JP2020173923A - 二次電池及び二次電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】極板がセパレータを介して積層される極板群の信頼性を高めることのできる二次電池及び二次電池の製造方法を提供する。【解決手段】二次電池は、極板群２０と、負極板２２の第１側辺２ａから延出される負極タブ２２Ｃと、負極タブ２２Ｃが電気的に接続される負極端子とを備えている。セパレータ２３は、負極板２２の両面に配置されているとともに、第１側辺２ａよりも延出されている第１延出部３１ａが相互に接着された第１接着部３２ａと、第１側辺２ａの反対側の第２側辺２ｂよりも延出されている第２延出部３１ｂが相互に接着された第２接着部３２ｂとを有している。第１接着部３２ａは、第１側辺２ａに沿う長手方向の一部に凹状の第１凹部を有している。第２接着部３２ｂは、第２側辺２ｂに沿う長手方向の一部に凹状の第２凹部を有している。【選択図】図２

Description

本発明は、正極板と負極板とをセパレータを介して積層させた極板群を有している二次電池及び二次電池の製造方法に関する。

周知のように、携帯用の電子機器の電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として、リチウムイオン二次電池等の二次電池が用いられている。例えば、リチウムイオン二次電池は、正極板と負極板とがセパレータを介して複数枚積層された極板群を、リチウム含有電解質を含む非水系電解液とともに電池ケースに収納して構成される。

極板群は、正極板と負極板との間の短絡がセパレータで防止されており、こうした極板群の一例が特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載の二次電池は、正極板、負極板及びセパレータをそれぞれ複数含み、正極板及び負極板がセパレータを介して交互に積層された極板群を備える。セパレータの表面には、正極板よりも外側で負極板と重なる位置に、正極板を取り囲むように樹脂製の突起が形成されている。

特開２０１７−１３０３０１号公報

極板群は、正極板と負極板とがセパレータを介して所定の位置関係となるように積層される。このとき、正極板と、正極板よりも大きな負極板との外形の大きさの相違する２つの極板を交互に、かつ、偏りが小さくなるように重ねる必要のある二次電池がある。

近年、電池の使用環境が拡大に伴い、極板群の信頼性を向上させるため、正極板や負極板をより正確に重ね合わせる必要がある。しかし、極板よりも広いセパレータを挟んで正極板と負極板とを積層することは容易ではないため、リチウム析出や機械的負荷の増大により極板群の信頼性が低下するおそれがある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、極板がセパレータを介して積層される極板群の信頼性を高めることのできる二次電池及び二次電池の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決する二次電池は、複数の極板をセパレータを介して積層させた極板群と、前記極板の第１側辺から延出される極板タブと、電池ケースに固定されていて、前記極板タブが電気的に接続される電極とを備え、前記セパレータは、前記極板の両面に配置されているとともに、前記第１側辺よりも延出されている第１延出部が相互に接着された第１接着部と、前記極板の前記第１側辺の反対側の第２側辺よりも延出されている第２延出部が相互に接着された第２接着部とを有し、前記第１接着部は、前記第１側辺に沿う長手方向の一部に凹状の第１凹部を有し、前記第２接着部は、前記第２側辺に沿う長手方向の一部に凹状の第２凹部を有している。

このような構成によれば、極板の極板タブが設けられる第１側辺と、第１側辺とは反対側の第２側辺とが接着されたセパレータにより封止されるため、第１側辺にある極板タブが他極と短絡することが抑制されるとともに、第１側辺及び第２側辺に生じるおそれのある電極合材の脱落や異物侵入が抑制される。よって、極板がセパレータを介して積層される極板群の信頼性を高めることができる。

また、極板よりも突出しているセパレータに形成された第１凹部や第２凹部が極板の積層を容易かつ精度を高めることができる。これによっても、極板がセパレータを介して積層される極板群の信頼性を高めることができる。

好ましい構成として、前記第１凹部及び前記第２凹部は、前記極板に近い位置まで凹んでいる。
このような構成によれば、凹部の部分では極板の位置が正確に分かるので積層時の位置決め精度が高められるようになる。

好ましい構成として、前記極板の側辺のうち前記第１側辺及び前記第２側辺との間にある側辺では前記極板の側辺と前記セパレータの側辺とが積層方向に揃っている。
このような構成によれば、第１側辺及び第２側辺を凹部を利用して位置合わせし、第１側辺と第２側辺との間にある側辺をセパレータと揃っている極板で位置合わせすることにより、極板の四方の位置合わせが好適に行える。

好ましい構成として、前記セパレータは前記極板に接着されている。
このような構成によれば、セパレータが極板に接着されていることから極板の位置合わせが行いやすく、また、極板の位置ずれが生じづらくなる。

好ましい構成として、前記極板は矩形であり、前記第１側辺及び前記第２側辺に交差する第３側辺及び第４側辺を有し、前記第３側辺及び前記第４側辺は、前記極板の基材に電極合材の塗布されていない未塗工部を有し、前記セパレータは、前記第３側辺及び前記第４側辺の未塗工部に接着されている。

このような構成によれば、極板の一対の側辺がセパレータ同士の接着により封止され、極板の他対の側辺がセパレータと極板の未塗工部の接着により封止される。これにより、極板群における短絡等の発生が抑制されるようになる。

また、極板の他対の辺（左右）は、セパレータが未塗工部に接着されるため、セパレータが収縮して電極合材から離脱するおそれが低下する。これによっても、極板群における短絡等の発生が抑制されるようになる。

好ましい構成として、前記極板群は、前記セパレータを介して、正極板と前記正極板よりも大きい負極板とが交互に積層されており、前記セパレータは、前記負極板に接着されている。

このような構成によれば、セパレータが正極板よりも大きい負極板に接着されるため、セパレータの接着部の延出長が抑えられる。また、正極板よりも外に出る負極板を押圧することで位置合わせを適切に行える。

上記課題を解決する二次電池は、複数の極板をセパレータを介して積層させた極板群と、前記極板の第１側辺から延出される極板タブと、電池ケースに固定されていて、前記極板タブが電気的に接続される電極とを備え、前記極板の両面に配置されている各前記セパレータは、前記第１側辺よりも延出されている第１延出部が相互に接着された第１接着部と、前記極板の前記第１側辺の反対側の第２側辺よりも延出されている第２延出部が相互に接着された第２接着部とを有し、前記極板は矩形であり、前記第１側辺及び前記第２側辺に交差する第３側辺及び第４側辺を有し、前記第３側辺及び前記第４側辺は、前記極板の基材に電極合材の塗布されていない未塗工部を有し、前記セパレータは、前記第３側辺及び前記第４側辺の未塗工部に接着されている。

このような構成によれば、極板の極板タブが設けられる第１側辺と、第１側辺とは反対側の第２側辺とが接着されたセパレータにより封止されるとともに、第３側辺及び第４側辺がセパレータと極板の未塗工部との接着により封止される。第１側辺にある極板タブが他極と短絡することが抑制されるとともに、第１〜第４側辺からの電極合材の脱落や異物侵入が抑制される。よって、極板がセパレータを介して積層される極板群の信頼性を高めることができる。

上記課題を解決する二次電池の製造方法は、長尺方向に所定の間隔で極板タブを有する長尺の極板シートの両面に、前記極板シートの長尺に直交する幅方向両側にはみ出した延出部を有するようにセパレータシートを配置して、前記極板シートの両面からはみ出した両面の各前記セパレータシートの延出部をロールで押圧して接着させる接着ステップと、前記延出部に、前記極板シートに向かう凹部を形成する凹部形成ステップと、前記セパレータシートが前記両面に接着された前記極板シートを、前記極板シートの前記長尺方向に対して所定の位置で切断して極板を作成する切断ステップとを有する。

このような方法によれば、極板タブを有する極板シートの両側辺を封止するようにセパレータ同士を接着させることが素早く行えるようになる。
また、凹部形成ステップで位置合わせ用の凹部を作成することができる。

好ましい方法として、前記極板シートは、前記極板シートの前記長尺方向に直交する幅方向に電極合材の塗布されていない未塗工部が延設されており、前記接着ステップでは、前記セパレータが前記未塗工部にも接着され、前記切断ステップでは、前記セパレータの接着された未塗工部が切断される前記所定の位置である。

このような方法によれば、極板シートの未塗工部にセパレータを接着させるとともに、その未塗工部で切断するため、切断時の押圧で電極合材が離脱したり、セパレータが収縮して電極合材から離脱したりするおそれが抑制される。

好ましい方法として、前記作成した前記極板を積層させるとともに、前記極板の一の対辺である切断辺と、前記極板の他の対辺に設けられた前記凹部との４箇所を調整装置で押圧することで、積層された前記極板の位置合わせを行う積層ステップを有する。

このような方法によれば、極板を積層させ、極板の凹部を調整装置で押圧することで位置合わせを行うことができる。
また、極板の凹部と、未塗工部との４箇所を押圧することでより好適に位置合わせを行うことができる。なお、未塗工部に接着されたセパレータは剥がれるおそれが低いことから短絡等を生ずるおそれが抑制される。

本発明によれば、極板がセパレータを介して積層される極板群の信頼性を高めることができる。

二次電池及び二次電池の製造方法の第１の実施形態を示す斜視図。 同実施形態における極板群の層構造を示す平面図。 同実施形態における極板の製造工程を示す模式図。 同実施形態における極板の製造工程を示す模式図。 同実施形態における極板の断面図であって、（ａ）は図４の５ａ−５ａ切断線における端面図、（ｂ）は図４の５ｂ−５ｂ切断線における端面図。 同実施形態における極板の製造工程を示す模式図。 同実施形態における極板の製造工程の一例を示す模式図であって、（ａ）は接着ステップの図、（ｂ）は凹部形成ステップの図。 同実施形態における極板の製造工程の一例を示す模式図であって、（ａ）は接着ステップの図、（ｂ）は凹部形成ステップの図。 二次電池及び二次電池の製造方法の第２の実施形態の説明図。 従来、極板の切断を示す模式図。 二次電池及び二次電池の製造方法の他の実施形態の説明図。

（第１の実施形態）
図１〜図８を参照して、二次電池及び二次電池の製造方法の第１の実施形態について説明する。以下では、二次電池はリチウムイオン二次電池である例を説明する。

図１に示すように、二次電池１０は、ケース１１と、ケース１１の開口を封止する蓋体１２とを備える。蓋体１２は、電極としての正極端子１３と、電極としての負極端子１４とを備える。ケース１１は、二次電池用の極板群２０（図２参照）と極板群２０に含浸される非水系電解質を含む非水系電解液とを収容する。非水系電解質は、例えば、リチウム含有電解質を含む非水系電解質、ポリマー電解質、ポリマーゲル電解質などの公知の非水系電解質である。ケース１１は、蓋体１２に封止される側が上側である。

図２は、極板群２０が備える各層の一部を切り欠いた層構成を示す平面図である。極板群２０は、図２において上側がケース１１の上側に対応する。
図２に示すように、極板群２０は、正極板２１と負極板２２とがセパレータ２３に挟まれた状態で、複数の正極板２１と複数の負極板２２とが積層された積層体である。

正極板２１は、正極基材２１Ａと、正極基材２１Ａの両面に位置する正極合材層２１Ｂとを備える。正極板２１は、正極基材２１Ａの上側に正極タブ２１Ｃが延設されている。正極基材２１Ａは、金属箔の一例であり、正極合材層２１Ｂは、活物質合材層の一例であり、正極タブ２１Ｃは、リードの一例である。正極端子１３（図１参照）は、集電板を介して、正極板２１の正極タブ２１Ｃに電気的に接続されている。

負極板２２は、負極基材２２Ａと、負極基材２２Ａの両面に位置する負極合材層２２Ｂとを備える。負極板２２は、負極基材２２Ａの上側に極板タブとしての負極タブ２２Ｃが延設されている。負極基材２２Ａは、金属箔の一例であり、負極合材層２２Ｂは、活物質合材層の一例であり、負極タブ２２Ｃは、リードの一例である。負極端子１４（図１参照）は、集電板を介して負極板２２の負極タブ２２Ｃに電気的に接続されている。

極板群２０は、例えば、複数の正極板２１と複数の負極板２２とが積層された積層体としてケース１１に収容される。なお、本実施形態の二次電池１０は、正極板２１の面積が負極板２２の面積よりも小さい。換言すると、負極板２２の面積は、正極板２１の面積よりも大きく、正極板２１と負極板２２との間の短絡を防止するセパレータ２３の面積よりも小さい。

正極基材２１Ａを構成する材料は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金を含む。正極合材層２１Ｂを構成する材料は、正極活物質であるリチウム含有複合酸化物や、結着剤や、導電剤を含む。

リチウム含有複合酸化物は、リチウムを吸蔵、及び、放出可能な材料である。リチウム含有複合酸化物は、リチウムと、リチウム以外の他の金属元素とを含む酸化物である。リチウム以外の他の金属元素は、例えば、ニッケル、コバルトからなる群から選択される少なくとも一種である。

導電剤は、正極活物質を含む粒子の間における電子の伝導路を拡張させて、正極合材層２１Ｂにおける反応抵抗を低下させるカーボン材料などである。
結着剤は、正極活物質を含む複数の粒子を相互に結着する。

負極基材２２Ａを構成する材料は、例えば、銅やニッケルを含む。負極合材層２２Ｂを構成する材料は、負極活物質を含む粒子や、結着剤や、導電剤を含む。負極活物質は、リチウムを吸蔵・放出可能な材料であり、例えば、黒鉛などの炭素、金属リチウム、リチウム合金である。結着剤は、例えば、ＳＢＲや変性ＳＢＲである。

図２を参照して、極板群２０の構造について説明する。
極板群２０は、略直方体形状をしており、正極板２１、負極板２２、及びセパレータ２３の平面に垂直な方向が積層方向である。また、極板群２０は、上側に正極タブ２１Ｃや負極タブ２２Ｃを延出させており、上側の反対側が下側であり、積層方向及び上下方向に直交する方向が左右方向である。極板群２０は、積層方向からみた外周において、上側に上側端２０ａ、下側に下側端２０ｂ、右側に右側端２０ｃ、左側に左側端２０ｄを有している。

正極板２１は、矩形の４側辺として、上側に第１側辺１ａ、下側に第２側辺１ｂ、右側に第３側辺１ｃ、及び左側に第４側辺１ｄをそれぞれ備える。正極板２１の面積は、負極板２２の面積よりもひと回り小さく、負極板２２に積層されると、４側辺が負極板２２の４側辺よりも内側に配置される。例えば、正極板２１の長さＬ２は、負極板２２の長さＬ１よりも短く（Ｌ２＜Ｌ１）、正極板２１の幅Ｗ１は、負極板２２の幅Ｗ３よりも短い（Ｗ１＜Ｗ３）。

極板群２０において、正極板２１の第１側辺１ａは、上側端２０ａに沿って延びており、正極タブ２１Ｃが上方に延出されている。極板群２０において、正極板２１の第２側辺１ｂは下側端２０ｂに、正極板２１の第３側辺１ｃは右側端２０ｃに、正極板２１の第４側辺１ｄは左側端２０ｄにそれぞれ沿って延びる側辺である。

負極板２２は、矩形の４側辺として、上側に第１側辺２ａ、下側に第２側辺２ｂ、右側に第３側辺２ｃ（図６参照）、及び左側に第４側辺２ｄをそれぞれ備える。
極板群２０において、負極板２２の第１側辺２ａは上側端２０ａに沿って延びており、負極タブ２２Ｃが上方に延出されている。極板群２０において、負極板２２の第２側辺２ｂは下側端２０ｂに沿って延びる側辺である。極板群２０において、負極板２２の第３側辺２ｃ（図６参照）は右側端２０ｃに、負極板２２の第４側辺２ｄは左側端２０ｄにそれぞれ並び揃う側辺である。

極板群２０は、右側端２０ｃ及び左側端２０ｄに、負極板２２の第３及び第４側辺２ｃ，２ｄがそれぞれ並び揃うことで、外形が小さくなってケース１１における負極板２２及び正極板２１の充填率が高められる。

セパレータ２３は、矩形の４側辺として、上側に第１側辺３ａ、下側に第２側辺３ｂ、右側に第３側辺３ｃ、及び左側に第４側辺３ｄを備える。極板群２０において、セパレータ２３の第１側辺３ａは、負極板２２の第１側辺２ａよりも上方に延出され、セパレータ２３の第２側辺３ｂは、負極板２２の第２側辺２ｂよりも下方に延出される。また、セパレータ２３の第３側辺３ｃは、負極板２２の第３側辺２ｃ（図６参照）と積層方向に揃っている。セパレータ２３の第４側辺３ｄは、負極板２２の第４側辺２ｄと積層方向に揃っている。例えば、セパレータ２３と負極板２２とは同じ長さＬ１である一方で、セパレータ２３の幅Ｗ２は、負極板２２の幅Ｗ３よりも長い（Ｗ２＞Ｗ３）。

つまり、セパレータ２３の第１側辺３ａは、正極タブ２１Ｃ及び負極タブ２２Ｃに対応しているとともに、正極板２１の第１側辺１ａ及び負極板２２の第１側辺２ａよりも延出されている。また、セパレータ２３は、負極板２２よりも延出されている第１側辺３ａを含む第１延出部３１ａが、負極板２２を挟んで対向するセパレータ２３同士で接着されている第１接着部３２ａを有している。

極板群２０の上側端２０ａは、先端が集められる正極タブ２１Ｃの基端で負極板２２を挟む構造になり、先端が集められる負極タブ２２Ｃの基端で正極板２１を挟む構造になるため、正極板２１と負極板２２との間の離間距離が短くなって正負極の短絡リスクが高まるおそれがある。この点、セパレータ２３は、負極板２２及び正極板２１よりも大きく、かつ、負極板２２の第１側辺２ａよりも延設されていることで正負極の短絡リスクを低減させる。

また、セパレータ２３の第２側辺３ｂは、正極板２１の第２側辺１ｂ及び負極板２２の第２側辺２ｂよりも延出されている。また、セパレータ２３は、負極板２２よりも延出されている第２側辺３ｂを含む第２延出部３１ｂが、負極板２２を挟んで対向するセパレータ２３同士で接着されている第２接着部３２ｂを有している。

極板群２０の右側端２０ｃは、負極板２２の第３側辺２ｃ（図６参照）及びセパレータ２３の第３側辺３ｃが揃っている。また、極板群２０の左側端２０ｄは、負極板２２の第４側辺２ｄ、及びセパレータ２３の第４側辺３ｄが揃っている。

セパレータ２３は、接着剤で負極板２２に固定される。接着剤は、特に限定されないが、非水系電解質に必要とはされない物質であり、かつ、電気化学的に安定である物質であることが好ましい。例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等を用いることができる。セパレータ２３は、上記接着剤が加圧及び加熱によって生じた接着機能によって接着固定された負極板２２に対して相対的な位置ずれを生じない。接着剤によればセパレータ２３の負極板２２への固定が容易に行える。

図３を併せて参照して、二次電池の製造工程について説明する。
二次電池の製造工程では、負極板２２が切り出される負極シート２２０が巻き出される負極板ロール１０Ｒが準備される。また、負極板２２の両面に配置される各セパレータ２３を切り出すセパレータシート２３０を巻き出すセパレータロール１２Ｒがそれぞれ準備される。

負極シート２２０は、長尺方向に沿う両側の一方に負極タブ２２Ｃを有している。負極シート２２０は、両側のうちの負極タブ２２Ｃのある一方側辺が負極板２２の第１側辺２ａに対応し、負極タブ２２Ｃのない他方側辺が負極板２２の第２側辺２ｂに対応する。

セパレータシート２３０は、負極シート２２０の両面に配置され、接着される。セパレータシート２３０の長尺方向に直交する幅方向の幅は、負極シート２２０の幅よりも広い。セパレータシート２３０は、負極シート２２０の一方側辺から延出した第１延出部３１ａと、負極シート２２０の他方側辺から延出された第２延出部３１ｂとが設けられるように負極シート２２０に重ね合わされる。

負極シート２２０と、その両面に配置されたセパレータシート２３０とからなる３層の積層体は、貼り合わせロール４０によって押圧及び加熱されることによって、セパレータシート２３０の接着剤によって接着される。

貼り合わせロール４０は、第１ロール４１と第２ロール４２との間に３層の積層体を挟み込むことで、セパレータシート２３０を対向する負極シート２２０に接着するとともに、第１延出部３１ａ及び第２延出部３１ｂを対向するセパレータシート２３０に接着させる。

図４に示すように、貼り合わせロール４０は、中央部４０ａと、中央部４０ａの両端に設けられた端部４０ｂとを有している。中央部４０ａは、３層の積層体を押圧する。端部４０ｂは、第１延出部３１ａ又は第２延出部３１ｂを押圧する。

図４及び図５を参照して、貼り合わせロール４０は、中央部４０ａに挟み込んだ３層の積層体に接着可能な圧力と熱とを加え、端部４０ｂに挟み込んだ対向する第１延出部３１ａ又は第２延出部３１ｂに接着可能な圧力と熱とを加える。一例として、貼り合わせロール４０は、中央部４０ａが３層の積層体に加える圧力や熱と、端部４０ｂが第１延出部３１ａ又は第２延出部３１ｂに加える圧力や熱とが略同等になるように、中央部４０ａが端部４０ｂに対して負極シート２２０の厚さに対応する深さだけ凹んでいる。この場合、貼り合わせロール４０は、ロール表面が、金属、硬質のゴムや樹脂等、軟質のシリコーン、ゴムや樹脂等とすることができる。または一例として、貼り合わせロール４０は、弾性を有する表面を有し、３層の積層体の厚さと、第１延出部３１ａや第２延出部３１ｂとの厚さとの相違を変形によって吸収して加える圧力や熱が略均等化されるようにしてもよい。この場合、貼り合わせロール４０は、ロール表面が、軟質のシリコーン、ゴムや樹脂等であることが好ましい。

図５（ａ）に示すように、貼り合わせロール４０は、中央部４０ａで、セパレータシート２３０と負極シート２２０とをセパレータシート２３０に含まれるＰＶＤＦ等の接着剤により接着させる。

図５（ａ）に示すように、貼り合わせロール４０は、端部４０ｂで、対向する２つのセパレータシート２３０を各セパレータシート２３０に含まれるＰＶＤＦ等の接着剤により接着させる（接着ステップ）。つまり、セパレータシート２３０は、負極シート２２０の一方側辺を各第１延出部３１ａが接着された第１接着部３２ａで封止するとともに、負極シート２２０の他方側辺を各第２延出部３１ｂが接着された第２接着部３２ｂで封止する。

また、図４を参照して、貼り合わせロール４０は、各端部４０ｂにそれぞれ図示しないカッター部を有している。第１延出部３１ａに対応するカッター部は、２つのセパレータシート２３０の第１延出部３１ａが相互に接着された第１接着部３２ａの長手方向の一部に幅方向に対する凹状の第１凹部３３ａを形成する（凹部形成ステップ）。第１凹部３３ａは、第１接着部３２ａの端部から負極シート２２０の方向に向かう凹部であって、長手方向に所定の開口幅を有している。

そして、図５（ｂ）に示すように、第１凹部３３ａは、負極シート２２０に近い位置、ここでは、負極シート２２０の負極合材層２２Ｂに近い位置まで凹んでいる。
同様に、第２延出部３１ｂに対応するカッター部は、２つのセパレータシート２３０の第２延出部３１ｂが相互に接着された第２接着部３２ｂの長手方向の一部に幅方向に対する凹状の第２凹部３３ｂを形成する（凹部形成ステップ）。第２凹部３３ｂは、第２接着部３２ｂの端部から負極シート２２０の方向に向かう凹部であって、長手方向に所定の開口幅を有している。

そして、図５（ｂ）に示すように、第２凹部３３ｂは、負極シート２２０に近い位置、ここでは、負極シート２２０の負極合材層２２Ｂに近い位置まで凹んでいる。
第１凹部３３ａ及び第２凹部３３ｂは、負極シート２２０に近い位置まで凹むことで、位置合わせのとき、負極板２２との間に挟まれるセパレータ２３の量を少なくする。

第１凹部３３ａ及び第２凹部３３ｂは、負極板２２において長手方向の中央付近に配置されているとともに、幅方向において対向する位置に設けられている。よって、極板群２０の位置合わせにおいて、第１凹部３３ａ及び第２凹部３３ｂを押圧しても、負極板２２を旋回させる力の発生が抑制されるため、位置合わせを好適に行うことができる。

そして、両面にセパレータシート２３０の接着された負極シート２２０は、長手方向に所定の間隔の長さＬ１で幅方向にセパレータシート２３０とともに切断されて、両面にセパレータ２３の接着された負極板２２（負極単板２４）が切り出される（切断ステップ）。

つまり、負極板２２は、第１側辺２ａに負極タブ２２Ｃが設けられるとともに、第１側辺２ａと第２側辺２ｂとがセパレータ２３で封止される。負極板２２は、セパレータ２３による封止によって、第１側辺２ａにある負極タブ２２Ｃと正極板２１との短絡が抑制される。また、負極板２２は、セパレータ２３による封止によって、第１側辺２ａ及び第２側辺２ｂに生じるおそれのある電極合材の脱落や異物侵入が抑制される。これにより、負極板２２がセパレータ２３を介して積層される極板群２０の信頼性を高めることができる。

これにより、セパレータ２３の接着された負極板２２が形成される。
その後、セパレータ２３の接着された負極板２２と、別に作成された正極板２１とが交互に積層される。このとき、正極板２１と負極板２２とは、極板群２０の上側において左右の一方に正極タブ２１Ｃが積層され、他方に負極タブ２２Ｃが積層されるように、積層される。

図６に示すように、セパレータ２３の接着された負極板２２と正極板２１とが積層されて極板群２０が製造される（積層ステップ）。このとき、セパレータ２３と負極板２２との間には相対位置のずれは生じない。一方、負極板２２と正極板２１とは接着されていないため、相対位置がずれているおそれがあるため、位置合わせを行う。位置合わせでは、負極板２２の第１凹部３３ａ及び第２凹部３３ｂがそれぞれ調整装置５０の第１部材５０Ａ及び第２部材５０Ｂで押圧されるとともに、負極板２２の第３側辺２ｃ及び第４側辺２ｄが調整装置５０の第３部材５０Ｃ及び第４部材５０Ｄで押圧される。この位置合わせによって、負極板２２の周囲から正極板２１がはみ出さないように位置調整が行われる。

なお、極板群２０においてセパレータ２３が一番大きいため、負極板２２と正極板２１との位置合わせで、調整装置５０の第１部材５０Ａや第２部材５０Ｂと負極板２２との間にセパレータ２３が挟まると、位置合わせの精度が低下するおそれがある。そこで、負極板２２よりも突出しているセパレータ２３に形成した第１凹部３３ａや第２凹部３３ｂを利用して位置合わせを行うことで、セパレータ２３の挟み込みによる精度低下が軽減されて、負極板２２及び正極板２１の積層を容易、かつ高い精度で行うことができるようになる。よって、負極板２２及び正極板２１がセパレータ２３を介して積層される極板群２０の信頼性が高められる。

なお、セパレータ２３の接着された負極板２２は、上述の手順とは相違する製造方法でも製造することができる。
例えば、図７に示すように、貼り合わせロール４０の端部にカッター部を設けない一方で、独立したカッターロール４５を設けるようにしてもよい。

図７（ａ）に示すように、接着ステップでは、貼り合わせロール４０は、端部にはカッター部を備えず、セパレータシート２３０に第１接着部３２ａ及び第２接着部３２ｂを形成する。

続いて、図７（ｂ）に示すように、凹部形成ステップでは、カッターロール４５の端部に設けたカッター部で第１凹部３３ａ及び第２凹部３３ｂを形成するようにしてもよい。
また例えば、図８に示すように、貼り合わせロール４０の端部４０ｂにはカッター部を設けず、セパレータシート２３０の貼り付けられた負極シート２２０から負極板２２を打ち抜いてもよい。

図８（ａ）に示すように、接着ステップでは、貼り合わせロール４０は、セパレータシート２３０に第１接着部３２ａ及び第２接着部３２ｂを形成する。
続いて、図８（ｂ）に示すように、凹部形成ステップ及び切断ステップでは、３層の積層体に規定された打ち抜き線４８に沿って、セパレータシート２３０の貼り付けられた負極シート２２０を図示しないプレス装置で打ち抜くことにより、両面にセパレータ２３の接着された負極板２２を製造するようにしてもよい。

なお、リチウムイオン二次電池は、負極板２２の負極合材層２２Ｂの厚さが比較的薄い。このため、貼り合わせロール４０は、中央部４０ａと端部４０ｂとが同様の圧力を調整することができるようにするための調整の手間が少なくて済む。よって、二次電池の製造方法は、二次電池がリチウムイオン二次電池であると、より好ましい。

本実施形態の効果について説明する。
（１）負極板２２の負極タブ２２Ｃが設けられる第１側辺２ａと、第１側辺２ａとは反対側の第２側辺２ｂとが接着されたセパレータ２３により封止される。このため、第１側辺２ａにある負極タブ２２Ｃが正極板２１と短絡することが抑制されるとともに、第１側辺２ａ及び第２側辺２ｂに生じるおそれのある電極合材の脱落や異物侵入が抑制される。よって、正極板２１及び負極板２２がセパレータ２３を介して積層される極板群２０の信頼性を高めることができる。

また、正極板２１及び負極板２２よりも突出しているセパレータ２３に形成された第１凹部３３ａや第２凹部３３ｂが極板の積層を容易かつ精度を高めることができる。これによっても、正極板２１及び負極板２２がセパレータ２３を介して積層される極板群２０の信頼性を高めることができる。

（２）第１凹部３３ａ及び第２凹部３３ｂは、負極板２２に近い位置まで凹んでいることから、第１凹部３３ａ及び第２凹部３３ｂの部分では負極板２２の位置が正確に分かるので積層時の位置決め精度が高められるようになる。

（３）第１側辺２ａ及び第２側辺２ｂを第１凹部３３ａや第２凹部３３ｂを利用して位置合わせし、第１側辺２ａと第２側辺と２ｂとの間にある側辺をセパレータ２３と揃っている負極板２２で位置合わせすることにより、負極板２２の四方の位置合わせが好適に行える。

（４）セパレータ２３が負極板２２に接着されていることから負極板２２の位置合わせが行いやすく、また、負極板２２の位置ずれが生じづらくなる。
（５）セパレータ２３が正極板２１よりも大きい負極板２２に接着されるため、セパレータ２３の第１及び第２接着部３２ａ，３２ｂの延出長が抑えられる。また、正極板２１よりも外に出る負極板２２を押圧することで位置合わせを適切に行える。

（６）負極タブ２２Ｃを有する負極シート２２０の第１側辺２ａ及び第２側辺２ｂを封止するようにセパレータ２３同士を接着させることが素早く行えるようになる。
また、凹部形成ステップで位置合わせ用の第１凹部３３ａ及び第２凹部３３ｂを作成することができる。

（７）正極板２１及び負極板２２を積層させ、負極板２２の第１凹部３３ａ及び第２凹部３３ｂを調整装置５０で押圧することで位置合わせを行うことができる。
（第２の実施形態）
図９を参照して、二次電池及び二次電池の製造方法の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、負極シート２２０の切断位置ＣＬに未塗工部２２Ｄを設けた点が、第１の実施形態の構成と相違する。本実施形態では、第１の実施形態との相違点を中心に説明し、同様な構成についてはその説明を割愛する。

負極シート２２０は、長尺方向に対して所定の間隔（長さＬ１）毎に負極タブ２２Ｃを有している。また、負極シート２２０は、所定の間隔（長さＬ１）毎に負極合材層２２Ｂと未塗工部２２Ｄとが繰り返されている。未塗工部２２Ｄは、負極合材が塗布されておらず、負極基材２２Ａが露出されている部分であり、負極シート２２０が切断されたとき、負極板２２の第３側辺２ｃと第４側辺２ｄとに対応する位置に設けられている。未塗工部２２Ｄは、長手方向に長さＬ１１を有しており、長さＬ１１の略中央に切断される所定の位置としての切断位置ＣＬを有している。

なお、未塗工部２２Ｄは、負極合材を塗工しない間欠塗工や、未塗工部２２Ｄの位置に塗工された負極合材を除去可能なマスキングやレーザ照射などの１又は複数の方法により、負極合材の間に負極基材２２Ａの露出した部分として設けられる。

貼り付けロールは、セパレータシート２３０に第１接着部３２ａ及び第２接着部３２ｂを形成する。第１接着部３２ａ及び第２接着部３２ｂは、表側に配置されたセパレータシート２３０の第１延出部３１ａ及び第２延出部３１ｂと、裏側に配置されたセパレータシート２３０の第１延出部３１ａ及び第２延出部３１ｂとが相互に接着されて形成された部分である。よって、負極合材層２２Ｂは、セパレータシート２３０に封止される。

また、貼り付けロールは、セパレータシート２３０を負極合材層２２Ｂに接着するとともに、未塗工部２２Ｄに接着する。未塗工部２２Ｄでは、表側に配置されたセパレータシート２３０は負極基材２２Ａの表側、裏側に配置されたセパレータシート２３０は負極基材２２Ａの裏側に接着される。よって、表側に配置されたセパレータシート２３０は、負極基材２２Ａの表側との間に表側の負極合材層２２Ｂを封止する。また、裏側に配置されたセパレータシート２３０は、負極基材２２Ａの裏側との間に裏側の負極合材層２２Ｂを封止する。

このとき、貼り合わせロールは、第１接着部３２ａ及び第２接着部３２ｂを形成するとともに、切断位置ＣＬに対応する部分でセパレータシート２３０を負極基材２２Ａに溶着させられる構造を有している。例えば、貼り合わせロールは、負極合材層２２Ｂの厚さによる影響を緩和する弾性表面を有していてもよい。また、貼り合わせロールは、負極合材層２２Ｂに対応する部分が凹状である、換言すると、切断位置ＣＬに対応する部分が凸状であるとしてもよい。

そして、このセパレータシート２３０が両面に配置された負極シート２２０が、未塗工部２２Ｄの切断位置ＣＬで切断されて、セパレータ２３が両面に接着された負極板２２が得られる。

これにより、負極板２２は、接着された表裏面のセパレータ２３同士による封止によって、極板の一対の辺を構成する第１側辺２ａ及び第２側辺２ｂに生じるおそれのある電極合材の脱落や異物侵入が抑制される。また、負極板２２は、表裏各面におけるセパレータ２３と未塗工部２２Ｄとの接着による封止によって、極板の他対の辺を構成する第３側辺２ｃ及び第４側辺２ｄに生じるおそれのある電極合材の脱落や異物侵入が抑制される。これにより、負極板２２は、負極合材層２２Ｂの四方が封止されて、極板群２０における短絡等の発生が抑制されるようになる。

これにより、負極板２２がセパレータ２３を介して積層される極板群２０の信頼性を高めることができる。
また、未塗工部２２Ｄに切断位置ＣＬが設けられるため、負極板２２を切り出すとき、セパレータ２３から負極合材層２２Ｂに押圧等の負荷がかからないため、変形や離脱が生じない。

従来、図１０に示すように、負極合材層２２Ｂのある部分を切断刃ＣＴで切断すると、セパレータ２３は弾性があるため、切断刃ＣＴの接触位置ですぐに切断されるのではなく、負極基材２２Ａに到達する程度に押し込まれて負極合材層２２Ｂを押圧変形させる。このとき、押圧変形された負極合材層２２Ｂの端部は強度が低下するおそれがある。また、貼り付け時や切断時に多少引き伸ばされたセパレータ２３は、切断後、弾性が戻る方向ＴＢや熱収縮により、負極合材層２２Ｂの端部から剥がれたり、貼り付け強度が低下したりするおそれがある。つまり、負極合材層２２Ｂの端部は、セパレータが収縮して電極合材から離脱するおそれがある。

この点、本実施形態では、貼り付け時や切断時に引き伸ばされたセパレータ２３は、切断後に自由端となって弾性の戻りや熱収縮するが、負極合材よりも表面が滑らかで強く接着することのできる負極基材２２Ａに接着されている。セパレータ２３が負極基材２２Ａに接着されていることで、セパレータ２３が収縮して負極合材層２２Ｂから剥がれる等の脱離の生じるおそれが低い。

本実施形態は、第１の実施形態の効果（１）〜（７）に加えて、以下の効果を奏する。
（８）負極板２２の一対の側辺（第１側辺２ａと第２側辺２ｂ）がセパレータ２３同士の接着により封止され、負極板２２の他対の側辺（第３側辺２ｃと第４側辺２ｄ）がセパレータ２３と負極板２２の未塗工部２２Ｄの接着により封止される。これにより、極板群２０における短絡等の発生が抑制されるようになる。

また、負極板２２の他対の側辺（第３側辺２ｃと第４側辺２ｄ）は、セパレータ２３が未塗工部２２Ｄに接着されるため、セパレータ２３が伸縮して電極合材から離脱を生じるおそれが低下する。これによっても、極板群２０における短絡等の発生が抑制されるようになる。

（９）負極板２２の負極タブ２２Ｃが設けられる第１側辺２ａと、第１側辺２ａとは反対側の第２側辺２ｂとが接着されたセパレータ２３により封止されるとともに、第３側辺２ｃ及び第４側辺２ｄがセパレータ２３と負極板２２の未塗工部２２Ｄとの接着により封止される。第１側辺２ａにある負極タブ２２Ｃが正極板２１と短絡することが抑制されるとともに、第１〜第４側辺２ａ〜２ｄからの電極合材の脱落や異物侵入が抑制される。よって、正極板２１及び負極板２２がセパレータ２３を介して積層される極板群２０の信頼性を高めることができる。

（１０）負極シート２２０の未塗工部２２Ｄにセパレータ２３を接着させるとともに、その未塗工部２２Ｄの切断位置ＣＬで切断することができるため、切断時の押圧で電極合材が離脱したり、セパレータ２３が伸縮して電極合材から離脱したりするおそれが抑制される。

（１１）負極板２２の第１凹部３３ａ及び第２凹部３３ｂと、未塗工部２２Ｄとの４箇所を押圧することでより好適に位置合わせを行うことができる。なお、未塗工部２２Ｄに接着されたセパレータの剥がれの発生が低いことから短絡等の発生が抑制される。

（変形例）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・上記第２の実施形態では、負極シート２２０が幅方向に切断される場合について例示した。しかしこれに限らず、幅広の負極シートを長尺方向及び幅方向に切断してもよい。
図１１に示すように、セパレータシート２３１が貼り付けられ、長尺方向に交差する幅方向両端に負極タブ２２Ｃの設けられた負極シート２２１を幅方向の切断位置ＣＬ１で切断するとともに幅方向中央にある長尺方向の切断位置ＣＬ２で切断するようにしてもよい。このとき、幅方向の切断位置ＣＬ１に未塗工部２２Ｄを設けるとともに、長尺方向の切断位置ＣＬ２に未塗工部２２Ｅを設けてもよい。これにより、大板を幅方向及び長尺方向の２方向に切断してセパレータ２３の貼り合わされた負極板２２を得ることができる。このとき、セパレータ２３が未塗工部２２Ｄ，２２Ｅに接着されるため、セパレータ２３が伸縮して電極合材から離脱するおそれが低下する。よって、極板群２０における短絡等の発生が抑制されるようになる。

・上記各実施形態では、正極板２１、負極板２２、及びセパレータ２３が矩形状である場合について例示した。しかしこれに限らず、正極板、負極板、及びセパレータは、二次電池の極板を構成することができる形状であれば、５角形以上の多角形であったり、曲線部分を有する形状であったりしてもよい。

・上記各実施形態では、負極タブ２２Ｃが極板群２０の上側にある場合について例示した。しかしこれに限らず、負極タブが極板群の下側、右側、又は左側になってもよい。
・上記各実施形態では、負極タブ２２Ｃと正極タブ２１Ｃとが極板群２０の同じ方向に延出される場合について例示した。しかしこれに限らず、負極タブと正極タブとが極板群の相違する方向に延出されてもよい。

・上記各実施形態では、極板タブが負極タブ２２Ｃである場合について例示したが、これに限らず、極板タブが正極タブであってもよい。
・上記各実施形態では、負極板２２が正極板２１よりも大きい場合について例示したが、これに限らず、正極板が負極板よりも大きくてもよい。この場合、正極板に凹部を形成することで積層した極板を適切に位置合わせすることができるようになる。

・極板合材層は、正極基材２１Ａや負極基材２２Ａの少なくとも一つの面に位置すればよく、金属箔状を有した基材の片面のみに位置することも可能である。
・負極タブ２２Ｃや正極タブ２１Ｃの形状は、非水系電池の形状などに応じて適宜設定されるものであり、他の形状に変更可能である。

・二次電池１０は、電気自動車やハイブリッド自動車、又は、ガソリン自動車やディーゼル自動車等の車両やその他の移動体に用いられてもよいし、固定設置されてもよい。
・上記各実施形態では、二次電池１０がリチウムイオン二次電池である場合について例示した。しかし、これに限らず、二次電池は、その他の非水系電解質の二次電池であってもよいし、ニッケル水素二次電池等の水系電解質の二次電池であってもよい。

１０…二次電池、１０Ｒ…負極板ロール、１１…ケース、１２…蓋体、１２Ｒ…セパレータロール、１３…正極端子、１４…負極端子、２０…極板群、２０ａ…上側端、２０ｂ…下側端、２０ｃ…右側端、２０ｄ…左側端、２１…正極板、２１Ａ…正極基材、２１Ｂ…正極合材層、２１Ｃ…正極タブ、２２…負極板、２２Ａ…負極基材、２２Ｂ…負極合材層、２２Ｃ…負極タブ、２２Ｄ，２２Ｅ…未塗工部、２３…セパレータ、３１ａ…第１延出部、３１ｂ…第２延出部、３２ａ…第１接着部、３２ｂ…第２接着部、３３ａ…第１凹部、３３ｂ…第２凹部、４０…貼り合わせロール、４０ａ…中央部、４０ｂ…端部、４１…第１ロール、４２…第２ロール、４５…カッターロール、５０…調整装置、５０Ａ…第１部材、５０Ｂ…第２部材、５０Ｃ…第３部材、５０Ｄ…第４部材、２２０，２２１…負極シート、２３０，２３１…セパレータシート、ＣＴ…切断刃。

Claims (10)

1. 複数の極板をセパレータを介して積層させた極板群と、
   前記極板の第１側辺から延出される極板タブと、
   電池ケースに固定されていて、前記極板タブが電気的に接続される電極とを備え、
   前記セパレータは、前記極板の両面に配置されているとともに、前記第１側辺よりも延出されている第１延出部が相互に接着された第１接着部と、前記極板の前記第１側辺の反対側の第２側辺よりも延出されている第２延出部が相互に接着された第２接着部とを有し、
   前記第１接着部は、前記第１側辺に沿う長手方向の一部に凹状の第１凹部を有し、
   前記第２接着部は、前記第２側辺に沿う長手方向の一部に凹状の第２凹部を有している
   二次電池。
2. 前記第１凹部及び前記第２凹部は、前記極板に近い位置まで凹んでいる
   請求項１に記載の二次電池。
3. 前記極板の側辺のうち前記第１側辺及び前記第２側辺との間にある側辺では前記極板の側辺と前記セパレータの側辺とが積層方向に揃っている
   請求項１又は２に記載の二次電池。
4. 前記セパレータは前記極板に接着されている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の二次電池。
5. 前記極板は矩形であり、前記第１側辺及び前記第２側辺に交差する第３側辺及び第４側辺を有し、
   前記第３側辺及び前記第４側辺は、前記極板の基材に電極合材の塗布されていない未塗工部を有し、
   前記セパレータは、前記第３側辺及び前記第４側辺の未塗工部に接着されている
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の二次電池。
6. 前記極板群は、前記セパレータを介して、正極板と前記正極板よりも大きい負極板とが交互に積層されており、
   前記セパレータは、前記負極板に接着されている
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の二次電池。
7. 複数の極板をセパレータを介して積層させた極板群と、
   前記極板の第１側辺から延出される極板タブと、
   電池ケースに固定されていて、前記極板タブが電気的に接続される電極とを備え、
   前記極板の両面に配置されている各前記セパレータは、前記第１側辺よりも延出されている第１延出部が相互に接着された第１接着部と、前記極板の前記第１側辺の反対側の第２側辺よりも延出されている第２延出部が相互に接着された第２接着部とを有し、
   前記極板は矩形であり、前記第１側辺及び前記第２側辺に交差する第３側辺及び第４側辺を有し、
   前記第３側辺及び前記第４側辺は、前記極板の基材に電極合材の塗布されていない未塗工部を有し、
   前記セパレータは、前記第３側辺及び前記第４側辺の未塗工部に接着されている
   二次電池。
8. 長尺方向に所定の間隔で極板タブを有する長尺の極板シートの両面に、前記極板シートの長尺に直交する幅方向両側にはみ出した延出部を有するようにセパレータシートを配置して、前記極板シートの両面からはみ出した両面の各前記セパレータシートの延出部をロールで押圧して接着させる接着ステップと、
   前記延出部に、前記極板シートに向かう凹部を形成する凹部形成ステップと、
   前記セパレータシートが前記両面に接着された前記極板シートを、前記極板シートの前記長尺方向に対して所定の位置で切断して極板を作成する切断ステップとを有する
   二次電池の製造方法。
9. 前記極板シートは、前記極板シートの前記長尺方向に直交する幅方向に電極合材の塗布されていない未塗工部が延設されており、
   前記接着ステップでは、前記セパレータシートが前記未塗工部にも接着され、
   前記切断ステップでは、前記セパレータシートの接着された未塗工部が切断される前記所定の位置である
   請求項８に記載の二次電池の製造方法。
10. 前記作成した前記極板を積層させるとともに、前記極板の一の対辺である切断辺と、前記極板の他の対辺に設けられた前記凹部との４箇所を調整装置で押圧することで、積層された前記極板の位置合わせを行う積層ステップを有する
    請求項９に記載の二次電池の製造方法。