特開 2024-160755 蓄電デバイスの製造方法

(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】P2024160755

(43)【公開日】2024-11-15

(54)【発明の名称】蓄電デバイスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/54 20210101AFI20241108BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20241108BHJP

   H01M 10/058 20100101ALI20241108BHJP

【ＦＩ】

H01M50/54

H01M10/04 Z

H01M10/058

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023076058

(22)【出願日】2023-05-02

(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】100117606

【弁理士】

【氏名又は名称】安部 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100121186

【弁理士】

【氏名又は名称】山根 広昭

(74)【代理人】

【識別番号】100130605

【弁理士】

【氏名又は名称】天野 浩治

(72)【発明者】

【氏名】奥谷 功一

【テーマコード（参考）】

5H028

5H029

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H028AA05

5H028BB05

5H028CC05

5H028CC08

5H028HH05

5H029AJ14

5H029AK01

5H029AK03

5H029AL06

5H029AL07

5H029AM02

5H029AM03

5H029AM04

5H029AM05

5H029AM07

5H029CJ05

5H029DJ05

5H029HJ04

5H029HJ12

5H043AA19

5H043BA19

5H043CA04

5H043CA12

5H043EA07

5H043EA32

5H043EA39

5H043LA02E

5H043LA21E

(57)【要約】

【課題】信頼性が好適に向上された蓄電デバイスを得ることができる技術を提供すること。
【解決手段】ここで開示される蓄電デバイスの製造方法の一態様では、電極体を用意する、用意工程（Ｓ１）；正極集電箔積層部および負極集電箔積層部のうち少なくとも一方の電極集電箔積層部において、幅方向における該電極集電箔積層部のコア部が存在する側とは反対側の端部側から該コア部側にかけて押圧部材を屈曲点付近と当接するように順次ずらしながら、該電極集電箔積層部を集箔する、集箔工程（Ｓ２）；および、上記集箔工程において集箔した上記電極集電箔積層部と、対応する極側の集電端子とを接合する、接合工程（Ｓ３）；を包含する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極シートと、負極シートとが、セパレータシートを介して積層された電極体と、
前記電極体に接合された、前記正極シートおよび前記負極シートのそれぞれに対応する集電端子と、
を備えた蓄電デバイスの製造方法であって、以下の工程：
前記電極体を用意する、用意工程，ここで、前記電極体における所定の一の幅方向の中央部には、正極活物質層および負極活物質層が対向するコア部が存在しており、該幅方向の両端部のうち一方の端部には、前記正極活物質層が形成されていない正極活物質層非形成部分が前記負極シートからはみ出た状態で積層された正極集電箔積層部が存在し、かつ、該両端部のうちの他方の端部には、前記負極活物質層が形成されていない負極活物質層非形成部分が前記正極シートからはみ出た状態で積層された負極集電箔積層部が存在している；
前記正極集電箔積層部および前記負極集電箔積層部のうち少なくとも一方の電極集電箔積層部において、前記幅方向における該電極集電箔積層部の前記コア部が存在する側とは反対側の端部側から該コア部側にかけて押圧部材を屈曲点付近と当接するように順次ずらしながら、該電極集電箔積層部を集箔する、集箔工程；および
前記集箔工程において集箔した前記電極集電箔積層部と、対応する極側の前記集電端子とを接合する、接合工程；
を包含する、蓄電デバイスの製造方法。

【請求項2】

前記集箔工程において集箔する前記電極集電箔積層部の、前記幅方向における長さは、３０ｍｍ以下である、請求項１に記載の蓄電デバイスの製造方法。

【請求項3】

前記集箔工程において、少なくとも前記正極集電箔積層部を集箔する、請求項１または２に記載の蓄電デバイスの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、蓄電デバイスの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、下記特許文献１には、集電箔に活物質を担持した部分と、該活物質を担持した部分から突出する該集電箔が露出した部分と、を有する電極を積層して構成した電極体について、該露出した集電箔の積層部に端子を溶接する端子溶接方法が開示されている。かかる端子溶接方法では、積層部と端子とを溶接する際に、集電箔に活物質を担持した部分が積層配置された部分を押圧して拘束した状態で、該積層部の被溶接部よりも、電極における活物質を担持した部分側を、積層方向の両側から押圧手段によって押圧して該積層部の該集電箔を集箔することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５７５１２１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、本発明者検討によると、上述したような端子溶接方法では、集電箔を集箔する際に該集電箔と押圧手段との間に摺動が生じる可能性があり、これによって、該集電箔に歪みが生じる（負荷がかかる）おそれがあることがわかった。即ち、上述したような端子溶接方法は、信頼性の高い蓄電デバイスを得るという観点から、まだまだ改善の余地があることがわかった。

【0005】

本開示は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、信頼性が好適に向上された蓄電デバイスを得ることができる技術を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

かかる目的を実現すべく、本開示は、正極シートと、負極シートとが、セパレータシートを介して積層された電極体と、上記電極体に接合された、上記正極シートおよび上記負極シートのそれぞれに対応する集電端子と、を備えた蓄電デバイスの製造方法を提供する。かかる蓄電デバイスの製造方法は、上記電極体を用意する、用意工程，ここで、上記電極体における所定の一の幅方向の中央部には、正極活物質層および負極活物質層が対向するコア部が存在しており、該幅方向の両端部のうち一方の端部には、上記正極活物質層が形成されていない正極活物質層非形成部分が前記負極シートからはみ出た状態で積層された正極集電箔積層部が存在し、かつ、該両端部のうちの他方の端部には、上記負極活物質層が形成されていない負極活物質層非形成部分が上記正極シートからはみ出た状態で積層された負極集電箔積層部が存在している；を包含する。かかる蓄電デバイスの製造方法は、好ましくは、上記正極集電箔積層部および上記負極集電箔積層部のうち少なくとも一方の電極集電箔積層部において、上記幅方向における該電極集電箔積層部の上記コア部が存在する側とは反対側の端部側から該コア部側にかけて屈曲点付近と当接するように押圧部材を順次ずらしながら、該電極集電箔積層部を集箔する、集箔工程；を包含する。かかる蓄電デバイスの製造方法は、好ましくは、上記集箔工程において集箔した上記電極集電箔積層部と、対応する極側の上記集電端子とを接合する、接合工程；を包含する。詳細については後述するが、かかる構成の蓄電デバイスの製造方法によると、集箔時の集電箔にかかる負荷を好適に低減することができるため、信頼性が好適に向上された蓄電デバイスを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態に係る電池の内部構造を模式的に示す正面図である。

【図2】一実施形態に係る巻回電極体を模式的に示す斜視図である。

【図3】一実施形態に係る電池の製造方法の各工程を示すフローチャートである。

【図4】一実施形態に係る正極集電箔積層部における屈曲点を算出する方法について説明するためのグラフである。

【図5】一実施形態に係る正極集電箔積層部における屈曲点について説明するための模式図である。

【図6】一実施形態に係る正極集電箔積層部の集箔前を示す模式図である。

【図7】一実施形態に係る正極集電箔積層部の集箔後を示す模式図である。

【図8】一実施形態に係る巻回電極体と集電端子との接続部分を模式的に示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、ここで開示される技術のいくつかの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって、ここで開示される技術の実施に必要な事柄（例えば、本開示を特徴付けない蓄電デバイスの一般的な構成および製造プロセス）は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。ここで開示される技術は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、以下の説明は、本開示を以下の形態に限定することを意図したものではない。なお、ここで開示される電池の製造方法は、任意の段階でさらに他の工程を含んでもよいし、その工程が必須なものとして説明されていなければ適宜削除することも可能である。また、ここで開示される技術の効果が発揮される限りにおいて、工程の順序を入れ替えることもできる。

【0009】

本明細書において範囲を示す「Ａ～Ｂ」の表記は、「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。また、「Ａを超える」および「Ｂ未満」の意を包含するものとする。また、本明細書において「蓄電デバイス」とは、充電と放電とを行うことができるデバイスをいう。蓄電デバイスには、一次電池、二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池、ニッケル水素電池）等の電池と、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（物理電池）とが包含される。また、電解質は、液状電解質（電解液）、ゲル状電解質、固体電解質のいずれであってもよい。以下、ここで開示される蓄電デバイスの一実施形態であるリチウムイオン二次電池（以下、単に「電池１００」ともいう）を例に挙げて説明する。

【0010】

＜電池の全体構成＞
先ず、本実施形態に係る電池の製造方法によって得られる電池１００の構成について簡単に説明する。ここで、図１は、一実施形態に係る電池の内部構造を模式的に示す正面図である。図２は、一実施形態に係る巻回電極体を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、電池１００は、扁平形状の電極体２０（ここでは、巻回電極体）と、非水電解質８０と、電極体２０および非水電解質８０とを収容する電池ケース（即ち外装容器）３０とを備える。

【0011】

電極体２０は、図２に示すように、長尺状の正極シート５０と、長尺状の負極シート６０とが、２枚の長尺状のセパレータシートシート７０を介して積層された積層体が、長手方向に巻回された形態を有する。正極シート５０は、長尺状の正極集電箔５２の片面または両面（ここでは両面）に長手方向に沿って正極活物質層５４が形成された構成を有する。負極シート６０は、長尺状の負極集電箔６２の片面または両面（ここでは両面）に長手方向に沿って負極活物質層６４が形成されている構成を有する。正極活物質層非形成部分５２ａ（すなわち、正極活物質層５４が形成されずに正極集電箔５２が露出した部分）および負極活物質層非形成部分６２ａ（すなわち、負極活物質層６４が形成されずに負極集電箔６２が露出した部分）は、電極体２０の巻回軸方向（すなわち、上記長手方向に直交する幅方向）の両端から外方にはみ出すように形成されている。また、巻回軸方向における中央部には、正極活物質層５４および負極活物質層６４が対向するコア部２０ａが存在している。正極活物質層非形成部分５２ａが複数積層された正極集電箔積層部５２Ａおよび負極活物質層非形成部分６２ａが複数積層された負極集電箔積層部６２Ａには、それぞれ正極集電端子４２ａおよび負極集電端子４４ａが接合されている。なお、図２中のＷＬは巻回軸を示している。

【0012】

正極シート５０を構成する正極集電箔５２としては、リチウムイオン二次電池に用いられる公知の正極集電箔を用いてよく、その例としては、アルミニウム箔やアルミニウム合金箔等が挙げられる。正極集電箔５２の厚みは、特に限定されず、例えば３μｍ～３５μｍであり、好ましくは５μｍ～２０μｍである。

【0013】

正極活物質層５４は、正極活物質を含有する。正極活物質としては、リチウムイオン二次電池に用いられる公知の正極活物質を用いてよい。具体的に例えば、正極活物質として、リチウム複合酸化物、リチウム遷移金属リン酸化合物等を用いることができる。正極活物質の結晶構造は、特に限定されず、層状構造、スピネル構造、オリビン構造等であってよい。リチウム複合酸化物の例としては、リチウムニッケル系複合酸化物、リチウムコバルト系複合酸化物、リチウムマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム系複合酸化物、リチウム鉄ニッケルマンガン系複合酸化物等が挙げられる。これらの正極活物質は、１種単独で用いてよく、または２種以上を組み合わせて用いてもよい。正極活物質として好ましくは、リチウムニッケルコバルトマンガン系複合酸化物である。

【0014】

正極活物質の平均粒子径（メジアン径：Ｄ５０）は、特に限定されないが、例えば、０．０５μｍ～２５μｍであり、好ましくは１μｍ～２０μｍであり、より好ましくは３μｍ～１５μｍである。なお、正極活物質の平均粒子径（Ｄ５０）は、例えば、レーザ回折散乱法により求めることができる。

【0015】

正極活物質層５４中の正極活物質の含有量（すなわち、正極活物質層５４の全質量に対する正極活物質の含有量）は、特に限定されないが、例えば８０質量％以上であり、好ましくは８５質量％以上であり、より好ましくは９０質量％以上である。

【0016】

正極活物質層５４は、正極活物質以外の成分（すなわち、任意成分）を含有していてもよい。当該任意成分の例としては、導電材、バインダ等が挙げられる。導電材としては、例えば、カーボンブラック（例、アセチレンブラック）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、グラファイト等の炭素材料を好適に使用し得る。バインダとしては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等を使用し得る。導電材としてＣＮＴを用いる場合、正極活物質層５４は、ＣＮＴの分散剤をさらに含有していてもよい。

【0017】

正極活物質層５４中の導電材の含有量は、特に制限はないが、０．１質量％～１５質量％が好ましく、０．５質量％～１３質量％がより好ましい。正極活物質層５４中のバインダの含有量は、特に制限はないが、１質量％～１５質量％が好ましく、１．５質量％～１０質量％がより好ましい。また、正極活物質層５４の厚みは、特に限定されないが、例えば、１０μｍ～３００μｍであり、好ましくは２０μｍ～２００μｍである。そして、正極シート５０は、正極活物質層非形成部分５２ａと正極活物質層５４との境界部に絶縁層（図示せず）を含有していてもよい。当該絶縁層は、例えば、セラミック粒子等を含有する。

【0018】

負極シート６０を構成する負極集電箔６２としては、リチウムイオン二次電池に用いられる公知の負極集電箔を用いてよく、その例としては、銅箔が挙げられる。負極集電箔６２の厚みは、特に限定されず、例えば３μｍ～３５μｍであり、好ましくは５μｍ～２０μｍである。

【0019】

負極活物質層６４は負極活物質を含有する。当該負極活物質としては、例えば黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素材料を使用し得る。黒鉛は、天然黒鉛であっても人造黒鉛であってもよく、黒鉛が非晶質な炭素材料で被覆された形態の非晶質炭素被覆黒鉛であってもよい。

【0020】

負極活物質の平均粒子径（メジアン径：Ｄ５０）は、特に限定されないが、例えば、０．１μｍ～５０μｍであり、好ましくは１μｍ～２５μｍであり、より好ましくは５μｍ～２０μｍである。なお、負極活物質の平均粒子径（Ｄ５０）は、例えば、レーザ回折散乱法により求めることができる。

【0021】

負極活物質層６４は、活物質以外の成分、例えばバインダや増粘剤等を含み得る。バインダとしては、例えばスチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等を使用し得る。増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等を使用し得る。また、負極活物質層６４中の負極活物質の含有量は、９０質量％以上が好ましく、９５質量％～９９質量％がより好ましい。負極活物質層６４中のバインダの含有量は、０．１質量％～８質量％が好ましく、０．５質量％～３質量％がより好ましい。負極活物質層６４中の増粘剤の含有量は、０．３質量％～３質量％が好ましく、０．５質量％～２質量％がより好ましい。そして、負極活物質層６４の厚みは、特に限定されないが、例えば、１０μｍ～３００μｍであり、好ましくは２０μｍ～２００μｍである。

【0022】

セパレータシート７０としては、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル、セルロース、ポリアミド等の樹脂から構成される多孔性シート（フィルム）が挙げられる。かかる多孔性シートは、単層構造であってもよく、二層以上の積層構造（例えば、ＰＥ層の両面にＰＰ層が積層された三層構造）であってもよい。セパレータシート７０の表面には、耐熱層（ＨＲＬ）が設けられていてもよい。セパレータシート７０の厚みは特に限定されないが、例えば５μｍ～５０μｍであり、好ましくは１０μｍ～３０μｍである。

【0023】

非水電解質８０は、典型的には、非水溶媒と支持塩（電解質塩）とを含有する。非水溶媒としては、一般的なリチウムイオン二次電池の電解液に用いられる各種のカーボネート類、エーテル類、エステル類、ニトリル類、スルホン類、ラクトン類等の有機溶媒を、特に限定なく用いることができる。なかでも、カーボネート類とエステル類とが好ましく、その具体例としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等が例示される。このような非水溶媒は、１種を単独で、あるいは２種以上を適宜組み合わせて用いることができる。

【0024】

支持塩としては、例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳＩ）等のリチウム塩（好ましくはＬｉＰＦ_６）を好適に用いることができる。支持塩の濃度は、０．７ｍｏｌ／Ｌ～１．３ｍｏｌ／Ｌが好ましい。

【0025】

なお、非水電解質８０は、本開示の効果を著しく損なわない限りにおいて、上述した成分以外の成分、例えば、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、オキサラト錯体等の被膜形成剤；ビフェニル（ＢＰ）、シクロヘキシルベンゼン（ＣＨＢ）等のガス発生剤；増粘剤；等の各種添加剤を含んでいてもよい。

【0026】

電池ケース３０は、ケース本体３２と、蓋体３４とを有している。電池ケース３０は、例えば金属製（例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼等）である。良好な導電性、熱伝導性、および強度を有し、かつ軽量であることから、電池ケース３０は、好ましくはアルミニウム製である。ケース本体３２は、扁平直方体形状を有し、その面の一つ（図において上面）は、開口部となっている。蓋体３４は、当該開口部の形状に適合する略長方形状を有している。蓋体３４には、外部接続用の正極端子４２および負極端子４４と、電池ケース３０の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように設定された薄肉の安全弁３６とが設けられている。また、蓋体には、非水電解質８０を注入するための注液孔（図示せず）が設けられている。正極端子４２は、正極集電端子４２ａと電気的に接続されている。負極端子４４は、負極集電端子４４ａと電気的に接続されている。正極端子４２や正極集電端子４２ａは、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等から構成されている。負極端子４４や負極集電端子４４ａは、例えば銅や銅合金等から構成されている。

【0027】

＜電池の製造方法＞
続いて、本実施形態に係る電池の製造方法について説明する。ここで、図３は、一実施形態に係る電池の製造方法の各工程を示すフローチャートである。先ず、本実施形態に係る電池１００の製造方法は、正極シート５０と、負極シート６０とが、セパレータシート７０を介して積層された電極体２０（ここでは、巻回電極体）と、電極体２０に接合された、正極シート５０および負極シート６０のそれぞれに対応する集電端子（ここでは、正極集電端子４２ａ，負極集電端子４４ａ）と、を備えた電池の製造方法である。また、図３に示すように、本実施形態に係る電池１００の製造方法は、電極体２０を用意する、用意工程（ステップＳ１），ここで、電極体２０における所定の一の幅方向（ここでは、図２のＸ方向に対応）の中央部には、正極活物質層５４および負極活物質層６４が対向するコア部２０ａが存在しており、該幅方向の両端部のうち一方の端部には、正極活物質層５４が形成されていない正極活物質層非形成部分５２ａが負極シート６０からはみ出た状態で積層された正極集電箔積層部５２Ａが存在し、かつ、該両端部のうちの他方の端部には、負極活物質層６４が形成されていない負極活物質層非形成部分６２ａが正極シート５０からはみ出た状態で積層された負極集電箔積層部６２Ａが存在している；を包含する。また、本実施形態に係る電池１００の製造方法は、正極集電箔積層部５２Ａおよび負極集電箔積層部６２Ａのうち少なくとも一方の電極集電箔積層部において（ここでは、正極集電箔積層部５２Ａおよび負極集電箔積層部６２Ａにおいて）、上記幅方向における該電極集電箔積層部のコア部２０ａが存在する側とは反対側の端部側からコア部２０ａ側にかけて押圧部材２０２を屈曲点Ｐ付近と当接するように順次ずらしながら、該電極集電箔積層部を集箔する、集箔工程（ステップＳ２）を包含する。そして、本実施形態に係る電池１００の製造方法は、上記集箔工程において集箔した電極集電箔積層部と、対応する極側の集電端子とを接合する、接合工程（ステップＳ３）；を包含する。

【0028】

上述したような構成の電池の製造方法によると、集箔工程において、電極集電箔が屈曲するポイント（即ち、屈曲点）を通過するような軌跡を描きながら該電極集電箔を集箔するため、該電極集電箔と押圧部材との間で摺動（換言すると、滑り）が生じにくくなる。これによって、電極集電箔に生じる歪みが好適に低減されるため、該電極集電箔の損傷（破断）を好適に防止することができる。即ち、ここで開示される電池の製造方法によると、信頼性が好適に向上された蓄電デバイス（例えば、電池）を得ることができる。以下、各工程について詳細に説明する。

【0029】

＜用意工程：ステップＳ１＞
本工程では、上述したような構成の電極体２０を用意する。具体的には、電極体２０（ここでは、巻回電極体）を公知方法に従い作製する。例えば、正極シート５０、負極シート６０、および２枚のセパレータシートシート７０を用意する。公知の巻回機を用いて、正極シート５０と負極６０シートとを、これらの間にセパレータシートシート７０が介在するように積層しながら巻回する。得られた巻回体を、その側面方向からプレス処理することによって、扁平形状に加工し、図２に示すような電極体２０を作製する。

【0030】

＜集箔工程：ステップＳ２＞
本工程では、正極集電箔積層部５２Ａおよび負極集電箔積層部６２Ａのうち少なくとも一方の電極集電箔積層部において（ここでは、正極集電箔積層部５２Ａおよび負極集電箔積層部６２Ａにおいて）、幅方向（図５のＸ方向に対応）における該電極集電箔積層部のコア部２０ａが存在する側とは反対側の端部Ｒ側からコア部２０ａ側にかけて（ここでは、図５の白抜き矢印方向に向けて）押圧部材２０２を屈曲点Ｐ付近と当接するように順次ずらしながら、該電極集電箔積層部を集箔する。屈曲点Ｐは、幅方向における正極集電箔積層部５２Ａのコア部２０ａが存在する側とは反対側の端部側からコア部２０ａ側にかけて押圧部材２０２を順次ずらしながら移動させた際に、正極集電箔積層部５２Ａを構成する各々の正極活物質層非形成部分５２ａが座屈する点ということができる。

【0031】

ここで、図４は、一実施形態に係る正極集電箔積層部における屈曲点を算出する方法について説明するためのグラフである。図５は、一実施形態に係る正極集電箔積層部における屈曲点について説明するための模式図である。図６は、一実施形態に係る正極集電箔積層部の集箔前を示す模式図である。図７は、一実施形態に係る正極集電箔積層部の集箔後を示す模式図である。なお、図４～図７では、電極集電箔積層部のうち正極集電箔積層部５２Ａに焦点を当てて説明しているが、負極集電箔積層部６２Ａについても同様な方法によって集箔することができる。即ち、以下の説明における正極集電箔積層部および正極活物質層非形成部分を、それぞれ負極集電箔積層部および負極活物質層非形成部分に読み替えることができる。また、図５～図７では、見易くするために、負極シート６０およびセパレータシート７０の記載を省略している。

【0032】

先ず、本工程では、図５に示すような集箔する各々の正極活物質層非形成部分５２ａにおける屈曲点Ｐを定める。ここで、図５中の距離ｌ_１～ｌ_４は、それぞれ正極集電箔積層部５２Ａの幅方向におけるコア部２０ａ側の端部Ｓから屈曲点Ｐ１～Ｐ４までの距離を示している。また、距離ｓは、各正極活物質層非形成部分５２ａ間の距離を示している。厚みｔは、正極活物質層非形成部分５２ａの厚みを示している。かかる屈曲点Ｐを算出する方法の一例としては、例えば以下の方法が挙げられる。具体的には、先ず、距離ｌ_１の値を定める。特に限定されるものではないが、かかる距離ｌ_１は、正極集電箔積層部５２Ａ（詳しくは、正極集電箔積層部５２Ａを構成する正極活物質層非形成部分５２ａ）の幅方向における長さＱを１００％としたとき、概ね４０～８０％の範囲内（例えば５０～７０％の範囲内）とすることができる。距離ｌ_１の値は、集箔条件等によって適宜変更することが好ましい。続いて、次式：ｌ_２＝（ｌ_１ ^２＋s^２）^１／２，ｌ_３＝｛ｌ_１ ^２＋（２s＋ｔ）^２｝^１／２，ｌ_４＝｛ｌ_１ ^２＋（３s＋２ｔ）^２｝^１／２に基づいて距離ｌ_２～ｌ_４を算出する。ｌ_ｎ＝［ｌ_１ ^２＋｛（ｎ－１）s＋（ｎ―２）ｔ｝^２］^１／２（ただし、ｎは２以上の整数）と表すことができる。このようにして、図４に示すようなグラフを取得する。ここで、図４に示すグラフの縦軸は、正極集電箔５２（換言すると、正極活物質層非形成部分５２ａ）の枚数を示しており、横軸は、正極集電箔積層部５２Ａの幅方向Ｘにおける端部Ｓから屈曲点Ｐまでの距離を示している。また、本実施形態では、正極集電箔積層部５２Ａを構成する正極活物質層非形成部分５２ａのうちの真ん中の正極活物質層非形成部分５２ａ_１については屈曲点が存在しないため、正極活物質層非形成部分５２ａ_１よりも上方側に存在する正極活物質層非形成部分５２ａを順に１枚目，２枚目，３枚目，４枚目としている。そして、各々の正極活物質層非形成部分５２ａにおける屈曲点Ｐを順にＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４としている。正極活物質層非形成部分５２ａ_１の下方側に存在する各々の正極活物質層非形成部分５２ａ_１における屈曲点Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４は、それぞれＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に対応させることができる。以上のようにして、正極集電箔積層部５２Ａを構成する正極活物質層非形成部分５２ａにおける各々の屈曲点Ｐを求めることができる。なお、負極集電箔積層部６２Ａにおける屈曲点についても同様な方法によって求めることができる。ただし、屈曲点Ｐの算出方法は、上述した方法に限られるものではない。屈曲点Ｐは、予備試験等を行うことによって定めることもできる。

【0033】

続いて、図６に示すように、正極集電箔積層部５２Ａにおいて、上述のようにして定められた屈曲点Ｐ付近と当接するように、幅方向における正極集電箔積層部５２Ａのコア部２０ａが存在する側とは反対側の端部Ｒ側からコア部２０ａ側にかけて、押圧部材２０２を順次ずらしながら移動させる。このようにして、図７に示すように、正極集電箔積層部５２Ａを集箔することができる。かかる集箔工程によると、屈曲点Ｐを通過するような軌跡を描きながら各々の正極活物質層非形成部分５２ａを集箔するため、正極活物質層非形成部分５２ａと押圧部材２０２との間で摺動が生じにくくなる。これによって、正極活物質層非形成部分５２ａに生じる歪みが好適に低減されるため、正極活物質層非形成部分５２ａの損傷を好適に防止することができる。なお、「屈曲点Ｐ付近」とは、集箔工程において集箔する正極集電箔積層部５２Ａ（詳しくは、正極集電箔積層部５２Ａを構成する正極活物質層非形成部分５２ａ）の幅方向における長さＱを１００％としたとき、屈曲点Ｐの前後方向（即ち、幅方向）において５％以下の範囲内であることが好ましく、３％以下、１％以下であることがより好ましく、０％（即ち、屈曲点Ｐ上）であることが特に好ましい。なお、負極集電箔積層部６２Ａについても同様である。

【0034】

次に、本実施形態に係る集箔工程において用いられる箔押さえ可動部２００について説明する。図６に示すように、本実施形態では、押圧部材２０２はＹ方向に２つ存在している。箔押さえ可動部２００は、図示しない制御部によって制御されている。また、かかる制御部には、上述したような方法等により算出された屈曲点Ｐに関する情報が記憶されている。押圧部材２０２（箔押さえということもできる）は、正極集電箔積層部５２Ａを構成する各々の正極活物質層非形成部分５２ａを集箔するための部材である。押圧部材２０２は、直動するシリンダ（図示せず）にばね２０４を介して接続されている。なお、押圧部材２０２の押圧強度は、例えば、従来公知の押圧強度に準じて設定することができる。押圧部材２０２は、図６中のＸ方向において動作可能なガイド（リニアモーションガイド：ＬＭガイドともいう）２０８上に存在している。また、ガイド２０８が備える箱型のユニット２０６には、Ｘ方向に動作可能なカムフロア２１０が存在している。カムフロア２１０は、カム溝２１２に沿って移動可能に構成されている。図６および図７に示すように、押圧部材２０２が集箔位置近傍に差し掛かると、カムフロア２１０がカム溝２１２に沿って移動し、これに連動して、押圧部材２０２は正極集電箔積層部５２Ａを構成する各々の正極活物質層非形成部分５２ａが有する屈曲点Ｐと当接するように移動する。押圧部材２０２の移動は、シリンダを駆使して実施される。このようにして、予め定められた奇跡を描きながら、正極集電箔積層部５２Ａを集箔することができる。なお、負極集電箔積層部６２Ａについても同様な方法によって集箔することができる。

【0035】

図５において、集箔工程において集箔する正極集電箔積層部５２Ａ（詳しくは、正極集電箔積層部５２Ａを構成する正極活物質層非形成部分５２ａ）の、幅方向（ここでは、図５のＸ方向）における長さが小さい程、正極集電箔積層部５２Ａと押圧部材２０２との間の摺動によって箔が破断し易いため、ここで開示される技術を適用する対象として好適であるということができる。特に限定されるものではないが、かかる観点から、集箔工程において集箔する正極集電箔積層部５２Ａの幅方向における長さＱは、３０ｍｍ以下であることが好ましくは、２５ｍｍ以下、２０ｍｍ以下であることがより好ましい。また、かかる長さＱの下限は、例えば５ｍｍ以上であり、１０ｍｍ以上であってもよい。なお、負極集電箔積層部６２Ａについても同様である。

【0036】

ここで、電極体２０（ここでは、巻回電極体）の巻回数は、ここで開示される技術の効果が得られる限りにおいて、特に限定されない。一方、例えば電極体２０の巻回数が多い程、電極体２０の最外面近傍における電極集電箔において、押圧部材２０２との間の摺動によって箔が破断し易いため、ここで開示される技術を適用する対象として好適であるということができる。特に限定されるものではないが、かかる観点から、電極体２０の巻回数は、１０以上が好ましく、２０以上、３０以上、４０以上であることがより好ましい。また、電極体２０の積層数の積層数は、例えば６０以下であり、５０以下であってもよい。なお、電極体が積層電極体の場合は、上記説明における「巻回数」を「積層数」に読み替え、かつ、各数値を２倍した数値に読み替えるものとする。

【0037】

正極集電箔積層部５２Ａを構成する正極集電箔５２は、一般的にアルミニウム箔やアルミニウム合金箔等の剛性の低い（換言すると、柔らかい）金属箔から構成されているため、箔が破断し易い。即ち、本実施形態のように、集箔工程において、少なくとも正極集電箔積層部５２Ａを集箔する態様は、ここで開示される技術を適用する対象として好適であるということができる。
＜接合工程：ステップＳ３＞

【0038】

続いて、集箔工程において集箔した電極集電箔積層部（ここでは、正極集電箔積層部５２Ａおよび負極集電箔積層部６２Ａ）に対して、圧接、抵抗溶接、超音波溶接等によって正極集電端子４２ａおよび負極集電端子４４ａをそれぞれ取り付ける（図８を参照）。例えば、集箔部２６と集電端子（正極集電端子４２ａ，負極集電端子５２ａ）とを超音波溶接する場合には、図示しない一対の押圧治具の一方にホーンを内蔵し、他方の押圧治具をアンビル（受け治具）とすることが好ましい。これによって、集箔部２６を押圧成形しながら集電端子を接続することができる。なお、ここでは、電池ケース３０の蓋体３４に、正極端子４２、負極端子４４、正極集電端子４２ａ、および負極集電端子４４ａが取り付けられているものとする。これによって、電極体２０が電池ケース３０の蓋体３４に接続される。そして、電極体２０を、ケース本体３２の開口部から、ケース本体３２の内部に挿入する。その後、ケース本体３２と蓋体３４をレーザ溶接等によって封止する。

【0039】

次に、公知方法に従い、非水電解質８０を用意する。電池ケース３０の蓋体３４の注液孔から、非水電解質８０を電池ケース３０の内部に注液し、注液孔を封止する。このようにして、電池１００を得ることができる。

【0040】

電池１００は、各種用途に利用可能である。具体的な用途としては、パソコン、携帯電子機器、携帯端末等のポータブル電源；電気自動車（ＢＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の車両駆動用電源；小型電力貯蔵装置の蓄電池などが挙げられ、なかでも、車両駆動用電源が好ましい。リチウムイオン二次電池２００は、典型的には複数個を直列および／または並列に接続してなる組電池の形態でも使用され得る。

【0041】

以上、本開示の一実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本開示は、他にも種々の形態にて実施することができる。本開示は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を他の変形態様に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形態様を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。

【0042】

例えば、上記実施形態では、正極集電箔積層部５２Ａおよび負極集電箔積層部６２Ａの両方に対してここで開示される技術を適用しているが、これに限定されない。他の実施形態では、正極集電箔積層部および負極集電箔積層部のうち一方のみに対して、ここで開示される技術を適用してもよい。

【0043】

例えば、上記実施形態では、電極体２０を巻回電極体としているが、これに限定されない。他の実施形態では、電極体が、正極シートと、負極シートとが、セパレータシートを介して積層された積層電極体であってもよい。

【0044】

例えば、上記実施形態では、扁平形状の電極体２０を備える角形の電池１００について説明した。しかしながら、電池の形状は、例えば円筒形等の他の形状であってもよい。

【0045】

以上、本開示の実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本開示は、他にも種々の形態にて実施することができる。本開示は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。

【符号の説明】

【0046】

２０ 電極体
２０ａ コア部
２６ 集箔部
３０ 電池ケース
３２ ケース本体
３４ 蓋体
３６ 安全弁
４２ 正極端子
４２ａ 正極集電端子
４４ 負極端子
４４ａ 負極集電端子
５０ 正極シート（正極）
５２ 正極集電箔
５２ａ 正極活物質層非形成部分
５２Ａ 正極集電箔積層部
５４ 正極活物質層
６０ 負極シート（正極）
６２ 負極集電箔
６２ａ 負極活物質層非形成部分
６２Ａ 負極集電箔積層部
６４ 負極活物質層
７０ セパレータシート
８０ 非水電解質
１００ リチウムイオン二次電池
２００ 箔押さえ可動部
２０２ 押圧部材（箔押さえ）
２０４ ばね
２０６ ユニット
２０８ ガイド
２１０ カムフロア
２１２ カム溝
Ｐ 屈曲点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】