WO2017159094A1 - 二次電池 - Google Patents

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WO2017159094A1
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negative electrode
mixture layer
positive electrode
tab
region
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八木　陽心
拓是 森川
匡 内藤
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a secondary battery.
  • a positive electrode having a positive electrode mixture layer and a negative electrode having a negative electrode mixture layer are wound around a shaft core via a separator.
  • the positive electrode mixture layer is formed on both surfaces of the positive electrode sheet, and one side edge portion along the longitudinal direction of the positive electrode sheet is an area where the positive electrode mixture layer is not formed. Since the positive electrode is welded to the positive electrode current collecting member in the region where the positive electrode mixture layer has not been applied, a plurality of positive leads (positive tabs) generally referred to as tabs extend along one side edge in the longitudinal direction of the positive electrode. And formed integrally with the positive electrode sheet at a predetermined interval.
  • the negative electrode mixture layer is formed on both surfaces of the negative electrode sheet so that a negative electrode mixture layer uncoated region where the negative electrode mixture layer is not formed is formed on one side edge along the longitudinal direction.
  • the A plurality of negative electrode leads (negative electrode tabs) welded to the negative electrode current collecting member are formed integrally with the negative electrode sheet at a predetermined interval on one side edge portion along the longitudinal direction of the negative electrode.
  • the positive electrode and the negative electrode are each formed in a long shape having a predetermined length that satisfies the power generation amount, and are wound around the shaft core.
  • the positive electrode or the negative electrode is produced by the following procedure. While transporting a positive electrode metal foil with a positive electrode mixture layer formed on both sides of the positive electrode metal foil, or while conveying a negative electrode mixture foil with a negative electrode mixture layer formed on both sides of the negative electrode metal foil, a roll cutter, etc.
  • a positive electrode tab or a negative electrode tab is formed by cutting and cutting at a predetermined length to produce a positive electrode and a negative electrode. Then, the positive electrode and the negative electrode are wound around the shaft core via a separator to form an electrode group in which a positive electrode tab is arranged on one side edge side and a negative electrode tab is arranged on the other side edge side.
  • the tab portion In an electrode having a tab formed in the mixture layer uncoated region as described above, the tab portion droops or twists due to the internal stress of the current collector foil, gravity, or centrifugal force during processing. Thereby, a tab part interferes with an installation at the time of electrode conveyance at the time of processing or winding, and a subsequent process is hindered by the tab part being cut or broken.
  • Patent Document 1 Although the rigidity of the tab portion is increased and there is a temporary effect on the amount of dripping, there is a large amount of dripping in the mixture layer uncoated region that is the base of the tab portion, and the amount of dripping of the entire tab portion is suppressed. There was room for improvement in effectiveness.
  • a secondary battery according to the present invention is a secondary battery including an electrode having a mixture layer application region, a mixture layer non-application region, and a plurality of tab portions connected to the mixture layer non-application region.
  • the mixture layer non-application region has a plurality of deformation reinforcing portions in which concave portions are formed.
  • the sag of the tab portion can be suppressed.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows one Embodiment of a cylindrical lithium ion secondary battery. It is a disassembled perspective view of a cylindrical lithium ion secondary battery. It is a perspective view of the state where a part of cylindrical lithium ion secondary battery was cut. It is a top view of the state which expand
  • (A) (B) It is an enlarged plan view near a negative electrode tab, and a side view. It is an expanded sectional view for demonstrating the method of forming a deformation
  • (A) (B) It is a related figure of the pitch of a deformation
  • (A) (B) It is an enlarged plan view of the negative electrode tab vicinity which shows 2nd Embodiment of a deformation
  • (A) (B) It is an enlarged plan view of the negative electrode tab vicinity which shows 4th Embodiment of a deformation
  • (A) (B) It is an enlarged plan view of the negative electrode tab vicinity which shows 5th Embodiment of a deformation
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a cylindrical lithium ion secondary battery
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the cylindrical lithium ion secondary battery shown in FIG.
  • the cylindrical lithium ion secondary battery 1 has dimensions of an outer shape of 40 mm ⁇ and a height of 92 mm, for example.
  • This cylindrical lithium ion secondary battery 1 accommodates components for power generation described below in a bottomed cylindrical battery can 2 and a hat-shaped upper lid 3.
  • the bottomed cylindrical battery can 2 is formed with a groove 2a protruding toward the inside of the battery can 2 on the upper end side which is the open side.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the details of the structure of the electrode group 10, with a part thereof cut.
  • the electrode group 10 has a configuration in which a positive electrode 11, a negative electrode 12, and first and second separators 13 and 14 are wound around an axis 15.
  • the shaft core 15 has a hollow cylindrical shape, and the negative electrode 12, the first separator 13, the positive electrode 11, and the second separator 14 are laminated and wound on the shaft core 15 in this order.
  • the first separator 13 and the second separator 14 are wound several times (one turn in FIG. 3).
  • the outermost periphery is the negative electrode 12 and the first separator 13 wound around the outer periphery.
  • the first separator 13 at the outermost periphery is stopped by the adhesive tape 19 (see FIG. 2).
  • the positive electrode 11 is formed of an aluminum-based metal foil such as aluminum or aluminum alloy and has a long shape.
  • a large number of positive electrode tabs 16 protruding upward in parallel with the shaft core 15 are integrally formed at equal intervals in the positive electrode mixture layer uncoated region 11c.
  • the positive electrode mixture is composed of a positive electrode active material, a positive electrode conductive material, and a positive electrode binder.
  • the positive electrode active material include lithium cobaltate, lithium manganate, lithium nickelate, lithium composite oxide (lithium oxide containing two or more selected from cobalt, nickel, and manganese). A mixture of these materials may be used, and the mixing ratio is not limited.
  • the positive electrode conductive material is not limited as long as it can assist transmission of electrons generated by the occlusion / release reaction of lithium in the positive electrode mixture to the positive electrode 11.
  • the positive electrode binder can bind the positive electrode active material and the positive electrode conductive material, and can bind the positive electrode mixture and the positive electrode current collector, and should not deteriorate significantly due to contact with the non-aqueous electrolyte.
  • the positive electrode binder include polyvinylidene fluoride (PVDF) and fluororubber.
  • the method for forming the positive electrode mixture layer is not limited as long as the positive electrode mixture is formed on the positive electrode.
  • the method of forming the positive electrode mixture there is a method of applying a dispersion solution of the constituent material of the positive electrode mixture onto the positive electrode metal foil 11a.
  • the method for applying the positive electrode mixture to the positive electrode metal foil 11a include a roll coating method and a slit die coating method.
  • NMP N-methylpyrrolidone
  • water or the like as a solvent for the dispersion solution
  • An example of the coating thickness of the positive electrode mixture is about 40 ⁇ m on one side.
  • the negative electrode 12 is formed of a copper-based metal foil such as copper or copper alloy, has a long shape, and the negative electrode metal foil 12a and a negative electrode mixture in which a negative electrode mixture is applied to both surfaces of the negative electrode metal foil 12a. It has a layer application region 12b.
  • the lower side edge along the longitudinal direction of the negative electrode metal foil 12a is a negative electrode mixture layer uncoated region 12c where the negative electrode mixture is not applied and the copper-based metal foil is exposed.
  • a large number of negative electrode tabs 17 extending in the direction opposite to the positive electrode tab 16 are integrally formed at equal intervals.
  • the negative electrode mixture is composed of a negative electrode active material, a negative electrode binder, and a thickener.
  • the negative electrode mixture may have a negative electrode conductive material such as acetylene black.
  • the negative electrode active material may be amorphous carbon or natural graphite capable of inserting and releasing lithium ions, various artificial graphite materials, carbonaceous materials such as coke, etc. There are no particular restrictions such as fibrous or lump-like shapes.
  • SiO, Si alloy, and the like can be cited as materials capable of inserting and removing lithium ions. A mixture of these materials may be used, and the mixing ratio is not limited.
  • the method for forming the negative electrode mixture is not limited as long as the negative electrode mixture is formed on the negative electrode metal foil 12a.
  • a method of applying the negative electrode mixture to the negative electrode metal foil 12a a method of applying a dispersion solution of a constituent material of the negative electrode mixture onto the negative electrode metal foil 12a can be mentioned.
  • the coating method include a roll coating method and a slit die coating method. N-methyl-2-pyrrolidone or water as a dispersion solvent is added to the negative electrode mixture, and the kneaded slurry is uniformly applied to both surfaces of a rolled copper-based metal foil having a thickness of 10 ⁇ m, dried, and then cut.
  • An example of the coating thickness of the negative electrode mixture is about 40 ⁇ m on one side.
  • the negative electrode tab 17 is integrally formed. All the negative electrode tabs 17 have substantially the same length.
  • a deformation reinforcing portion is formed in the negative electrode mixture layer uncoated region 12c. Details of the structure of the deformation reinforcing portion, the manufacturing method, and the like will be described later.
  • the widths of the first separator 13 and the second separator 14 are formed larger than the width of the negative electrode mixture layer application region 12b formed on the negative electrode metal foil 12a. Moreover, the width
  • region 12b is formed larger than the width
  • the separator 13 is, for example, a polyethylene porous film having a thickness of 25 ⁇ m.
  • a positive electrode current collecting member 31 is press-fitted into the upper end portion of a hollow cylindrical shaft core 15.
  • the positive electrode current collecting member 31 is formed in a substantially disk shape, and is formed of, for example, an aluminum-based metal such as aluminum or an aluminum alloy.
  • the positive electrode tab 16 of the positive electrode metal foil 11 a is welded to the upper cylindrical portion 31 a of the positive electrode current collecting member 31. In this case, as illustrated in FIG. 2, the positive electrode tab 16 is overlapped and joined on the upper cylindrical portion 31 a of the positive electrode current collecting member 31.
  • a negative electrode current collecting member 21 is press-fitted and fixed to the outer periphery of the lower end portion of the shaft core 15.
  • the negative electrode current collecting member 21 is formed in a substantially disk shape, and is formed of, for example, a copper-based metal such as copper or a copper alloy. All of the negative electrode tabs 17 of the negative electrode metal foil 12a are welded to the outer peripheral cylindrical portion 21a of the negative electrode current collecting member 21 by ultrasonic welding or the like.
  • the negative electrode tab 17 and the ring-shaped pressing member 22 of the negative electrode metal foil 12a are welded to the outer periphery of the outer peripheral cylindrical portion 21a of the negative electrode current collecting member 21.
  • a number of the negative electrode tabs 17 are brought into close contact with the outer periphery of the outer peripheral cylindrical portion 21a of the negative electrode current collecting member 21, and the holding member 22 is wound around the outer periphery of the negative electrode tab 17 to be temporarily fixed, and are welded in this state.
  • a negative electrode conducting lead 23 made of copper is welded to the lower surface of the negative electrode current collecting member 21.
  • the negative electrode conducting lead 23 is welded to the battery can 2 at the bottom of the battery can 2.
  • the battery can 2 is made of carbon steel having a thickness of 0.5 mm, for example, and has a nickel plating on the surface. By using such a material, the negative electrode conducting lead 23 can be welded to the battery can 2 by resistance welding or the like.
  • An opening 31 b for inserting an electrode rod (not shown) for welding the negative electrode conducting lead 23 to the battery can 2 is formed in the central portion of the positive electrode current collecting member 31. More specifically, the electrode rod is inserted into the hollow portion of the shaft core 15 from the opening 31b formed in the positive electrode current collecting member 31, and the negative electrode energizing lead 23 is pressed against the inner surface of the bottom of the battery can 2 at the tip thereof. I do.
  • a positive electrode tab 16 and a ring-shaped pressing member 32 of the positive electrode metal foil 11 a are welded to the outer periphery of the upper cylindrical portion 31 a of the positive electrode current collecting member 31.
  • a number of the positive electrode tabs 16 are brought into close contact with the outer periphery of the upper cylindrical portion 31a of the positive electrode current collecting member 31, and the pressing member 32 is wound around the outer periphery of the positive electrode tab 16 to be temporarily fixed, and is welded in this state.
  • a large number of positive electrode tabs 16 are welded to the positive electrode current collector member 31 and a large number of negative electrode tabs 17 are welded to the negative electrode current collector member 21, whereby the positive electrode current collector member 31, the negative electrode current collector member 21 and the electrode group 10 are integrated.
  • a unitized power generation unit 20 is configured (see FIG. 2). However, in FIG. 2, for the convenience of illustration, the negative electrode current collecting member 21, the pressing member 22, and the negative electrode energizing lead 23 are illustrated separately from the power generation unit 20.
  • a flexible connection member 33 configured by laminating a plurality of aluminum foils is joined to the upper surface of the positive electrode current collecting member 31 by welding one end thereof.
  • the connection member 33 can flow a large current by laminating and integrating a plurality of aluminum foils, and is provided with flexibility.
  • a ring-shaped insulating plate 41 made of an insulating resin material having a circular opening 41a is placed on the positive electrode current collecting member 31, a ring-shaped insulating plate 41 made of an insulating resin material having a circular opening 41a is placed.
  • the insulating plate 41 has an opening 41a (see FIG. 2) and a side portion 41b protruding downward.
  • a connecting plate 35 is fitted in the opening 41 a of the insulating plate 41.
  • the other end of the flexible connection member 33 is fixed to the lower surface of the connection plate 35 by welding to the connection plate 35.
  • connection plate 35 is formed of an aluminum alloy, and has a substantially dish shape in which almost the whole except the central portion is uniform and the central side is bent to a slightly lower position.
  • the thickness of the connection plate 35 is, for example, about 1 mm.
  • a projection 35 a is formed at the center of the connection plate 35.
  • the protrusion 35a of the connection plate 35 is joined to the bottom surface of the center portion of the diaphragm 37 by resistance welding or friction diffusion bonding.
  • the diaphragm 37 is formed of an aluminum alloy and has a notch 37a.
  • the diaphragm 37 is provided for ensuring the safety of the battery, and has a function of cleaving at the cut 37a and releasing the internal gas when the internal pressure of the battery increases.
  • the diaphragm 37 fixes the periphery of the upper lid 3 at the periphery. As shown in FIG. 2, the diaphragm 37 initially has a side portion 37 b erected vertically toward the upper lid 3 side at the peripheral portion.
  • the upper lid 3 is accommodated in the side portion 37b, and the side portion 37b is bent and fixed to the upper surface side of the upper lid 3 by caulking.
  • the upper lid 3 is made of iron such as carbon steel and is nickel-plated.
  • the upper lid 3 includes a disc-shaped peripheral edge 3a that contacts the diaphragm 37 and a headed cylinder 3b that protrudes upward from the peripheral edge 3a. Has a hat shape.
  • a plurality of openings 3c are formed in the cylindrical portion 3b.
  • the opening 3c is for releasing gas to the outside of the battery when the diaphragm 37 is cleaved by the gas pressure generated inside the battery.
  • a gasket 43 is provided so as to cover the side portion 37 b and the peripheral edge portion of the diaphragm 37. As shown in FIG. 2, the gasket 43 is initially formed with an outer peripheral wall portion 43 b erected substantially vertically toward the upper direction on the peripheral edge of the ring-shaped base portion 43 a, and on the inner peripheral side. , And a cylindrical portion 43c formed to hang substantially vertically downward from the base portion 43a.
  • the outer peripheral wall 43b of the gasket 43 is bent together with the battery can 2 by pressing or the like, and the diaphragm 37 and the upper lid 3 are crimped by the base 43a and the outer peripheral wall 43b so as to be pressed in the axial direction. Thereby, the upper lid 3 and the diaphragm 37 are fixed to the battery can 2 via the gasket 43.
  • a predetermined amount of non-aqueous electrolyte is injected into the battery can 2.
  • the non-aqueous electrolyte it is preferable to use a solution in which a lithium salt is dissolved in a carbonate solvent.
  • the lithium salt include lithium fluorophosphate (LiPF6), lithium fluoroborate (LiBF4), and the like.
  • carbonate solvents include ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), propylene carbonate (PC), methyl ethyl carbonate (MEC), or a mixture of solvents selected from one or more of the above solvents, Is mentioned.
  • FIG. 4 is a plan view showing a state in which the terminal side of the electrode group shown in FIG. 3 is expanded
  • FIG. 5 is a perspective view for explaining a method of manufacturing the electrode group shown in FIG. 6 is an external perspective view showing a completed state of the electrode group shown in FIG.
  • the electrode group 10 has a first separator 13 wound on the outermost periphery when viewed from the end side, a negative electrode 12 wound on the inner side, and a second separator on the inner side of the negative electrode 12.
  • the separator 14 is wound, and the positive electrode 11 is wound inside the second separator 14.
  • the length of the first separator 13 is the longest and the terminal edge 13 a is located farthest from the shaft core 15 in the radial direction.
  • the second separator 14 is long next to the first separator 13, and the end edge 14 a thereof is located slightly closer to the axis 15 than the end edge 13 a of the first separator 13.
  • the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are longer in the negative electrode 12.
  • the negative electrode 12 is shorter than the second separator 14, and the terminal edge 12 d of the negative electrode 12 is located closer to the shaft core 15 than the terminal edge 14 a of the second separator 14.
  • the positive electrode 11 is shorter than the negative electrode 12, and the terminal edge 11 d is closest to the shaft core 15.
  • the widths of the first separator 13 and the second separator 14 are the same, both of which are larger than the widths of the positive electrode 11 and the negative electrode 12, the root of the positive electrode tab 16 of the positive electrode 11 and the negative electrode of the negative electrode 12. Covers the base of the tab 17. However, the portion on the tip side from the root of the positive electrode tab 16 and the portion on the tip side from the root of the negative electrode tab 17 extend to the outside of the first separator 13 and the second separator 14.
  • the positive electrode tab 16 of the positive electrode 11 and the negative electrode tab 17 of the negative electrode 12 are arranged at a predetermined pitch (23 mm in this embodiment).
  • FIG. 5 is a perspective view showing the tip side in a state where the first separator 13, the second separator 14, the negative electrode 12 and the positive electrode 11 are wound around the shaft core 15.
  • the leading edges (not shown) of the first separator 13 and the second separator 14 are welded to the shaft core 15 and wound around the shaft core 1 to several times. In this case, the leading edge of the first separator 13 and the leading edge of the second separator 14 may be aligned or shifted.
  • the negative electrode 12 is sandwiched between the second separator 14 and the first separator 13.
  • the positive electrode 11 is sandwiched between the first separator 13 and the second separator 14. At this time, the leading edge 11 e of the positive electrode 11 is positioned on the outer peripheral side of the leading edge 12 e of the negative electrode 12.
  • the rotation shaft of the winding device when the rotation shaft of the winding device is connected to the shaft core 15 and the shaft core 15 is driven to rotate, the negative electrode 12 and the positive electrode 11 are connected to the first separator 13 and the second separator 14. And is wound around the shaft core 15 with a predetermined rotational torque. Then, the outer periphery of the outermost first separator 13 is bonded with the adhesive tape 19.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a completed state of the electrode group 10 manufactured as described above.
  • the positive electrode mixture layer application region 11b, the positive electrode mixture layer non-application region 11c, the negative electrode mixture layer application region 12b, and the negative electrode mixture layer non-application region 12c are all covered with the first and second separators 13 and 14. .
  • the first separator 13 is exposed at the outermost periphery of the electrode group 10, and the outermost peripheral end portion of the first separator 13 is fastened with an adhesive tape.
  • the positive electrode tab 16 and the negative electrode tab 17 are exposed from the first separator 13 on the tip side with respect to the root portion.
  • a deformation reinforcing portion is formed in each of the positive electrode mixture layer uncoated region 11c and the negative electrode mixture layer uncoated region 12c.
  • the deformation reinforcing portion is formed in the process of manufacturing the electrode group 10. The structure of the positive electrode mixture layer uncoated region 11 c and the negative electrode mixture layer uncoated region 12 c together with the manufacturing method of the electrode group 10 and A method for forming the deformation reinforcing portion will be described.
  • FIG. 7 is a process flow diagram showing a method of manufacturing a cylindrical lithium ion secondary battery
  • FIG. 8 is a plan view for explaining a method of forming a deformation reinforcing portion and a tab.
  • the manufacturing method of the cylindrical lithium ion secondary battery of this embodiment is demonstrated centering on the preparation methods of the electrode group 10.
  • step S1 the positive / negative electrode mixture layer is applied to both the front and back surfaces of the positive / negative electrode metal foils 11a, 12a to form the positive / negative electrode mixture layer application regions 11b, 12b. That is, the positive electrode mixture layer uncoated areas 11c where the positive electrode metal foil 11a is exposed without forming the positive electrode mixture are formed on one side edge along the longitudinal direction of the positive electrode metal foil 11a on both the front and back surfaces of the positive electrode metal foil 11a. Thus, the positive electrode mixture is applied to form the positive electrode mixture layer application region 11b (see FIG. 3).
  • the negative electrode mixture layer uncoated region 12c where the negative electrode mixture is not applied to the one side edge 61 along the longitudinal direction of the negative electrode metal foil 12a on both the front and back surfaces of the negative electrode metal foil 12a and the negative electrode metal foil 12a is exposed.
  • the negative electrode mixture is applied to form the negative electrode mixture layer application region 12b (see FIGS. 3 and 9).
  • step S2 positive and negative tabs 16 and 17 are formed.
  • the positive electrode metal foil 11a the positive electrode metal foil 11a is cut so that the positive electrode tabs 16 are arranged at a predetermined pitch along one side edge of the positive electrode mixture layer uncoated region 11c. Thereby, the positive electrode 11 is produced.
  • the negative electrode metal foil 12a the negative electrode metal foil 12a is cut so that the negative electrode tabs 17 are arranged at a predetermined pitch along one side edge of the negative electrode mixture layer uncoated region 12c. Thereby, the negative electrode 12 is produced.
  • the deformation reinforcing portion forming device 100 and the tab forming device 200 are arranged along one side edge of the negative electrode mixture layer uncoated region 12 c of the negative electrode metal foil 12 a.
  • the deformation reinforcing portion forming apparatus 100 includes a die-shaped roll 100a and a receiving-side roll 100b having bending projections 112 at equal intervals.
  • FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the bending protrusion 112 of the deformation reinforcing portion forming apparatus 100 in the negative electrode metal foil 12a.
  • the mold-equipped roll 100a includes a bending protrusion 112, and the bending protrusion 112 has one side edge 61 from the vicinity of the boundary line between the negative electrode mixture layer application region 12b and the negative electrode mixture layer non-application region 12c. The length is extended to the vicinity.
  • the receiving-side roll 100b includes a resin elastic body so as to be deformed in accordance with its shape when the bending protrusion 112 is pushed.
  • the negative electrode mixture layer non-application region 12c of the negative electrode metal foil 12a having the negative electrode mixture layer application region 12b formed on both the front and back surfaces is arranged so that the mold roll 100a and the receiving roll 100b pass, and the direction of the arrow in FIG.
  • the tab forming apparatus 200 includes a roll-shaped punch 200a and a die 200b so that tab forming can be continuously performed.
  • the punch 200 a includes a cutting protrusion 212 having a shape corresponding to the outer diameter of the negative electrode tab 17.
  • the upper surface of the negative electrode metal foil 12a formed with the deformation reinforcing portion by the deformation reinforcing portion forming apparatus 100 is arranged so that the punch 200a and the die 200b pass through, and the negative electrode 12 is moved in the arrow direction Y of FIG. As the tab forming apparatus 200 moves while rotating, the negative electrode metal foil 12a is cut, and the negative electrode tab 17 can be formed continuously.
  • the positive electrode tab 16 can also be formed with the positive electrode 11 with the same manufacturing method.
  • FIG. 9A is an enlarged plan view in the vicinity of the negative electrode tab
  • FIG. 9B is a side view in the vicinity of the negative electrode tab shown in FIG. 9A
  • FIG. 10 is a method for forming the deformation reinforcing portion. It is an expanded sectional view explaining these.
  • the negative electrode tab 17 is formed on the negative electrode metal foil 12a of the negative electrode 12 integrally with the negative electrode mixture layer uncoated region 12c along a side edge 61 (see FIG. 9) in the longitudinal direction of the negative electrode metal foil 12a. Arranged at pitch.
  • the negative electrode mixture layer uncoated region 12c includes a valley fold portion 50 (deformation reinforcing portion) in which a concave portion is formed, as shown in FIGS. 9 (A) and 9 (B). That is, the ridge line 51 of the valley fold part 50 along the extending direction of the negative electrode tab 17 is one side of the negative electrode mixture layer uncoated region from the vicinity of the boundary between the negative electrode mixture layer coated region 12b and the negative electrode mixture layer uncoated region 12c. It is formed extending to the vicinity of the edge 61. From the ridge line 51 toward the surface 62 of the negative electrode mixture layer uncoated region 12c, a substantially flat slope having an upward slope is formed.
  • the ridge line 51 protrudes from the surface 62 of the negative electrode mixture layer uncoated region 12c by a predetermined height h.
  • the negative electrode mixture layer non-applied region 12c has a shape including the valley fold portion 50, and its rigidity is larger than that of the planar shape not having the valley fold portion 50. Since the angle at which the layer uncoated region 12c hangs down, the amount of sag of the negative electrode tab 17 connected to the negative electrode mixture layer uncoated region 12c can be reduced.
  • the positive electrode mixture layer non-applied region 11 c has a deformation reinforcing portion in which a concave portion is formed, and the amount of drooping of the positive electrode tab 16 can be reduced.
  • Step S3 of FIG. 7 the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are heated, and the positive electrode mixture in the positive electrode mixture layer application region 11b and the negative electrode mixture in the negative electrode mixture layer application region 12b are dried.
  • step S4 the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are wound around the shaft core 15 with the first and second separators 13 and 14 interposed therebetween to produce the electrode group 10.
  • the negative electrode 12 may have the valley fold side directed toward the axis 15, or the mountain fold side opposed to the axis 15.
  • the rigidity of the narrow and long negative electrode tab 17 is lowered. Due to the decrease in rigidity, the negative electrode tab 17 is liable to be twisted, collapsed, bent or the like due to its own weight or kinetic energy of the molding process or the winding process.
  • the negative electrode tab 17 connected to the negative electrode mixture layer non-application region 12c is preliminarily increased in rigidity by forming the valley fold portion 50 in the negative electrode mixture layer non-application region 12c. It is difficult for drooping, twisting, falling or folding. Similarly, the positive electrode tab 16 is unlikely to sag, twist, fall or bend.
  • step S5 the power generation unit 20 is assembled.
  • a negative electrode current collecting member 21 is attached to the lower part of the shaft core 15 of the electrode group 10.
  • the negative electrode tab 17 is brought into close contact with the entire periphery of the outer peripheral cylindrical portion 21 a of the negative electrode current collecting member 21, and the holding member 22 is wound around the outer periphery of the negative electrode tab 17.
  • the negative electrode tab 17 and the pressing member 22 are welded to the negative electrode current collecting member 21 by ultrasonic welding or the like.
  • the negative electrode conducting lead 23 is welded to the negative electrode current collecting member 21 so as to straddle the lower end surface of the shaft core 15 and the negative electrode current collecting member 21.
  • connection member 33 is welded to the positive electrode current collector 31 by, for example, ultrasonic welding.
  • the lower part of the positive electrode current collecting member 31 to which the connecting member 33 is welded is attached to the upper end side of the shaft core 15.
  • the positive electrode tab 16 is brought into close contact with the entire periphery of the upper cylindrical portion 31 a of the positive electrode current collecting member 31, and the pressing member 32 is wound around the outer periphery of the positive electrode tab 16.
  • the positive electrode tab 16 and the pressing member 32 are welded to the positive electrode current collecting member 31 by ultrasonic welding or the like. In this way, the power generation unit 20 illustrated in FIG. 2 is produced.
  • step S6 the power generation unit 20 is accommodated in the battery can 2, and the cylindrical lithium ion secondary battery 1 is assembled.
  • the power generation unit 20 is accommodated in the battery can 2 and the negative electrode conducting lead 23 of the power generation unit 20 is welded to the inner surface of the bottom of the battery can 2 by resistance welding or the like.
  • a part on the upper end side of the battery can 2 is drawn and protrudes inward to form a substantially V-shaped groove 2a on the outer surface.
  • a predetermined amount of non-aqueous electrolyte is injected into the battery can 2 in which the power generation unit 20 is accommodated.
  • the upper lid 3 is fixed to the diaphragm 37.
  • the diaphragm 37 and the upper lid 3 are fixed by caulking or the like.
  • the side portion 37b of the diaphragm 37 is initially formed perpendicular to the base portion 37a, the peripheral edge portion 3a of the upper lid 3 is disposed in the side portion 37b of the diaphragm 37.
  • the side portion 37b of the diaphragm 37 is deformed by a press or the like, and the upper surface and the lower surface of the peripheral portion of the upper lid 3 and the outer peripheral side surface are covered and pressed.
  • the connection plate 35 is fitted and attached to the opening 41 a of the insulating plate 41.
  • connection board 35 is welded to the bottom face of the diaphragm 37 with which the upper cover 3 was fixed.
  • welding method in this case, resistance welding or friction diffusion bonding can be used.
  • the gasket 43 is accommodated on the groove 2 a of the battery can 2.
  • the gasket 43 in this state has a structure having an outer peripheral wall 43b perpendicular to the base 43a above the ring-shaped base 43a. With this structure, the gasket 43 remains inside the upper portion of the groove 2 a of the battery can 2.
  • An example of the material of the gasket 43 is PFA (polytetrafluoroethylene).
  • the outer peripheral wall 43b of the gasket 43 is bent together with the battery can 2 by pressing or the like, and the diaphragm 37 and the upper lid 3 are crimped by the base 43a and the outer peripheral wall 43b so as to be pressed in the axial direction. Thereby, the upper cover 3 and the diaphragm 37 are fixed to the battery can 2 via the gasket 43, and the cylindrical lithium ion secondary battery 1 is produced.
  • step S7 a charge / discharge test of the produced cylindrical lithium ion secondary battery 1 is performed. Those satisfying predetermined characteristics in this test are selected as non-defective products.
  • (Deformation reinforcement) 11A and 11B the relationship between the pitch w of the deformation reinforcing portion and the sag amount X of the tab portions (the positive electrode tab 16 and the negative electrode tab 17) when the negative electrode mixture layer uncoated region 12c is provided with the deformation reinforcing portion.
  • the figure is shown.
  • the sagging amount X is obtained when the negative electrode mixture layer application region 12b of the negative electrode 12 is placed on a flat surface, and the negative electrode mixture layer non-application region 12c and the negative electrode tab 17 are hung by their own weights.
  • the distance from the boundary surface of the negative electrode mixture layer application region 12b and the negative electrode mixture layer non-application region 12c to the tip of the negative electrode tab 17 is shown.
  • the sag amount X of the tab portion is 3.7 mm.
  • the deformation reinforcing portion is provided in the negative electrode mixture layer uncoated region 12c, if the pitch w of the deformation reinforcing portion is 23 mm or less, which is the tab interval, the sag amount X is 2.1 to 2.3 mm. X is suppressed.
  • the adjacent interval between the deformation reinforcing portions is equal to or less than the adjacent interval between the tabs.
  • the range in which the sagging amount X of the tab portion varies increases, but when there is a deformation reinforcing portion in the negative electrode mixture layer uncoated region 12c, the tab portion Since the range in which the amount of drooping X varies varies, stable reinforcement is possible by providing the deformation reinforcing portion in the negative electrode mixture layer uncoated region 12c.
  • the pitch w of the deformation reinforcing portion provided in the negative electrode mixture layer uncoated region 12c is equal to or less than the tab interval, sufficient rigidity is ensured, so that the sagging amount X can be suppressed.
  • FIGS. 12A and 12B are views showing a second embodiment of the deformation reinforcing portion.
  • 12A is an enlarged plan view near the tab
  • FIG. 12B is a side view of FIG.
  • the structure of the cylindrical lithium ion secondary battery and the method of manufacturing the cylindrical lithium ion secondary battery are the same as those in the first embodiment described with reference to FIGS.
  • the negative electrode tabs 17 are arranged at a predetermined pitch along one side edge 61 in the longitudinal direction of the negative electrode metal foil 12a integrally with the negative electrode mixture layer uncoated region 12c. Yes.
  • the deformation reinforcing portion is provided at the position of the negative electrode mixture layer uncoated region 12c corresponding to the position of the negative electrode tab 17, as shown in FIGS. 12 (A) and 12 (B). In the deformation reinforcing portion, a concave portion is formed by the valley fold portion 50.
  • the ridge line 51 of the valley fold part 50 along the extending direction of the negative electrode tab 17 is from the vicinity of the boundary between the negative electrode mixture layer application region 12b and the negative electrode mixture layer non-application region 12c to the negative electrode tab 17 in the negative electrode mixture layer non-application region. It is formed to extend to the vicinity of the base. From the ridge line 51 toward the surface 62 of the negative electrode mixture layer uncoated region 12c, a substantially flat slope having an upward slope is formed. The ridge line 51 protrudes from the surface 62 of the negative electrode mixture layer uncoated region 12c by a predetermined height h.
  • the negative electrode mixture layer non-applied region 12c has a shape including the valley fold portion 50 near the base of the negative electrode tab 17, so that its rigidity is greater than that of a planar shape having no valley fold portion 50. Since the angle at which the negative electrode mixture layer uncoated region 12c hangs down due to gravity or the like, the amount of sag of the negative electrode tab 17 connected to the negative electrode mixture layer uncoated region 12c can be reduced.
  • the positive electrode mixture layer non-applied region 11 c has a deformation reinforcing portion in which a concave portion is formed, and the amount of drooping of the positive electrode tab 16 can be reduced.
  • FIGS. 13A and 13B are views showing a third embodiment of the deformation reinforcing portion.
  • FIG. 13A is an enlarged plan view near the tab
  • FIG. 13B is a side view of FIG.
  • the structure of the cylindrical lithium ion secondary battery and the method of manufacturing the cylindrical lithium ion secondary battery are the same as those in the first embodiment described with reference to FIGS.
  • the negative electrode tabs 17 are arranged at a predetermined pitch along one side edge 61 in the longitudinal direction of the negative electrode metal foil 12a integrally with the negative electrode mixture layer uncoated region 12c. Yes.
  • the deformation reinforcing portion is formed at the position of the negative electrode mixture layer uncoated region 12c corresponding to the position of the negative electrode tab 17 and at the central portion of the negative electrode tab 17. Provided. In the deformation reinforcing portion, a concave portion is formed by the valley fold portion 50.
  • the ridge line 51 of the valley fold 50 along the direction in which the negative electrode tab 17 extends extends from the vicinity of the boundary between the negative electrode mixture layer application region 12b and the negative electrode mixture layer non-application region 12c to the negative electrode mixture layer non-application region 12c. It is formed to extend to the tip of the tab 17. From the ridge line 51 toward the surface 62 of the negative electrode mixture layer uncoated region 12c, a substantially flat slope having an upward slope is formed. The ridge line 51 protrudes from the surface 62 of the negative electrode mixture layer uncoated region 12c by a predetermined height h.
  • the deformation reinforcing portion has a shape including the root of the negative electrode tab 17 in the negative electrode mixture layer uncoated region 12 c and the valley fold portion 50 in the negative electrode tab 17. This can improve the rigidity of the negative electrode tab 17 together with the rigidity of the negative electrode mixture layer uncoated region 12c, so that it is larger than the planar shape without the valley folds 50, and the negative electrode mixture layer uncoated region 12c by gravity or the like. Since the sagging angle is reduced, the sagging amount of the negative electrode tab 17 connected to the negative electrode mixture layer uncoated region 12c can be reduced. Similarly, the positive electrode mixture layer non-applied region 11 c has a deformation reinforcing portion in which a concave portion is formed, and the amount of drooping of the positive electrode tab 16 can be reduced.
  • FIGS. 14A and 14B are views showing a fourth embodiment of the deformation reinforcing portion.
  • FIG. 14 (A) is an enlarged plan view near the tab
  • FIG. 14 (B) is a side view of FIG. 14 (A).
  • the structure of the cylindrical lithium ion secondary battery and the method of manufacturing the cylindrical lithium ion secondary battery are the same as those in the first embodiment described with reference to FIGS.
  • the negative electrode tabs 17 are arranged at a predetermined pitch along the one side edge 61 in the longitudinal direction of the negative electrode metal foil 12a integrally with the negative electrode mixture layer uncoated region 12c.
  • the deformation reinforcing portion includes the negative electrode mixture layer uncoated region 12 c corresponding to the position of the negative electrode tab 17, and between the negative electrode tab 17 and the negative electrode tab 17.
  • a concave portion is formed by a trapezoidal portion 50A having a substantially trapezoidal cross section. The trapezoidal portion 50A is formed to protrude from the surface 62 of the negative electrode mixture layer uncoated region 12c by a predetermined height h.
  • FIG. 15 is an enlarged cross-sectional view for explaining a method of forming the deformation reinforcing portion of the fourth embodiment.
  • the die roll 100a1 includes a folding projection 112A having a substantially trapezoidal cross section, and when the folding projection 112A is pushed in, the negative electrode mixture layer uncoated region 12c A trapezoidal portion 50A is formed.
  • the deformation reinforcing portion has a trapezoidal shape, the rigidity of the negative electrode mixture layer uncoated region 12c is improved, and the angle at which the negative electrode mixture layer uncoated region 12c hangs down due to gravity or the like. And the drooping amount of the negative electrode tab 17 connected to the negative electrode mixture layer non-application area
  • region 12c can be made small.
  • the positive electrode mixture layer non-applied region 11 c has a deformation reinforcing portion in which a concave portion is formed, and the amount of drooping of the positive electrode tab 16 can be reduced.
  • FIGS. 16A and 16B are views showing a fifth embodiment of the deformation reinforcing portion.
  • FIG. 15A is an enlarged plan view near the tab
  • FIG. 16B is a side view of FIG.
  • the structure of the cylindrical lithium ion secondary battery and the method of manufacturing the cylindrical lithium ion secondary battery are the same as those in the first embodiment described with reference to FIGS.
  • the negative electrode tabs 17 are arranged at a predetermined pitch along one side edge 61 in the longitudinal direction of the negative electrode metal foil 12a integrally with the negative electrode mixture layer uncoated region 12c.
  • the deformation reinforcing portion includes the negative electrode mixture layer uncoated region 12c corresponding to the position of the negative electrode tab 17, and between the negative electrode tab 17 and the negative electrode tab 17.
  • the deformation reinforcing portion has a recess formed by a hook-shaped portion 50B having a substantially hook-shaped cross section.
  • the bowl-shaped portion 50B is formed to protrude from the surface 62 of the negative electrode mixture layer uncoated region 12c by a predetermined height h.
  • FIG. 17 is an enlarged cross-sectional view for explaining a method of forming the deformation reinforcing portion of the fifth embodiment.
  • the die roll 100a2 includes a folding projection 112B having a substantially bowl-shaped cross section, and when the folding projection 112B is pushed in, the negative electrode mixture layer uncoated region 12c The bowl-shaped part 50B is formed.
  • the deformation reinforcing portion has a bowl shape, the rigidity of the negative electrode mixture layer uncoated region 12c is improved, and the angle at which the negative electrode mixture layer uncoated region 12c hangs down due to gravity or the like. Since the deformation reinforcing portion has a hook shape, the bent portion is eliminated, and the deformation reinforcing portion can be prevented from being broken or perforated. And the drooping amount of the negative electrode tab 17 connected to the negative electrode mixture layer non-application area
  • FIG. 18 is an external perspective view showing a state where the winding end side of the electrode group 70 of the square secondary battery is developed.
  • the electrode group 70 is formed by winding a positive electrode 71 and a negative electrode 72 in a flat shape around a shaft core (not shown) with first and second separators 73 and 74 interposed therebetween.
  • Reference numeral 70 a is a hollow portion having a width corresponding to the thickness of the axial center of the electrode group 70.
  • a positive electrode mixture is applied to both the front and back surfaces of a positive electrode metal foil made of an aluminum foil or the like to form a positive electrode mixture layer application region 71b.
  • a positive electrode mixture layer uncoated region 71c where the positive metal foil is exposed is formed on one side edge of the positive metal foil.
  • the positive electrode tab 71d is integrally connected to the positive electrode mixture layer uncoated region 71c and protrudes in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the positive electrode metal foil.
  • the positive electrode tabs 71d are arranged at a predetermined pitch along the longitudinal direction of the positive electrode metal foil.
  • the deformation reinforcing portion is provided in the positive electrode mixture layer uncoated region 71c corresponding to the position of the positive electrode tab 71d.
  • a concave portion is formed by the valley fold portion 71e.
  • the deformation reinforcing portion may be a trapezoidal portion having a substantially trapezoidal cross section and a bowl-shaped portion having a substantially bowl-shaped cross section. Further, it is desirable that the adjacent interval between the deformation reinforcing portions is equal to or less than the adjacent interval between the positive electrode tabs 71d.
  • the negative electrode 72 is formed by applying a negative electrode mixture on both front and back surfaces of a negative electrode metal foil made of, for example, copper foil or the like to form a negative electrode mixture layer application region 72b.
  • a negative electrode mixture layer uncoated region 72c where the negative electrode metal foil is exposed is formed on one side edge of the negative electrode metal foil and in a direction opposite to the positive electrode mixture layer uncoated region 71c.
  • the negative electrode tab 72d is integrally connected to the negative electrode mixture layer uncoated region 72c and protrudes in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the negative electrode metal foil and in a direction opposite to the positive electrode tab 71d.
  • the negative electrode tabs 72d are arranged at a predetermined pitch along the longitudinal direction of the negative electrode metal foil.
  • the deformation reinforcing portion is provided in the negative electrode mixture layer uncoated region 72c corresponding to the position of the negative electrode tab 72d.
  • a concave portion is formed by the valley fold portion 72e.
  • the deformation reinforcing portion may be a trapezoidal portion having a substantially trapezoidal cross section and a bowl-shaped portion having a substantially bowl-shaped cross section.
  • it is desirable that the interval between adjacent deformation reinforcing portions is equal to or less than the interval between adjacent negative electrode tabs 72d.
  • the negative electrode mixture layer uncoated region 72c has a shape including the valley folds 72e near the base of the negative electrode tab 72d, so that the rigidity thereof is higher than that of a planar shape having no valley folds 72e. Since the drooping angle of the negative electrode mixture layer uncoated region 72c is reduced due to gravity or the like, the amount of droop of the negative electrode tab 72d connected to the negative electrode mixture layer uncoated region 72c can be reduced. Similarly, the positive electrode mixture layer non-application region 71c has a deformation reinforcing portion in which a concave portion is formed, and the amount of drooping of the positive electrode tab 71d can be reduced.
  • the rigidity of the mixture layer non-application region can be increased. For this reason, the sagging angle of the mixture layer uncoated area can be suppressed, and the sagging amount of the tab connected to the uncoated area can be suppressed. It will be difficult to break. As a result, the efficiency of the manufacturing process of the secondary battery can be improved.
  • the secondary battery (1, 4) includes a mixture layer application region (11b, 12b, 71b, 72b), a mixture layer non-application region (11c, 12c, 71c, 72c), and a mixture layer not applied
  • the present invention can be implemented by modifying the first to sixth embodiments described above as follows.
  • (1) in the above embodiment, the cylindrical lithium ion secondary battery and the square secondary battery have been described as examples. However, the mixture layer application region, the mixture layer non-application region, and the mixture layer non-application region are connected. If it is provided with the electrode which has the tab part which is made, it will not be limited to a cell shape, For example, this invention is applicable also to a laminate-type secondary battery.
  • the deformation reinforcing portion is described as an example of a trapezoidal portion having a substantially trapezoidal section, a bowl-shaped portion having a substantially bowl-shaped cross section, and a valley fold portion. Other shapes may be used as long as the uncoated region is reinforced. Further, the deformation reinforcing portion has a recess formed in parallel with the extending direction of the positive electrode tab / negative electrode tab, but it is not necessarily parallel, and for example, has an inclination angle with respect to the extending direction of the positive electrode tab / negative electrode tab. It may be formed.
  • a lithium ion secondary battery has been described as an example of a secondary battery, but the present invention is not limited to a lithium ion secondary battery, such as a nickel metal hydride battery or a nickel cadmium battery.
  • the present invention can also be applied to other secondary batteries. It can also be applied to lithium ion capacitors and electric double layer capacitors.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are not impaired. . Moreover, it is good also as a structure which combined the above-mentioned embodiment and a some modification.

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Abstract

タブ部の付け根である合剤層未塗布領域の垂れ方が大きく、タブ部全体の垂れ量としての抑制効果が小さい欠点があった。負極タブ１７は、負極電極１２の負極金属箔１２ａに、負極合剤層未塗布領域１２ｃと一体に、負極金属箔１２ａの長手方向の一側縁６１に沿って、所定のピッチで配列されている。合剤層未塗布領域１２ｃは、凹部が形成された谷折り部５０（変形補強部）を備える。負極合剤層未塗布領域１２ｃは、谷折り部５０を備える形状とすることにより、その剛性は、谷折り部５０を持たない平面形状に比べて大きく、重力等によって負極合剤層未塗布領域１２ｃの垂れる角度が小さくなることから、負極合剤層未塗布領域１２ｃに接続される負極タブ１７の垂れ量を小さくすることができる。

Description

二次電池
　本発明は、二次電池に関する。
　リチウムイオン二次電池等に代表される二次電池においては、正極合剤層が形成された正極電極と負極合剤層が形成された負極電極とをセパレータを介して軸芯の周囲に捲回して電極群を構成する。正極合剤層は正極シートの両面に形成され、正極シートの長手方向に沿う一側縁部は正極合剤層が形成されていない正極合剤層未塗布領域とされる。正極合剤層未塗布領域には、正極電極を正極集電部材に溶接するため、通常、タブと称される複数の正極リード（正極タブ）が、正極電極の長手方向の一側縁に沿って所定間隔で正極シートに一体に形成される。負極電極側においても同様に、負極シートの両面に、長手方向に沿う一側縁部に負極合剤層が形成されない負極合剤層未塗布領域が形成されるように負極合剤層が形成される。そして、負極集電部材に溶接される複数の負極リード（負極タブ）が負極電極の長手方向に沿う一側縁部に所定間隔で負極シートと一体に形成される。
　正極電極及び負極電極は、それぞれ、発電量を満足する所定の長さを有する長尺状に形成され、軸芯に捲回される。正極電極あるいは負極電極は次の手順で作製される。正極金属箔の両面に正極合剤層を形成した正極電極金属箔を搬送しながら、または負極電極金属箔の両面に負極合剤層を形成した負極電極合剤箔を搬送しながら、ロールカッタなどにより正極タブまたは負極タブを形成し、所定の長さで切断して正極電極及び負極電極を作製する。そして、正極電極と負極電極とをセパレータを介して軸芯の周辺に捲回して、一側縁側に正極タブ、他側縁側に負極タブが配列された電極群が形成される。
　上記のような合剤層未塗布領域にタブが形成された電極では、集電箔の内部応力、重力や加工時の遠心力によりタブ部の垂れや捻じれが大きくなる。これにより加工や捲回の際の電極搬送時にタブ部が設備に干渉し、タブ部が切れたり折れたりすることで、その後の工程に支障が生じる。
　また、電解銅箔のように表裏で結晶状態が異なる箔の場合、内部応力によりタブ部の垂れが大きくなる。このような箔で作製した電極を捲回すると、捲回後のタブ部の窄まりや開きが起こり、集電時にタブ部の巻き込み等の不具合が発生する。
　これらを防ぐ方法としては、タブ部に面内変形に対する剛性を有する変形補強部を備える方法がある（特許文献１）。
特開２０１４－８２０５５号公報
　しかしながら特許文献１では、タブ部の剛性が上がり垂れ量改善に一応の効果があるものの、タブ部の付け根である合剤層未塗布領域の垂れ方が大きく、タブ部全体の垂れ量としての抑制効果について改善の余地があった。
　本発明による二次電池は、合剤層塗布領域と、合剤層未塗布領域と、前記合剤層未塗布領域と接続された複数のタブ部とを有する電極を備えた二次電池において、前記合剤層未塗布領域は、凹部が形成された複数の変形補強部を有する。
　本発明によれば、タブ部の垂れを抑制することができる。
円筒形リチウムイオン二次電池の一実施形態を示す断面図である。 円筒形リチウムイオン二次電池の分解斜視図である。 円筒形リチウムイオン二次電池の一部を切断した状態の斜視図である。 円筒形リチウムイオン二次電池の電極群の終端側を展開した状態の平面図である。 電極群を作製する方法を説明するための斜視図である。 電極群の完成状態を示す外観斜視図である。 円筒形リチウムイオン二次電池の製造方法を示す処理フロー図である。 変形補強部及びタブを形成する方法を説明するための平面図である。 （Ａ）（Ｂ）負極タブ付近の拡大平面図、および側面図である。 変形補強部を形成する方法を説明するための拡大断面図である。 （Ａ）（Ｂ）変形補強部のピッチとタブ部の垂れ量の関係図である。 （Ａ）（Ｂ）変形補強部の第２の実施形態を示す負極タブ付近の拡大平面図、および側面図である。 （Ａ）（Ｂ）変形補強部の第３の実施形態を示す負極タブ付近の拡大平面図、および側面図である。 （Ａ）（Ｂ）変形補強部の第４の実施形態を示す負極タブ付近の拡大平面図、および側面図である。 第４の実施形態の変形補強部を形成する方法を説明するための拡大断面図である。 （Ａ）（Ｂ）変形補強部の第５の実施形態を示す負極タブ付近の拡大平面図、および側面図である。 第５の実施形態の変形補強部を形成する方法を説明するための拡大断面図である。 第６の実施形態である角形二次電池を展開した状態の外観斜視図である。
＜第１の実施形態＞
　以下、この発明による二次電池について、円筒形リチウムイオン二次電池を第１の実施形態として図面と共に説明する。
　［円筒形リチウムイオン二次電池の構造］
　図１は、円筒形リチウムイオン二次電池の一実施形態を示す断面図であり、図２は、図１に示された円筒形リチウムイオン二次電池の分解斜視図である。円筒形リチウムイオン二次電池１は、例えば、外形４０ｍｍφ、高さ９２ｍｍの寸法を有する。この円筒形リチウムイオン二次電池１は、有底円筒形の電池缶２およびハット形の上蓋３の内部に、以下に説明する発電用の各構成部材を収容している。有底円筒形の電池缶２には、その開放側である上端部側に電池缶２の内側に突き出した溝２ａが形成されている。
　（電極群）
　電池缶２内には電極群１０が収容されている。電極群１０は、中央部に軸芯１５を有し、軸芯１５の周囲に正極電極１１（図３参照）および負極電極１２（図３参照）が捲回されている。図３は、電極群１０の構造の詳細を示し、一部を切断した状態の斜視図である。図３に図示されるように、電極群１０は、軸芯１５の周囲に、正極電極１１、負極電極１２、および第１、第２のセパレータ１３、１４が捲回された構成を有する。軸芯１５は、中空円筒状を有し、軸芯１５には、負極電極１２、第１のセパレータ１３、正極電極１１および第２のセパレータ１４が、この順に積層され、捲回されている。最内周の負極電極１２の内側には第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４が数周（図３では、１周）捲回されている。また、最外周は負極電極１２およびその外周に捲回された第１のセパレータ１３となっている。最外周の第１のセパレータ１３が接着テープ１９で止められる（図２参照）。
　正極電極１１は、アルミニウム、アルミニウム合金等のアルミニウム系金属箔により形成され長尺な形状を有し、正極金属箔１１ａと、この正極金属箔１１ａの両面に正極合剤が塗布された正極合剤層塗布領域１１ｂを有する。この正極合剤層未塗布領域１１ｃには、軸芯１５と平行に上方に突き出す多数の正極タブ１６が等間隔に一体的に形成されている。
　正極合剤は正極活物質と、正極導電材と、正極バインダとからなる。正極活物質としては、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、リチウム複合酸化物（コバルト、ニッケル、マンガンから選ばれる２種類以上を含むリチウム酸化物）などが挙げられる。これらの材料を混合したものでも良く、混合配合比についても限定されるものではない。
　正極導電材は、正極合剤中におけるリチウムの吸蔵放出反応で生じた電子の正極電極１１への伝達を補助できるものであれば制限は無い。
　正極バインダは、正極活物質と正極導電材を結着させ、また正極合剤と正極集電体を結着させることが可能であり、非水電解液との接触により、大幅に劣化しなければ特に制限はない。正極バインダの例としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やフッ素ゴムなどが挙げられる。
　正極合剤層の形成方法は、正極電極上に正極合剤が形成される方法であれば制限はない。正極合剤の形成方法の例として、正極合剤の構成物質の分散溶液を正極金属箔１１ａ上に塗布する方法が挙げられる。正極合剤を正極金属箔１１ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、などが挙げられる。
　正極合剤に分散溶液の溶媒例としてＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）や水等を添加し、混練したスラリを、厚さ１５μｍのアルミニウム系金属箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。正極合剤の塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。正極金属箔１１ａを裁断する際、正極タブ１６を一体的に形成する。すべての正極タブ１６の長さは、ほぼ同じである。
　負極電極１２は、銅、銅合金等の銅系金属箔により形成され長尺な形状を有し、負極金属箔１２ａと、この負極金属箔１２ａの両面に負極合剤が塗布された負極合剤層塗布領域１２ｂを有する。負極金属箔１２ａの長手方向に沿う下方側の側縁は、負極合剤が塗布されず銅系金属箔が表出した負極合剤層未塗布領域１２ｃとなっている。この負極合剤層未塗布領域１２ｃには、正極タブ１６とは反対方向に延出された、多数の負極タブ１７が等間隔に一体的に形成されている。
　負極合剤は、負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とからなる。負極合剤は、アセチレンブラックなどの負極導電材を有しても良い。負極活物質としては、リチウムイオンを挿入、脱離可能な非晶質炭素や天然黒鉛、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料等でよく、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。また、ＳｉＯやＳｉ合金などもリチウムイオンを挿入・脱離可能な材料として挙げられる。これらの材料を混合したものでも良く、混合配合比についても限定されるものではない。
　負極合剤の形成方法は、負極金属箔１２ａ上に負極合剤が形成される方法であれば制限はない。負極合剤を負極金属箔１２ａに塗布する方法の例として、負極合剤の構成物質の分散溶液を負極金属箔１２ａ上に塗布する方法が挙げられる。塗布方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法などが挙げられる。負極合剤に分散溶媒としてＮ－メチル－２－ピロリドンや水を添加し、混練したスラリを、厚さ１０μｍの圧延銅系金属箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。負極合剤の塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。負極金属箔１２ａを裁断する際、負極タブ１７を一体的に形成する。すべての負極タブ１７の長さは、ほぼ同じである。なお、本発明の実施形態において、負極合剤層未塗布領域１２ｃに変形補強部が形成される。変形補強部の構造、製造方法等、詳細は後述する。
　第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４の幅は、負極金属箔１２ａに形成される負極合剤層塗布領域１２ｂの幅より大きく形成されている。また、負極合剤層塗布領域１２ｂの幅は、正極金属箔１１ａに形成される正極合剤層塗布領域１１ｂの幅より大きく形成されている。つまり、正極合剤層塗布領域１１ｂの幅よりも、常に、負極合剤層塗布領域１２ｂの幅が大きい。これは、リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質であるリチウムがイオン化してセパレータを浸透するが、負極側に負極活物質が形成されておらず負極金属箔１２ａが露出していると負極金属箔１２ａにリチウムが析出し、内部短絡を発生する原因となるからである。セパレータ１３は、例えば、厚さ２５μｍのポリエチレン製多孔膜である。
　（発電ユニット）
　図１および図３において、中空な円筒形状の軸芯１５の上端部に正極集電部材３１が圧入されている。正極集電部材３１は、ほぼ、円盤形状に形成され、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金などのアルミニウム系金属により形成されている。正極金属箔１１ａの正極タブ１６は、正極集電部材３１の上部筒部３１ａに溶接される。この場合、図２に図示されるように、正極タブ１６は、正極集電部材３１の上部筒部３１ａ上に重なり合って接合されている。軸芯１５の下端部の外周には、負極集電部材２１が圧入されて固定されている。負極集電部材２１は、ほぼ、円盤状に形成され、例えば、銅または銅合金などの銅系金属により形成されている。負極金属箔１２ａの負極タブ１７は、すべて、負極集電部材２１の外周筒部２１ａに超音波溶接等により溶接されている。
　負極集電部材２１の外周筒部２１ａの外周には、負極金属箔１２ａの負極タブ１７およびリング状の押え部材２２が溶接されている。多数の負極タブ１７は、負極集電部材２１の外周筒部２１ａの外周に密着させておき、負極タブ１７の外周に押え部材２２を巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。負極集電部材２１の下面には、銅製の負極通電リード２３が溶接されている。負極通電リード２３は、電池缶２の底部において、電池缶２に溶接されている。電池缶２は、例えば、０．５ｍｍの厚さの炭素鋼で形成され、表面にニッケルメッキが施されている。このような材料を用いることにより、負極通電リード２３は、電池缶２に抵抗溶接等により溶接することができる。正極集電部材３１の中央部には、負極通電リード２３を電池缶２に溶接するための電極棒（図示せず）を挿通するための開口部３１ｂが形成されている。より詳細には、電極棒を正極集電部材３１に形成された開口部３１ｂから軸芯１５の中空部に差し込み、その先端部で負極通電リード２３を電池缶２の底部内面に押し付けて抵抗溶接を行う。正極集電部材３１の上部筒部３１ａの外周には、正極金属箔１１ａの正極タブ１６およびリング状の押え部材３２が溶接されている。多数の正極タブ１６は、正極集電部材３１の上部筒部３１ａの外周に密着させておき、正極タブ１６の外周に押え部材３２を巻き付けて仮固定し、この状態で溶接される。多数の正極タブ１６が正極集電部材３１に溶接され、多数の負極タブ１７が負極集電部材２１に溶接されることにより、正極集電部材３１、負極集電部材２１および電極群１０が一体的にユニット化された発電ユニット２０が構成される（図２参照）。但し、図２においては、図示の都合上、負極集電部材２１、押え部材２２および負極通電リード２３は発電ユニット２０から分離して図示されている。
　（円筒形リチウムイオン二次電池）
　正極集電部材３１の上面には、複数のアルミニウム箔が積層されて構成されたフレキシブルな接続部材３３が、その一端を溶接されて接合されている。接続部材３３は、複数枚のアルミニウム箔を積層して一体化することにより、大電流を流すことが可能とされ、且つ、フレキシブル性を付与されている。
　正極集電部材３１上には、円形の開口部４１ａを有する絶縁性樹脂材料からなるリング状の絶縁板４１が載置されている。絶縁板４１は、開口部４１ａ（図２参照）と下方に突出す側部４１ｂを有している。絶縁板４１の開口部４１ａ内には接続板３５が嵌合されている。接続板３５の下面には、フレキシブルな接続部材３３の他端が、接続板３５に溶接されて固定されている。
　接続板３５は、アルミニウム合金で形成され、中央部を除くほぼ全体が均一でかつ、中央側が少々低い位置に撓んだ、ほぼ皿形状を有している。接続板３５の厚さは、例えば、１ｍｍ程度である。接続板３５の中心には、突起部３５ａが形成されている。
　接続板３５の突起部３５ａはダイアフラム３７の中央部の底面に抵抗溶接または摩擦拡散接合により接合されている。ダイアフラム３７はアルミニウム合金で形成され、切込み３７ａを有する。ダイアフラム３７は、電池の安全性確保のために設けられており、電池の内圧が上昇すると、切込み３７ａにおいて開裂し、内部のガスを放出する機能を有する。
　ダイアフラム３７は周縁部において上蓋３の周縁部を固定している。ダイアフラム３７は図２に図示されるように、当初、周縁部に上蓋３側に向かって垂直に起立する側部３７ｂを有している。この側部３７ｂ内に上蓋３を収容し、かしめ加工により、側部３７ｂを上蓋３の上面側に屈曲して固定する。上蓋３は、炭素鋼等の鉄で形成してニッケルめっきが施されており、ダイアフラム３７に接触する円盤状の周縁部３ａとこの周縁部３ａから上方に突出す有頭の筒部３ｂを有するハット形を有する。筒部３ｂには複数の開口部３ｃが形成されている。この開口部３ｃは、電池内部に発生するガス圧によりダイアフラム３７が開裂した際、ガスを電池外部に放出するためのものである。ダイアフラム３７の側部３７ｂと周縁部を覆ってガスケット４３が設けられている。ガスケット４３は、当初、図２に図示されるように、リング状の基部４３ａの周側縁に、上部方向に向けてほぼ垂直に起立して形成された外周壁部４３ｂと、内周側に、基部４３ａから下方に向けてほぼ垂直に垂下して形成された筒部４３ｃとを有する形状を有している。プレス等により、電池缶２と共にガスケット４３の外周壁部４３ｂを折曲して基部４３ａと外周壁部４３ｂにより、ダイアフラム３７と上蓋３を軸方向に圧接するようにかしめ加工される。これにより、上蓋３とダイアフラム３７とがガスケット４３を介して電池缶２に固定される。
　電池缶２の内部には、非水電解液が所定量注入されている。非水電解液の一例としては、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液を用いることが好ましい。リチウム塩の例として、フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、などが挙げられる。また、カーボネート系溶媒の例として、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、或いは上記溶媒の１種類以上から選ばれる溶媒を混合したもの、が挙げられる。
　図４は、図３に図示された電極群の終端側を展開した状態の平面図であり、図５は、図３に図示された電極群を作製する方法を説明するための斜視図であり、図６は、図３に図示された電極群の完成状態を示す外観斜視図である。
　図３に図示されるように電極群１０は、終端側からみて最外周に第１のセパレータ１３が捲回され、その内側に負極電極１２が捲回され、負極電極１２の内側に第２のセパレータ１４が捲回され、第２のセパレータ１４の内側に正極電極１１が捲回されている。
　従って、図４に図示されるように、第１のセパレータ１３の長さが最も長くその終端縁１３ａが軸芯１５から径方向に最も遠くに位置する。第１のセパレータ１３の次に第２のセパレータ１４が長く、その終端縁１４ａが第１のセパレータ１３の終端縁１３ａより少し軸芯１５側に位置している。正極電極１１と負極電極１２とは、負極電極１２の方が長い。しかし、負極電極１２は、第２のセパレータ１４より短く、負極電極１２の終端縁１２ｄは、第２のセパレータ１４の終端縁１４ａより軸芯１５側に位置している。正極電極１１は、負極電極１２より短く、その終端縁１１ｄは最も軸芯１５に近い位置となっている。
　また、第１のセパレータ１３と第２のセパレータ１４の幅は同一であり、共に、正極電極１１および負極電極１２の幅よりも大きく、正極電極１１の正極タブ１６の根元および負極電極１２の負極タブ１７の根元を覆っている。しかし、正極タブ１６の根元より先端側の部分および負極タブ１７の根元より先端側の部分は第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４の外側に延出されている。正極電極１１の正極タブ１６および負極電極１２の負極タブ１７は所定のピッチ（本実施形態では２３ｍｍ）で配列されている。
　図５は、第１のセパレータ１３、第２のセパレータ１４、負極電極１２および正極電極１１を軸芯１５に捲回する状態における先端側を示す斜視図である。第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４の先端縁（図示せず）を、軸芯１５に溶着し、１～数周、軸芯１５に捲回する。この場合、第１のセパレータ１３の先端縁および第２のセパレータ１４の先端縁はその位置を揃えてもよいし、ずらしてもよい。そして、第２のセパレータ１４と第１のセパレータ１３との間に負極電極１２を挟み込む。また、第１のセパレータ１３と第２のセパレータ１４との間に正極電極１１を挟み込む。この時、正極電極１１の先端縁１１ｅが負極電極１２の先端縁１２ｅよりも外周側に位置するようにする。
　この後、図示はしないが、捲回装置の回転軸を軸芯１５に連結して軸芯１５を回転駆動すると、負極電極１２および正極電極１１は、第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４の間で圧接され、軸芯１５の周囲に所定の回転トルクで捲回される。そして、最外周の第１のセパレータ１３の外周を接着テープ１９で接着する。
　図６は、このようにして作製された電極群１０の完成状態を示す斜視図である。正極合剤層塗布領域１１ｂ、正極合剤層未塗布領域１１ｃ、負極合剤層塗布領域１２ｂ、負極合剤層未塗布領域１２ｃはすべて第１、第２のセパレータ１３、１４に覆われている。図６に図示されるように、電極群１０の最外周では、第１のセパレータ１３が露出され、第１のセパレータ１３の最外周端部は接着テープにより巻き止めされている。正極タブ１６と負極タブ１７は、根元部よりも先端側が第１のセパレータ１３から露出している。
　本実施形態において、正極合剤層未塗布領域１１ｃ、負極合剤層未塗布領域１２ｃには変形補強部がそれぞれ形成される。変形補強部は、電極群１０を作製する工程において形成されるものであり、以下に、電極群１０の製造方法と共に正極合剤層未塗布領域１１ｃおよび負極合剤層未塗布領域１２ｃの構造および変形補強部の形成方法について説明する。
　［円筒形リチウムイオン二次電池の製造方法］
　図７は、円筒形リチウムイオン二次電池の製造方法を示す処理フロー図であり、図８は、変形補強部及びタブを形成する方法を説明するための平面図である。図７を参照して、電極群１０の作製方法を中心に、本実施形態の円筒形リチウムイオン二次電池の製造方法を説明する。
　ステップＳ１において、正・負極金属箔１１ａ、１２ａの表裏両面に、それぞれ、正・負極合剤を塗布して、正・負極合剤層塗布領域１１ｂ、１２ｂを形成する。すなわち、正極金属箔１１ａの表裏両面に、それぞれ、正極金属箔１１ａの長手方向に沿う一側縁に正極合剤が塗布されず正極金属箔１１ａが露出した正極合剤層未塗布領域１１ｃが形成されるように正極合剤を塗布して正極合剤層塗布領域１１ｂを形成する（図３参照）。
　同様に、負極金属箔１２ａの表裏両面に、それぞれ、負極金属箔１２ａの長手方向に沿う一側縁６１に負極合剤が塗布されず負極金属箔１２ａが露出した負極合剤層未塗布領域１２ｃが形成されるように負極合剤を塗布して負極合剤層塗布領域１２ｂを形成する（図３、図９参照）。
　ステップＳ２では、正・負極タブ１６、１７を形成する。正極金属箔１１ａに対しては、正極合剤層未塗布領域１１ｃの一側縁に沿って、正極タブ１６が所定のピッチで配列されるように正極金属箔１１ａを裁断する。これにより、正極電極１１が作製される。同様に、負極金属箔１２ａに対しては、負極合剤層未塗布領域１２ｃの一側縁に沿って、負極タブ１７が所定のピッチで配列されるように負極金属箔１２ａを裁断する。これにより、負極電極１２が作製される。
　以下に、ステップＳ２における正極タブ１６および負極タブ１７の形成方法の一例として、負極タブ１７を形成する負極電極１２の製造方法の具体例について説明する。
　図８に図示されるように、負極金属箔１２ａの負極合剤層未塗布領域１２ｃの一側縁に沿って、変形補強部成形装置１００及びタブ成形装置２００を配置する。変形補強部成形装置１００は、等間隔で折曲用突出部１１２を有する型付ロール１００ａと受け側ロール１００ｂとを備えている。図１０は、負極金属箔１２ａにおける変形補強部成形装置１００の折曲用突出部１１２の拡大断面図である。型付ロール１００ａは、折曲用突出部１１２を備えており、折曲用突出部１１２は、負極合剤層塗布領域１２ｂと負極合剤層未塗布領域１２ｃの境界線付近から一側縁６１付近まで延出される長さに形成されている。受け側ロール１００ｂは、折曲用突出部１１２が押し込まれた際、その形状に合わせて変形するよう樹脂製弾性体を備えている。表裏両面に負極合剤層塗布領域１２ｂが形成された負極金属箔１２ａの負極合剤層未塗布領域１２ｃを、型付ロール１００ａと受け側ロール１００ｂが通るように配置し、図８の矢印方向Ｙへ負極電極１２を動かし、それに同期して変形補強部成形装置１００が回転しながら動くことにより、連続的に変形補強部を形成することができる。
　タブ成形装置２００は、連続的にタブ成形が可能なようにロール状のパンチ２００ａとダイ２００ｂとを備えており。パンチ２００ａは負極タブ１７の外径に対応する形状を有する切断用突出部２１２を備えている。変形補強部成形装置１００により変形補強部が成形された負極金属箔１２ａの上面を、パンチ２００ａとダイ２００ｂが通るように配置し、図８の矢印方向Ｙへ負極電極１２を動かし、それに同期してタブ成形装置２００が回転しながら動くことにより、負極金属箔１２ａが切断され、連続的に負極タブ１７を形成することができる。なお、上記では負極タブ１７を形成する負極電極１２の製造方法について説明したが、正極電極１１も同様の製造方法により正極タブ１６を形成することができる。
　図９（Ａ）は負極タブ付近の拡大平面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示す負極タブ付近の側面図であり、図１０は、変形補強部を形成する方法を説明する拡大断面図である。先ず、負極タブ１７の構造について説明する。負極タブ１７は、負極電極１２の負極金属箔１２ａに、負極合剤層未塗布領域１２ｃと一体に、負極金属箔１２ａの長手方向の一側縁６１（図９参照）に沿って、所定のピッチで配列されている。
　負極合剤層未塗布領域１２ｃは、図９（Ａ）、図９（Ｂ）に図示されるように、凹部が形成された谷折り部５０（変形補強部）を備える。すなわち、負極タブ１７の延出方向に沿う谷折り部５０の稜線５１が、負極合剤層塗布領域１２ｂと負極合剤層未塗布領域１２ｃの境界付近から負極合剤層未塗布領域の一側縁６１付近まで延出して形成される。稜線５１から負極合剤層未塗布領域１２ｃの表面６２へ向かってそれぞれ上り勾配のほぼ平面状の斜面が形成されている。稜線５１は、負極合剤層未塗布領域１２ｃの表面６２から、所定の高さｈだけ突出している。このように、負極合剤層未塗布領域１２ｃは、谷折り部５０を備える形状とすることにより、その剛性は、谷折り部５０を持たない平面形状に比べて大きく、重力等によって負極合剤層未塗布領域１２ｃの垂れる角度が小さくなることから、負極合剤層未塗布領域１２ｃに接続される負極タブ１７の垂れ量を小さくすることができる。正極合剤層未塗布領域１１ｃも同様に凹部が形成された変形補強部を有しており、正極タブ１６の垂れ量を小さくすることができる。
　図７のステップＳ３では、正極電極１１および負極電極１２を加熱し、正極合剤層塗布領域１１ｂの正極合剤、および負極合剤層塗布領域１２ｂの負極合剤を乾燥する。
　ステップＳ４では、正極電極１１および負極電極１２を、第１、第２のセパレータ１３、１４を介在して軸芯１５の周囲に捲回して電極群１０を作製する。この工程は、図５に関して説明した通りである。この場合、負極電極１２は、谷折り側を軸芯１５側に向けても、それとは反対に山折り側を軸芯１５側に向けてもよい。
　ステップＳ２及びＳ３において、幅狭で長い形状の負極タブ１７は、その剛性が低下する。剛性の低下により、負極タブ１７は、自重あるいは成形工程や捲回工程の運動エネルギーにより、捻れ、倒れあるいは折れ等が発生し易くなる。しかし、本実施形態では、予め、負極合剤層未塗布領域１２ｃに谷折り部５０を備える形状にして剛性を大きくしているので、負極合剤層未塗布領域１２ｃに接続された負極タブ１７の垂れ、捻れ、倒れあるいは折れ等が発生し難い。正極タブ１６も同様に、垂れ、捻れ、倒れあるいは折れ等が発生し難い。
　ステップＳ５では、発電ユニット２０を組み立てる。電極群１０の軸芯１５の下部に負極集電部材２１を取り付ける。次に、負極集電部材２１の外周筒部２１ａの外周の全周囲に亘り、負極タブ１７を密着し、負極タブ１７の外周に押え部材２２を巻き付ける。そして、超音波溶接等により、負極集電部材２１に負極タブ１７および押え部材２２を溶接する。次に、軸芯１５の下端面と負極集電部材２１とに跨るように負極通電リード２３を負極集電部材２１に溶接する。次に、正極集電部材３１に接続部材３３の一端部を、例えば超音波溶接等により溶接する。次に、接続部材３３が溶接された正極集電部材３１の下部を軸芯１５の上端側に取り付ける。この状態で、正極集電部材３１の上部筒部３１ａの外周の全周囲に亘り、正極タブ１６を密着し、正極タブ１６の外周に押え部材３２を巻き付ける。そして、超音波溶接等により、正極集電部材３１に正極タブ１６および押え部材３２を溶接する。このようにして、図２に図示される発電ユニット２０が作製される。
　ステップＳ６では、電池缶２内に発電ユニット２０を収容して、円筒形リチウムイオン二次電池１を組み立てる。電池缶２内に発電ユニット２０を収容し、発電ユニット２０の負極通電リード２３を電池缶２の底部内面に抵抗溶接等により溶接する。次に、電池缶２の上端部側の一部を絞り加工して内方に突出し、外面にほぼＶ字状の溝２ａを形成する。そして、発電ユニット２０が収容された電池缶２の内部に、非水電解液を所定量注入する。
　一方、ダイアフラム３７に上蓋３を固定しておく。ダイアフラム３７と上蓋３との固定は、かしめ等により行う。図２に図示された如く、当初、ダイアフラム３７の側部３７ｂは基部３７ａに垂直に形成されているので、上蓋３の周縁部３ａをダイアフラム３７の側部３７ｂ内に配置する。そして、ダイアフラム３７の側部３７ｂをプレス等により変形させて、上蓋３の周縁部の上面および下面、および外周側面を覆って圧接する。また、接続板３５を絶縁板４１の開口部４１ａに嵌合して取り付けておく。そして、接続板３５の突起部３５ａを、上蓋３が固定されたダイアフラム３７の底面に溶接する。この場合の溶接方法は、抵抗溶接または摩擦拡散接合を用いることができる。接続板３５とダイアフラム３７を溶接することにより、接続板３５が嵌合された絶縁板４１および接続板３５に固定された上蓋３が接続板３５およびダイアフラム３７に一体化される。
　次に、電池缶２の溝２ａの上にガスケット４３を収容する。この状態におけるガスケット４３は、図２に図示するように、リング状の基部４３ａの上方に、基部４３ａに対して垂直な外周壁部４３ｂを有する構造となっている。この構造で、ガスケット４３は、電池缶２の溝２ａ上部の内側に留まっている。ガスケット４３の材料の一例として、ＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン）をあげることができる。
　プレス等により、電池缶２と共にガスケット４３の外周壁部４３ｂを折曲して基部４３ａと外周壁部４３ｂにより、ダイアフラム３７と上蓋３を軸方向に圧接するようにかしめ加工される。これにより、上蓋３とダイアフラム３７とがガスケット４３を介して電池缶２に固定され、円筒形リチウムイオン二次電池１が作製される。
　ステップＳ７では、作製された円筒形リチウムイオン二次電池１の充放電テストが行われる。このテストにおいて所定の特性を満足するものが良品として選定される。
　（変形補強部）
　図１１（Ａ）（Ｂ）に負極合剤層未塗布領域１２ｃに変形補強部を備えた場合の変形補強部のピッチｗとタブ部（正極タブ１６、負極タブ１７）の垂れ量Ｘの関係図を示す。図１１（Ａ）に示すように、垂れ量Ｘは負極電極１２の負極合剤層塗布領域１２ｂを平面上に置き、負極合剤層未塗布領域１２ｃと負極タブ１７を自重で垂らしたとき、負極合剤層塗布領域１２ｂと負極合剤層未塗布領域１２ｃの境界面から負極タブ１７の先端部までの距離を示したものである。タブ部の長さが２１ｍｍ、タブ部の間隔が２３ｍｍの場合、図１１（Ｂ）に示すように、負極合剤層未塗布領域１２ｃに変形補強部がない場合、タブ部の垂れ量Ｘは３．７ｍｍとなる。一方、負極合剤層未塗布領域１２ｃに変形補強部を備えた場合、変形補強部のピッチｗがタブ間隔である２３ｍｍ以下であれば、垂れ量Ｘは２．１～２．３ｍｍとなり垂れ量Ｘが抑制される。このように、変形補強部の隣接する間隔は、タブの隣接する間隔以下であることが望ましい。負極合剤層未塗布領域１２ｃに変形補強部がない場合は、タブ部の垂れ量Ｘがばらつく範囲が大きくなるが、負極合剤層未塗布領域１２ｃに変形補強部がある場合は、タブ部の垂れ量Ｘがばらつく範囲が小さくなることから、負極合剤層未塗布領域１２ｃに変形補強部を備えることで安定した補強が可能である。
　また、負極合剤層未塗布領域１２ｃに備える変形補強部のピッチｗはタブ間隔以下であれば、十分な剛性が確保されるため、垂れ量Ｘの抑制が可能となる。　
＜第２の実施形態＞　
　図１２（Ａ）（Ｂ）は変形補強部の第２の実施形態を示す図である。図１２(Ａ)はタブ付近の拡大平面図であり、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）の側面図である。円筒形リチウムイオン二次電池の構造、円筒形リチウムイオン二次電池の製造方法は、図１乃至図８を参照して説明した第１の実施形態と同様である。
　図１２（Ａ）に示すように、負極タブ１７は、負極合剤層未塗布領域１２ｃと一体に、負極金属箔１２ａの長手方向の一側縁６１に沿って、所定のピッチで配列されている。
　変形補強部は、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に図示されるように、負極タブ１７の位置に対応した負極合剤層未塗布領域１２ｃの位置に設けられる。変形補強部は、谷折り部５０により凹部が形成される。すなわち、負極タブ１７の延出方向に沿う谷折り部５０の稜線５１が負極合剤層塗布領域１２ｂと負極合剤層未塗布領域１２ｃの境界付近から負極合剤層未塗布領域の負極タブ１７の付け根付近まで延出して形成される。稜線５１から負極合剤層未塗布領域１２ｃの表面６２へ向かってそれぞれ上り勾配のほぼ平面状の斜面が形成されている。稜線５１は、負極合剤層未塗布領域１２ｃの表面６２から、所定の高さｈだけ突出している。
　このように、負極合剤層未塗布領域１２ｃは、負極タブ１７の付け根付近で谷折り部５０を備える形状とすることにより、その剛性は、谷折り部５０を持たない平面形状に比べて大きく、重力等によって負極合剤層未塗布領域１２ｃの垂れる角度が小さくなることから、負極合剤層未塗布領域１２ｃに接続される負極タブ１７の垂れ量を小さくすることができる。正極合剤層未塗布領域１１ｃも同様に凹部が形成された変形補強部を有しており、正極タブ１６の垂れ量を小さくすることができる。
＜第３の実施形態＞　
　図１３（Ａ）（Ｂ）は変形補強部の第３の実施形態を示す図である。図１３(Ａ)はタブ付近の拡大平面図であり、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）の側面図である。円筒形リチウムイオン二次電池の構造、円筒形リチウムイオン二次電池の製造方法は、図１乃至図８を参照して説明した第１の実施形態と同様である。
　図１３（Ａ）に示すように、負極タブ１７は、負極合剤層未塗布領域１２ｃと一体に、負極金属箔１２ａの長手方向の一側縁６１に沿って、所定のピッチで配列されている。
　変形補強部は、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）に図示されるように、負極タブ１７の位置に対応した負極合剤層未塗布領域１２ｃの位置、および負極タブ１７の中央部に設けられる。変形補強部は、谷折り部５０により凹部が形成される。すなわち、負極タブ１７の延出方向に沿う谷折り部５０の稜線５１が負極合剤層塗布領域１２ｂと負極合剤層未塗布領域１２ｃの境界付近から負極合剤層未塗布領域１２ｃを経て負極タブ１７の先端部まで延出して形成される。稜線５１から負極合剤層未塗布領域１２ｃの表面６２へ向かってそれぞれ上り勾配のほぼ平面状の斜面が形成されている。稜線５１は、負極合剤層未塗布領域１２ｃの表面６２から、所定の高さｈだけ突出している。
　このように、変形補強部は、負極合剤層未塗布領域１２ｃの負極タブ１７の付け根付近、及び、負極タブ１７で谷折り部５０を備える形状とする。これにより、負極合剤層未塗布領域１２ｃの剛性とともに負極タブ１７の剛性も向上できるので、谷折り部５０を持たない平面形状に比べて大きく、重力等によって負極合剤層未塗布領域１２ｃの垂れる角度が小さくなることから、負極合剤層未塗布領域１２ｃに接続される負極タブ１７の垂れ量を小さくすることができる。正極合剤層未塗布領域１１ｃも同様に凹部が形成された変形補強部を有しており、正極タブ１６の垂れ量を小さくすることができる。
＜第４の実施形態＞　
　図１４（Ａ）（Ｂ）は変形補強部の第４の実施形態を示す図である。図１４(Ａ)はタブ付近の拡大平面図であり、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）の側面図である。円筒形リチウムイオン二次電池の構造、円筒形リチウムイオン二次電池の製造方法は、図１乃至図８を参照して説明した第１の実施形態と同様である。
　図１４（Ａ）に示すように、負極タブ１７は、負極合剤層未塗布領域１２ｃと一体に、負極金属箔１２ａの長手方向の一側縁６１に沿って、所定のピッチで配列されている。　変形補強部は、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）に図示されるように、負極タブ１７の位置に対応した負極合剤層未塗布領域１２ｃ、および負極タブ１７と負極タブ１７の間の負極合剤層未塗布領域１２ｃに設けられる。変形補強部は、断面がほぼ台形状の台形部５０Ａにより凹部が形成される。台形部５０Ａは負極合剤層未塗布領域１２ｃの表面６２から所定の高さｈだけ突出して形成されている。
　図１５は、第４の実施形態の変形補強部を形成する方法を説明するための拡大断面図である。図１５に示すように、型付ロール１００ａ１は、断面がほぼ台形状の折曲用突出部１１２Ａを備えており、折曲用突出部１１２Ａが押し込まれた際、負極合剤層未塗布領域１２ｃに台形部５０Ａが形成される。
　このように変形補強部が台形状になったことから、負極合剤層未塗布領域１２ｃの剛性が向上し、重力等によって負極合剤層未塗布領域１２ｃの垂れる角度が小さくなる。そして、負極合剤層未塗布領域１２ｃに接続される負極タブ１７の垂れ量を小さくすることができる。正極合剤層未塗布領域１１ｃも同様に凹部が形成された変形補強部を有しており、正極タブ１６の垂れ量を小さくすることができる。
　＜第５の実施形態＞　
　図１６（Ａ）（Ｂ）は変形補強部の第５の実施形態を示す図である。図１５(Ａ)はタブ付近の拡大平面図であり、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）の側面図である。円筒形リチウムイオン二次電池の構造、円筒形リチウムイオン二次電池の製造方法は、図１乃至図８を参照して説明した第１の実施形態と同様である。
　図１６（Ａ）に示すように、負極タブ１７は、負極合剤層未塗布領域１２ｃと一体に、負極金属箔１２ａの長手方向の一側縁６１に沿って、所定のピッチで配列されている。変形補強部は、図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）に図示されるように、負極タブ１７の位置に対応した負極合剤層未塗布領域１２ｃ、および負極タブ１７と負極タブ１７の間の負極合剤層未塗布領域１２ｃに設けられる。変形補強部は、断面がほぼ椀形状の椀形部５０Ｂにより凹部が形成される。椀形部５０Ｂは負極合剤層未塗布領域１２ｃの表面６２から所定の高さｈだけ突出して形成されている。
　図１７は、第５の実施形態の変形補強部を形成する方法を説明するための拡大断面図である。図１７に示すように、型付ロール１００ａ２は、断面がほぼ碗形状の折曲用突出部１１２Ｂを備えており、折曲用突出部１１２Ｂが押し込まれた際、負極合剤層未塗布領域１２ｃに椀形部５０Ｂが形成される。
　このように変形補強部が碗形状になったことから、負極合剤層未塗布領域１２ｃの剛性が向上し、重力等によって負極合剤層未塗布領域１２ｃの垂れる角度が小さくなる。変形補強部が椀形状になったことから、折り曲げ部がなくなり、変形補強部の破れや穴あき等が抑制できる。そして、負極合剤層未塗布領域１２ｃに接続される負極タブ１７の垂れ量を小さくすることができる。正極合剤層未塗布領域１１ｃも同様に凹部が形成された変形補強部を有しており、正極タブ１６の垂れ量を小さくすることができる。
　＜第６の実施形態＞　
　第１～第５の実施形態では、円筒形リチウムイオン二次電池を例に説明したが、角形二次電池であっても同様に実施することができる。以下、角形二次電池の場合を例に第６の実施形態を説明する。
　図１８は、角形二次電池の電極群７０の巻き終り側を展開した状態の外観斜視図である。電極群７０は、正極電極７１と負極電極７２とを、第１、第２のセパレータ７３、７４を介在して図示しない軸芯の周りに扁平状に捲回して形成されたものである。符号７０ａは、電極群７０の軸芯の厚み分の幅を有する空洞部である。
　正極電極７１には、例えば、アルミニウム箔等からなる正極金属箔の表裏両面に正極合剤を塗布して正極合剤層塗布領域７１ｂが形成される。正極金属箔の一側縁に、正極金属箔が露出された正極合剤層未塗布領域７１ｃが形成される。正極タブ７１ｄは、正極合剤層未塗布領域７１ｃと一体に接続され、正極金属箔の長手方向に対して直角方向に突出している。そして、正極タブ７１ｄは、正極金属箔の長手方向に沿って、所定のピッチで配列されている。変形補強部は、正極タブ７１ｄの位置に対応した正極合剤層未塗布領域７１ｃに設けられる。変形補強部は、谷折り部７１ｅにより凹部が形成される。なお、変形補強部は、断面がほぼ台形状の台形部、断面がほぼ椀形状の椀形部であっても良い。また、変形補強部の隣接する間隔は、正極タブ７１ｄの隣接する間隔以下であることが望ましい。
　負極電極７２は、例えば、銅箔等からなる負極金属箔の表裏両面に負極合剤を塗布して負極合剤層塗布領域７２ｂが形成されたものである。負極金属箔の一側縁であり、正極合剤層未塗布領域７１ｃの反対方向に、負極金属箔が露出された負極合剤層未塗布領域７２ｃが形成される。負極タブ７２ｄは、負極合剤層未塗布領域７２ｃと一体に接続され、負極金属箔の長手方向に対して直角方向に、正極タブ７１ｄと反対方向に突出している。そして、負極タブ７２ｄは、負極金属箔の長手方向に沿って、所定のピッチで配列されている。変形補強部は、負極タブ７２ｄの位置に対応した負極合剤層未塗布領域７２ｃに設けられる。変形補強部は、谷折り部７２ｅにより凹部が形成される。なお、変形補強部は、断面がほぼ台形状の台形部、断面がほぼ椀形状の椀形部であっても良い。また、変形補強部の隣接する間隔は、負極タブ７２ｄの隣接する間隔以下であることが望ましい。
　以上のように、負極合剤層未塗布領域７２ｃは、負極タブ７２ｄの付け根付近で谷折り部７２ｅを備える形状とすることにより、その剛性は、谷折り部７２ｅを持たない平面形状に比べて大きく、重力等によって負極合剤層未塗布領域７２ｃの垂れる角度が小さくなることから、負極合剤層未塗布領域７２ｃに接続される負極タブ７２ｄの垂れ量を小さくすることができる。正極合剤層未塗布領域７１ｃも同様に凹部が形成された変形補強部を有しており、正極タブ７１ｄの垂れ量を小さくすることができる。
　本実施形態によれば、合剤層未塗布領域に凹部が形成された変形補強部を備えたので、合剤層未塗布領域の剛性を大きくすることができる。このため、合剤層未塗布領域の垂れ角度を抑えることができ、未塗布領域に接続されたタブの垂れ量を抑制することができるため、タブの自重あるいはその運動エネルギーにより、捻れ、倒れあるいは折れ等が発生し難いものになる。この結果、二次電池の製造工程の効率化を向上することができる。
　以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）二次電池(１、４)は、合剤層塗布領域（１１ｂ、１２ｂ、７１ｂ、７２ｂ）と、合剤層未塗布領域（１１ｃ、１２ｃ、７１ｃ、７２ｃ)と、合剤層未塗布領域(１１ｃ、１２ｃ、７１ｃ、７２ｃ)と接続される複数のタブ部(１６、１７、７１ｄ、７２ｄ)とを有する電極を備え、合剤層未塗布領域(１１ｃ、１２ｃ、７１ｃ、７２ｃ)は、凹部が形成された複数の変形補強部(５０、５０Ａ、５０Ｂ、７１ｅ、７２ｅ)を有する。これにより、合剤層未塗布領域の剛性を高めて、タブ部の付け根部分の角度をより水平にすることができ、未塗布領域に接続されたタブ部の垂れを抑制することができる。
（変形例）
　本発明は、以上説明した第１～第６の実施形態を次のように変形して実施することができる。
（１）上記実施形態では、円筒形リチウムイオン二次電池、角形二次電池を例として説明したが、合剤層塗布領域と、合剤層未塗布領域と、合剤層未塗布領域と接続されるタブ部を有する電極を備えたものであればセル形状には限定されず、例えばラミネート形二次電池にも本発明を適用することができる。
（２）上記実施形態では、変形補強部は、断面がほぼ台形状の台形部、断面がほぼ椀形状の椀形部、谷折り部の例で説明したが、凹部が形成されて合剤層未塗布領域を補強するものであればその他の形状であっても良い。さらに、変形補強部は、正極タブ・負極タブの伸び方向と平行に凹部を形成したが、必ずしも平行である必要は無く、例えば正極タブ・負極タブの伸び方向に対して傾斜角度を有するように形成しても良い。
（３）上記実施形態では、二次電池として、リチウムイオン二次電池を例として説明したが、この発明は、リチウムイオン二次電池に限られるものではなく、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池など、他の二次電池にも適用をすることができる。また、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタにも適用することができる。
　本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上述の実施形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。
　１　　　円筒形リチウムイオン二次電池
　２　　　電池缶
　１０　　電極群
　１１　　正極電極
　１１ａ　正極金属箔
　１１ｂ　正極合剤層塗布領域
　１１ｃ　正極合剤層未塗布領域
　１２　　負極電極
　１２ａ　負極金属箔
　１２ｂ　負極合剤層塗布領域
　１２ｃ　負極合剤層未塗布領域
　１５　　軸芯
　１６　　正極タブ
　１７　　負極タブ
　２０　　発電ユニット
　２１　　負極集電部材
　３１　　正極集電部材
　５０　谷折り部（変形補強部）
  ５０Ａ　台形部（変形補強部）
  ５０Ｂ　椀形部（変形補強部）
　７１ｃ　正極合剤層未塗布領域
　７２ｃ　負極合剤層未塗布領域
　７１ｅ、７２ｅ　谷折り部
　１００　　変形補強部成形装置
　１００ａ　　型付ロール
　１００ｂ　　受け側ロール
　２００　　タブ成形装置
　２００ａ　　パンチ
　２００ｂ　　ダイ

Claims (6)

  1. 　合剤層塗布領域と、合剤層未塗布領域と、前記合剤層未塗布領域と接続された複数のタブ部とを有する電極を備えた二次電池において、
    　前記合剤層未塗布領域は、凹部が形成された複数の変形補強部を有する二次電池。
  2. 　請求項１に記載の二次電池において、
    　前記複数の変形補強部の隣接するもの同士の間隔は、前記複数のタブ部の隣接するもの同士の間隔以下である二次電池。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の二次電池において、
    　前記変形補強部は、前記タブ部の位置に対応した前記合剤層未塗布領域の位置に設けた二次電池。
  4. 　請求項３に記載の二次電池において、
    　前記変形補強部は、さらに前記タブ部に設けた二次電池。
  5. 　請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の二次電池において、
    　前記変形補強部の前記凹部は、台形形状である二次電池。
  6. 　請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の二次電池において、
    　前記変形補強部の前記凹部は、碗形状である二次電池。　　
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