二次電池、二次電池用の電極、二次電池の製造方法および製造装置
【課題】正極（負極）の外周に形成されたバリが、セパレータを貫通し、負極（正極）と接触して内部短絡が生じる場合がある。この内部短絡を防止できる電極、該電極を用いた二次電池、該電極の製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】正極２には、絶縁性物質である樹脂Ｒが塗着されている。正極２は、正極集電体６と当接する当接面２ａと、その反対側の面である反対面２ｂとを備え、この反対面２ｂの上に樹脂Ｒが塗着される。また、バリは反対面２ｂの表面や周縁部から外方に向けて形成される場合がある（Ｂ１，Ｂ２）。そのため、正極２の反対面２ｂに樹脂を塗着するに先だって、正極２の端部を押圧手段によって挟み込み、このようなバリＢ２を反対面２ｂの内方に傾倒させる。そして、樹脂でこのバリＢ２を被覆反対面２ｂに塗着して樹脂Ｒを構成する。
【解決手段】正極２には、絶縁性物質である樹脂Ｒが塗着されている。正極２は、正極集電体６と当接する当接面２ａと、その反対側の面である反対面２ｂとを備え、この反対面２ｂの上に樹脂Ｒが塗着される。また、バリは反対面２ｂの表面や周縁部から外方に向けて形成される場合がある（Ｂ１，Ｂ２）。そのため、正極２の反対面２ｂに樹脂を塗着するに先だって、正極２の端部を押圧手段によって挟み込み、このようなバリＢ２を反対面２ｂの内方に傾倒させる。そして、樹脂でこのバリＢ２を被覆反対面２ｂに塗着して樹脂Ｒを構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池、二次電池用の電極、二次電池の製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
従来、携帯電話やモバイルパソコン、電動工具、電動アシスト自転車など、さまざまな製品に二次電池が用いられている。最近では、ガソリンと電池を併用したハイブリッド自動車が普及している。近年では、風力発電や太陽光発電などの自然エネルギーを利用した蓄電にも二次電池が用いられている。これは電力使用のピーク時に蓄電した二次電池より電力を供給し、大出力部分を二次電池で補い、変動する電力使用を平滑化するためである。このように二次電池は、小型の携帯機器から中型の自転車・自動車に搭載されるようになった。使用する電池の本数、容量も用途により多種多様になり、大容量化・高出力化が進んでいる。大容量の二次電池は、最近では、電気自動車、電車などの車両にも搭載されることが知られている。
【０００３】
このような車両に搭載する大容量の二次電池には、高出力、高エネルギー密度、電圧安定性、安全性などの面から、ニッケル水素二次電池が広く採用されている。
【０００４】
従来のニッケル水素二次電池としては、筒形電池や角形電池が主流である。筒形電池は、シート状の正極とシート状の負極をセパレータを介して捲回してなる電極体を、電解液と共に筒状の電池容器内に収容してなる。また、角形電池は、複数の短冊形状の正極と負極をセパレータを介して交互に積層してなる電極体を、電解液と共に角形電池容器内に収容してなる。いずれの電池も、正極と負極とがセパレータを介して密接している。
【０００５】
通常、電極（正極および負極）は、大きな面積で作製した後、スリッタやカッタなどで所定形状に成形する。このため電極の切断端面に、バリが形成される場合がある。そのようなバリは概ね微小であるが、正極に形成されたバリが電極の外側に向けて突出するように形成されると、隣接するセパレータを貫通し、負極と物理的に接続して短絡が発生する可能性がある。
【０００６】
そのため、電池内部での短絡を防止するための技術を確立することが重要な課題となっている。
【０００７】
このようなバリによる短絡を防止する技術として、正極の長手方向両端部に非活物質を設けた発明が開示されている（例えば、特許文献１の図１参照）。また、正極の長手方向両端部に、バリを被覆するように非活物質を設けた発明が開示されている（例えば、特許文献１の図６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−５５５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の通り、従来の二次電池では、正極と負極の切断端面に形成されたバリによって、正極と負極とが物理的に接触して短絡が発生する場合がある。
【００１０】
一方、特許文献１の図１記載の発明では、電極の両端部に非活物質部が設けられているため、電極から電気を取り出すためのリードが必須となり、抵抗が増大し損失が生じる。また、電極の両端部を非活物質で覆うため、電極の製造が猥雑となる。さらに、この発明では、電極の切断端面から外側に向けて突出したバリが非活物質で覆われていないため、短絡を防止できない。すなわち、セパレータに向けて突出したバリについて対処できない。
【００１１】
また、特許文献１の図６記載の発明では、電極の端部を覆うように非活物質部が設けられているため、電極の端部の幅が厚くなり、複数の電極を積層する場合に妨げとなる。すなわち、絶縁性物質により厚くなった分だけ電極の積層数を減らすこととなり、電池の容量が減少してしまう。また、捲回型電池の場合にも捲回数が減少するおそれがあり、電極の配置にずれが生じるおそれもある。
【００１２】
本発明の目的の一つは、電極の端部のバリを効率よく処理して短絡を防止する二次電池、二次電池用の電極、二次電池の製造方法および製造装置、端部のバリを効率よく処理した電極を提供することにある。
【００１３】
他の目的は、電極の切断端面から外側に向けて突出したバリについて対処可能な二次電池、二次電池用の電極、二次電池の製造方法および製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１記載の二次電池は、シート状の正極とシート状の負極とがセパレータを介して重ねられた構造を有する電極体が、互いに対向して配置された正極集電体と負極集電体の間に配置されていて、前記電極体は、前記集電体の対向方向の片側端部に前記正極が、反対の片側端部に前記負極が、それぞれ突出するように両電極を前記集電体の対向方向にずらした状態で重ねられていて、前記正極および前記負極がその突出した側の一方端部において、それぞれ、前記集電体に当接して電気的に接続されていて、前記正極および前記負極の少なくとも一方の電極が、突出した側と反対側の他方端部に絶縁性物質を配してなる絶縁部を有することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、正極および負極の一方端部（以下、「当接面」という）が、正極集電体または負極集電体と当接し、他方端部（以下、「反対面」という）に絶縁性物質を塗着するため、正極または負極の反対面から突出したバリによる短絡を抑制できる。また、正極および負極のうち、バリの発生しやすい電極のみに当該発明を適用してもよいし、正極および負極双方に適用してもよい（なお、正極と負極を総称して「電極」、正極集電体と負極集電体を総称して「集電体」という場合がある。）。
【００１６】
ここで、「バリ」とは、電極材をスリッタやカッタなどで所定形状に切断し、電極を成形する際にできる切断端面の微小突起のことをいう。また、バリの大きさは、正極または負極の寸法や切断寸法により種々考えられるが、多くは０．１〜０．５ｍｍの範囲であって、ときに０．１ｍｍ以下の範囲となることもある。
【００１７】
「シート状の正極、シート状の負極」とは、例えば、屈曲性を有するシート状の正極または負極であり、例えば、略短冊形状のシート状正極または負極である。
【００１８】
絶縁性物質は、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの樹脂が考えられる。
【００１９】
また、電極の一方端部が、正極集電体または負極集電体と当接する当接面として機能するため、電気を取り出すためのリードが不要となり、効率良く電気を取り出すことができる。さらに、電極の両端部に絶縁性物質を塗着する必要がないため、電極の製造も容易である。
【００２０】
請求項２記載の二次電池は、前記絶縁部に、前記他方端部のバリが内包されている。
【００２１】
ここで、前記絶縁部に前記他方端部のバリが内包されているとは、そこに形成されたバリを覆うように、絶縁性物質を塗着することをいう。
【００２２】
請求項３記載の二次電池は、前記他方端部のバリが、前記正極または前記負極の厚み方向にはみ出ていないことを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、電極の反対面から突出したバリ、特に反対面の周縁部から電極の外方に向けて突出したバリがセパレータを貫通することを防止できる。すなわち、電極のバリがセパレータを介して隣合う電極と接触して生じる短絡を防止できる。ここで、電極の外方に向けて突出したバリについては、例えば電極の厚み方向の両面を押圧手段によってプレスし、バリを電極の反対面内方に向けて傾倒させるなどすればよい。
【００２４】
請求項４記載の二次電池は、前記絶縁部が、前記他方端部の幅寸法以下の幅で、前記他方端部の長手方向に沿って形成されていることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、絶縁部が電極の反対面からはみ出さず、電極の厚みが従来と変わらないため、複数の電極を積層する電池の場合に、電極の積層数が減少しない。また、捲回電池の場合にも、捲回数を減少せずともよいし、電極の配置のずれも生じにくい。
【００２６】
請求項５記載の二次電池は、前記電極体は、前記集電体の対向方向に直交する方向に、複数の前記正極および前記負極が、葛折り状の前記セパレータを介して対向して交互に積層されている。
【００２７】
この構成によれば、積層電池の場合にも、バリによる短絡を防止できる。また、電極の当接面は、集電体と当接して電気的に接続されているため効率良く電気を取り出すこともできるし、当接面のバリによる短絡もほぼ生じない。すなわち、セパレータ側の反対面のバリを処理しておけば、バリによる短絡を効率よく抑えることができる。
【００２８】
また、電極に絶縁部が存在することにより、電極が集電体側に付勢されるので、電極と集電体とをしっかりと確実に当接させることができ、二次電池を長期に使用した場合にも、これらの当接面にずれ等が生じにくく、接触抵抗の増大を抑制できる。
【００２９】
請求項６記載の二次電池は、前記電極体は、前記正極と前記負極がセパレータを介して渦巻状に捲回されてなり、捲回の軸が前記正極集電体と前記負極集電体の対向方向に直交する方向である。
【００３０】
この構成によれば、捲回電池の場合にも、バリによる短絡を防止できる。また、電極の当接面は、集電体と当接して電気的に接続されているため効率良く電気を取り出すこともできる。さらに、正極と負極とが電極体の軸方向一端部または他端部にそれぞれ突出するようにずらして構成されているため、当接面のバリによる短絡はほぼ生じない。すなわち、反対面側のバリを処理しておけば、バリによる短絡を効率よく抑えることができる。
【００３１】
請求項７記載の二次電池は、前記集電体の間に、前記電極体が複数配置されていてもよい。
【００３２】
この構成によれば、捲回型の電極を複数備えた大容量の二次電池とすることができる。
【００３３】
請求項８記載の電極は、シート状の正負の電極であって、外周に正極集電体または負極集電体と当接する一方端部と、その反対側の他方端部と、前記他方端部に絶縁性物質を塗着してなる絶縁部とを有し、前記絶縁部、および前記他方端部のバリが、電極の厚み方向にはみ出ていないことを特徴とする。
【００３４】
この構成によれば、電極の反対面から外方に突出したバリがセパレータを貫通することを防止できる。すなわち、この電極を二次電池に用いることで、バリが隣の電極と接触して生じる短絡を防止できる。
【００３５】
ここで、このような電極は、例えば、シート状の正極とシート状の負極とがセパレータを介して重ねられた構造を有する電極体が、互いに対向して配置された正極集電体と負極集電体の間に配置されていて、前記電極体は、前記集電体の対向方向の片側端部に前記正極が、反対の片側端部に前記負極が、それぞれ突出するように両電極を前記集電体の対向方向にずらした状態で重ねられていて、前記正極および前記負極がその突出した側の一方端部において、それぞれ、前記集電体に当接して電気的に接続されていて、前記正極および前記負極の少なくとも一方の電極が、突出した側と反対側の他方端部に絶縁性物質を配してなる絶縁部を有する二次電池の、正極または負極に適用することができる。
【００３６】
請求項９記載の二次電池の製造方法は、外周に正極集電体または負極集電体と当接する一方端部と、その反対側の他方端部とを有するシート状の正負の電極を備えた二次電池の製造方法であり、前記電極をその厚み方向の両面からプレスし、前記他方端部のバリを電極の厚み方向内方に傾倒させるプレス工程と、前記他方端部に絶縁性物質を塗着する塗着工程と、を備えたことを特徴とする。
【００３７】
この構成によれば、電極の他方端部（反対面）から外方に突出するバリを処理するプレス工程と、反対面に絶縁性物質を塗着する塗着工程とを有するため、電極の反対面から外方に突出したバリがセパレータを貫通することを防止可能な二次電池を製造できる。
【００３８】
また、プレス工程において、プレス機により電極を厚み方向両面（左右二方向）から挟み込むようにプレスする以外にも、左右および上方の三方向から挟み込むようにプレスすることとしてもよい。また、左右二方向からのプレスは、上方から下方にかけて広がるように八の字状にテーパーしていることが好ましい。このようにすれば、電極の反対面から外方に突出したバリを反対面の内方に傾倒させやすい。
【００３９】
請求項１０記載の二次電池の製造方法は、前記プレス工程において、前記電極を加温することが好ましい。
【００４０】
この構成によれば、電極に絶縁性物質をしっかりと塗着することができる。なお、電極の温度は５０℃〜１００℃とすることが好ましい。
【００４１】
請求項１１記載の二次電池の製造方法は、前記プレス工程において、前記電極の温度を３０℃〜９０℃に加温することがより好ましい。
【００４２】
電極に絶縁性物質を塗着するための電極の温度は、より好ましくは、３０℃〜９０℃である。
【００４３】
請求項１２記載の二次電池の製造方法は、前記塗着工程において、前記電極の始点と終点とを検知する手段を備える。
【００４４】
この構成によれば、電極の絶縁性物質の塗着において、電極の始点と終点とを検知することで、電極に絶縁性物質を確実に塗着できる。
【００４５】
請求項１３記載の二次電池の製造装置は、外周に正極集電体または負極集電体と当接する一方端部と、その反対側の他方端部とを有するシート状の正負の電極を有する二次電池の製造装置であり、前記電極をその厚み方向の両面からプレスをすると同時に電極を加温して、前記他方端部のバリを電極の厚み方向内方に傾倒させるプレス手段と、
電極の始点と終点とを検知するセンサを有し、前記他方端部に絶縁性物質を塗着する塗着手段と、を備えたことを特徴とする。
【００４６】
この構成によれば、プレス機によって電極の他方端部（反対面）のバリをその厚み方向内方に傾倒でき、電極の始点と終点とを検知するセンサを備えた塗着手段によって、反対面に絶縁性物質を確実に塗着することができる。したがって、この製造装置により、短絡を防止可能な電極を備えた二次電池を製造することができる。
【発明の効果】
【００４７】
以上のように、本発明は、電極の反対面に絶縁性物質を塗着することによって、バリによる短絡を効率よく防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る二次電池の斜視図である。
【図２】図１の二次電池におけるセルの分解図である。
【図３】図１の二次電池の断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る二次電池の正極、負極板、セパレータ部分の拡大斜視図である。
【図５】正極の斜視図である。
【図６】図５の一部拡大斜視図である。
【図７】図６のバリ処理および樹脂塗着前の拡大斜視図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る二次電池の正極の製造工程を示す説明図である。
【図９】（ａ）は、図８のＰ部拡大側面図である。（ｂ）は、同Ｑ部拡大側面図である。
【図１０】図８の塗出装置１６の斜視図である。
【図１１】（ａ）本発明の第２実施形態に係る二次電池の部分破断斜視図である。（ｂ）は、同二次電池の電極体の断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る二次電池の正極の斜視図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る二次電池の変形例を示す部分破断斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づき説明するが、本発明は下記実施形態に限定されるものではない。
【００５０】
（１）第１実施形態
（二次電池１の構造）
図１は、本発明の第１実施形態に係る二次電池１の斜視図である。二次電池１は、水酸化ニッケルを主な正極活物質とし、水素吸蔵合金を主な負極活物質とし、アルカリ系水溶液を電解液とするニッケル水素二次電池である。
【００５１】
図２の分解図に示すように、絶縁性の矩形の枠形部材５と、枠形部材５を覆うようにＸ方向に対向して配置され、周縁部が略直角に折り曲げられた矩形の正極集電体６および負極集電体７と、によって角形のセル８が構成されている。そして、図３の断面図に示すように、セル８の内方には、前記正極活物質からなる正極２と、前記負極活物質からなる負極３と、葛折り状に折り曲げられたセパレータ４と、が電解液と共に収納されている。なお、セパレータ４は、ポリプロピレン系の不織布からなる親水性のセパレータである。
【００５２】
図３の断面図に示すように、正極２と負極３とは、セパレータ４を介してＸ方向と垂直方向のＹ方向に積層されている。そして、正極２の一方端部の当接面２ａと正極集電体６の正極集電面６ａとが当接し、負極３の一方端部の当接面３ａと負極集電体７の負極集電面７ａとが当接して構成されている。また、正極集電体６および負極集電体７はニッケルめっきを施した鋼板で形成されており、正極２と正極集電体６、負極３と負極集電体７、がそれぞれ電気的に接続されることとなる。なお、正極集電体６の正極集電面６ａと反対側の面は正極端子面６ｂとなり、負極集電体７の負極集電面７ａの反対側の面は負極端子面７ｂとなり、正極集電体６と負極集電体７とが端子の機能も担う。
【００５３】
（正極２・負極３の構造）
図４は、正極２と負極３とセパレータ４との拡大斜視図である。図４に示すように、正極２と負極３とは、葛折り状に折り曲げられたセパレータ４に互いに対向して交互に挟み込まれた状態で配置される。
【００５４】
図５は、正極２（負極３）の斜視図である。図５に示すように、正極２には、樹脂Ｒが塗着されている。正極２は、正極集電体６と当接する一方端部の当接面２ａと、その反対側の他方端部の反対面２ｂとを備える。反対面２ｂとは、セパレータ４の切曲部側の面をいう。この反対面２ｂの上に樹脂Ｒが塗着されている。
【００５５】
また、本実施形態において、正極２は、縦２３０ｍｍ、横２９ｍｍ、幅０．３５ｍｍの短冊状に形成され、樹脂Ｒの幅は０．３３ｍｍ〜０．３５ｍｍであり、反対面２ｂの幅と同寸法か、それよりも若干小さく構成されている。樹脂Ｒの幅をこのように設定することで、反対面２ｂからの樹脂のはみ出しを防ぐことができる。これにより、樹脂を塗着していない従来の正極に比べて幅が厚くなることがなく、二次電池内の正極の積層数を減少せずにすむ。なお、樹脂Ｒの高さは０．５ｍｍ以下とする。
【００５６】
また、正極２は、シート状材料をカッタ等により所定形状の大きさに切断して製造されるため、切断の際、正極２の切断端面（当接面２ａ、反対面２ｂ）に、バリが形成される場合がある。この樹脂Ｒは、樹脂を反対面２ｂの表面のバリＢ１を被覆するように塗着して形成する（図６参照）。
【００５７】
一方、バリは反対面２ｂの表面のバリＢ１以外にも、反対面２ｂの周縁部から外方（図３、図７のＺ方向）に向けて形成される場合がある。このようなバリＢ２は隣合う負極３に向けられているため、このようなバリＢ２が、セパレータ４を貫通すると、負極３と接触して短絡が発生する。そのため、正極２の反対面２ｂに樹脂を塗着するに先だって、正極２の端部を押圧手段によって挟み込み、このようなバリＢ２を反対面２ｂの内方に傾倒させる。その後、樹脂を反対面２ｂに塗着することで、このようなバリＢ２を被覆でき、負極３との接触による短絡を防止できる（図６参照）。
【００５８】
さらに、樹脂Ｒが存在することで、仮に負極３の当接面３ａの周縁部から外方に向けて形成されたバリがセパレータ４を貫通した場合にも、バリは正極２の樹脂Ｒと接触することとなり、正極２とは直接接触せず、短絡を防止できる。
【００５９】
くわえて、樹脂Ｒが存在することにより、正極２が正極集電体６側に付勢されるので、正極２と正極集電体６とをしっかりと確実に当接させることができ、二次電池１を長期に使用した場合にも、これらの当接面にずれ等が生じにくく、接触抵抗の増大を抑制できる。
【００６０】
なお、樹脂の塗着位置は、反対面２ｂのみに限らず、正極２の外周端部における当接面２ａ以外の面全てに塗着してもよい。また、負極３の構造は正極２と同様のため、説明を省略する。
【００６１】
（正極２・負極３の製造方法および製造装置）
図８は、正極２（負極３）の製造工程を示す図である。
Ａ）図８（Ｉ）に示すように、シート状材料をカッタ等により所定形状の大きさに切断した正極２を電極吸着アクチュエータ９により保持し、その反対面２ｂ側の端部が第一プレス機１０の第一プレス部１１に位置するように、正極２を搬送する。
【００６２】
Ｂ）図８（ＩＩ）に示すように、次に第二プレス部１２を作動し、正極２の端部を第一プレス部１１と第二プレス部１２とで挟み込み、線圧１０ｋｇｆ以上で押圧する。これにより、反対面２ｂの周縁部から外方に突出したバリＢ２が反対面２ｂの内方に傾倒される。なお、第一プレス部１１と第二プレス部１２とは、上方から下方にかけてテーパーが付けられ、断面八の字状に構成されている（図９参照）。また、第一プレス機１０にはヒーターが内蔵されており、正極２が３０℃〜９０℃に暖められる。
【００６３】
Ｃ）図８（ＩＩＩ）に示すように、正極２を第二プレス機１３に搬送し、第二プレス機１３が、正極２の当接面２ａ側の端部を第一プレス部１４と第二プレス部１５とで挟み込み、正極２を保持する。そして、塗着工程に移行するため、正極２を搬送する。
【００６４】
Ｄ）図８（ＩＶ）に示すように、正極２が第二プレス機１３に保持された状態で、塗着装置１６は正極２の反対面２ｂに樹脂を塗着する。また、前記工程で正極２が暖められているため、樹脂が正極２にしっかりと塗着される。なお、塗着装置１６は、樹脂を貯蔵する貯蔵タンク１７と、樹脂を塗出するノズル１８とを備える。ノズル１８には、樹脂を塗出する塗出部１８ａと、樹脂を塗着する位置を検出する第一センサ部１８ｂと、確実に対象面に樹脂が塗着されているかどうかを確認する第二センサ部１８ｃとを有する（図１０参照）。このように、ノズル１８が、反対面２ｂに沿ってＺ方向に移動し、塗着位置検出、樹脂塗出、樹脂塗着確認の順で、反対面２ｂに樹脂を塗着していく。
【００６５】
Ｅ）図８（Ｖ）に示すように、最後に、樹脂が塗着された状態の正極２を送風により冷却する。この冷却により樹脂が正極２に確実に固着される。なお、負極３の製造方法および製造装置も正極２と同様のため、説明を省略する。
【００６６】
（２）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について図１１、図１２に基づき説明する。第２実施形態は、バリを処理し樹脂を塗着した正負の電極を、捲回電池に適用した場合の実施形態である。第１実施形態との主な違いは電極およびセパレータの構造である。
【００６７】
（二次電池１０１の構造）
図１１は、本発明の二次電池１０１における捲回型の電極体１０５の構造を示す断面斜視図である。図１１に示すように、略円筒状の電極体１０５は、シート状の負極１０３と、シート状の正極１０２と、両電極間に介在するイオンや電解液を透過させる布状のセパレータ１０４とを備える。負極１０３と正極１０２とは、セパレータ１０４を介して、上下にずらして重ね合わされた状態で渦巻き状に巻回され、電極体１０５を構成する。つまり、電極体１０５の軸方向において、負極１０３の上端がセパレータ１０４の上方に突き出ており、正極１０２の下端がセパレータ１０４の下方に突き出る（図１１（ａ）参照）。また、電極体１０５の軸方向に直交する方向において、電極体１０５の外方から径方向内方に向け、セパレータ１０４を介して負極１０３と正極１０２とが交互に積層された状態となる（図１１（ｂ）参照）。
【００６８】
二次電池１０１は、この電極体１０５を略円筒状のセル１０９に収納してなる二次電池である。セル１０９は、略円筒状の枠形部材１０６と、上方に板状の負極集電体１０８と、下方に板状の正極集電体１０７とで構成され、枠形部材１０６が絶縁材からなり、負極集電体１０８と正極集電体１０７がニッケルめっきを施した鋼板からなる。なお、枠形部材１０６に用いる絶縁材は、セパレータのような不織布や耐アルカリ性のテープでもよい。
【００６９】
そして、枠形部材１０６に電極体１０５が収納される。また、負極１０３の上端部が負極集電体１０８の負極集電面１０８ａ（図示せず）と当接され、正極１０２の下端部が正極集電体１０７の正極集電面１０７ａ（図示せず）と当接された状態となり、負極１０３と負極集電体１０８と、正極１０２と正極集電体１０７とが電気的に接続されることとなる。なお、負極集電体１０８の負極集電面１０８ａと反対側の面が負極端子面１０８ｂ（図示せず）となり、正極集電体１０７の正極集電面１０７ａと反対側の面が正極端子面１０７ｂ（図示せず）となる。
【００７０】
また、電極体１０５の上下にそれぞれ突き出している負極１０３および正極１０２とは、負極集電体１０８と正極集電体１０７とにそれぞれ当接するのみで、溶接されていないので、溶接部の電気抵抗による電圧低下がない。これにより、二次電池１０１の高性能化が可能となる。そして、セル１０９内部に水酸化カリウム（ＫＯＨ）を主体とする電解液を所定量注入して、二次電池１０１が構成される。
【００７１】
（正極１０２・負極１０３の構造）
図１２は、正極１０２（負極１０３）の斜視図である。図１２に示すように、正極１０２には、絶縁性物質である樹脂Ｒが塗着されている。正極１０２は、正極集電体１０７と当接する一方端部の当接面１０２ａと、その反対側の他方端部の反対面１０２ｂとを備える。この反対面１０２ｂの上に樹脂が塗着されている。この樹脂Ｒは、反対面１０２ｂの表面のバリを被覆するように塗着して形成する。
【００７２】
一方、バリは反対面１０２ｂの表面以外にも、反対面１０２ｂの周縁部から外方（電極体１０５の径方向）に向けて形成される場合がある。このようなバリは隣合う負極１０３に向けられているため、このようなバリが、セパレータ１０４を貫通すると、負極１０３と接触して短絡が発生する。そのため、正極１０２の反対面１０２ｂに樹脂を塗着するに先だって、正極１０２の端部を押圧手段によって挟み込み、このようなバリを反対面１０２ｂの内方に傾倒させる。その後、樹脂を反対面１０２ｂに塗着することで、このようなバリを被覆でき、負極１０３との接触による短絡を防止できる。
【００７３】
なお、樹脂の塗着位置は、反対面１０２ｂのみに限らず、正極１０２の外周端部における当接面１０２ａ以外の面全てに塗着してもよい。また、負極１０３の構造は正極１０２と同様のため、説明を省略する。
【００７４】
（二次電池１０１の変形例）
なお、上記の二次電池１０１は、円筒状のセル１０９に一つの電極体１０５を収納する場合について説明したが、図１３に示すように、複数の電極体１０５を収納する構成としてもよい。二次電池２０１は角形のセル２０２に複数の電極体１０５を収納してなる二次電池である。セル２０２は、矩形の枠形部材２０３と負極集電体２０４と正極集電体２０５とで構成され、枠形部材２０３が絶縁材からなり、負極集電体２０４と正極集電体２０５がニッケルめっきを施した鋼板からなる。
【００７５】
そして、このセル２０２内に複数の電極体１０５を並列的に配置することによって、大容量の二次電池とすることができる。
【００７６】
以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。また、適宜負極や正極、セパレータ、セルの形状を変更してもよい。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 二次電池（第１実施形態）
２ 正極
２ａ 当接面（一方端部）
２ｂ 反対面（他方端部）
３ 負極
３ａ 当接面（一方端部）
３ｂ 反対面（他方端部）
４ セパレータ
５ 枠形部材
６ 正極集電体
６ａ 正極集電面
６ｂ 正極端子面
７ 負極集電体
７ａ 負極集電面
７ｂ 負極端子面
８ セル
９ 電極吸着アクチュエータ
１０ 第一プレス機
１１ 第一プレス部
１２ 第二プレス部
１３ 第二プレス機
１４ 第一プレス部
１５ 第二プレス部
１６ 塗着装置
１７ 貯蔵タンク
１８ ノズル
１８ａ 塗出部
１８ｂ 第一センサ部
１８ｃ 第二センサ部
１０１ 二次電池（第２実施形態）
１０２ 正極
１０２ａ 当接面（一方端部）
１０２ｂ 反対面（他方端部）
１０３ 負極
１０３ａ 当接面（一方端部）
１０３ｂ 反対面（他方端部）
１０４ セパレータ
１０５ 電極体
１０６ 枠形部材
１０７ 正極集電体
１０８ 負極集電体
１０９ セル
２０１ 二次電池（変形例）
２０２ セル
２０３ 枠形部材
２０４ 負極集電体
２０５ 正極集電体
Ｂ１，Ｂ２ バリ
Ｒ 樹脂
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池、二次電池用の電極、二次電池の製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
従来、携帯電話やモバイルパソコン、電動工具、電動アシスト自転車など、さまざまな製品に二次電池が用いられている。最近では、ガソリンと電池を併用したハイブリッド自動車が普及している。近年では、風力発電や太陽光発電などの自然エネルギーを利用した蓄電にも二次電池が用いられている。これは電力使用のピーク時に蓄電した二次電池より電力を供給し、大出力部分を二次電池で補い、変動する電力使用を平滑化するためである。このように二次電池は、小型の携帯機器から中型の自転車・自動車に搭載されるようになった。使用する電池の本数、容量も用途により多種多様になり、大容量化・高出力化が進んでいる。大容量の二次電池は、最近では、電気自動車、電車などの車両にも搭載されることが知られている。
【０００３】
このような車両に搭載する大容量の二次電池には、高出力、高エネルギー密度、電圧安定性、安全性などの面から、ニッケル水素二次電池が広く採用されている。
【０００４】
従来のニッケル水素二次電池としては、筒形電池や角形電池が主流である。筒形電池は、シート状の正極とシート状の負極をセパレータを介して捲回してなる電極体を、電解液と共に筒状の電池容器内に収容してなる。また、角形電池は、複数の短冊形状の正極と負極をセパレータを介して交互に積層してなる電極体を、電解液と共に角形電池容器内に収容してなる。いずれの電池も、正極と負極とがセパレータを介して密接している。
【０００５】
通常、電極（正極および負極）は、大きな面積で作製した後、スリッタやカッタなどで所定形状に成形する。このため電極の切断端面に、バリが形成される場合がある。そのようなバリは概ね微小であるが、正極に形成されたバリが電極の外側に向けて突出するように形成されると、隣接するセパレータを貫通し、負極と物理的に接続して短絡が発生する可能性がある。
【０００６】
そのため、電池内部での短絡を防止するための技術を確立することが重要な課題となっている。
【０００７】
このようなバリによる短絡を防止する技術として、正極の長手方向両端部に非活物質を設けた発明が開示されている（例えば、特許文献１の図１参照）。また、正極の長手方向両端部に、バリを被覆するように非活物質を設けた発明が開示されている（例えば、特許文献１の図６参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−５５５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の通り、従来の二次電池では、正極と負極の切断端面に形成されたバリによって、正極と負極とが物理的に接触して短絡が発生する場合がある。
【００１０】
一方、特許文献１の図１記載の発明では、電極の両端部に非活物質部が設けられているため、電極から電気を取り出すためのリードが必須となり、抵抗が増大し損失が生じる。また、電極の両端部を非活物質で覆うため、電極の製造が猥雑となる。さらに、この発明では、電極の切断端面から外側に向けて突出したバリが非活物質で覆われていないため、短絡を防止できない。すなわち、セパレータに向けて突出したバリについて対処できない。
【００１１】
また、特許文献１の図６記載の発明では、電極の端部を覆うように非活物質部が設けられているため、電極の端部の幅が厚くなり、複数の電極を積層する場合に妨げとなる。すなわち、絶縁性物質により厚くなった分だけ電極の積層数を減らすこととなり、電池の容量が減少してしまう。また、捲回型電池の場合にも捲回数が減少するおそれがあり、電極の配置にずれが生じるおそれもある。
【００１２】
本発明の目的の一つは、電極の端部のバリを効率よく処理して短絡を防止する二次電池、二次電池用の電極、二次電池の製造方法および製造装置、端部のバリを効率よく処理した電極を提供することにある。
【００１３】
他の目的は、電極の切断端面から外側に向けて突出したバリについて対処可能な二次電池、二次電池用の電極、二次電池の製造方法および製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１記載の二次電池は、シート状の正極とシート状の負極とがセパレータを介して重ねられた構造を有する電極体が、互いに対向して配置された正極集電体と負極集電体の間に配置されていて、前記電極体は、前記集電体の対向方向の片側端部に前記正極が、反対の片側端部に前記負極が、それぞれ突出するように両電極を前記集電体の対向方向にずらした状態で重ねられていて、前記正極および前記負極がその突出した側の一方端部において、それぞれ、前記集電体に当接して電気的に接続されていて、前記正極および前記負極の少なくとも一方の電極が、突出した側と反対側の他方端部に絶縁性物質を配してなる絶縁部を有することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、正極および負極の一方端部（以下、「当接面」という）が、正極集電体または負極集電体と当接し、他方端部（以下、「反対面」という）に絶縁性物質を塗着するため、正極または負極の反対面から突出したバリによる短絡を抑制できる。また、正極および負極のうち、バリの発生しやすい電極のみに当該発明を適用してもよいし、正極および負極双方に適用してもよい（なお、正極と負極を総称して「電極」、正極集電体と負極集電体を総称して「集電体」という場合がある。）。
【００１６】
ここで、「バリ」とは、電極材をスリッタやカッタなどで所定形状に切断し、電極を成形する際にできる切断端面の微小突起のことをいう。また、バリの大きさは、正極または負極の寸法や切断寸法により種々考えられるが、多くは０．１〜０．５ｍｍの範囲であって、ときに０．１ｍｍ以下の範囲となることもある。
【００１７】
「シート状の正極、シート状の負極」とは、例えば、屈曲性を有するシート状の正極または負極であり、例えば、略短冊形状のシート状正極または負極である。
【００１８】
絶縁性物質は、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの樹脂が考えられる。
【００１９】
また、電極の一方端部が、正極集電体または負極集電体と当接する当接面として機能するため、電気を取り出すためのリードが不要となり、効率良く電気を取り出すことができる。さらに、電極の両端部に絶縁性物質を塗着する必要がないため、電極の製造も容易である。
【００２０】
請求項２記載の二次電池は、前記絶縁部に、前記他方端部のバリが内包されている。
【００２１】
ここで、前記絶縁部に前記他方端部のバリが内包されているとは、そこに形成されたバリを覆うように、絶縁性物質を塗着することをいう。
【００２２】
請求項３記載の二次電池は、前記他方端部のバリが、前記正極または前記負極の厚み方向にはみ出ていないことを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、電極の反対面から突出したバリ、特に反対面の周縁部から電極の外方に向けて突出したバリがセパレータを貫通することを防止できる。すなわち、電極のバリがセパレータを介して隣合う電極と接触して生じる短絡を防止できる。ここで、電極の外方に向けて突出したバリについては、例えば電極の厚み方向の両面を押圧手段によってプレスし、バリを電極の反対面内方に向けて傾倒させるなどすればよい。
【００２４】
請求項４記載の二次電池は、前記絶縁部が、前記他方端部の幅寸法以下の幅で、前記他方端部の長手方向に沿って形成されていることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、絶縁部が電極の反対面からはみ出さず、電極の厚みが従来と変わらないため、複数の電極を積層する電池の場合に、電極の積層数が減少しない。また、捲回電池の場合にも、捲回数を減少せずともよいし、電極の配置のずれも生じにくい。
【００２６】
請求項５記載の二次電池は、前記電極体は、前記集電体の対向方向に直交する方向に、複数の前記正極および前記負極が、葛折り状の前記セパレータを介して対向して交互に積層されている。
【００２７】
この構成によれば、積層電池の場合にも、バリによる短絡を防止できる。また、電極の当接面は、集電体と当接して電気的に接続されているため効率良く電気を取り出すこともできるし、当接面のバリによる短絡もほぼ生じない。すなわち、セパレータ側の反対面のバリを処理しておけば、バリによる短絡を効率よく抑えることができる。
【００２８】
また、電極に絶縁部が存在することにより、電極が集電体側に付勢されるので、電極と集電体とをしっかりと確実に当接させることができ、二次電池を長期に使用した場合にも、これらの当接面にずれ等が生じにくく、接触抵抗の増大を抑制できる。
【００２９】
請求項６記載の二次電池は、前記電極体は、前記正極と前記負極がセパレータを介して渦巻状に捲回されてなり、捲回の軸が前記正極集電体と前記負極集電体の対向方向に直交する方向である。
【００３０】
この構成によれば、捲回電池の場合にも、バリによる短絡を防止できる。また、電極の当接面は、集電体と当接して電気的に接続されているため効率良く電気を取り出すこともできる。さらに、正極と負極とが電極体の軸方向一端部または他端部にそれぞれ突出するようにずらして構成されているため、当接面のバリによる短絡はほぼ生じない。すなわち、反対面側のバリを処理しておけば、バリによる短絡を効率よく抑えることができる。
【００３１】
請求項７記載の二次電池は、前記集電体の間に、前記電極体が複数配置されていてもよい。
【００３２】
この構成によれば、捲回型の電極を複数備えた大容量の二次電池とすることができる。
【００３３】
請求項８記載の電極は、シート状の正負の電極であって、外周に正極集電体または負極集電体と当接する一方端部と、その反対側の他方端部と、前記他方端部に絶縁性物質を塗着してなる絶縁部とを有し、前記絶縁部、および前記他方端部のバリが、電極の厚み方向にはみ出ていないことを特徴とする。
【００３４】
この構成によれば、電極の反対面から外方に突出したバリがセパレータを貫通することを防止できる。すなわち、この電極を二次電池に用いることで、バリが隣の電極と接触して生じる短絡を防止できる。
【００３５】
ここで、このような電極は、例えば、シート状の正極とシート状の負極とがセパレータを介して重ねられた構造を有する電極体が、互いに対向して配置された正極集電体と負極集電体の間に配置されていて、前記電極体は、前記集電体の対向方向の片側端部に前記正極が、反対の片側端部に前記負極が、それぞれ突出するように両電極を前記集電体の対向方向にずらした状態で重ねられていて、前記正極および前記負極がその突出した側の一方端部において、それぞれ、前記集電体に当接して電気的に接続されていて、前記正極および前記負極の少なくとも一方の電極が、突出した側と反対側の他方端部に絶縁性物質を配してなる絶縁部を有する二次電池の、正極または負極に適用することができる。
【００３６】
請求項９記載の二次電池の製造方法は、外周に正極集電体または負極集電体と当接する一方端部と、その反対側の他方端部とを有するシート状の正負の電極を備えた二次電池の製造方法であり、前記電極をその厚み方向の両面からプレスし、前記他方端部のバリを電極の厚み方向内方に傾倒させるプレス工程と、前記他方端部に絶縁性物質を塗着する塗着工程と、を備えたことを特徴とする。
【００３７】
この構成によれば、電極の他方端部（反対面）から外方に突出するバリを処理するプレス工程と、反対面に絶縁性物質を塗着する塗着工程とを有するため、電極の反対面から外方に突出したバリがセパレータを貫通することを防止可能な二次電池を製造できる。
【００３８】
また、プレス工程において、プレス機により電極を厚み方向両面（左右二方向）から挟み込むようにプレスする以外にも、左右および上方の三方向から挟み込むようにプレスすることとしてもよい。また、左右二方向からのプレスは、上方から下方にかけて広がるように八の字状にテーパーしていることが好ましい。このようにすれば、電極の反対面から外方に突出したバリを反対面の内方に傾倒させやすい。
【００３９】
請求項１０記載の二次電池の製造方法は、前記プレス工程において、前記電極を加温することが好ましい。
【００４０】
この構成によれば、電極に絶縁性物質をしっかりと塗着することができる。なお、電極の温度は５０℃〜１００℃とすることが好ましい。
【００４１】
請求項１１記載の二次電池の製造方法は、前記プレス工程において、前記電極の温度を３０℃〜９０℃に加温することがより好ましい。
【００４２】
電極に絶縁性物質を塗着するための電極の温度は、より好ましくは、３０℃〜９０℃である。
【００４３】
請求項１２記載の二次電池の製造方法は、前記塗着工程において、前記電極の始点と終点とを検知する手段を備える。
【００４４】
この構成によれば、電極の絶縁性物質の塗着において、電極の始点と終点とを検知することで、電極に絶縁性物質を確実に塗着できる。
【００４５】
請求項１３記載の二次電池の製造装置は、外周に正極集電体または負極集電体と当接する一方端部と、その反対側の他方端部とを有するシート状の正負の電極を有する二次電池の製造装置であり、前記電極をその厚み方向の両面からプレスをすると同時に電極を加温して、前記他方端部のバリを電極の厚み方向内方に傾倒させるプレス手段と、
電極の始点と終点とを検知するセンサを有し、前記他方端部に絶縁性物質を塗着する塗着手段と、を備えたことを特徴とする。
【００４６】
この構成によれば、プレス機によって電極の他方端部（反対面）のバリをその厚み方向内方に傾倒でき、電極の始点と終点とを検知するセンサを備えた塗着手段によって、反対面に絶縁性物質を確実に塗着することができる。したがって、この製造装置により、短絡を防止可能な電極を備えた二次電池を製造することができる。
【発明の効果】
【００４７】
以上のように、本発明は、電極の反対面に絶縁性物質を塗着することによって、バリによる短絡を効率よく防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る二次電池の斜視図である。
【図２】図１の二次電池におけるセルの分解図である。
【図３】図１の二次電池の断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る二次電池の正極、負極板、セパレータ部分の拡大斜視図である。
【図５】正極の斜視図である。
【図６】図５の一部拡大斜視図である。
【図７】図６のバリ処理および樹脂塗着前の拡大斜視図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る二次電池の正極の製造工程を示す説明図である。
【図９】（ａ）は、図８のＰ部拡大側面図である。（ｂ）は、同Ｑ部拡大側面図である。
【図１０】図８の塗出装置１６の斜視図である。
【図１１】（ａ）本発明の第２実施形態に係る二次電池の部分破断斜視図である。（ｂ）は、同二次電池の電極体の断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る二次電池の正極の斜視図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る二次電池の変形例を示す部分破断斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づき説明するが、本発明は下記実施形態に限定されるものではない。
【００５０】
（１）第１実施形態
（二次電池１の構造）
図１は、本発明の第１実施形態に係る二次電池１の斜視図である。二次電池１は、水酸化ニッケルを主な正極活物質とし、水素吸蔵合金を主な負極活物質とし、アルカリ系水溶液を電解液とするニッケル水素二次電池である。
【００５１】
図２の分解図に示すように、絶縁性の矩形の枠形部材５と、枠形部材５を覆うようにＸ方向に対向して配置され、周縁部が略直角に折り曲げられた矩形の正極集電体６および負極集電体７と、によって角形のセル８が構成されている。そして、図３の断面図に示すように、セル８の内方には、前記正極活物質からなる正極２と、前記負極活物質からなる負極３と、葛折り状に折り曲げられたセパレータ４と、が電解液と共に収納されている。なお、セパレータ４は、ポリプロピレン系の不織布からなる親水性のセパレータである。
【００５２】
図３の断面図に示すように、正極２と負極３とは、セパレータ４を介してＸ方向と垂直方向のＹ方向に積層されている。そして、正極２の一方端部の当接面２ａと正極集電体６の正極集電面６ａとが当接し、負極３の一方端部の当接面３ａと負極集電体７の負極集電面７ａとが当接して構成されている。また、正極集電体６および負極集電体７はニッケルめっきを施した鋼板で形成されており、正極２と正極集電体６、負極３と負極集電体７、がそれぞれ電気的に接続されることとなる。なお、正極集電体６の正極集電面６ａと反対側の面は正極端子面６ｂとなり、負極集電体７の負極集電面７ａの反対側の面は負極端子面７ｂとなり、正極集電体６と負極集電体７とが端子の機能も担う。
【００５３】
（正極２・負極３の構造）
図４は、正極２と負極３とセパレータ４との拡大斜視図である。図４に示すように、正極２と負極３とは、葛折り状に折り曲げられたセパレータ４に互いに対向して交互に挟み込まれた状態で配置される。
【００５４】
図５は、正極２（負極３）の斜視図である。図５に示すように、正極２には、樹脂Ｒが塗着されている。正極２は、正極集電体６と当接する一方端部の当接面２ａと、その反対側の他方端部の反対面２ｂとを備える。反対面２ｂとは、セパレータ４の切曲部側の面をいう。この反対面２ｂの上に樹脂Ｒが塗着されている。
【００５５】
また、本実施形態において、正極２は、縦２３０ｍｍ、横２９ｍｍ、幅０．３５ｍｍの短冊状に形成され、樹脂Ｒの幅は０．３３ｍｍ〜０．３５ｍｍであり、反対面２ｂの幅と同寸法か、それよりも若干小さく構成されている。樹脂Ｒの幅をこのように設定することで、反対面２ｂからの樹脂のはみ出しを防ぐことができる。これにより、樹脂を塗着していない従来の正極に比べて幅が厚くなることがなく、二次電池内の正極の積層数を減少せずにすむ。なお、樹脂Ｒの高さは０．５ｍｍ以下とする。
【００５６】
また、正極２は、シート状材料をカッタ等により所定形状の大きさに切断して製造されるため、切断の際、正極２の切断端面（当接面２ａ、反対面２ｂ）に、バリが形成される場合がある。この樹脂Ｒは、樹脂を反対面２ｂの表面のバリＢ１を被覆するように塗着して形成する（図６参照）。
【００５７】
一方、バリは反対面２ｂの表面のバリＢ１以外にも、反対面２ｂの周縁部から外方（図３、図７のＺ方向）に向けて形成される場合がある。このようなバリＢ２は隣合う負極３に向けられているため、このようなバリＢ２が、セパレータ４を貫通すると、負極３と接触して短絡が発生する。そのため、正極２の反対面２ｂに樹脂を塗着するに先だって、正極２の端部を押圧手段によって挟み込み、このようなバリＢ２を反対面２ｂの内方に傾倒させる。その後、樹脂を反対面２ｂに塗着することで、このようなバリＢ２を被覆でき、負極３との接触による短絡を防止できる（図６参照）。
【００５８】
さらに、樹脂Ｒが存在することで、仮に負極３の当接面３ａの周縁部から外方に向けて形成されたバリがセパレータ４を貫通した場合にも、バリは正極２の樹脂Ｒと接触することとなり、正極２とは直接接触せず、短絡を防止できる。
【００５９】
くわえて、樹脂Ｒが存在することにより、正極２が正極集電体６側に付勢されるので、正極２と正極集電体６とをしっかりと確実に当接させることができ、二次電池１を長期に使用した場合にも、これらの当接面にずれ等が生じにくく、接触抵抗の増大を抑制できる。
【００６０】
なお、樹脂の塗着位置は、反対面２ｂのみに限らず、正極２の外周端部における当接面２ａ以外の面全てに塗着してもよい。また、負極３の構造は正極２と同様のため、説明を省略する。
【００６１】
（正極２・負極３の製造方法および製造装置）
図８は、正極２（負極３）の製造工程を示す図である。
Ａ）図８（Ｉ）に示すように、シート状材料をカッタ等により所定形状の大きさに切断した正極２を電極吸着アクチュエータ９により保持し、その反対面２ｂ側の端部が第一プレス機１０の第一プレス部１１に位置するように、正極２を搬送する。
【００６２】
Ｂ）図８（ＩＩ）に示すように、次に第二プレス部１２を作動し、正極２の端部を第一プレス部１１と第二プレス部１２とで挟み込み、線圧１０ｋｇｆ以上で押圧する。これにより、反対面２ｂの周縁部から外方に突出したバリＢ２が反対面２ｂの内方に傾倒される。なお、第一プレス部１１と第二プレス部１２とは、上方から下方にかけてテーパーが付けられ、断面八の字状に構成されている（図９参照）。また、第一プレス機１０にはヒーターが内蔵されており、正極２が３０℃〜９０℃に暖められる。
【００６３】
Ｃ）図８（ＩＩＩ）に示すように、正極２を第二プレス機１３に搬送し、第二プレス機１３が、正極２の当接面２ａ側の端部を第一プレス部１４と第二プレス部１５とで挟み込み、正極２を保持する。そして、塗着工程に移行するため、正極２を搬送する。
【００６４】
Ｄ）図８（ＩＶ）に示すように、正極２が第二プレス機１３に保持された状態で、塗着装置１６は正極２の反対面２ｂに樹脂を塗着する。また、前記工程で正極２が暖められているため、樹脂が正極２にしっかりと塗着される。なお、塗着装置１６は、樹脂を貯蔵する貯蔵タンク１７と、樹脂を塗出するノズル１８とを備える。ノズル１８には、樹脂を塗出する塗出部１８ａと、樹脂を塗着する位置を検出する第一センサ部１８ｂと、確実に対象面に樹脂が塗着されているかどうかを確認する第二センサ部１８ｃとを有する（図１０参照）。このように、ノズル１８が、反対面２ｂに沿ってＺ方向に移動し、塗着位置検出、樹脂塗出、樹脂塗着確認の順で、反対面２ｂに樹脂を塗着していく。
【００６５】
Ｅ）図８（Ｖ）に示すように、最後に、樹脂が塗着された状態の正極２を送風により冷却する。この冷却により樹脂が正極２に確実に固着される。なお、負極３の製造方法および製造装置も正極２と同様のため、説明を省略する。
【００６６】
（２）第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について図１１、図１２に基づき説明する。第２実施形態は、バリを処理し樹脂を塗着した正負の電極を、捲回電池に適用した場合の実施形態である。第１実施形態との主な違いは電極およびセパレータの構造である。
【００６７】
（二次電池１０１の構造）
図１１は、本発明の二次電池１０１における捲回型の電極体１０５の構造を示す断面斜視図である。図１１に示すように、略円筒状の電極体１０５は、シート状の負極１０３と、シート状の正極１０２と、両電極間に介在するイオンや電解液を透過させる布状のセパレータ１０４とを備える。負極１０３と正極１０２とは、セパレータ１０４を介して、上下にずらして重ね合わされた状態で渦巻き状に巻回され、電極体１０５を構成する。つまり、電極体１０５の軸方向において、負極１０３の上端がセパレータ１０４の上方に突き出ており、正極１０２の下端がセパレータ１０４の下方に突き出る（図１１（ａ）参照）。また、電極体１０５の軸方向に直交する方向において、電極体１０５の外方から径方向内方に向け、セパレータ１０４を介して負極１０３と正極１０２とが交互に積層された状態となる（図１１（ｂ）参照）。
【００６８】
二次電池１０１は、この電極体１０５を略円筒状のセル１０９に収納してなる二次電池である。セル１０９は、略円筒状の枠形部材１０６と、上方に板状の負極集電体１０８と、下方に板状の正極集電体１０７とで構成され、枠形部材１０６が絶縁材からなり、負極集電体１０８と正極集電体１０７がニッケルめっきを施した鋼板からなる。なお、枠形部材１０６に用いる絶縁材は、セパレータのような不織布や耐アルカリ性のテープでもよい。
【００６９】
そして、枠形部材１０６に電極体１０５が収納される。また、負極１０３の上端部が負極集電体１０８の負極集電面１０８ａ（図示せず）と当接され、正極１０２の下端部が正極集電体１０７の正極集電面１０７ａ（図示せず）と当接された状態となり、負極１０３と負極集電体１０８と、正極１０２と正極集電体１０７とが電気的に接続されることとなる。なお、負極集電体１０８の負極集電面１０８ａと反対側の面が負極端子面１０８ｂ（図示せず）となり、正極集電体１０７の正極集電面１０７ａと反対側の面が正極端子面１０７ｂ（図示せず）となる。
【００７０】
また、電極体１０５の上下にそれぞれ突き出している負極１０３および正極１０２とは、負極集電体１０８と正極集電体１０７とにそれぞれ当接するのみで、溶接されていないので、溶接部の電気抵抗による電圧低下がない。これにより、二次電池１０１の高性能化が可能となる。そして、セル１０９内部に水酸化カリウム（ＫＯＨ）を主体とする電解液を所定量注入して、二次電池１０１が構成される。
【００７１】
（正極１０２・負極１０３の構造）
図１２は、正極１０２（負極１０３）の斜視図である。図１２に示すように、正極１０２には、絶縁性物質である樹脂Ｒが塗着されている。正極１０２は、正極集電体１０７と当接する一方端部の当接面１０２ａと、その反対側の他方端部の反対面１０２ｂとを備える。この反対面１０２ｂの上に樹脂が塗着されている。この樹脂Ｒは、反対面１０２ｂの表面のバリを被覆するように塗着して形成する。
【００７２】
一方、バリは反対面１０２ｂの表面以外にも、反対面１０２ｂの周縁部から外方（電極体１０５の径方向）に向けて形成される場合がある。このようなバリは隣合う負極１０３に向けられているため、このようなバリが、セパレータ１０４を貫通すると、負極１０３と接触して短絡が発生する。そのため、正極１０２の反対面１０２ｂに樹脂を塗着するに先だって、正極１０２の端部を押圧手段によって挟み込み、このようなバリを反対面１０２ｂの内方に傾倒させる。その後、樹脂を反対面１０２ｂに塗着することで、このようなバリを被覆でき、負極１０３との接触による短絡を防止できる。
【００７３】
なお、樹脂の塗着位置は、反対面１０２ｂのみに限らず、正極１０２の外周端部における当接面１０２ａ以外の面全てに塗着してもよい。また、負極１０３の構造は正極１０２と同様のため、説明を省略する。
【００７４】
（二次電池１０１の変形例）
なお、上記の二次電池１０１は、円筒状のセル１０９に一つの電極体１０５を収納する場合について説明したが、図１３に示すように、複数の電極体１０５を収納する構成としてもよい。二次電池２０１は角形のセル２０２に複数の電極体１０５を収納してなる二次電池である。セル２０２は、矩形の枠形部材２０３と負極集電体２０４と正極集電体２０５とで構成され、枠形部材２０３が絶縁材からなり、負極集電体２０４と正極集電体２０５がニッケルめっきを施した鋼板からなる。
【００７５】
そして、このセル２０２内に複数の電極体１０５を並列的に配置することによって、大容量の二次電池とすることができる。
【００７６】
以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。また、適宜負極や正極、セパレータ、セルの形状を変更してもよい。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 二次電池（第１実施形態）
２ 正極
２ａ 当接面（一方端部）
２ｂ 反対面（他方端部）
３ 負極
３ａ 当接面（一方端部）
３ｂ 反対面（他方端部）
４ セパレータ
５ 枠形部材
６ 正極集電体
６ａ 正極集電面
６ｂ 正極端子面
７ 負極集電体
７ａ 負極集電面
７ｂ 負極端子面
８ セル
９ 電極吸着アクチュエータ
１０ 第一プレス機
１１ 第一プレス部
１２ 第二プレス部
１３ 第二プレス機
１４ 第一プレス部
１５ 第二プレス部
１６ 塗着装置
１７ 貯蔵タンク
１８ ノズル
１８ａ 塗出部
１８ｂ 第一センサ部
１８ｃ 第二センサ部
１０１ 二次電池（第２実施形態）
１０２ 正極
１０２ａ 当接面（一方端部）
１０２ｂ 反対面（他方端部）
１０３ 負極
１０３ａ 当接面（一方端部）
１０３ｂ 反対面（他方端部）
１０４ セパレータ
１０５ 電極体
１０６ 枠形部材
１０７ 正極集電体
１０８ 負極集電体
１０９ セル
２０１ 二次電池（変形例）
２０２ セル
２０３ 枠形部材
２０４ 負極集電体
２０５ 正極集電体
Ｂ１，Ｂ２ バリ
Ｒ 樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の正極とシート状の負極とがセパレータを介して重ねられた構造を有する電極体が、互いに対向して配置された正極集電体と負極集電体の間に配置されていて、
前記電極体は、前記集電体の対向方向の片側端部に前記正極が、反対の片側端部に前記負極がそれぞれ突出するように、両電極を前記集電体の対向方向にずらした状態で重ねられていて、前記正極および前記負極がその突出した側の一方端部において、それぞれ、前記集電体に当接して電気的に接続されていて、前記正極および前記負極の少なくとも一方の電極が突出した側と反対側の他方端部に絶縁性物質を配してなる絶縁部を有する二次電池。
【請求項２】
前記絶縁部に、
前記他方端部のバリが内包されている請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記他方端部のバリが、前記正極または前記負極の厚み方向にはみ出ていない請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記絶縁部は、
前記他方端部の幅寸法以下の幅で、前記他方端部の長手方向に沿って形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の二次電池。
【請求項５】
前記電極体は、前記集電体の対向方向に直交する方向に、複数の前記正極および前記負極が、葛折り状の前記セパレータを介して対向して交互に積層されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の二次電池。
【請求項６】
前記電極体は、前記正極と前記負極がセパレータを介して渦巻状に捲回されてなり、捲回の軸が前記正極集電体と前記負極集電体の対向方向に直交する方向である請求項１〜４のいずれか一項に記載の二次電池。
【請求項７】
前記集電体の間に、前記電極体が複数配置されている請求項６に記載の二次電池。
【請求項８】
シート状の正負の電極であって、
外周に正極集電体または負極集電体と当接する一方端部と、その反対側の他方端部と、前記他方端部に絶縁性物質を塗着してなる絶縁部とを有し、
前記絶縁部、および前記他方端部のバリが、電極の厚み方向にはみ出ていない電極。
【請求項９】
外周に正極集電体または負極集電体と当接する一方端部と、その反対側の他方端部とを有するシート状の正負の電極を備えた二次電池の製造方法であり、
前記電極をその厚み方向の両面からプレスし、前記他方端部のバリを電極の厚み方向内方に傾倒させるプレス工程と、
前記他方端部に絶縁性物質を塗着する塗着工程と、を備えた二次電池の製造方法。
【請求項１０】
前記プレス工程において、
前記電極を加温する請求項９に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１１】
前記プレス工程において、
前記電極の温度を３０℃〜９０℃に加温する請求項９または１０に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１２】
前記塗着工程において、
前記電極の始点と終点とを検知する手段を備えた請求項９〜１１のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１３】
外周に正極集電体または負極集電体と当接する一方端部と、その反対側の他方端部とを有するシート状の正負の電極を有する二次電池の製造装置であり、
前記電極をその厚み方向の両面からプレスをすると同時に電極を加温して、前記他方端部のバリを電極の厚み方向内方に傾倒させるプレス手段と、
電極の始点と終点とを検知するセンサを有し、前記他方端部に絶縁性物質を塗着する塗着手段と、を備えた二次電池の製造装置。
【請求項１】
シート状の正極とシート状の負極とがセパレータを介して重ねられた構造を有する電極体が、互いに対向して配置された正極集電体と負極集電体の間に配置されていて、
前記電極体は、前記集電体の対向方向の片側端部に前記正極が、反対の片側端部に前記負極がそれぞれ突出するように、両電極を前記集電体の対向方向にずらした状態で重ねられていて、前記正極および前記負極がその突出した側の一方端部において、それぞれ、前記集電体に当接して電気的に接続されていて、前記正極および前記負極の少なくとも一方の電極が突出した側と反対側の他方端部に絶縁性物質を配してなる絶縁部を有する二次電池。
【請求項２】
前記絶縁部に、
前記他方端部のバリが内包されている請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記他方端部のバリが、前記正極または前記負極の厚み方向にはみ出ていない請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記絶縁部は、
前記他方端部の幅寸法以下の幅で、前記他方端部の長手方向に沿って形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の二次電池。
【請求項５】
前記電極体は、前記集電体の対向方向に直交する方向に、複数の前記正極および前記負極が、葛折り状の前記セパレータを介して対向して交互に積層されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の二次電池。
【請求項６】
前記電極体は、前記正極と前記負極がセパレータを介して渦巻状に捲回されてなり、捲回の軸が前記正極集電体と前記負極集電体の対向方向に直交する方向である請求項１〜４のいずれか一項に記載の二次電池。
【請求項７】
前記集電体の間に、前記電極体が複数配置されている請求項６に記載の二次電池。
【請求項８】
シート状の正負の電極であって、
外周に正極集電体または負極集電体と当接する一方端部と、その反対側の他方端部と、前記他方端部に絶縁性物質を塗着してなる絶縁部とを有し、
前記絶縁部、および前記他方端部のバリが、電極の厚み方向にはみ出ていない電極。
【請求項９】
外周に正極集電体または負極集電体と当接する一方端部と、その反対側の他方端部とを有するシート状の正負の電極を備えた二次電池の製造方法であり、
前記電極をその厚み方向の両面からプレスし、前記他方端部のバリを電極の厚み方向内方に傾倒させるプレス工程と、
前記他方端部に絶縁性物質を塗着する塗着工程と、を備えた二次電池の製造方法。
【請求項１０】
前記プレス工程において、
前記電極を加温する請求項９に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１１】
前記プレス工程において、
前記電極の温度を３０℃〜９０℃に加温する請求項９または１０に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１２】
前記塗着工程において、
前記電極の始点と終点とを検知する手段を備えた請求項９〜１１のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１３】
外周に正極集電体または負極集電体と当接する一方端部と、その反対側の他方端部とを有するシート状の正負の電極を有する二次電池の製造装置であり、
前記電極をその厚み方向の両面からプレスをすると同時に電極を加温して、前記他方端部のバリを電極の厚み方向内方に傾倒させるプレス手段と、
電極の始点と終点とを検知するセンサを有し、前記他方端部に絶縁性物質を塗着する塗着手段と、を備えた二次電池の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−６９５２７（Ｐ２０１３−６９５２７Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０７０３３（Ｐ２０１１−２０７０３３）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【Ｆターム（参考）】
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