集電体と、上記集電体の少なくとも一方の表面上に配置された活物質層と、を有し、かつ、厚さ方向である第１方向から見て、上記集電体の外縁が、上記活物質層の外縁より外側に位置する、電極シートを準備する電極シート準備工程と、
上記電極シートの一方の表面上に、上記集電体の外縁に沿って、樹脂製の第１枠部材を配置し、上記電極シートの他方の表面上に、上記集電体の外縁に沿って、樹脂製の第２枠部材を配置する枠部材配置工程と、
上記第１枠部材および上記第２枠部材を、上記集電体に熱溶着させる熱溶着工程と、
を有し、
上記枠部材配置工程において、一端が上記第１枠部材および上記集電体の間に位置し、他端が上記第１枠部材および上記第２枠部材より外側に位置するように、機能性部材を配置し、
上記熱溶着工程は、
上記第１方向から見て、上記機能性部材と重複するように設定した第１加工領域に対して、上記第１方向における両側から、加熱および加圧を行い、上記第１枠部材および上記第２枠部材を、上記集電体に熱溶着させる、第１溶着処理と、
上記第１溶着処理の後に、上記第１加工領域よりも上記活物質層側に設定した第２加工領域に対して、上記第１方向における両側から、加熱および加圧を行い、上記第１枠部材および上記第２枠部材を、上記集電体に熱溶着させる第２溶着処理と、
を有する、電極部材の製造方法。

【0007】

［２］
上記第２加工領域は、上記機能性部材を含まない領域である、［１］に記載の電極部材の製造方法。

【0008】

［３］
上記第１枠部材を構成する樹脂の融点をＴ_Ｍ１とした場合に、上記第１溶着処理における加熱温度が、（Ｔ_Ｍ１±１０）℃であり、
上記第２溶着処理における加熱温度が、上記第１溶着処理における加熱温度より高い、［１］または［２］に記載の電極部材の製造方法。

【0009】

［４］
上記第２加工領域は、上記第１方向から見て、上記第１枠部材および上記第２枠部材と重複する上記集電体を含む第１領域と、上記第１枠部材および上記第２枠部材と重複しない上記集電体を含む第２領域と、を含む、［１］から［３］のいずれかに記載の電極部材の製造方法。

【0010】

［５］
上記電極シートが、上記集電体と、上記集電体の一方の表面上に配置された正極活物質層と、上記集電体の他方の表面上に配置された負極活物質層と、を有するバイポーラ電極シートである、［１］から［４］のいずれかに記載の電極部材の製造方法。

【0011】

［６］
上記機能性部材が、電圧検出端子であり、
上記枠部材配置工程において、上記電圧検出端子が上記集電体に溶接される、［１］から［５］のいずれかに記載の電極部材の製造方法。

【0012】

［７］
上記第１方向から見て、上記電極シートの形状は四角形であり、上記四角形を構成する各辺の長さは、それぞれ２０ｃｍ以上である、［１］から［６］のいずれかに記載の電極部材の製造方法。

【0013】

［８］
［１］から［７］のいずれかに記載の電極部材の製造方法により、電極部材を準備する電極部材準備工程と、
複数の上記電極部材を、上記第１方向に積層して電極積層体を形成し、上記電極積層体における上記第１枠部材および上記第２枠部材を熱溶着し、シール部材を形成するシール部材形成工程と、
を有する電池の製造方法。

【発明の効果】

【0014】

本開示においては、集電体にシワが生じることを抑制した電極部材が得られるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本開示における電極部材を例示する概略平面図および概略断面図である。

【図2】本開示における電極部材の製造方法を例示するフロー図である。

【図3】本開示における電極部材の製造方法を例示する概略平面図および概略断面図である。

【図4】本開示における電極部材の製造方法を例示する概略平面図および概略断面図である。

【図5】本開示における電極シートを例示する概略平面図および概略断面図である。

【図6】本開示における電池の製造方法を例示するフロー図である。

【図7】本開示における電池の製造方法を例示する概略断面図である。

【図8】本開示における電池を例示する概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本開示における実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。以下に示す各図は、模式的に示したものであり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。また、本明細書において、ある部材に対して他の部材を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」または「下に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある部材に接するように、直上または直下に他の部材を配置する場合と、ある部材の上方または下方に、別の部材を介して他の部材を配置する場合との両方を含む。

【0017】

Ａ．電極部材の製造方法
まず、本開示における電極部材の製造方法により得られる、電極部材について説明する。図１（ａ）は、本開示における電極部材を例示する概略平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における領域Ｘの拡大図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）におけるＡ－Ａ断面図である。

【0018】

図１（ａ）～（ｃ）に示すように、電極部材ＥＭは、電極シートＥＳと、樹脂製の枠部材５と、機能性部材６と、を有する。機能性部材は、後述するように、例えば、集電体に溶接された電圧検出端子である。図１（ｃ）に示す電極シートＥＳは、集電体１と、集電体１の一方の表面上に配置された正極活物質層２と、集電体１の他方の表面上に配置された負極活物質層３と、を有するバイポーラ電極シートである。

【0019】

図１（ａ）に示すように、厚さ方向である第１方向Ｄ_１から見て、枠部材５は、電極シートＥＳにおける集電体１の外縁Ｏ_１に沿って配置される。また、図１（ｃ）に示すように、第１方向Ｄ_１に直交する第２方向Ｄ_２から見て、枠部材５は、通常、集電体１の一方の主面ｐの一部と、集電体１の他方の主面ｑの一部と、集電体１の外縁を構成する側面ｒの全体と、を覆う。また、図１（ａ）～（ｃ）に示すように、機能性部材６は、一端ｔ１が枠部材５および集電体１の間に位置し、他端ｔ２が枠部材５より外側に位置するように配置されている。

【0020】

図２（ａ）、（ｂ）は、本開示における電極部材の製造方法を例示するフロー図である。図２（ａ）に示すように、本開示における電極部材の製造方法は、電極シート準備工程、枠部材配置工程、熱溶着工程を有する。熱溶着工程では、第１溶着処理および第２溶着処理を少なくとも行う。また、図２（ｂ）に示すように、熱溶着工程において、第１溶着処理の前に、仮溶着処理を行ってもよい。

【0021】

図３および図４は、本開示における電極部材の製造方法を例示する概略平面図および概略断面図である。なお、図３および図４は、いずれも、図１（ｂ）および図１（ｃ）と同様に、図１（ａ）における領域Ｘに相当する領域を示している。また、図３（ａ－１）、図３（ｂ－１）、図３（ｃ－１）および図３（ｄ－１）は、本開示における電極部材の製造方法を例示する概略平面図である。また、図３（ａ－２）は、図３（ａ－１）のＡ－Ａ断面図であり、図３（ｂ－２）は、図３（ｂ－１）のＡ－Ａ断面図であり、図３（ｃ－２）は、図３（ｃ－１）のＡ－Ａ断面図であり、図３（ｄ－２）は、図３（ｄ－１）のＡ－Ａ断面図である。また、図３（ｄ－３）は、図３（ｄ－１）のＢ－Ｂ断面図である。また、図４（ａ－１）、図４（ｂ－１）および図４（ｃ－１）は、本開示における電極部材の製造方法を例示する概略平面図である。また、図４（ａ－２）は、図４（ａ－１）のＡ－Ａ断面図であり、図４（ｂ－２）は、図４（ｂ－１）のＡ－Ａ断面図であり、図４（ｃ－２）は、図４（ｃ－１）のＡ－Ａ断面図である。また、図４（ａ－３）は、図４（ａ－１）のＢ－Ｂ断面図であり、図４（ｂ－３）は、図４（ｂ－１）のＢ－Ｂ断面図であり、図４（ｃ－３）は、図４（ｃ－１）のＢ－Ｂ断面図である。

【0022】

まず、図３（ａ－１）、（ａ－２）に示すように、電極シートＥＳを準備する（電極シート準備工程）。なお、図３（ａ－１）、（ａ－２）では、便宜上、電極シートＥＳにおける集電体１のみを示している。次に、図３（ｂ－１）、（ｂ－２）に示すように、電極シートＥＳの一方の表面と対向するように、機能性部材６を配置し、図３（ｃ－１）、（ｃ－２）に示すように、電極シートＥＳの他方の表面と対向するように、第２枠部材５ｂを配置し、図３（ｄ－１）、（ｄ－２）に示すように、機能性部材６を覆い、かつ、電極シートＥＳの一方の表面と対向するように、第１枠部材５ａを配置する（枠部材配置工程）。

【0023】

続いて、熱溶着工程を行う。具体的には、図４（ａ－１）、（ａ－２）、（ａ－３）に示すように、加熱した治具２０を、第１枠部材５ａおよび第２枠部材５ｂに、それぞれ押し付け、第１枠部材５ａおよび第２枠部材５ｂを、それぞれ、集電体１に点溶着等により固定する（仮溶着処理）。点溶着等により形成された仮溶着点７は、機能性部材６と重複しないように配置される。次に、図４（ｂ－１）、（ｂ－２）、（ｂ－３）に示すように、機能性部材６と重複するように設定した第１加工領域Ｒ_１に対して、加熱された治具３０を、第１枠部材５ａおよび第２枠部材５ｂに、それぞれ押し付け、第１枠部材５ａおよび第２枠部材５ａを、集電体１に熱溶着させる（第１溶着処理）。第１加工領域Ｒ_１は、熱溶着処理による加工の対象となる領域であり、例えば、枠部材を構成する各辺に対して、それぞれ設定される。図４（ｂ－１）、（ｂ－２）、（ｂ－３）では、代表的な一つの辺について説明している。次に、図４（ｃ－１）、（ｃ－２）、（ｃ－３）に示すように、第１加工領域Ｒ_１よりも活物質層側（図面上側）に設定した第２加工領域Ｒ_２に対して、加熱された治具３０を、第１枠部材５ａおよび第２枠部材５ｂに、それぞれ押し付け、第１枠部材５ａおよび第２枠部材５ｂを、集電体１に熱溶着させる（第２溶着処理）。

【0024】

本開示によれば、熱溶着工程において、第１溶着処理および第２溶着処理を行うことで、樹脂製の枠部材の溶着に伴う集電体のシワ発生が抑制された電極部材が得られる。上述したように、従来の方法で、集電体に樹脂製の枠部材を熱溶着させると、集電体および樹脂製の枠部材の膨張収縮差によって、集電体に大きなシワが生じる場合がある。集電体に大きなシワが生じると、そのシワが起点となって電池のシール性を悪化させる虞があり、好ましくない。特に、集電体の表面の一部に端子部材等の機能性部材を配置して、その上から樹脂製の枠部材を溶着しようとすると、機能性部材が集電体の表面に対して凸部となるため、集電体にシワが生じやすくなる。

【0025】

これに対して、本開示においては、まず、機能性部材を含む第１加工領域に対して、第１溶着処理により、機能性部材と集電体との段差を埋めるように、枠部材を集電体に溶着させ、その後、第１加工領域よりも内側（活物質層側）に設定した第２加工領域に対して、第２溶着処理により、枠部材を集電体に溶着させる。このように、機能性部材と集電体との段差を埋めるように第１溶着処理を行い、その後、第１加工領域よりも内側（活物質層側）に設定した第２加工領域に対して第２溶着処理を行うことで、上記段差に起因して集電体にシワが生じることを抑制した電極部材が得られる。

【0026】

特に、機能性部材を含む第１加工領域に対して、第１溶着処理により、比較的低温（第２溶着処理における加熱温度より低温）で枠部材を集電体に溶着させ、その後、機能性部材を含まない第２加工領域に対して、第２溶着処理により、通常の溶着温度で枠部材を集電体に溶着させることで、集電体にシワが生じることを抑制しつつ、枠部材と集電体との接着強度が十分に確保された電極部材が得られる。

【0027】

また、特に電極シートが大型化すると、加熱時の集電体および枠部材の伸び量の差も大きくなるため、枠部材の溶着時に集電体にシワが生じやすくなる。これに対して、本開示においては、第１溶着処理および第２溶着処理の２段階で溶着を行うことで、電極シートが大型化することによる集電体と枠部材との伸び量の差の影響を小さくすることができる。また、電極シートが大型化すると、膨張収縮差によるシワの発生に加えて、膨張収縮差による反りの発生が顕著になる。これに対して、本開示においては、第１溶着処理および第２溶着処理の２段階で溶着を行うことで、膨張収縮差の影響を抑制することができるため、反りの発生も低減できる。

【0028】

１．電極シート準備工程
本開示における電極シート準備工程は、集電体と、上記集電体の少なくとも一方の表面上に配置された活物質層と、を有し、かつ、厚さ方向である第１方向から見て、上記集電体の外縁が、上記活物質層の外縁より外側に位置する、電極シートを準備する工程である。

【0029】

図５（ａ）は、本開示における電極シートを例示する概略平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＡ－Ａ断面図である。図５（ａ）、（ｂ）に示す電極シートＥＳは、集電体１と、集電体１の一方の表面上に配置された正極活物質層２と、集電体１の他方の表面上に配置された負極活物質層３と、を有するバイポーラ電極シートである。また、図５（ａ）に示すように、第１方向Ｄ_１から見て、集電体１の外縁Ｏ_１は、正極活物質層２の外縁Ｏ_２より外側に位置している。すなわち、集電体１は、正極活物質層２から枠状に露出している。また、特に図示しないが、第１方向から見て、集電体の外縁は、負極活物質層の外縁より外側に位置している。すなわち、集電体は、負極活物質層から枠状に露出している。また、本開示における電極シートは、バイポーラ電極シートでなくてもよい。具体的に、電極シートは、集電体と、上記集電体の一方の表面上に配置された正極活物質層または負極活物質層と、を有する電極シートであってもよい。

【0030】

集電体は、金属集電体であってもよく、樹脂集電体であってもよい。金属集電体は、樹脂製の枠部材との熱熱膨張率の差が大きいため、枠部材を集電体に熱溶着させる際に、集電体および枠部材の膨張収縮差によって、集電体にシワが生じやすくなる。金属集電体の材料として、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼が挙げられる。金属集電体は、単層であってもよく、複数の層を有していてもよい。複数の層を有する金属集電体としては、例えば、アルミニウム層および銅層が積層された金属集電体が挙げられる。一方、活物質層は、活物質を少なくとも有し、必要に応じて、導電材およびバインダーを有していてもよい。

【0031】

第１方向から見た電極シートの形状は、特に限定されないが、例えば、正方形、長方形等の四角形が挙げられる。第１方向から見て、電極シートの外縁を構成する各辺の長さは、それぞれ、例えば２０ｃｍ以上であり、５０ｃｍ以上であってもよく、１００ｃｍ以上であってもよい。一方、上記各辺の長さは、それぞれ、例えば２００ｃｍ以下である。

【0032】

電極シートの作製方法としては、例えば、集電体の表面上に、活物質、導電材およびバインダーを含有するスラリーを塗工し、乾燥することで、集電体の表面上に活物質層を形成する方法が挙げられる。

【0033】

２．枠部材配置工程
本開示における枠部材配置工程は、上記電極シートの一方の表面上に、上記集電体の外縁に沿って、樹脂製の第１枠部材を配置し、上記電極シートの他方の表面上に、上記集電体の外縁に沿って、樹脂製の第２枠部材を配置する工程である。本開示においては、第１枠部材および第２枠部材を、単に枠部材と称する場合がある。また、枠部材配置工程において、一端が上記第１枠部材および上記集電体の間に位置し、他端が上記第１枠部材および上記第２枠部材より外側に位置するように、機能性部材が配置される。機能性部材は、例えば、溶接により集電体に固定され、その後、集電体に枠部材が配置される。

【0034】

枠部材に用いられる樹脂としては、例えば、熱可塑性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、酸変性ポリエチレン、酸変性ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂が挙げられる。また、機能性部材としては、例えば、端子部材が挙げられる。端子部材としては、例えば、電圧検出端子が挙げられる。

【0035】

図３（ｂ－１）、（ｂ－２）に示すように、電極シートＥＳの表面と対向するように、機能性部材６を配置する。機能性部材６は、後述する第１枠部材５ａおよび第２枠部材５ｂの溶着時に動かないように、溶接などで集電体に固定されていることが好ましい。後述する図３（ｄ－２）に示すように、機能性部材６は、一端ｔ１が第１枠部材５ａおよび集電体１の間に位置し、他端ｔ２が第１枠部材５ａおよび第２枠部材５ｂより外側に位置するように配置される。すなわち、機能性部材６の他端ｔ２は、第１枠部材５ａおよび第２枠部材５ｂから突出している。

【0036】

図３（ｃ－１）、（ｃ－２）に示すように、電極シートＥＳの表面と対向するように、第２枠部材５ｂを配置する。また、図３（ｃ－２）に示すように、第２枠部材５ｂは、通常、第１方向Ｄ_１から見て、電極シートＥＳにおける集電体１と重複する部分と、電極シートＥＳにおける集電体１と重複しない部分と、を有する。集電体１と重複しない部分は、集電体１の外縁Ｏ_１から外側に、第２枠部材５ｂが突出した部分に該当する。

【0037】

図３（ｄ－１）、（ｄ－２）、（ｄ－３）に示すように、電極シートＥＳの表面と対向するように、第１枠部材５ａを配置する。図３（ｄ－１）に示すように、第１枠部材５ａは、通常、第１方向Ｄ_１から見て、電極シートＥＳにおける集電体１と重複する部分と、電極シートＥＳにおける集電体１と重複しない部分と、を有する。集電体１と重複しない部分は、集電体１の外縁Ｏ_１から外側に、第１枠部材５ａが突出した部分に該当する。また、第１枠部材５ａは、機能性部材６を覆うように配置される。

【0038】

３．熱溶着工程
本開示における熱溶着工程は、上記第１枠部材および上記第２枠部材を、上記集電体に熱溶着させる工程である。熱溶着工程では、後述する第１溶着処理および第２溶着処理を少なくとも行う。熱溶着工程では、さらに、後述する仮溶着処理を行ってもよい。

【0039】

（１）第１溶着処理
本開示における第１溶着処理は、上記第１方向から見て、上記機能性部材と重複するように設定した第１加工領域に対して、上記第１方向における両側から、加熱および加圧を行い、上記第１枠部材および上記第２枠部材を、上記集電体に熱溶着させる処理である。

【0040】

第１方向から見た第１加工領域の形状は、例えば、長方形等の四角形である。第１加工領域の形状に合わせて、後述する治具を選択する。また、図４（ｂ－１）に示すように、機能性部材６における一端ｔ１および他端ｔ２を結ぶ延在方向Ｄ_ｘにおける、第１加工領域Ｒ_１の長さをＬ_１とする。延在方向Ｄ_ｘは、上述した第１方向Ｄ_１に直交する方向である。Ｌ_１は、例えば１０ｍｍ以上であり、１５ｍｍ以上であってもよい。一方、Ｌ_１は、例えば５０ｍｍ以下である。また、上記延在方向に直交する方向における、第１加工領域Ｒ_１の長さは、後述する治具の形状に応じて、適宜設定されるが、通常、Ｌ_１より大きい。

【0041】

第１溶着処理では、通常、加熱された治具を、第１枠部材および第２枠部材に、それぞれ押し付ける。上記治具は、例えば、インパルスシーラーまたはヒートシーラ―である。第１溶着処理における加熱温度は、第１枠部材および第２枠部材を、集電体に熱溶着させることができる温度であれば特に限定されず、第１枠部材および第２枠部材の材料に応じて、適宜設定される。また、第１溶着処理における加熱温度は、後述する第２溶着処理における加熱温度より低いことが好ましい。

【0042】

ここで、第１枠部材を構成する樹脂の融点をＴ_Ｍ１とする。第１溶着処理における加熱温度は、例えば、（Ｔ_Ｍ１±１０）℃であることが好ましい。すなわち、第１溶着処理における加熱温度は、第１枠部材を構成する樹脂の融点近傍であることが好ましい。例えば、第１枠部材を構成する樹脂が、融点１２５℃のポリエチレンである場合、第１溶着処理における加熱温度は、１１５℃以上、１３５℃以下であることが好ましい。中でも、第１溶着処理における加熱温度は、Ｔ_Ｍ１℃以上であることが好ましい。例えば、第１枠部材を構成する樹脂が、融点１２５℃のポリエチレンである場合、第１溶着処理における加熱温度は、１２５℃以上であることが好ましい。また、第２枠部材を構成する樹脂の融点をＴ_Ｍ２とする。第１溶着処理における加熱温度は、例えば、（Ｔ_Ｍ２±１０）℃であることが好ましい。すなわち、第１溶着処理における加熱温度は、第２枠部材を構成する樹脂の融点近傍であることが好ましい。中でも、第１溶着処理における加熱温度は、Ｔ_Ｍ２℃以上であることが好ましい。第１枠部材および第２枠部材を構成する樹脂は、同じであってもよく、異なっていてもよい。第１枠部材および第２枠部材を構成する樹脂が異なる場合、第１溶着処理における加熱温度は、Ｔ_Ｍ１およびＴ_Ｍ２のうち、高い融点を基準として、その±１０℃の範囲内であることが好ましい。

【0043】

第１溶着処理における加熱温度は、上記のように、第１枠部材および第２枠部材の材料に応じて、適宜設定されるが、例えば９０℃以上であり、１１０℃以上であってもよい。一方、上記加熱温度は、例えば１４０℃以下であり、１２０℃以下であってもよい。また、第１溶着処理において印加する圧力（面圧）は、例えば、０．３ＭＰａ以上であり、０．５ＭＰａ以上であってもよい。一方、上記圧力は、例えば５ＭＰａ以下である。また、第１溶着処理における溶着時間は、例えば、０．５秒間以上、５秒間以下である。

【0044】

（２）第２溶着処理
本開示における第２溶着処理は、上記第１溶着処理の後に、上記第１加工領域よりも上記活物質層側に設定した第２加工領域に対して、上記第１方向における両側から、加熱および加圧を行い、上記第１枠部材および上記第２枠部材を、上記集電体に熱溶着させる処理である。

【0045】

第２溶着処理における第２加工領域は、第１溶着処理における第１加工領域より、活物質層側に設定される。特に、図４（ｃ－１）に示すように、機能性部材６における一端ｔ１および他端ｔ２を結ぶ延在方向Ｄ_ｘに沿って、第２加工領域は、第１加工領域より、活物質層側（図面上側）に設定されることが好ましい。また、図４（ｃ－１）に示すように、第２溶着処理における加工領域Ｒは、機能性部材６を含まない領域であることが好ましい。一方、特に図示しないが、第２溶着処理における加工領域は、機能性部材の一部を含む領域であってもよい。

【0046】

図４（ｃ－１）、（ｃ－２）、（ｃ－３）に示すように、第２加工領域Ｒ_２は、第１枠部材５ａおよび第２枠部材５ｂと重複する集電体１を含む第１領域Ｒ_２１と、第１枠部材５ａおよび第２枠部材５ｂと重複しない集電体１を含む第２領域Ｒ_２２と、を含むことが好ましい。

【0047】

第２溶着処理では、通常、加熱された治具を、第１枠部材および第２枠部材に、それぞれ押し付ける。上記治具は、例えば、インパルスシーラーまたはヒートシーラ―である。また、第２溶着処理に用いる治具は、第１溶着処理に用いる治具と同じであることが好ましい。第２溶着処理における加熱温度は、第１枠部材および第２枠部材を、集電体に熱溶着させることができる温度であれば特に限定されず、第１枠部材および第２枠部材の材料に応じて、適宜設定される。第２溶着処理における加熱温度は、第１溶着処理における加熱温度より高いことが好ましい。シール性が良好な電極部材が得られるからである。第２溶着処理における加熱温度と、第１溶着処理における加熱温度との差は、例えば５℃以上であり、１０℃以上であってもよく、２０℃以上であってもよい。一方、上記差は、例えば５０℃以下である。

【0048】

ここで、第１枠部材を構成する樹脂の融点をＴ_Ｍ１とする。第２溶着処理における加熱温度は、例えば、（Ｔ_Ｍ１＋１５）℃以上、（Ｔ_Ｍ１＋６５）℃以下であることが好ましい。例えば、第１枠部材を構成する樹脂が、融点１２５℃のポリエチレンである場合、第２溶着処理における加熱温度は、１４０℃以上、１９０℃以下であることが好ましい。また、第２枠部材を構成する樹脂の融点をＴ_Ｍ２とする。第２溶着処理における加熱温度は、例えば、（Ｔ_Ｍ２＋１５）℃以上、（Ｔ_Ｍ２＋６５）℃以下であることが好ましい。第１枠部材および第２枠部材を構成する樹脂は、同じであってもよく、異なっていてもよい。第１枠部材および第２枠部材を構成する樹脂が異なる場合、第２溶着処理における加熱温度は、Ｔ_Ｍ１およびＴ_Ｍ２のうち、高い融点を基準として、＋１５℃以上、＋６５℃以下であることが好ましい。

【0049】

第２溶着処理における加熱温度は、上記のように、第１枠部材および第２枠部材の材料に応じて、適宜設定されるが、例えば１２０℃以上であり、１４０℃以上であってもよい。一方、上記加熱温度は、例えば１７０℃以下であり、１５０℃以下であってもよい。また、第２溶着処理において印加する圧力（面圧）は、例えば、０．３ＭＰａ以上であり、０．５ＭＰａ以上であってもよい。一方、上記圧力は、例えば５ＭＰａ以下である。また、第２溶着処理における溶着時間は、例えば、０．５秒間以上、５秒間以下である。

【0050】

（３）仮溶着処理
本開示における仮溶着処理は、上記第１溶着処理の前に、上記第１枠部材および上記集電体、ならびに、上記第２枠部材および上記集電体を、点溶着により、それぞれ固定する工程である。仮溶着処理を行うことで、第１溶着処理の際に、枠部材および集電体の位置ズレが生じることを防止できる。

【0051】

図４（ａ－１）、（ａ－３）に示すように、仮溶着処理では、通常、加熱された治具２０を、第１枠部材５ａおよび第２枠部材５ｂに、それぞれ押し付ける。それにより、仮溶着点７が形成される。上記治具において、枠部材への当接面の形状は、特に限定されないが、例えば、円形、四角形が挙げられる。また、上記治具において、枠部材に押し付ける面の径は、例えば１ｍｍ以上７ｍｍ以下であり、２ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。上記治具は、例えば、溶着コテである。

【0052】

仮溶着処理における加熱温度は、第１枠部材および第２枠部材を、集電体に熱溶着させることができる温度であれば特に限定されず、第１枠部材および第２枠部材の材料に応じて、適宜設定される。ここで、第１枠部材を構成する樹脂の融点をＴ_Ｍ１とし、第２枠部材を構成する樹脂の融点をＴ_Ｍ２とする。Ｔ_Ｍ１およびＴ_Ｍ２は、同じであってもよく、異なっていてもよい。仮溶着処理における第１枠部材側の加熱温度は、例えば、（Ｔ_Ｍ１－１５）℃以上、（Ｔ_Ｍ１＋５）℃以下であることが好ましい。例えば、第１枠部材を構成する樹脂が、融点１２５℃のポリエチレンである場合、仮溶着処理における第１枠部材側の加熱温度は、１１０℃以上、１３０℃以下であることが好ましい。仮溶着処理における第２枠部材側の加熱温度は、例えば、（Ｔ_Ｍ２－１５）℃以上、（Ｔ_Ｍ２＋５）℃以下であることが好ましい。

【0053】

仮溶着処理における加熱温度は、上記のように、第１枠部材および第２枠部材の材料に応じて、適宜設定されるが、例えば１１０℃以上であり、１３０℃以上であってもよい。一方、上記加熱温度は、例えば１７０℃以下であり、１５０℃以下であってもよい。また、仮溶着処理において印加する圧力（面圧）は、例えば、５ｋＮ以上であり、１０ｋＮ以上であってもよい。一方、上記圧力は、例えば３０ｋＮ以下であり、１５ｋＮ以下であってもよい。る。また、仮溶着処理における溶着時間は、例えば、０．５秒間以上、５秒間以下である。

【0054】

また、第１溶着処理における第１加工領域は、上記仮溶着点を含むことが好ましい。図４（ｂ－１）に示すように、仮溶着点７は、機能性部材６における一端ｔ１および他端ｔ２を結ぶ延在方向Ｄ_ｘにおいて、機能性部材６における一端ｔ１の近傍から、集電体１の端部ｔ３（機能性部材６における一端ｔ１および他端ｔ２の間に位置する、集電体１の端部）までに配置されていることが好ましい。また、第２溶着処理における第２加工領域は、上記仮溶着点を含まないことが好ましい。

【0055】

４．電極部材
本開示における電極部材は、電池に用いられる。電池の詳細については、後述する。

【0056】

Ｂ．電池の製造方法
図６は、本開示における電池の製造方法を例示するフロー図である。図６に示すように、本開示における電池の製造方法は、電極部材準備工程およびシール部材形成工程を少なくとも有する。通常は、シール部材形成工程の後に、電解液供給工程および供給孔封止工程を行う。

【0057】

本開示によれば、上述した電極部材を用いることで、集電体にシワが生じることを抑制した電池が得られる。

【0058】

１．電極部材準備工程
本開示における電極部材準備工程については、上記「Ａ．電極部材の製造方法」に記載した内容と同様であるので、ここでの説明は省略する。例えば、図７に示すように、電極部材ＥＭとして、バイポーラ電極ＢＰ_１、バイポーラ電極ＢＰ_２、正極側端部電極ＣＡおよび負極側端部電極ＡＮを準備する。

【0059】

２．シール部材形成工程
本開示における複数の上記電極部材を、上記第１方向に積層して電極積層体を形成し、上記電極積層体における上記第１枠部材および上記第２枠部材を熱溶着し、シール部材を形成する工程である。

【0060】

例えば図７に示すように、バイポーラ電極ＢＰ_１における負極活物質層３と、バイポーラ電極ＢＰ_２における正極活物質層２とを、セパレータ４を介して、対向させる。この際、セパレータ４の外縁の少なくとも一部が、隣り合う枠部材５の間に配置される。また、バイポーラ電極ＢＰ_１における枠部材５と、バイポーラ電極ＢＰ_２における枠部材５との間に、枠部材（スペーサ）１５を配置する。次に、正極側端部電極ＣＡを、セパレータ４を介して、バイポーラ電極ＢＰ_２に積層し、負極側端部電極ＡＮを、セパレータ４を介して、バイポーラ電極ＢＰ_１に積層する。その後、積層された複数の枠部材を熱溶着することで、シール部材が形成される。また、特に図示しないが、電極部材を積層する際に、隣り合う枠部材の間に入れ子を配置し、上記シール部材の形成後に入れ子を抜くことで、電解液を供給するための供給孔が形成される。

【0061】

３．その他の工程
本開示における電池の製造方法は、上述した供給孔を介して、電極積層体の内部に電解液を供給する電解液供給工程を有していてもよい。また、本開示における電池の製造方法は、電解液供給工程の後に、供給孔を封止する供給孔封止工程を有していてもよい。

【0062】

４．電池
図８に示すように、本開示における電池１０は、複数の電極シートＥＳが第１方向Ｄ_１に積層され、かつ、電解液を含む、電極体ＥＢと、電極体ＥＢの外縁に配置されたシール部材５０と、一端ｔ１が集電体１と電気的に接続され、他端ｔ２がシール部材５０から突出した機能性部材６と、を有する。

【0063】

本開示における電池は、リチウムイオン二次電池等の二次電池であることが好ましい。また、本開示における電池の用途としては、例えば、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、電気自動車（ＢＥＶ）、ガソリン自動車、ディーゼル自動車等の車両の電源が挙げられる。特に、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）または電気自動車（ＢＥＶ）の駆動用電源に用いられることが好ましい。また、本開示における電池は、車両以外の移動体（例えば、鉄道、船舶、航空機）の電源として用いられてもよく、情報処理装置等の電気製品の電源として用いられてもよい。

【0064】

本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示における特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示における技術的範囲に包含される。

【符号の説明】

【0065】

１…集電体
２…正極活物質層
３…負極活物質層
４…セパレータ
５…枠部材
１０…電池

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】