JP2019079711A - 電池及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極群における第１の電極と第２の電極との間の絶縁が適切に確保され、容易に製造される電池を提供すること。【解決手段】電池は、第１の電極、第２の電極及び絶縁層を備える。第１の電極は、並んで配置される複数の電極板を備える。第２の電極は、長縁の一方及びその近傍部位によって形成される集電タブを備え、電極板のそれぞれと隣設される電極板との間を通ってジグザグ状に延設される。絶縁層は、第２の電極と一体にジグザグ状に延設される。絶縁層は、第２の電極の表面において少なくとも集電タブ以外の部位を覆い、第１の電極の電極板のそれぞれを挟む。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、電池及びその製造方法に関する。

非水電解質二次電池等の電池では、電極群は、正極及び負極の一方である第１の電極と、正極及び負極の第１の電極とは異なる他方である第２の電極と、を備える。そして、電極群には、第１の電極が複数の第１の電極板から形成されるとともに、第２の電極が複数の第２の電極板から形成され、第１の電極板及び第２の電極板が交互に積層されるものがある。このような電極群では、第２の電極板の表面に、例えば電界紡糸法等によって絶縁層が第２の電極板と一体に形成され、第２の電極板は、絶縁層によって、隣設される第１の電極板から電気的に絶縁される。

前述のような電極群を形成する際には、第１の電極の基材となる第１の電極基材を例えばビク型等で打抜くことにより、第１の電極板を形成する。そして、第２の電極の基材となる第２の電極基材の表面に、電界紡糸法等によって絶縁層を形成する。そして、絶縁層が形成された状態において第２の電極基材を例えばビク型等で打抜くことにより、絶縁層と一体の第２の電極板を形成する。このように第２の電極板及び絶縁層を形成した場合、第２の電極板のそれぞれにおいて、アルミニウム箔等から形成される第２の電極板が縁で露出する。このため、電極群では、第２の電極板の縁が第１の電極板と接触し易くなり、電極群の絶縁抵抗が低下する可能性がある。

第２の電極基材を打抜いて第２の電極板を形成した後に、第２の電極板のそれぞれについて電界紡糸法等によって絶縁層を形成し、第２の電極板の縁を絶縁層で覆うことは可能である。ただし、このように第２の電極板及び絶縁層を形成すると、電極群及び電池の製造における手間が増大する。

特許第５６２４６５３号公報 特許第５５５８２６５号公報 国際公開２０１６／２０３１３７号公報

本発明が解決しようとする課題は、電極群における第１の電極と第２の電極との間の絶縁が適切に確保され、容易に製造される電池、及び、この電池の製造方法を提供することにある。

実施形態によれば、電池は、第１の電極、第２の電極及び絶縁層を備える。第１の電極は、並んで配置される複数の電極板を備える。第２の電極は、長縁の一方及びその近傍部位によって形成される集電タブを備え、電極板のそれぞれと隣設される電極板との間を通ってジグザグ状に延設される。絶縁層は、第２の電極と一体にジグザグ状に延設される。絶縁層は、第２の電極の表面において少なくとも集電タブ以外の部位を覆い、第１の電極の電極板のそれぞれを挟む。

実施形態によれば、電池の製造方法では、正極及び負極の一方である第１の電極の基材となる第１の電極基材、及び、前記正極及び前記負極の前記第１の電極とは異なる他方である第２の電極の基材となる第２の電極基材を形成する。そして、第１の電極基材を打抜くことにより、複数の電極板を形成する。また、第２の電極基材の表面に絶縁層を第２の電極基材と一体に形成し、第２の電極基材の表面において少なくとも長縁の一方及びその近傍部位以外の部位を絶縁層で覆う。そして、絶縁層が一体に形成された第２の電極を、電極板のそれぞれと隣設される電極板との間を通してジグザグ状に延設させ、電極板のそれぞれを絶縁層によって挟む。

図１は、第１の実施形態に係る電池を示す概略図である。 図２は、第１の実施形態に係る電極群の構成を示す概略図である。 図３は、図２のＺ１−Ｚ１断面を概略的に示す断面図である。 図４は、図２のＺ２−Ｚ２断面を概略的に示す断面図である。 図５は、第１の実施形態に係る電極群の製造において、正極基材を打抜いて、複数の電極板を形成する工程を示す概略図である。 図６は、第１の実施形態に係る電極群の製造において、負極基材に絶縁層を形成し、絶縁層が形成された負極基材を切断し負極を形成する工程を示す概略図である。 図７は、比較例に係る電極群を、電極板のそれぞれの横方向に垂直又は略垂直な断面で概略的に示す断面図である。 図８は、比較例に係る電極群を、電極板のそれぞれの縦方向に垂直又は略垂直な断面で概略的に示す断面図である。 図９は、第１の実施形態の電極群及び比較例の電極群について、正極と負極との間の電気的な絶縁性に関する実験データを示すグラフである。 図１０は、第１の変形例に係る電極群を、図２のＺ１−Ｚ１断面に相当する断面で概略的に示す断面図である。 図１１は、第１の変形例に係る電極群を、図２のＺ２−Ｚ２断面に相当する断面で概略的に示す断面図である。 図１２は、第２の変形例において、電極群が収納される外装缶等の一例を示す概略図である。 図１３は、第３の変形例において、電極群が収納される外装容器の一例を示す概略図である。 図１４は、第４の変形例に係る電極群を示す概略図である。 図１５は、第４の変形例に係る電極群の製造において、負極基材に突出部分及び絶縁層を形成し、絶縁層が形成された負極基材を切断し負極を形成する工程を示す概略図である。

以下、実施形態について、図１乃至図１５を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る電池１を示す。電池１は、非電解質二次電池又はアルカリ二次電池等である。電池１は、外装容器２と、外装容器２内に収納される電極群３と、外装容器２の内部から外部に突出する正極端子５及び負極端子６と、を備える。外装容器２は、例えば、ラミネートフィルム製である。この場合、外装容器２を形成するラミネートフィルムは、アルミニウム、銅及びステンレス等の金属層及び樹脂層を含み、ラミネートフィルムを熱融着により袋状に成形したものが、外装容器２として用いられる。外装容器２の内部では、電極群３に、電解液（図示しない）が含浸される。

図２は、電極群３の構成を示す。また、図３は、図２のＺ１−Ｚ１断面を示し、図４は、図２のＺ２−Ｚ２断面を示す。なお、図１では、電極群３は、図２の矢印Ｙ１側から視た状態で示される。図２乃至図４に示すように、電極群３は、正極１１及び負極１２と、正極１１と負極１２との間を電気的に絶縁する絶縁層（セパレータ）１３と、を備える。正極端子５は、正極１１に電気的に接続される金属リボン、金属板又は金属棒である。正極１１は、正極端子５を介して、電池１の外部と電気的に接続される。正極端子５には、アルミニウム及びチタン等の導電材料が用いられる。また、負極端子６は、負極１２に電気的に接続される金属リボン、金属板又は金属棒である。負極１２は、負極端子６を介して、電池１の外部と電気的に接続される。負極端子６には、アルミニウム、銅及びステンレス等の導電材料が用いられ、軽量かつ溶接性に優れたアルミニウムが用いられることが好ましい。

本実施形態では、正極（第１の電極）１１は、複数の電極板１５を備え、電極板１５は、並んで配置される。電極板１５のそれぞれは、隣設される電極板（１５の対応する1つ又は２つ）に対して、対向して配置される。また、本実施形態では、負極（第２の電極）１２の表面に、絶縁層１３が負極１２と一体に形成される。

ここで、電極板１５のそれぞれにおいて、縦方向、縦方向に対して垂直又は略垂直な横方向、及び、縦方向に対して垂直又は略垂直で、かつ、横方向に対して垂直又は略垂直な厚さ方向を、規定する。電極板１５のそれぞれは、厚さ方向についての寸法が縦方向についての寸法及び横方向についての寸法のそれぞれに比べて小さい板状（シート状）に、形成される。そして、電極板１５のそれぞれは、厚さ方向に対して垂直又は略垂直な一対の面２１，２２を備える。また、電極板１５のそれぞれは、縦方向に沿って形成される一対の縦縁２３，２４と、横方向に沿って形成される一対の横縁２５，２６と、を備える。なお、電極板１５のそれぞれでは、縦方向についての寸法は、横方向についての寸法に対して、大きくてもよく、小さくてもよい。また、電極板１５のそれぞれにおいて、縦方向についての寸法が、横方向についての寸法と同一又は略同一であってもよい。

負極１２は、帯状に形成され、長手方向に沿って延設される。ここで、負極１２において、長手方向に対して垂直又は略垂直な幅方向、及び、長手方向に対して垂直又は略垂直で、かつ、幅方向に対して垂直又は略垂直な厚さ方向を規定する。負極１２では、長手方向についての寸法が、幅方向についての寸法に比べて大きく、幅方向についての寸法が、厚さ方向についての寸法に比べて大きい。そして、負極１２は、厚さ方向に対して垂直又は略垂直な一対の面３１，３２を備える。また、負極１２は、長手方向に沿って形成される一対の長縁３３，３４と、幅方向に沿って形成される一対の短縁３５，３６と、を備える。

なお、図３では、電極板１５のそれぞれは、横方向に対して垂直又は略垂直な断面で示され、図４では、電極板１５のそれぞれは、縦方向に対して垂直又は略垂直な断面で示される。また、図３では、負極１２は、幅方向に対して垂直又は略垂直な断面で示され、図４では、負極１２は、長手方向に対して垂直又は略垂直な断面で示される。

正極１１の電極板１５のそれぞれは、正極集電体としての正極集電箔４１と、正極集電箔４１の表面に担持される正極活物質含有層４２と、を備える。正極集電箔４１は、アルミニウム箔又はアルミニウム合金箔等であり、厚さが１０μｍ〜２０μｍ程度である。正極集電箔４１には、正極活物質、結着剤及び導電剤を含むスラリーが塗布される。正極活物質としては、これらに限定されるものではないが、リチウムを吸蔵放出できる酸化物、硫化物及びポリマー等が挙げられる。また、高い正極電位を得られる観点から、正極活物質は、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物及びリチウム燐酸鉄等が、用いられることが好ましい。

負極１２は、負極集電体としての負極集電箔４５と、負極集電箔４５の表面に担持される負極活物質含有層４６と、を備える。負極集電箔４５は、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔又は銅箔等であり、厚さが１０μｍ〜２０μｍ程度である。負極集電箔４５には、負極活物質、結着剤及び導電剤を含むスラリーが塗布される。負極活物質としては、特に限定されるものではないが、リチウムイオンを吸蔵放出できる金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物及び炭素材料等が挙げられる。負極活物質としては、リチウムイオンの吸蔵放出電位が金属リチウム電位に対して０．４Ｖ以上となる物質、すなわち、リチウムイオンの吸蔵放出電位が０．４Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ^＋／Ｌｉ）以上になる物質であることが好ましい。このようなリチウムイオン吸蔵放出電位を有する負極活物質を用いることにより、アルミニウム又はアルミニウム合金とリチウムとの合金反応が抑えられるため、負極集電箔４５及び負極１２に関連する構成部材に、アルミニウム及びアルミニウム合金を使用可能になる。リチウムイオンの吸蔵放出電位が０．４Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ^＋／Ｌｉ）以上になる負極活物質としては、例えば、チタン酸化物、チタン酸リチウム等のリチウムチタン複合酸化物、タングステン酸化物、アモルファススズ酸化物、ニオブ・チタン複合酸化物、スズ珪素酸化物、及び、酸化珪素等が挙げられ、リチウムチタン複合酸化物を負極活物質として用いることが、特に好ましい。なお、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素材料を負極活物質として用いる場合は、負極集電箔４５は銅箔を用いると良い。負極活物質として用いられる炭素材料は、リチウムイオンの吸蔵放出電位が０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ^＋／Ｌｉ）程度になる。

正極集電体及び負極集電体に用いられるアルミニウム合金は、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉから選択される１種または２種以上の元素を含むことが望ましい。アルミニウムおよびアルミニウム合金の純度は、９８重量％以上にすることができ、９９．９９重量％以上が好ましい。また、純度１００％の純アルミニウムを、正極集電体及び／または負極集電体の材料として用いることが可能である。アルミニウムおよびアルミニウム合金における、ニッケル、クロムなどの遷移金属の含有量は１００重量ｐｐｍ以下（０重量ｐｐｍを含む）にすることが好ましい。

電極板１５のそれぞれでは、一方の縦縁２３及びその近傍部位によって、正極集電タブ４３が形成される。正極集電タブ４３は、正極集電箔４１の一部から形成され、正極集電タブ４３では、正極集電箔４１の表面に正極活物質含有層４２が担持されない。本実施形態の電極板１５のそれぞれでは、横縁２５，２６の間に連続する縦縁２３に、横方向について外側に突出する突出部分２７が設けられる。そして、縦縁２３の突出部分２７及びその近傍部位によって、正極集電タブ４３が形成される。また、別の実施例では、電極板１５のそれぞれにおいて、縦縁２３が、横縁２５，２６の間で直線的に連続する。そして、電極板１５のそれぞれでは、横方向について内側へ縦縁２３から所定の距離に渡って、正極集電タブ４３が形成される。

前述のように正極集電タブ４３が形成されるため、電極板１５のそれぞれでは、正極集電箔４１の正極集電タブ４３は、正極活物質含有層４２に対して、横方向について外側（縦縁２３が位置する側）へ突出する。また、電極群３では、正極活物質含有層４２からの正極集電タブ４３の突出方向が全ての電極板１５で互いに対して一致又は略一致する状態に、電極板１５が配置される。また、互いに対して隣設される電極板（１５の対応する２つ）においては、一方の電極板（１５の対応する１つ）の面２１が、他方の電極板（１５の対応する１つ）の面２２と対向する。

負極１２では、一方の長縁３３及びその近傍部位によって、負極集電タブ４７が形成される。負極集電タブ４７は、負極集電箔４５の一部から形成され、負極集電タブ４７では、負極集電箔４５の表面に負極活物質含有層４６が担持されない。本実施形態では、負極１２において、幅方向について内側へ長縁３３から所定の距離に渡って、負極集電タブ４７が形成される。前述のように負極集電タブ４７が形成されるため、負極１２では、負極集電箔４５の負極集電タブ４７は、負極活物質含有層４６に対して、幅方向について外側（長縁３３が位置する側）へ突出する。

また、負極１２と一体の絶縁層１３は、他の媒体等を介することなく負極１２の表面に直接的に密着し、負極１２に対して固定される。絶縁層１３は、電気的絶縁性を有する材料から形成される。ある実施例では、絶縁層１３は、例えば、有機繊維から形成され、有機繊維のシートである。有機繊維を形成する有機材料としては、エンプラ、スーパーエンプラ及びポリイミドが挙げられる。そして、エンプラとしては、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、シンジオタクチック・ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニリデン及び変性ポリフェニレンエーテル等が挙げられる。また、スーパーエンプラとしては、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリビニリデンフロライド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルニトリル、ポリサルホン、ポリアクリレート、ポリエーテルイミド及び熱可塑性ポリイミド等が挙げられる。絶縁層１３では、単位面積当たりの有機繊維の量は、１．０ｇ／ｍ^２〜１０ｇ／ｍ^２程度である。また、絶縁層１３の厚さは、０．５μｍ〜１０μｍ程度である。

なお、絶縁層１３として有機繊維のシートを形成する場合、電界紡糸法（エレクトロスピニング法）、インクジェット法、ジェットディスペンサー法及びスプレー塗布法のいずれかによって、絶縁層１３が形成される。また、ある実施例では、絶縁層１３は、無機材料から形成されてもよく、前述の有機繊維と無機材料との混合物から形成されてもよい。絶縁層１３を形成する無機材料としては、酸化物（例えば、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、酸化マグネシウム、リン酸化物、酸化カルシウム、酸化鉄、酸化チタン）、窒化物（例えば、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化バリウム）等が挙げられる。無機材料から形成される絶縁層は、例えば、層状の母材に無機材料粒子が分散しているもの、無機材料粒子の層状集合体、無機材料粒子が結着剤で結合されたものであり得る。

絶縁層１３は、負極１２の表面において、少なくとも負極集電タブ４７以外の部位を覆う。このため、負極１２では、少なくとも負極活物質含有層４６が担持される部位は、絶縁層１３によって覆われる。すなわち、負極１２では、少なくとも長縁３３及びその近傍部位以外の部位が、絶縁層１３によって覆われる。したがって、負極１２では、長縁３３と反対側の長縁３４は、絶縁層１３によって覆われる。また、面３１，３２のそれぞれも、少なくとも負極集電タブ４７以外の部位は、絶縁層１３によって覆われる。

また、本実施形態では、絶縁層１３は、負極集電タブ４７の一部も覆う。すなわち、負極活物質含有層４６を無担持の部位でも、一部は、絶縁層１３によって覆われる。ここで、負極１２の長縁３３から負極活物質含有層４６の長縁３３が位置する側（負極集電タブ４７が位置する側）の端までの距離Ｌ１、及び、負極１２の長縁３３から絶縁層１３の長縁３３が位置する側の端までの距離Ｌ２を、規定する。本実施形態では、負極集電タブ４７の一部が絶縁層１３で覆われるため、距離Ｌ１は、距離Ｌ２に比べて大きい。

電極群３では、負極１２は、短縁３５，３６の間において、ジグザグ状に延設される。したがって、電極群３では、負極１２の長縁３３，３４のそれぞれは、ジグザグ状に延設される。ジグザグ状に延設される負極１２は、電極板１５のそれぞれと対向する電極板（１５の対応する１つ又は２つ）との間を通過する。すなわち、負極１２は、電極板１５のそれぞれと隣設される電極板（１５の対応する１つ又は２つ）との間を通って、延設される。これにより、電極板１５のそれぞれと隣設される電極板（１５の対応する1つ又は２つ）の間には、負極１２が配置される。そして、電極群３では、正極１１（電極板１５）及び負極１２が交互に積層される。

電極板１５のそれぞれでは、横縁２５，２６の一方で、ジグザグ状に延設される負極１２が、略Ｕ字状に折返される。電極板１５の中の１つの電極板１５Ａでは、負極１２は、横縁２５で折返され、電極板１５Ａに対して面２２側に隣設される電極板１５Ｂでは、負極１２は、横縁２６で折返される。すなわち、電極板１５のそれぞれでは、隣設される電極板（１５の対応する１つ又は２つ）において負極１２が折返される横縁（２５；２６）とは反対側の横縁（２６；２５）で、負極１２が折返される。また、電極群３では、負極１２の幅方向が、電極板１５のそれぞれの横方向と一致又は略一致する状態で、負極１２が延設される。なお、図３に示す一例では、負極１２の短縁３５，３６は、電極板１５のそれぞれの縦方向について互いに対して同一の側に位置しているが、これに限るものではない。ある実施例では、負極１２の短縁３５，３６は、電極板１５のそれぞれの縦方向について互いに対して反対側に位置する。

負極１２と一体の絶縁層１３も、負極１２と同様に、電極板１５のそれぞれと隣設される電極板（１５の対応する１つ又は２つ）の間を通って、ジグザグ状に延設される。このため、電極板１５のそれぞれは、絶縁層１３によって挟まれる。すなわち、電極群３では、絶縁層１３は、電極板１５のそれぞれに対して、面２１に隣接する領域を通過するとともに、面２２に隣接する領域も通過する。これにより、電極群３では、電極板１５のそれぞれと負極１２との間に絶縁層１３が配置される。なお、電極板１５のそれぞれでは、負極１２及び絶縁層１３が折返される横縁（２５，２６の対応する一方）と絶縁層１３と間に、数ｍｍ程度の隙間が形成されてもよい。

また、電極群３では、負極１２は、正極１１の電極板１５のそれぞれに対して、負極１２の幅方向について（すなわち、電極板１５のそれぞれの横方向について）ずれた状態で、配置される。このため、電極板１５のそれぞれでは、正極活物質含有層４２が無担持の正極集電タブ４３は、負極１２及び絶縁層１３に対して、横方向（負極１２の幅方向）について一方側へ突出する。このため、電極板１５のそれぞれでは、縦縁２３の少なくとも一部が、負極１２及び絶縁層１３に対して、横方向について一方側へ突出する。そして、負極１２では、負極活物質含有層４６が無担持の負極集電タブ４７は、電極板１５のそれぞれに対して、幅方向（電極板１５のそれぞれの横方向）について正極集電タブ４３が突出する側とは反対側に突出する。このため、負極１２では、長縁３３が、電極板１５のそれぞれに対して、幅方向について一方側へ突出する。

次に、電池１の電極群３の製造について説明する。電極群３の製造においては、第１の電極である正極１１の基材となる正極基材（第１の電極基材）１１Ａを形成するとともに、第２の電極である負極１２の基材となる負極基材（第２の電極基材）１２Ａを形成する。図５に示すように、正極基材１１Ａは、長手方向及び幅方向を有する帯状に形成される。そして、正極基材１１Ａは、長手方向に沿って形成される一対の長縁７１，７２、及び、幅方向に沿って形成される一対の短縁７３，７４を備える。正極基材１１Ａでは、正極集電箔４１の表面に、正極活物質を含むスラリーが塗布され、正極活物質含有層４２が担持される。また、正極基材１１Ａでは、長縁７１及びその近傍部位に、正極活物質含有層４２が担持されていない活物質無担持部４３Ａが形成される。

電極群３の製造においては、正極基材１１Ａをビク型、トムソン型等で打抜くことにより、前述した複数の電極板１５を形成する。この際、正極基材１１Ａの活物質無担持部４３Ａの一部が、電極板１５のそれぞれにおいて、正極集電タブ４３を形成する。なお、図５は、正極基材１１Ａを打抜いて、複数の電極板１５を形成する工程を示す。図５では、正極活物質含有層４２は、ドットのハッチングで示す。

複数の電極板１５を前述のように形成すると、電極板１５を並べる。この際、電極板１５のそれぞれは、隣設される電極板（１５の対応する１つ又は２つ）に対して離れて配置される。また、正極活物質含有層４２からの正極集電タブ４３の突出方向が全ての電極板１５で互いに対して一致又は略一致する状態に、電極板１５が並べられる。

図６に示すように、負極基材１２Ａは、長手方向及び幅方向を有する帯状に形成される。そして、負極基材１２Ａは、長手方向に沿って形成される一対の長縁７５，７６を備える。負極基材１２Ａでは、負極集電箔４５の表面に、負極活物質を含むスラリーが塗布され、負極活物質含有層４６が担持される。また、負極基材１２Ａでは、長縁７５及びその近傍部位に、負極活物質含有層４６が担持されていない活物質無担持部４７Ａが形成される。ここで、負極基材１２Ａの長縁７５から負極活物質含有層４６の長縁７５が位置する側の端までは、距離Ｌ１であり、負極基材１２Ａでは、幅方向について内側へ向かって長縁７５から距離Ｌ１に渡って、活物質無担持部４７Ａが形成される。

電極群３の製造においては、前述の絶縁層１３を負極基材１２Ａと一体に形成する。絶縁層１３は、例えば、電界紡糸法等によって形成される。この場合、負極基材１２Ａの表面に、有機繊維のシートが絶縁層１３として形成される。形成された絶縁層１３は、他の媒体等を介することなく負極基材１２Ａの表面に直接的に密着し、負極基材１２Ａに対して固定される。なお、絶縁層１３は、前述した無機材料から形成されてもよく、有機繊維と無機材料との混合物から形成されてもよい。

絶縁層１３を形成する際には、負極基材１２Ａの表面において、少なくとも長縁７５及びその近傍部位以外の部位を絶縁層１３で覆う。このため、絶縁層１３を形成することにより、負極基材１２Ａにおいて少なくとも活物質無担持部４７Ａ以外の部位が、絶縁層１３によって覆われる。また、絶縁層１３を形成することにより、活物質無担持部４７Ａの一部も、絶縁層１３によって覆われる。実際に、負極基材１２Ａの長縁７５から絶縁層１３の長縁７５が位置する側の端までは、距離Ｌ１より小さい距離Ｌ２である。そして、絶縁層１３が一体に形成された負極基材１２Ａを、長手方向について所定の長さに切断し、負極１２を形成する。図６では、負極基材１２Ａを、破線Ａ１，Ａ２で切断することにより、負極１２が形成される。これにより、絶縁層１３と一体の負極１２が形成される。この際、負極１２のそれぞれの長縁３３は、負極基材１２Ａの長縁７５の一部から形成され、負極１２のそれぞれの長縁３４は、負極基材１２Ａの長縁７６の一部から形成される。また、負極１２のそれぞれの負極集電タブ４７は、負極基材１２Ａの活物質無担持部４７Ａの一部から形成される。そして、負極１２のそれぞれの短縁３５，３６は、負極基材１２Ａの切断部分（Ａ１，Ａ２）によって、形成される。なお、図６は、負極基材１２Ａに絶縁層１３を形成し、絶縁層１３が形成された負極基材１２Ａを切断し負極１２を形成する工程を示す。図６では、負極活物質含有層４６は、ドットのハッチングで示し、絶縁層１３は、斜線のハッチングで示す。

そして、絶縁層１３が一体に形成された負極１２を、電極板１５のそれぞれと隣設される電極板（１５の対応する１つ又は２つ）との間を通して、ジグザグ状に延設させる。これにより、図３に示すように、電極板１５のそれぞれが、絶縁層１３によって挟まれる。そして、図２乃至図４に示す電極群３が、組立てられる。

本実施形態では前述のように電極群３が製造されるため、負極１２の表面において少なくとも負極集電タブ４７以外の部位が、絶縁層１３によって覆われる。このため、負極集電タブ４７以外の部位では、長縁３４も、絶縁層１３によって覆われる。すなわち、負極集電タブ４７とは反対側の部位では、負極１２の縁が露出しない。このため、負極１２の縁への正極１１の電極板１５のそれぞれの接触が、有効に防止され、電極群３における正極１１と負極１２との間の絶縁抵抗の低下が、有効に防止される。したがって、電極群３において正極１１と負極１２との間の電気的な絶縁が確保される。

特に、電極群３では、正極集電タブ４３が、負極１２の縁等に近い位置に配置される。ただし、本実施形態では、負極集電タブ４７とは反対側の縁である長縁３４の全体が、絶縁層１３によって覆われる。このため、正極集電タブ４３の長縁３４等の縁への接触が、有効に防止される。

また、本実施形態では、負極集電タブ４７の一部、すなわち、負極集電タブ４７において負極活物質含有層４６に近い側の部位が、絶縁層１３によって覆われる。このため、負極集電タブ４７の正極１１への接触も、有効に防止される。これにより、電極群３において正極１１と負極１２との間の電気的な絶縁性が向上する。

ここで、本実施形態の構成の電極群３、及び、図７及び図８に示す比較例の構成の電極群３Ａについて、正極１１と負極１２との間の電気的な絶縁性について、比較及び検証を行った。図７及び図８の比較例の構成でも、正極１１は、本実施形態と同様に複数の電極板（正極板）１５から形成され、本実施形態と同様にして電極板（第１の電極板）１５が並んで配置される。ただし、比較例では、負極１２も、複数の電極板（負極板）１６から形成され、電極板（第２の電極板）１６のそれぞれは、隣設される電極板（１６の対応する１つ又は２つ）から離れて配置される。そして、電極板１５のそれぞれは、互いに対して隣設される対応する電極板（１６の対応する２つ）の間に、配置される。これにより、電極群３Ａでは、電極板１５及び電極板１６がその間に交互に積層される。

また、比較例では、電極板１６のそれぞれは、一対の縦縁３３Ａ，３４Ａ及び一対の横縁３５Ａ，３６Ａを備える。また、電極板１６のそれぞれは、本実施形態の負極１２と同様に、負極集電箔４５及び負極活物質含有層４６を備える。そして、電極板１６のそれぞれでは、縦縁３３Ａ及びその近傍部位によって、負極活物質含有層４６が無担持の負極集電タブ４７が、形成される。電極群３Ａでは、正極集電タブ４３のそれぞれは、電極板１６に対して突出する。また、電極群３Ａでは、負極集電タブ４７のそれぞれは、電極板１５に対して、正極集電タブ４３が突出する側とは反対側に突出する。なお、図７では、電極板１５，１６のそれぞれは、横方向に垂直又は略垂直な断面で示され、図８では、電極板１５，１６のそれぞれは、縦方向に垂直又は略垂直な断面で示される。

また、比較例では、電極板１６のそれぞれと一体に絶縁層１３が形成される。電極板１６のそれぞれでは、負極活物質含有層４６が絶縁層１３で覆われるとともに、負極集電タブ４７の一部も、絶縁層１３で覆われる。ここで、比較例の電極板１６の形成においては、例えば、本実施形態と同様にして負極基材１２Ａを形成し、本実施形態と同様にして負極基材１２Ａの表面に絶縁層１３を一体に形成する（図６参照）。そして、絶縁層１３が一体に形成された負極基材１２Ａをビク型、トムソン型等で打抜くことにより、電極板１６のそれぞれが形成される。

前述のように電極板１６が形成されるため、電極板１６のそれぞれでは、負極集電タブ４７以外の部位でも、縦縁３４Ａ等の縁は、絶縁層１３によって覆われない。すなわち、電極板１６のそれぞれでは、負極集電タブ４７以外の部位においても、縁が露出する。このため、電極板１６のそれぞれは、正極１１の電極板１５に縁が接触し易い。特に、電極板１６のそれぞれでは、負極集電タブ４７とは反対側の縁である縦縁３４Ａが、正極集電タブ４３と接触し易い。

図９は、本実施形態の構成の電極群３及び比較例の構成の電極群３Ａについて、正極１１と負極１２との間の電気的な絶縁性に関する実験データを示す。正極１１と負極１２との間の電気的な絶縁性に関しては、本実施形態の構成の２４個の電極群３、及び、比較例の構成の１０個の電極群３Ａについて、検証を行った。検証では、電極群３，３Ａのいずれにおいても、正極集電箔４１は、アルミニウムの純度が９９％以上で、かつ、厚さ１５μｍのアルミニウム合金箔を用い、負極集電箔４５は、アルミニウムの純度が９９％以上で、かつ、厚さ１５μｍのアルミニウム合金箔を用いた。そして、電極群３，３Ａのいずれにおいても、正極活物質にコバルト酸リチウムを使用し、負極活物質にスピネル構造のチタン酸リチウムを使用した。また、電極群３，３Ａのいずれにおいても、絶縁層１３は、電界紡糸法によって形成し、有機繊維を形成する有機材料の溶液としてポリイミド溶液を用いた。そして、電極群３，３Ａのいずれでも、絶縁層１３における単位面積当たりの有機繊維の量は、１．０ｇ／ｍ^２〜２．４ｇ／ｍ^２とした。また、絶縁層１３の厚さを０．５μｍ〜５μｍとした。

検証では、テスターを用いて、電極群３，３Ａのそれぞれについて、正極１１と負極１２との間の抵抗値を測定した。そして、測定した抵抗値に基づいて、電極群３，３Ａのそれぞれが、良品であるか否かを判断した。この際、抵抗値が１０ｋΩ以上の場合は、良品であると判断し、抵抗値が１０ｋΩより小さい場合は、良品でないと判断した。また、検証では、２４個の電極群３の中での良品の割合を示す良品率を算出し、１０個の電極群３Ａの中での良品の割合を示す良品率を算出した。

検証においては、まず、電池１の製造過程の段階Ｓ１において、全ての電極群３，３Ａについて抵抗値を測定し、良品であるか否かを判断した。そして、段階Ｓ１で良品であると判断された電極群（３）のみ、電池１の製造過程の段階Ｓ２において、抵抗値を測定し、良品であるか否かを判断した。そして、段階Ｓ２で良品であると判断された電極群（３）のみ、電池１の製造過程の段階Ｓ３において、抵抗値を測定し、良品であるか否かを判断した。そして、段階Ｓ３で良品であると判断された電極群（３）のみ、電池１の製造過程の段階Ｓ４において、抵抗値を測定し、良品であるか否かを判断した。ここで、段階Ｓ１は、電極群（３，３Ａ）を組立てた直後であり、段階Ｓ２は、組み立てられた電極群（３）において、正極集電タブ４３を超音波溶接等によって接合し、かつ、負極集電タブ４７を超音波溶接等によって接合した直後である。そして、段階Ｓ３は、電極群（３）を、ラミネートフィルム製の外装容器２に収納した直後であり、段階Ｓ４は、外装容器２の内部に電解液を注入する直前である。

図９に示すように、検証では、段階Ｓ１において、比較例の構成の全ての電極群３Ａの抵抗値が１０ｋΩより小さくなり、全ての電極群３Ａが良品でないと判断された。一方、段階Ｓ１〜Ｓ４のそれぞれでは、本実施形態の構成の全ての電極群３の抵抗値が１０ｋΩ以上になり、全ての電極群３が良品であると判断された。実際に、段階Ｓ１〜Ｓ４のそれぞれでは、全ての電極群３の抵抗値が、１ＭΩ以上となった。したがって、検証結果からも、本実施形態の電極群３において、正極１１と負極１２との間の電気的な絶縁が確保されることが証明された。

また、本実施形態では、負極１２となる負極基材１２Ａと絶縁層１３を一体に形成し、負極基材１２Ａ及び絶縁層１３を電極板１５のそれぞれと隣設される電極板（１５の対応する１つ又は２つ）との間を通してジグザグ状に延設させることにより、電極群３が形成される。したがって、負極基材を打抜いて複数の電極板（負極板）を形成する必要もなく、また、打抜かれた電極板（負極板）のそれぞれに絶縁層を形成する必要もない。したがって、容易に電極群３が形成される。このため、電池１が容易に製造される。

また、本実施形態では、負極１２と一体に絶縁層１３が、正極１１と負極１２との間のセパレータとして形成される。このため、セパレータである絶縁層１３の厚さが、薄くなる。実際に、正極１１及び負極１２とは別体の絶縁シートをセパレータとして形成した場合は、セパレータの厚さが１５μｍ〜２０μｍとなるが、本実施形態の絶縁層１３では、厚さが５μｍ程度となる。絶縁層１３が薄くなることにより、正極活物質含有層４２及び負極活物質含有層４６のそれぞれを厚くすることが可能になり、電極群３において、正極活物質及び負極活物質を多くすることが可能となる。これにより、電極群３の容量を大きくすることが可能になる。

また、本実施形態の構成の電極群３では、絶縁層１３を形成する有機繊維の単位面積当たりの量等を適切な範囲になる場合、放電容量も適切な範囲になることが、検証された。

（変形例等）
なお、図１０及び図１１に示す第１の変形例では、負極１２と一体の絶縁層１３に加えて、正極１１の電極板１５のそれぞれの表面にも、絶縁体（５１の対応するいずれか）が配置される。絶縁体５１のそれぞれは、対応する電極板（１５の対応する１つ）と絶縁層１３との間で挟まれる。絶縁体５１は、電気的絶縁性を有する。絶縁体５１を形成する材料としては、絶縁層１３と同様の材料が挙げられる。したがって、絶縁体５１は、有機繊維から形成されてもよく、無機材料から形成されてもよく、有機繊維及び無機材料の混合物から形成されてもよい。特に、有機材料の絶縁層１３に無機材料の絶縁体５１を組合わせることにより、電池抵抗を低い値に抑えつつ、自己放電を抑制することが可能となる。また、絶縁体５１のそれぞれは、対応する電極板（１５の対応する１つ）と一体の層であってもよく、負極１２及び電極板１５のそれぞれとは別体の絶縁シート等であってもよい。ここで、図１０は、図２のＺ１−Ｚ１断面に相当する断面を示し、図１１は、図２のＺ２−Ｚ２断面に相当する断面を示す。

本変形例では、電極板１５のそれぞれの表面において、正極活物質含有層４２が担持される部位、及び、正極集電タブ４３の一部が、絶縁体５１で覆われる。ただし、電極板１５のそれぞれでは、縦縁２３，２４及び横縁２５，２６は、絶縁層で覆われない。

また、図１２に示す第２の変形例では、ラミネートフィルム製の外装容器２の代わりに、外装缶８１内に電極群３が収納される。本変形例では、外装缶８１の開口に蓋８２が取付けられ、蓋８２に正極端子８３及び負極端子８４を備える。また、外装缶８１内に正極リード８５及び負極リード８６が配置される。本変形例では、例えば、正極集電タブ４３の突出方向及び負極集電タブ４７の突出方向が蓋８２の長手方向と平行又は略平行となる状態で、電極群３が外装缶８１内に収納される。そして、正極集電タブ４３は、正極バックアップリード（図示しない）及び正極リード８５を介して、正極端子８３に電気的に接続される。同様に、負極集電タブ４７は、負極バックアップリード（図示しない）及び負極リード８６を介して、負極端子８４に電気的に接続される。外装缶８１の内部では、電極群３に、電解液（図示しない）が含浸される。

外装缶８１は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等から形成され、アルミニウム合金としては、Ｍｇ、Ｚｎ及びＳｉ等の元素を含む合金が好ましい。また、蓋８２は、アルミニウム又はアルミニウム合金等から形成される。正極リード８５及び負極リード８６のそれぞれは、帯状の導電板であり、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等から形成される。また、正極端子８３及び負極端子８４のそれぞれは、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等から形成され、アルミニウム合金としては、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉの少なくとも１種類の元素を含む。なお、本変形例の外装缶８１及び蓋８２等と同様の外装部分は、例えば、特許文献２に示される。

また、図１３に示す第３の変形例では、ステンレス製の外装容器９０の内部に、電極群３が収納される。外装容器９０は、箱部材９１及び蓋部材９２を備える。ここで、外装容器９０において、長手方向、長手方向に対して垂直又は略垂直な幅方向、及び、長手方向に対して垂直又は略垂直で、かつ、幅方向に対して垂直かつ略垂直な厚さ方向を規定する。箱部材９１は、厚さ方向について一方側へ向かって開口する。そして、蓋部材９２は、箱部材９１の開口に取付けられる。

本変形例では、外装容器９０の長手方向について箱部材９１の一端に凹部９３が形成され、外装容器９０の長手方向について箱部材９１の他端に凹部９４が形成される。そして、凹部９３に正極端子９５が設けられ、凹部９４に負極端子９６が設けられる。本変形例では、例えば、正極集電タブ４３の突出方向及び負極集電タブ４７の突出方向が外装容器９０の長手方向と平行又は略平行となる状態で、電極群３が外装容器９０内に収納される。そして、正極集電タブ４３は、複数の正極リード（図示しない）を介して、正極端子９５に電気的に接続される。同様に、負極集電タブ４７は、複数の負極リード（図示しない）を介して、負極端子９６に電気的に接続される。外装容器９０の内部では、電極群３に、電解液（図示しない）が含浸される。なお、本変形例の外装容器９０と同様の外装部分は、例えば、特許文献３に示される。

また、前述の実施形態等では、電極群３において正極集電タブ４３及び負極集電タブ４７は互いに対して反対側に突出するが、これに限るものではない。図１４及び図１５に示す第４の変形例では、電極群３において、正極集電タブ４３が突出する側が、負極集電タブ４７が突出する側と同一になる。本変形例でも前述の実施形態等と同様に、電極板１５のそれぞれの縦縁２３に、横方向について外側に突出する突出部分２７が設けられ、電極板１５のそれぞれでは、縦縁２３の突出部分２７ 及びその近傍部位によって、正極集電タブ４３が形成される。ただし、本変形例では、電極板１５のそれぞれにおいて、突出部分２７の縦方向に沿った寸法が、縦方向についての電極板１５の全寸法の半分以下となる。そして、電極板１５のそれぞれでは、例えば、縦方向について中央位置に対して横縁２５に近い側の領域にのみ、突出部分２７が延設され、縦方向について中央位置に対して横縁２６に近い側の領域には、突出部分２７が延設されない。

また、本変形例では、負極１２においてで長縁３３及びその近傍に、幅方向について外側に突出する複数の突出部分３７が設けられる。突出部分３７は、長手方向に対して互いに対して離れて配置され、突出部分３７のそれぞれでは、負極活物質含有層４６が担持されていない。負極１２では、突出部分３７によって、負極集電タブ４７が形成される。本変形例でも前述の実施形態等と同様に、負極１２と一体に絶縁層１３が形成される。そして、絶縁層１３は、負極１２の表面において、負極活物質含有層４６が担持されている部位を覆うとともに、負極集電タブ４７の一部を覆う。したがって、本変形例では、突出部分３７のそれぞれにおいて、一部が絶縁層１３によって覆われる。

本変形例でも前述の実施形態等と同様に、負極１２及び絶縁層１３は、電極板１５のそれぞれと隣設される電極板（１５の対応する１つ又は２つ）の間を通って、ジグザグ状に延設され、電極板１５のそれぞれは、絶縁層１３によって挟まれる。そして、電極板１５のそれぞれでは、横縁２５，２６の対応する一方で、負極１２及び絶縁層１３が折返される。ただし、本変形例では、電極板１５のそれぞれの縦縁２３側及び負極１２の長縁３３側が互いに対して一致する状態で、電極群３において負極１２が延設される。このため、本変形例では、正極集電タブ４３が突出する側が、負極集電タブ４７が突出する側と同一になる。なお、本変形例では、電極板１５のそれぞれの縦方向について、負極集電タブ４７は、正極集電タブ４３から離れて位置し、正極集電タブ４３及び負極集電タブ４７の互いに対する接触が防止される。例えば、正極集電タブ４３は、電極板１５のそれぞれの縦方向について、中央位置に対して横縁２５に近い側の領域に配置され、負極集電タブ４７は、電極板１５のそれぞれの縦方向について、中央位置に対して横縁２６に近い側の領域に配置される。

本変形例でも、図１５に示すように、前述の実施形態等と同様の負極基材１２Ａから、負極１２が形成される。ただし、本変形例では、負極基材１２Ａに絶縁層１３を形成する前に、負極基材１２Ａにおいて活物質無担持部４７Ａの一部が、切削等によって切落とされる。これにより、負極活物質含有層４６が担持されていない活物質無担持部４７Ａによって、複数の突出部分３７が形成される。突出部分３７は、負極基材１２Ａの長手方向について、互いに対して離れて配置される。

本変形例では、突出部分３７が形成された状態で、電界紡糸法等によって、負極基材１２Ａと一体に絶縁層１３が形成される。本変形例でも、絶縁層１３は、少なくとも活物質無担持部４７Ａ（突出部分３７）以外の部位が、絶縁層１３によって覆われる。また、本変形例でも、活物質無担持部４７Ａの一部が絶縁層１３によって覆われる。本変形例では、突出部分３７のそれぞれにおいて、負極活物質含有層４６に近い側の部位が、絶縁層１３によって覆われる。そして、本変形例でも、絶縁層１３が一体に形成された負極基材１２Ａを、長手方向について所定の長さに切断し、負極１２を形成する。図１５では、負極基材１２Ａを、破線Ａ１，Ａ２で切断することにより、負極１２が形成される。これにより、絶縁層１３と一体の負極１２が形成される。また、電極群３では、例えば、図１５において破線Ｂ１で示す部分が山折りで折返され、図１５において破線Ｂ２で示す部分が谷折りで折返される。なお、図１５は、負極基材１２Ａに突出部分３７及び絶縁層１３を形成し、絶縁層１３が形成された負極基材１２Ａを切断し負極１２を形成する工程を示す。図１５では、負極活物質含有層４６は、ドットのハッチングで示し、絶縁層１３は、斜線のハッチングで示す。

また、前述の実施形態等では、正極１１が複数の電極板１５から形成される第１の電極となり、負極１２が絶縁層１３と一体に形成される第２の電極となるが、これに限るものではない。ある変形例では、負極１２が複数の電極板から形成される第１の電極となり、正極１１が絶縁層１３と一体に形成される第２の電極となる。この場合、正極１１は、電極板のそれぞれと隣設される電極板との間を通って、ジグザグ状に延設され、絶縁層１３は、正極１１と一体にジグザグ状に延設される。この場合も、前述の実施形態等と同様の作用及び効果を奏する。

これらの少なくとも一つの実施形態又は実施例の電池によれば、第１の電極は複数の電極板を備えるとともに、第２の電極は、少なくとも集電タブ以外の部位が絶縁層で覆われる。そして、第２の電極及び絶縁層は、電極板のそれぞれと隣設される電極板との間を通ってジグザグ状に延設される。このため、電極群における第１の電極と第２の電極との間の絶縁が適切に確保され、容易に製造される電池を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…電池、３…電極群、１１…正極、１２…負極、１１Ａ…正極基材、１２Ａ…負極基材、１３…絶縁層、１５…電極板、３３，３４…長縁、４３…正極集電タブ、４７…負極集電タブ、５１…絶縁体。

Claims (7)

1. 並んで配置される複数の電極板を備えるとともに、正極及び負極の一方である第１の電極と、
   長縁の一方及びその近傍部位によって形成される集電タブを備えるとともに、前記正極及び前記負極の前記第１の電極とは異なる他方であり、前記電極板のそれぞれと隣設される前記電極板との間を通ってジグザグ状に延設される第２の電極と、
   前記第２の電極と一体に前記ジグザグ状に延設されるとともに、前記第２の電極の表面において少なくとも前記集電タブ以外の部位を覆い、前記第１の電極の前記電極板のそれぞれを挟む絶縁層と、
   を具備する電池。
2. 前記第１の電極において前記電極板のそれぞれの表面に配置されるとともに、対応する前記電極板と前記絶縁層との間で挟まれる絶縁体をさらに具備する、請求項１の電池。
3. 前記絶縁層は、前記第２の電極の前記表面において前記集電タブの一部を覆う、請求項１又は２の電池。
4. 前記絶縁層は、前記第２の電極の前記表面において前記第２の電極に密着する、請求項１乃至３のいずれか１項の電池。
5. 前記絶縁層は、有機繊維によって形成される、請求項１乃至４のいずれか１項の電池。
6. 正極及び負極の一方である第１の電極の基材となる第１の電極基材、及び、前記正極及び前記負極の前記第１の電極とは異なる他方である第２の電極の基材となる第２の電極基材を形成することと、
   前記第１の電極基材を打抜くことにより、複数の電極板を形成することと、
   前記第２の電極基材の表面に絶縁層を前記第２の電極基材と一体に形成し、前記第２の電極基材の前記表面において少なくとも長縁の一方及びその近傍部位以外の部位を前記絶縁層で覆うことと、
   前記絶縁層が一体に形成された前記第２の電極を、前記電極板のそれぞれと隣設される前記電極板との間を通してジグザグ状に延設させ、前記電極板のそれぞれを前記絶縁層によって挟むことと、
   を具備する電池の製造方法。
7. 前記第２の電極基材に前記絶縁層を形成することは、電界紡糸法によって有機繊維の前記絶縁層を前記第２の電極基材の前記表面に形成することを備える、請求項６の製造方法。