JP2016054039A - 蓄電素子の製造方法及び蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】発電要素の合剤層非形成部をフォーミングする際に、合剤層非形成部が損傷するのを抑制することが可能な蓄電素子の製造方法を提供する。
【解決手段】この電池１の製造方法は、正極集電体３１上に正極合剤層３２が形成されている正極合剤層形成部Ｒ１および正極合剤層３２が形成されていない正極合剤層非形成部Ｒ２を含む正極３とセパレータ５とを巻回した発電要素２を備え、内周側治具２０を発電要素２の正極合剤層非形成部Ｒ２における内周部２ａに配置した状態で、発電要素２を減圧環境下に置くことによって、発電要素２の外周部２ｂから内周部２ａに向かって正極合剤層非形成部Ｒ２を押圧する工程を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電素子の製造方法及び蓄電素子に関し、特に、合剤層非形成部を含む蓄電素子の製造方法及びこの製造方法により製造される蓄電素子に関する。

従来、合剤層非形成部を含む電池の製造方法が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、電極集電体上に活物質（合剤層）が形成されている活物質形成部および活物質が形成されていない活物質非形成部を含む電極とセパレータとを巻回した発電要素を備える電池の製造方法が開示されている。この電池の製造方法は、発電要素の層間及び外周部に銅製のクシ歯を配置し、銅製の加圧部材（押圧部材）を用いてクシ歯とともに活物質非形成部を挟み込んで活物質非形成部をフォーミングする（活物質非形成部の形状を整える）工程を備えている。

特開２００２−３７３６４０号公報

しかしながら、上記特許文献１の電池の製造方法では、銅製のクシ歯及び加圧部材（押圧部材）により活物質非形成部を挟み込んで活物質非形成部をフォーミングする際に、活物質非形成部に負荷が掛かり、その結果、活物質非形成部を損傷する場合がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、本発明の１つの目的は、合剤層非形成部をフォーミングする（合剤層非形成部の形状を整える）際に、合剤層非形成部が損傷するのを抑制することが可能な蓄電素子の製造方法及びその製造方法により製造される蓄電素子を提供することである。

この発明の第１の局面による蓄電素子の製造方法は、電極集電体上に合剤層が形成されている合剤層形成部および合剤層が形成されていない合剤層非形成部を含む電極とセパレータとを巻回した発電要素を備える蓄電素子の製造方法であって、合剤層非形成部成形治具を発電要素の合剤層非形成部における内周部に配置した状態で、発電要素を減圧環境下に置くことによって、発電要素の外周部から内周部に向かって合剤層非形成部を押圧する工程を備える。

この発明の第１の局面による蓄電素子の製造方法では、上記のように、合剤層非形成部成形治具を発電要素の合剤層非形成部における内周部に配置した状態で、発電要素を減圧環境下に置くことによって、発電要素の外周部から内周部に向かって合剤層非形成部を押圧する工程を設けることにより、金属製のクシ歯及び加圧部材により合剤層非形成部を挟み込んで合剤層非形成部をフォーミングする（合剤層非形成部の形状を整える）場合と異なり、減圧時に大気圧によって押圧されることにより合剤層非形成部をフォーミングすることができる。これにより、フォーミングの際に合剤層非形成部に掛かる負荷を低減することができる。その結果、合剤層非形成部が損傷するのを抑制することができる。

なお、本発明における内周部とは、巻回した発電要素の最も内側の部分（面）の内側を示す概念である。また、本発明における外周部とは、巻回した発電要素の最も外側の部分（面）の外側を示す概念である。

この第２の局面による蓄電素子の製造方法は、電極集電体上に合剤層が形成されている合剤層形成部および合剤層が形成されていない合剤層非形成部を含む電極とセパレータとを巻回した発電要素を備える蓄電素子の製造方法であって、電極集電体は、金属製であり、合剤層非形成部成形治具を発電要素の合剤層非形成部における内周部に配置した状態で、電極集電体よりも柔らかい部材によって、発電要素の外周部から内周部に向かって合剤層非形成部を押圧する工程を備える。

この発明の第２の局面による蓄電素子の製造方法では、上記のように、合剤層非形成部成形治具を発電要素の合剤層非形成部における内周部に配置した状態で、金属製の電極集電体よりも柔らかい部材によって、発電要素の外周部から内周部に向かって合剤層非形成部を押圧する工程を設けることにより、金属製のクシ歯及び加圧部材により合剤層非形成部を挟み込んで合剤層非形成部をフォーミングする（合剤層非形成部の形状を整える）場合と異なり、金属製の電極集電体よりも柔らかい部材により合剤層非形成部をフォーミングすることができる。これにより、フォーミングの際に合剤層非形成部に掛かる負荷を低減することができる。その結果、合剤層非形成部が損傷するのを抑制することができる。

上記第１または第２の局面による蓄電素子の製造方法において、好ましくは、発電要素は、巻回軸線が延びる方向から見て、略長円形状であり、合剤層非形成部成形治具としての内周側治具を発電要素の合剤層非形成部における内周部に配置し、かつ、内周側治具とは異なる外周側治具を発電要素の合剤層非形成部における曲面形状を有する部分の外周部に配置した状態で、発電要素の外周部から内周部に向かって合剤層非形成部を押圧する。このように構成すれば、合剤層非形成部をフォーミングする際に形状が歪みやすい発電要素の合剤層非形成部における曲面形状を有する部分の外周部に外周側治具を配置した状態で、合剤層非形成部をフォーミングすることができるので、合剤層非形成部を損傷するのを抑制しながら、歪むのを抑制して精度よく合剤層非形成部をフォーミングすることができる。なお、「長円形状」は、長円形状（長手方向に延びる一対の直線部を含み一対の直線部の端部が半円により接続されるような形状）および楕円形状を含む概念である。

上記第１または第２の局面による蓄電素子の製造方法において、好ましくは、発電要素の巻回軸線が延びる方向から見て、合剤層非形成部成形治具を発電要素の合剤層非形成部における内周部の略全体と接触するように発電要素の合剤層非形成部における内周部に嵌め込んだ状態で、発電要素の外周部から内周部に向かって合剤層非形成部を押圧する。このように構成すれば、発電要素の巻回軸線が延びる方向から見て、発電要素の合剤層非形成部の略全体を均一にフォーミングすることができる。

この発明の第３の局面による蓄電素子は、上記第１または第２の局面による蓄電素子の製造方法を用いて製造される。

この発明の第３の局面では、上記第１または第２の局面による蓄電素子の製造方法を用いることによって、合剤層非形成部をフォーミングする際に、合剤層非形成部が損傷するのが抑制された蓄電素子を得ることができる。

本発明によれば、上記のように、合剤層非形成部をフォーミングする際に、合剤層非形成部が損傷するのを抑制することができる。

本発明の第１実施形態による電池を示した図である。 本発明の第１実施形態による電池のＸ方向に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態による電池の正極合剤層非形成部におけるＸ方向に垂直な方向の断面図である。 本発明の第１実施形態による電池に配置される内周側治具を示した図である。 本発明の第１実施形態による電池に配置される外周側治具を示した図である。 本発明の第１実施形態による電池を減圧環境下に配置する前の正極合剤層非形成部におけるＸ方向に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態による電池を減圧環境下に配置する前の正極合剤層非形成部におけるＸ方向に垂直な方向の断面図である。 本発明の第２実施形態による電池を押圧部材により押圧する前のＸ方向に垂直な方向の断面を示した図である。 本発明の第２実施形態による電池を押圧部材により押圧する前のＸ方向に沿った断面図である。 本発明の第１実施形態又は第２実施形態による電池を複数個集合して構成した蓄電装置を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による蓄電素子としての電池１の構成について説明する。なお、図２及び図３においては後述する内周側治具２０を図示し、図３においては後述する外面側治具２１を図示しているが、内周側治具２０及び外面側治具２１は、電池１の製造時にのみ使用され、完成した状態では取り外される。

本発明の第１実施形態による電池（たとえば、リチウムイオン電池）１は、図１に示すように、発電要素２を備えている。発電要素２は、図２に示すように、正極３と負極４との間にセパレータ５を介在させて、正極３と負極４とセパレータ５とを巻回軸線７００を中心に巻回することにより形成されている。また、発電要素２は、図１に示すように、ケース６の内部に収納されている。また、図示しない電解質と発電要素２とがケース６の内部に収納された状態でケース６の開口部を塞ぐように、電池蓋７がケース６に取り付けられている。また、正極３は把持部材８を介して正極端子１１と電気的に接続され、負極４は把持部材９を介して負極端子１０と電気的に接続されている。なお、図１では、正極３、負極４及びセパレータ５を巻回した状態を簡略化して発電要素２を示している。また、正極３及び負極４は、本発明の「電極」の一例である。

発電要素２は、図３及び図７に示すように、巻回軸線７００が延びる方向（Ｘ方向）から見て、略長円形状を有している。

正極３は、図２に示すように、アルミニウム箔などからなる正極集電体３１と、正極集電体３１の両面に正極活物質を含有する正極合剤が塗布された正極合剤層３２とを含む。また、正極活物質は、特に限定されるものではなく、種々の正極活物質を用いることが可能である。なお、正極集電体３１は、本発明の「電極集電体」の一例である。また、正極合剤層３２は、本発明の「合剤層」の一例である。

また、正極３は、Ｘ２方向側の正極合剤層３２が形成されている正極合剤層形成部Ｒ１と、Ｘ１方向側の正極合剤層３２が形成されていない正極合剤層非形成部Ｒ２とを含んでいる。また、正極合剤層非形成部Ｒ２は、正極合剤層形成部Ｒ１のＸ１方向側の端部からＸ１方向側に突出している。また、正極合剤層非形成部Ｒ２は、図２及び図３に示すように、正極合剤層非形成部Ｒ２をフォーミングする際に曲折されるＸ１方向側の曲折部３１１と、把持部材８によって把持されるＸ１方向側の把持部３１２とを含んでいる。また、正極合剤層非形成部Ｒ２は、曲折部３１１で折曲され、把持部３１２で束ねられている。また、把持部３１２は、図２に示すように、束ねられた（フォーミングされた）状態においてＸ方向に略平行である。なお、正極合剤層形成部Ｒ１は、本発明の「合剤層形成部」の一例である。また、正極合剤層非形成部Ｒ２は、本発明の「合剤層非形成部」の一例である。

負極４は、銅箔からなる負極集電体４１と、負極集電体４１の両面に負極活物質を含有する負極合剤が塗布された負極合剤層４２とを含む。また、負極活物質は、特に限定されるものではなく、種々の負極活物質を用いることが可能である。なお、負極集電体４１は、本発明の「電極集電体」の一例である。また、負極合剤層４２は、本発明の「合剤層」の一例である。

また、負極４は、Ｘ１方向側の負極合剤層４２が形成されている負極合剤層形成部Ｒ３と、Ｘ２方向側の負極合剤層４２が形成されていない負極合剤層非形成部Ｒ４とを含んでいる。また、負極合剤層非形成部Ｒ４は、負極合剤層形成部Ｒ３のＸ２方向側の端部からＸ２方向側に突出している。即ち、正極合剤層非形成部Ｒ２と負極合剤層非形成部Ｒ４とは、互いに、Ｘ方向において反対方向に延びるように形成されている。また、負極合剤層非形成部Ｒ４は、図２及び図３に示すように、負極合剤層非形成部Ｒ４をフォーミングする際に曲折されるＸ２方向側の曲折部４１１と把持部材９によって把持されるＸ２方向側の把持部４１２とを含んでいる。また、負極合剤層非形成部Ｒ４は、曲折部４１１で折曲され、把持部４１２で束ねられている。また、把持部４１２は、図２に示すように、束ねられた（フォーミングされた）状態においてＸ方向に略平行である。なお、負極合剤層形成部Ｒ３は、本発明の「合剤層形成部」の一例である。また、負極合剤層非形成部Ｒ４は、本発明の「合剤層非形成部」の一例である。

また、Ｘ方向において、負極合剤層４２の幅（負極合剤層形成部Ｒ３の幅）は、正極合剤層３２の幅（正極合剤層形成部Ｒ１の幅）よりも大きい。また、負極合剤層４２のＸ方向の両端部は、正極合剤層３２のＸ方向の両端部よりも外側に延びるように構成されている。

セパレータ５は、正極３と負極４との間に配置されている。また、Ｘ方向において、セパレータ５の幅は、正極合剤層３２の幅（正極合剤層形成部Ｒ１の幅）及び負極合剤層４２の幅（負極合剤層形成部Ｒ３の幅）よりも大きい。また、セパレータ５のＸ方向の両端部は、正極合剤層３２（正極合剤層形成部Ｒ１の幅）及び負極合剤層４２（負極合剤層形成部Ｒ３の幅）のＸ方向のそれぞれの両端部よりも外側に延びるように構成されている。セパレータ５は、たとえば、ポリエチレンなどの多孔質絶縁材料により形成されている。

次に、図１〜図７を参照して、本発明の第１実施形態による電池１の製造方法（組立方法）について説明する。まず、第１実施形態による電池１の製造時に使用される内周側治具２０及び外面側治具２１を説明し、その後、内周側治具２０及び外面側治具２１を用いた電池１の製造方法について説明する。なお、図２及び図６においては、説明の便宜上、外面側治具２１を省略して図示している。

ここで、第１実施形態では、一対の内周側治具２０（図２及び図４参照）及び一対の外周側治具２１（図３及び図５参照）を配置した発電要素２を減圧環境下に置くことによって、正極集電体３１の正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極集電体４１の負極合剤層非形成部Ｒ４がフォーミングされる（正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極合剤層非形成部Ｒ４の形状が整えられる）。なお、内周側治具２０は、本発明の「合剤層非形成部形成治具」の一例である。

また、第１実施形態では、正極集電体３１の正極合剤層非形成部Ｒ２（負極集電体４１の負極合剤層非形成部Ｒ４）をフォーミングする際に用いられる内周側治具２０は、図７に示すように、発電要素２に嵌め込まれた状態でＸ方向側から見て、Ｚ方向に延びる略長円形状を有している。また、内周側治具２０は、Ｘ方向側から見て、発電要素２の内周部２ａに略対応するように構成されている。また、内周側治具２０は、Ｘ方向側から見て、発電要素２（正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極合剤層非形成部Ｒ４）の内周部２ａの内周と略同じ長さの外周を有している。これにより、嵌め込まれた内周側治具２０の形状に対応するように発電要素２の正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）が、フォーミングされる。また、内周側治具２０は、図６に示すように、Ｘ方向に垂直な方向から見て、正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）と略同じＸ方向の幅、又は、正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）と比較して大きいＸ方向の幅を有している。また、内周側治具２０は、Ｘ方向における正極合剤層形成部Ｒ１（負極合剤層形成部Ｒ３）側の先端部分が正極合剤層形成部Ｒ１（負極合剤層形成部Ｒ３）に侵入しないように構成されている。また、内周側治具２０は、Ｘ方向に垂直な方向から見て、正極合剤層非形成部Ｒ２の把持部３１２（負極合剤層非形成部Ｒ４の把持部４１２）に対応する（重なる）部分２０１が、Ｘ方向に略平行になるように形成されている。また、正極合剤層非形成部Ｒ２の曲折部３１１（負極合剤層非形成部Ｒ４の曲折部４１１）に対応する（重なる）部分２０２は、発電要素２の中心方向（正極合剤層形成部Ｒ１側及び負極合剤層形成部Ｒ３側）に向けて先細りになるように（テーパ状に）形成されている。また、内周側治具２０を形成する材料としては、発電要素２を押圧して正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）をフォーミングする際に、略変形しないような物性を有する材料であれば、特に制限なく用いることができる。例えば、内周側治具２０は、ポリエチレンなどの樹脂により形成することができる。

また、第１実施形態では、正極集電体３１の正極合剤層非形成部Ｒ２（負極集電体４１の負極合剤層非形成部Ｒ４）をフォーミングする際に用いられる外周側治具２１は、図５に示すように、概略的には、樋形状を有している。具体的には、外周側治具２１は、図７に示すように、Ｘ方向側から見て、内周面２１１が発電要素２の外周部２ｂのうち曲面形状を有する（所定のＲを有する）部分（以下、曲面部２ｃという）に略対応するように略半円形状に形成されている。また、外周側治具２１は、Ｘ方向と垂直な方向から見て、正極合剤層非形成部Ｒ２の把持部３１２（負極合剤層非形成部Ｒ４の把持部４１２）に対応する幅を有している。また、外周側治具２１を形成する材料としては、発電要素２を押圧して正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）をフォーミングする際に、略変形しないような物性を有する材料であれば、特に制限なく用いることができる。例えば、外周側治具２１は、ポリエチレンなどの樹脂により形成することができる。

以下に、第１実施形態による上記した内周側治具２０及び外面側治具２１を用いた電池１の製造方法を具体的に説明する。

まず、正極３と負極４との間にセパレータ５を介在させて、正極３と負極４とセパレータ５とを巻回軸線７００を中心に巻回することにより巻回軸線７００が延びる方向（Ｘ方向）から見て略長円形状の発電要素２を形成する。この状態では、正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）は、束ねられていない。

次に、図２及び図３に示すように、Ｘ１方向側及びＸ２方向側から、それぞれ、巻回された発電要素２の正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極合剤層非形成部Ｒ４に対応する位置に内周側治具２０を挿入する。具体的には、内周側治具２０を発電要素２の内周部２ａ側に配置する。また、発電要素２の巻回軸線７００が延びる方向（Ｘ方向）から見て、内周側治具２０を発電要素２における正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）の内周部２ａの略全体と接触するように発電要素２に内周側治具２０を嵌め込む。この際、内周側治具２０は樹脂製であることにより正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）を損傷させるおそれは低い。また、クシ歯のように発電要素２の層間に及び外周部２ｂに配置する必要がないので、製造工程を簡略化することが可能である。

次に、内周側治具２０とは異なる２つの外周側治具２１を巻回された発電要素２の正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極合剤層非形成部Ｒ４に対応する位置に配置する（取り付ける）。具体的には、外周側治具２１の内周面２１１が発電要素２の曲面部２ｃに対応する位置に配置されるように取り付ける。この際、外周側治具２１は樹脂製であることにより正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）を損傷させるおそれは低い。

次に、内周側治具２０を内周部２ａに配置するとともに、外周側治具２１を曲面部２ｃに配置した状態で、発電要素２を減圧環境下に置く。具体的には、発電要素２を図示しない袋などに入れて密封した状態で減圧する。すなわち、発電要素２を１気圧未満の環境下に置く。なお、発電要素２を真空（０気圧）に近い環境下に置くことが好ましい。これにより、発電要素２は袋などを介して外側から大気圧がかかることにより、図６及び図７に示す状態の発電要素２が外周部２ｂから内周部２ａに向かって（Ｙ方向側及びＺ方向側に）押圧される。この際、曲折部３１１（４１１）も形成される。そして、正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）が、図２及び図３に示すように、密着した状態で束ねられるようにフォーミングされる。また、この際、正極合剤層形成部Ｒ１及び負極合剤層形成部Ｒ３もセパレータ５を介して密着される。

また、本発明における発電要素２を入れる袋としては、発電要素２を収納して減圧環境下に置かれた際に、大気圧に押圧されることにより破損しないものであれば、特に制限されない。発電要素２を入れる袋としては、例えば、ポリエチレンなどの樹脂や金属ラミネートフィルムなどにより形成される袋を使用することができる。

次に、フォーミングされた発電要素２から内周側治具２０及び外周側治具２１を取り外す。

次に、図１に示すように、正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）をフォーミングした発電要素２を把持部材８（９）に接続した後、図示しない電解質とともに、ケース６の内部に収納する。その後、レーザ溶接により電池蓋７をケース６に取り付ける。このようにして、電池１が形成される。

第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、内周側治具２０を発電要素２の正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）における内周部２ａに配置した状態で、発電要素２を減圧環境下に置くことによって、発電要素２の外周部２ｂから内周部２ａに向かって正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）を押圧する工程を設ける。これにより、金属製のクシ歯及び加圧部材などにより正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）を挟み込んで正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）をフォーミングする場合と異なり、空気の圧力により正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）をフォーミングすることができるので、フォーミングの際に正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）に掛かる負荷を低減することができる。その結果、正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）が損傷するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、発電要素２は、巻回軸線７００が延びる方向から見て、略長円形状であり、内周側治具２０を発電要素２の正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）における内周部２ａに配置し、かつ、外面側治具２１を発電要素２の正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）における外周部２ｂの曲面部２ｃに配置した状態で、発電要素２の外周部２ｂから内周部２ａに向かって正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）を押圧する工程を設ける。これにより、正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）をフォーミングする際に形状が歪みやすい発電要素２（正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４））の曲面部２ｃに外面側治具２１を配置した状態で正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）をフォーミングすることができるので、正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）を損傷するのを抑制しながら、精度よく正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）をフォーミングすることができる。また、減圧することによって、圧力が正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）全体に均等に加わるので、正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）を均一にフォーミングすることができる。

また、第１実施形態では、発電要素２の巻回軸線７００が延びる方向から見て、内周側治具２０を発電要素２の正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）における内周部２ａの略全体と接触するように発電要素２の内周部２ａに嵌め込んだ状態で、発電要素２の外周部２ｂから内周部２ａに向かって正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）を押圧する工程を設ける。これにより、発電要素２の巻回軸線７００が延びる方向から見て、発電要素２の正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）の内周部２ａの略全体を均一にフォーミングすることができる。

（第２実施形態）
次に、図１〜図９を参照して、本発明の第２実施形態による電池１００の構成について説明する。なお、電池１００は、本発明の「蓄電素子」の一例である。

この第２実施形態では、発電要素２を減圧環境下に置くことによって、正極集電体３１の正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極集電体４１の負極合剤層非形成部Ｒ４がフォーミングされる第１実施形態と異なり、押圧部材１２０を用いて正極集電体３１の正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極集電体４１の負極合剤層非形成部Ｒ４がフォーミングされる電池１００の製造方法について説明する。なお、押圧部材１２０は、本発明の「柔らかい部材」の一例である。また、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を用い、説明を省略する。

図１〜図９を参照して、第２実施形態による電池１００の製造方法について説明する。

ここで、第２実施形態では、図８及び図９に示すように、内周側治具２０（図４参照）及び外周側治具２１（図５参照）を配置した発電要素２を一対の（２つの）押圧部材１２０より挟み込むように押圧することによって、正極集電体３１の正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極集電体４１の負極合剤層非形成部Ｒ４がフォーミングされる（正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極合剤層非形成部Ｒ４の形状が整えられる）。

また、第２実施形態では、正極集電体３１の正極合剤層非形成部Ｒ２（負極集電体４１の負極合剤層非形成部Ｒ４）をフォーミングする際に用いられる押圧部材１２０は、図８に示すように、Ｘ方向側から見て、略長方形形状を有している。また、押圧部材１２０は、Ｚ方向において、発電要素２の長さよりも大きい長さを有している。また、押圧部材１２０は、図９に示すように、巻回軸線７００が延びる方向（Ｘ方向）において、発電要素２の長手方向（Ｘ方向）の長さよりも大きい長さを有している。これにより、一対の押圧部材１２０によって、発電要素２の全体を外周部２ｂから内周部２ａに向けて押圧することが可能である。

また、押圧部材１２０は、正極集電体３１および負極集電体４１よりも柔らかい材料により形成されている。言い換えると、押圧部材１２０は、アルミニウムや銅などの金属よりも柔らかい材料により形成されている。詳細には、押圧部材１２０は、発電要素２（正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極合剤層非形成部Ｒ４）を押圧して正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）をフォーミングする際に、正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）を損傷させない材料により形成されている。

たとえば、押圧部材１２０は、上記したような柔らかさのオイルが封入されたオイルバック、水が封入されたウォーターバックや気体（空気）が封入されたエアバックにより構成することができる。また、押圧部材１２０は、上記したような柔らかさのゴム（たとえば、シリコンゴム）やゲル状の物質などにより構成してもよい。また、押圧部材１２０は、合成樹脂（たとえば、ポリウレタン）を発泡成形して作られるスポンジにより構成してもよい。

また、押圧部材１２０は、発電要素２（正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極合剤層非形成部Ｒ４）を押圧した際に、束ねられた正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）の外周部２ｂと外面側治具２１の内周面２１１との隙間５０（図３参照）に入り込むように変形可能なように構成されていることが好ましい。

以下、第２実施形態による電池１００の製造方法を具体的に説明する。

まず、正極３と負極４との間にセパレータ５を介在させて、正極３と負極４とセパレータ５とを巻回軸線７００を中心に巻回することにより発電要素２を形成する。この状態では、正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）は、束ねられていない。

次に、図６及び図７に示すように、上記第１実施形態と同様に、Ｘ１方向側及びＸ２方向側から、それぞれ、巻回された発電要素２の正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極合剤層非形成部Ｒ４に対応する位置に内周側治具２０を挿入する。次に、内周側治具２０とは異なる２つの外周側治具２１を巻回された発電要素２の正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極合剤層非形成部Ｒ４に対応する位置に配置する（取り付ける）。

次に、図８及び図９に示すように、内周側治具２０が内周部２ａに配置されるとともに外周側治具２１が曲面部２ｃに配置される発電要素２を、柔らかい押圧部材１２０によって中心（巻回軸線７００）に向けてＹ方向に押圧する。これにより、図８及び図９に示すように、発電要素２が外周部２ｂから内周部２ａに向かって（Ｙ方向側に）押圧される。そして、正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）が、図２及び図３に示すように、密着した状態で束ねられるようにフォーミングされる。

次に、押圧部材１２０による押圧を解除して、フォーミングされた発電要素２から内周側治具２０及び外周側治具２１を取り外す。

次に、上記第１実施形態と同様に、図１に示すように、正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）をフォーミングした発電要素２を、ケース６の内部に収納等することによって、電池１００が形成される。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、内周側治具２０を発電要素２の正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）における内周部２ａに配置した状態で、金属製の正極集電体３１（負極集電体４１）よりも柔らかい押圧部材１２０によって、発電要素２の外周部２ｂから内周部２ａに向かって正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）を押圧する工程を設ける。これにより、金属製のクシ歯及び加圧部材などにより正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）を挟み込んで正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）をフォーミングする場合と異なり、正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）が損傷するのを抑制することができる。また、押圧部材１２０によりＹ方向に挟み込むだけで正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）をフォーミングすることができるので、製造工程を簡素化するとともに、製造時間を短縮することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１及び第２実施形態では、正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極合剤層非形成部Ｒ４の両方をフォーミングする例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極合剤層非形成部Ｒ４のうちいずれか一方のみをフォーミングしてもよい。

また、上記第１及び第２実施形態では、正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）をフォーミングする際に外周側治具と内周側治具とを配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。内周側治具を発電要素の合剤層非形成部における内周部に配置して、発電要素の外周部から内周部に向かって合剤層非形成部を押圧することにより、合剤層非形成部が損傷するのを抑制して合剤層非形成部をフォーミングすることができる。すなわち、外周側治具を用いずに、内周側治具を用いて発電要素の外周部から内周部に向かって合剤層非形成部を押圧することにより、本願発明の効果を得ることができる。

また、上記第１及び第２実施形態では、樹脂製の内周側治具及び外周側治具を設けたが、本発明はこれに限られない。本発明では、樹脂以外の材料により形成された内周側治具及び外周側治具を設けてもよい。この場合、発電要素（正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極合剤層非形成部Ｒ４）を押圧して正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）をフォーミングする際に、内周側治具及び外周側治具が略変形しないような物性を有する材料を用いればよく、例えば、金属やセラミックスにより形成された内周側治具及び外周側治具を採用することができる。

また、上記第１及び第２実施形態では、巻回軸線が延びる方向において、正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）に対応する幅の内周側治具を配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、正極合剤層非形成部Ｒ２（負極合剤層非形成部Ｒ４）に対応する部分に加えて、正極合剤層形成部Ｒ１（負極合剤層形成部Ｒ３）に対応する部分にまで延びた内周側治具を配置してもよい。

また、上記第１及び第２実施形態では、内周側治具が、発電要素に嵌め込まれた状態でＸ方向側から見て、発電要素の内周部２ａに略対応する略長円形状に形成されている例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、内周側治具を略長円形状に以外の形状に形成してもよい。

また、上記第２実施形態では、巻回軸線が延びる方向において、発電要素の長手方向の長さよりも大きい長さを有する２つの押圧部材により、正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極合剤層非形成部Ｒ４を同時にフォーミングする例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、正極合剤層非形成部Ｒ２に対応する位置に２つの押圧部材を設けるとともに、負極合剤層非形成部Ｒ４に対応する位置に２つの押圧部材を設けて、正極合剤層非形成部Ｒ２及び負極合剤層非形成部Ｒ４を別個にフォーミングしてもよい。

また、本発明に係る蓄電素子の製造方法により製造された蓄電素子の構成は特に限定されるものではなく、正極、負極及びセパレータを備える円筒型蓄電素子、角型蓄電素子（矩形状の蓄電素子）、扁平型蓄電素子等が一例として挙げられる。本発明は、上記の蓄電素子を複数備える蓄電装置としても実現することができる。蓄電装置の一形態を図１０に示す。図１０において、蓄電装置１４は、複数の蓄電ユニット１３を備えている。それぞれの蓄電ユニット１３は、複数の電池１（１００）を備えている。前記蓄電装置１４は、電気自動車（ＥＶ）、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）等の自動車用電源として用いる場合には、複数の電池を有するバッテリーモジュール（組電池）として搭載することができる。

１、１００ 電池（蓄電素子）
２ 発電要素
２ａ 内周部
２ｂ 外周部
３ 正極
４ 負極
５ セパレータ
２０ 内周側治具（合剤層非形成部成形治具）
２１ 外面側治具
３１ 正極集電体（電極集電体）
３２ 正極合剤層（合剤層）
４１ 負極集電体（電極集電体）
４２ 負極合剤層（合剤層）
１２０ 押圧部材（柔らかい部材）
７００ 巻回軸線
Ｒ１ 正極合剤層形成部（合剤層形成部）
Ｒ２ 正極合剤層非形成部（合剤層非形成部）
Ｒ３ 負極合剤層形成部（合剤層形成部）
Ｒ４ 負極合剤層非形成部（合剤層非形成部）

Claims (5)

1. 電極集電体上に合剤層が形成されている合剤層形成部および前記合剤層が形成されていない合剤層非形成部を含む電極とセパレータとを巻回した発電要素を備える蓄電素子の製造方法であって、
   合剤層非形成部成形治具を前記発電要素の前記合剤層非形成部における内周部に配置した状態で、前記発電要素を減圧環境下に置くことによって、前記発電要素の外周部から内周部に向かって前記合剤層非形成部を押圧する工程を備える、蓄電素子の製造方法。
2. 電極集電体上に合剤層が形成されている合剤層形成部および前記合剤層が形成されていない合剤層非形成部を含む電極とセパレータとを巻回した発電要素を備える蓄電素子の製造方法であって、
   前記電極集電体は、金属製であり、
   合剤層非形成部成形治具を前記発電要素の前記合剤層非形成部における内周部に配置した状態で、前記電極集電体よりも柔らかい部材によって、前記発電要素の外周部から内周部に向かって前記合剤層非形成部を押圧する工程を備える、蓄電素子の製造方法。
3. 前記発電要素は、巻回軸線が延びる方向から見て、略長円形状であり、
   前記合剤層非形成部成形治具としての内周側治具を前記発電要素の前記合剤層非形成部における内周部に配置し、かつ、前記内周側治具とは異なる外周側治具を前記発電要素の前記合剤層非形成部における曲面形状を有する部分の外周部に配置した状態で、前記発電要素の外周部から内周部に向かって前記合剤層非形成部を押圧する、請求項１または２に記載の蓄電素子の製造方法。
4. 前記発電要素の巻回軸線が延びる方向から見て、前記合剤層非形成部成形治具を前記発電要素の前記合剤層非形成部における内周部の略全体と接触するように前記発電要素の前記合剤層非形成部における内周部に嵌め込んだ状態で、前記発電要素の外周部から内周部に向かって前記合剤層非形成部を押圧する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電素子の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電素子の製造方法を用いて製造される、蓄電素子。

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