捲回型電池、及び捲回型電池の製造方法
【課題】セパレータの巻き終わり端部を接着テープにより確実に接着することができる捲回型電池及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】捲回型電池は、正極活物質を塗工した正極板２０と、負極活物質を塗工した負極板３０と、正極板２０と負極板３０とを隔離する二枚のセパレータとを重ね合わせて捲回した捲回電極体１０を備えたものである。第１セパレータ４０と第２セパレータ５０とは、正極板２０と負極板３０との間に交互に一枚ずつ配置されている。第１セパレータ４０の内周面は、耐熱層４２からなる。第２セパレータ５０の両面は、耐熱層５２からなる。第１セパレータ４０を第２セパレータ５０よりも長く捲回し、第１セパレータ４０の巻き終わり端部を第１セパレータ４０の外周面に接着テープで接着している。
【解決手段】捲回型電池は、正極活物質を塗工した正極板２０と、負極活物質を塗工した負極板３０と、正極板２０と負極板３０とを隔離する二枚のセパレータとを重ね合わせて捲回した捲回電極体１０を備えたものである。第１セパレータ４０と第２セパレータ５０とは、正極板２０と負極板３０との間に交互に一枚ずつ配置されている。第１セパレータ４０の内周面は、耐熱層４２からなる。第２セパレータ５０の両面は、耐熱層５２からなる。第１セパレータ４０を第２セパレータ５０よりも長く捲回し、第１セパレータ４０の巻き終わり端部を第１セパレータ４０の外周面に接着テープで接着している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両面に正極活物質層が形成された正極板と、正極板と接触する側の面に耐熱層が形成された第１セパレータと、両面に負極活物質層が形成された負極板と、少なくとも負極板と接触する側と反対側の面に耐熱層が形成された第２セパレータとが、順次重ね合わされて捲回された捲回電極体を有する捲回型電池、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電池は、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子機器、ハイブリッド車両や電気自動車等の車両など、多岐にわたる分野で利用されている。このような電池として、正極活物質を塗工した正極板と、負極活物質を塗工した負極板と、正極板と負極板とを隔離するセパレータとを重ねて合わせて捲回した捲回型電池が知られている（特許文献１参照）。この捲回型電池では、二枚のセパレータが、正極板と負極板との間に、交互に一枚ずつ配置されている。そして、最外周面を形成するセパレータの端部を、接着テープにより接着して巻き止めすることが行われている。
【０００３】
ところで、電池の製造に使用されるセパレータは、正極板と負極板とを絶縁するための樹脂層を有している。そして、セパレータの中には、ＨＲＬ(Heat Resistance Layer)と呼ばれる耐熱層を有するもの（ＨＲＬセパレータ）がある。この耐熱層は、例えば、金属酸化物等からなる粉状の層である。この耐熱層をセパレータに形成することで、電池の過熱を防ぐことが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４９５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術には、次のような問題があった。
捲回型電池の製造にＨＲＬセパレータを使用する際、耐熱層やセパレータの種類その他の事情によって、耐熱層がセパレータの外周側に配置されることがあった。この場合、セパレータの巻き終わり端部を接着テープで巻き止めしたときに、粉状の耐熱層が接着テープの貼付面に付着して、粉状の耐熱層が樹脂層から剥離し、接着テープが剥がれ、捲回した捲回電極体の端部が離れてしまう問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、セパレータの巻き終わり端部を接着テープにより確実に接着することができる捲回型電池、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る捲回型電池は、次のような特徴を有している。
（１）両面に正極活物質層が形成された正極板と、両面に負極活物質層が形成された負極板と、前記正極板と前記負極板との間に、内周面に耐熱層が形成された第１セパレータと、外周面に耐熱層が形成された第２セパレータとが交互に捲回され、前記第２セパレータが最外周に捲回された捲回電極体を有する捲回型電池において、第１セパレータの外周面は、耐熱層が形成されていない樹脂層からなること、第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回し、第１セパレータの巻き終わり端部の外周面を、第１セパレータの外周面に接着テープで接着したこと、を特徴とする。
（２）（１）に記載する捲回型電池において、前記第１セパレータは、前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、前記第２セパレータは、少なくとも前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、を特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る捲回型電池の製造方法は、次のような特徴を有している。
（３）両面に正極活物質層が形成された正極板と、両面に負極活物質層が形成された負極板と、前記正極板と前記負極板との間に、内周面に耐熱層が形成された第１セパレータと、外周面に耐熱層が形成された第２セパレータとが交互に捲回され、前記第２セパレータが最外周に捲回された捲回電極体を有する捲回型電池の製造方法において、第１セパレータの外周面は、耐熱層が形成されていない樹脂層からなること、第１パレータを前記第２セパレータよりも長く捲回し、第１セパレータの巻き終わり端部の外周面を、第１セパレータの外周面に接着テープで接着すること、を特徴とする。
（４）（３）に記載する捲回型電池の製造方法において、前記第１セパレータは、前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、前記第２セパレータは、少なくとも前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、を特徴とする。
【０００９】
（５）（３）または（４）に記載する捲回型電池の製造方法において、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、前記第１セパレータの切断部位より捲回側の部位を、引き延ばしておくことにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、を特徴とする。
（６）（３）または（４）に記載する捲回型電池の製造方法において、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、前記切断手段として、前記第１セパレータを切断する第１切断手段と、前記第２セパレータを切断する第２切断手段とを独立して設けること、前記第１切断手段の切断タイミングを、前記第２切断手段の切断タイミングより遅らせることにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、を特徴とする。
（７）（３）または（４）に記載する捲回型電池の製造方法において、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、前記切断手段として、前記第１セパレータを切断する第１切断手段と、前記第２セパレータを切断する第２切断手段とを独立して設けること、前記第１切断手段の切断部位を、前記第２切断手段の切断部位よりも前記供給部側にすることにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記特徴を有する捲回型電池は、次のような作用及び効果を奏する。
（１）両面に正極活物質層が形成された正極板と、両面に負極活物質層が形成された負極板と、前記正極板と前記負極板との間に、内周面に耐熱層が形成された第１セパレータと、外周面に耐熱層が形成された第２セパレータとが交互に捲回され、前記第２セパレータが最外周に捲回された捲回電極体を有する捲回型電池において、第１セパレータの外周面は、耐熱層が形成されていない樹脂層からなること、第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回し、第１セパレータの巻き終わり端部の外周面を、第１セパレータの外周面に接着テープで接着したこと、を特徴とするので、接着テープにより第１セパレータの樹脂層同士を接着することが可能となるため、セパレータの巻き終わり端部を接着テープにより確実に接着することができる。近年、第２セパレータの両面に耐熱層を形成することが行われている。そのときに、本発明は、特に有効である。
（２）（１）に記載する捲回型電池において、前記第１セパレータは、前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、前記第２セパレータは、少なくとも前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、を特徴とするので、正極に対向した面に耐熱層を有する正極対向型のセパレータを用いるときに、有効である。ここで、正極対向型のセパレータを用いる理由は、セパレータ樹脂材料、例えば、ＰＥは、正極と反応する可能性があり、それを回避するためである。また、捲回順序を、内側から正極板／セパレータ１／負極板／セパレータ２としているのは、負極の銅くずが捲回装置へ混入することを抑制するためである。
【００１１】
上記特徴を有する捲回型電池の製造方法は、次のような作用及び効果を奏する。
（３）両面に正極活物質層が形成された正極板と、両面に負極活物質層が形成された負極板と、前記正極板と前記負極板との間に、内周面に耐熱層が形成された第１セパレータと、外周面に耐熱層が形成された第２セパレータとが交互に捲回され、前記第２セパレータが最外周に捲回された捲回電極体を有する捲回型電池の製造方法において、第１セパレータの外周面は、耐熱層が形成されていない樹脂層からなること、第１パレータを前記第２セパレータよりも長く捲回し、第１セパレータの巻き終わり端部の外周面を、第１セパレータの外周面に接着テープで接着すること、を特徴とするので、接着テープにより第１セパレータの樹脂層同士を接着することが可能となるため、セパレータの巻き終わり端部を接着テープにより確実に接着することができる。特に、捲回型電池の製造工程においては、種々の事情によりＨＲＬセパレータの耐熱層が外周側に配置されることがあるが、本発明によれば第１セパレータの樹脂層により捲回電極体の最外周面が形成されるので、第２セパレータの耐熱層が第１セパレータの樹脂層で完全に覆われた状態となり、セパレータの巻き終わり端部を接着テープで巻き止めするときに、粉状の耐熱層が接着テープの貼付面に付着することがない。
（４）（３）に記載する捲回型電池の製造方法において、前記第１セパレータは、前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、前記第２セパレータは、少なくとも前記負極板と接触する側と反対側の面に耐熱層が形成されていること、を特徴とするので、正極に対向した面に耐熱層を有する正極対向型のセパレータを用いるときに、有効である。
【００１２】
（５）（３）または（４）に記載する捲回型電池の製造方法において、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、前記第１セパレータの切断部位より捲回側の部位を、引き延ばしておくことにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、を特徴とするので、共通の切断手段により第１セパレータ及び第２セパレータを切断することができ、本発明を簡易な構成で実現することができる。
【００１３】
（６）（３）または（４）に記載する捲回型電池の製造方法において、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、前記切断手段として、前記第１セパレータを切断する第１切断手段と、前記第２セパレータを切断する第２切断手段とを独立して設けること、前記第１切断手段の切断タイミングを、前記第２切断手段の切断タイミングより遅らせることにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、を特徴とするので、第２セパレータに別途張力を追加することなく本発明を実現することができる。
【００１４】
（７）（３）または（４）に記載する捲回型電池の製造方法において、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、前記切断手段として、前記第１セパレータを切断する第１切断手段と、前記第２セパレータを切断する第２切断手段とを独立して設けること、前記第１切断手段の切断部位を、前記第２切断手段の切断部位よりも前記供給部側にすることにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、を特徴とするので、第２セパレータに別途張力を追加することなく本発明を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係るリチウムイオン電池を示す斜視図である。
【図２】同電池の捲回電極体１０を示す断面図である。
【図３】図２のＢ部拡大図である。
【図４】電極捲回装置２０００の概略構成を示す図である。
【図５】セパレータカッター２０１３の構成の第１の実施例を示す図である。
【図６】セパレータカッター２０１３の構成の第２の実施例を示す図である。
【図７】第２実施例であって、図３と同じ部分を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る捲回型電池及びその製造方法を具体化した実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施形態では、ハイブリッド車両や電気自動車等の電動車両に搭載されるリチウムイオン二次電池に本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１７】
＜電池の構成＞
まず、リチウムイオン二次電池の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るリチウムイオン電池を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、リチウムイオン二次電池の内部構造を示す。図３は、図２のＢ部拡大図である。
リチウムイオン二次電池１は、図１に示すように、捲回電極体１０、正極集電部材５、負極集電部材６、及び電解液２を、電池容器４に収容して蓋３により密閉したものである。蓋３からは、正極集電部材５の正極端子部５ａと、負極集電部材６の負極端子部６ａが突出している。正極端子部５ａ、及び負極端子部６ａは各々、絶縁部材７、７を介して蓋３に取付けられている。蓋３には、安全弁８が取付けられている。
【００１８】
「電解液」
電解液２は、有機溶媒に電解質を溶解させたものである。有機溶媒として例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等のエステル系溶媒や、エステル系溶媒にγ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、ジエトキシエタン（ＤＥＥ）等のエーテル系溶媒等を配合した有機溶媒が挙げられる。また、電解質である塩として、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）やホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）などのリチウム塩を用いることができる。
【００１９】
「捲回電極体」
捲回電極体１０は、図２及び図３に示すように、両面に負極活物質層３２、３３が形成されている負極板３０と、両面に正極活物質層２２、２３が形成されている正極板２０と、正極板２０と負極板３０とを隔離する第１セパレータ４０及び第２セパレータ５０と、を重ね合わせて軸心に捲回したものである。捲回電極体１０の第１セパレータ４０と第２セパレータ５０とは、正極板２０と負極板３０との間に交互に配置されている。捲回電極体１０の最外周面は、第１セパレータ４０により形成されている。
【００２０】
「正極板」
正極板２０は、正極芯材であるアルミ箔２１にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極活物質を含む合材を塗布して、正極活物質層２２、２３を形成したものである。正極活物質として、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）等のリチウム複合酸化物、導電助材、バインダを含む合材を用いている。
正極板２０には、正極塗工部と、正極非塗工部とがある。正極塗工部は、正極芯材に正極活物質層２２、２３が形成されている箇所である。正極非塗工部は、正極芯材に正極活物質層２２、２３が形成されていない箇所である。本実施例では、アルミ箔２１の厚みは、約１０μｍであり、正極活物質層２２、２３の厚みは各々、６０〜７０μｍである。
正極集電部材５は、捲回電極体１０の正極芯材であるアルミ箔２１と接続されている。その材質は、アルミニウムである。
【００２１】
「負極板」
負極板３０は、負極芯材である銅箔３１にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質、導電助材、バインダを含む合材を塗布して、負極活物質層３２、３３を形成したものである。負極活物質として、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、黒鉛等の炭素系物質が用いられる。
負極板３０には、負極活物質層３２、３３が形成されている負極塗工部と、負極活物質層３２、３３が形成されていない負極非塗工部とがある。本実施例では、銅箔３１の厚みは、約１０μｍであり、負極活物質層３２、３３の厚みは各々、６０〜７０μｍである。
負極集電部材６は、捲回電極体１０の負極芯材である銅箔３１と接続されている。その材質は、銅である。
【００２２】
「セパレータ」
第１セパレータ４０は、樹脂層４１の内周表面のみに耐熱層４２が形成されたものである。樹脂層４１は、ポリエチレンやポリプロピレン等の多孔性フィルムである。第１セパレータ４０の厚みは、１０〜５０μｍ程度である。本実施例では、樹脂層４１の厚みが、約２０μｍであり、耐熱層４２の厚みが、４〜８μｍである。耐熱層４２は、ＨＲＬ(Heat Resistance Layer)と呼ばれる耐熱層である。耐熱層４２は、金属酸化物等からなる粉状の層である。耐熱層４２を第１セパレータ４０に形成することで、電池の過熱を防ぐことが行われている。
第２セパレータ５０は、樹脂層５１の少なくとも外周表面に耐熱層５２が形成されたものである。本実施例では、樹脂層５１の外周表面、内周表面の両面に耐熱層５２が形成されている。樹脂層５１は、ポリエチレンやポリプロピレン等の多孔性フィルムである。第２セパレータ５０の厚みは、１０〜５０μｍ程度である。本実施例では、樹脂層５１の厚みが、約２０μｍであり、耐熱層５２の厚みが、４〜８μｍである。耐熱層５２は、ＨＲＬ(Heat Resistance Layer)と呼ばれる耐熱層であっても良いし、他の種類の耐熱層であっても良い。一例としては、耐熱層５２は、金属酸化物等からなる粉状の層である。
【００２３】
図２、図３に示すように、捲回されたものの内側から、正極板２０、第１セパレータ４０、負極板３０、第２セパレータ５０の順で、順次重ね合わされている。
正極板２０は、アルミ箔２１の内周面側に正極活物質層２２が形成され、外周側に正極活物質層２３が形成されている。第１セパレータ４０は、本実施例では、内周表面のみに耐熱層４２が形成されている。
負極板３０は、銅箔３１の内周面側に負極活物質層３２が形成され、外周側に負極活物質層３３が形成されている。第２セパレータ５０は、少なくとも負極板３０と接触する内周面と反対側の面である外周表面に耐熱層５２が形成されている。本実施例では、第２セパレータ５０の外周表面、及び内周表面の両面に耐熱層５２が形成されている。
ここで、正極対向型のセパレータを用いる理由は、セパレータ樹脂材料、例えば、ＰＥは、正極と反応する可能性があり、それを回避するためである。また、捲回順序を、内側から正極板／第１セパレータ／負極板／第２セパレータとしているのは、負極の銅くずが捲回装置へ混入することを抑制するためである。
【００２４】
図３に拡大図で示すように、正極板２０が終了端部２０ａで途切れたあとも、第１セパレータ４０は、さらに１周捲回部４０ｂを形成する。ここで、１周捲回部４０ｂとは、正極板２０が途切れた後も、約１周分余分に捲回されている第１セパレータ４０の部分をいう。負極板３０の終了端部３０ａは、正極板２０の終了端部２０ａとほぼ同じ位置で終了する。負極板３０の外側にある第２セパレータ５０は、負極板３０の終了端部３０ａを覆った位置で、終了端部５０ａ（５２ａ、５１ａ、５２ａ）として終了する。
第１セパレータ４０は、１周捲回部４０ｂにより、第２セパレータ５０の終了端部５０ａを覆った位置で、終了端部４０ａとして終了する。ここで、終了端部４０ａは、１周捲回部４０ｂの終端に近い部分をいう。また、終了端部５０ａは、第２セパレータ５０の終端に近い部分をいう。
ここで、第１セパレータ４０の１周捲回部４０ｂ、及び終了端部４０ａの外周面側には、樹脂層４１ｂ、４１ａが配置されている。
そして、第１セパレータ４０の終了端部４０ａである樹脂層４１ａの外周表面に接着テープ１１の一端部の接着面１１ａを接着する。そして、接着テープ１１の他端部の接着面１１ａを１周捲回部４０ｂの樹脂層４１ｂの外周面に接着する。これにより、樹脂面同士を接着できるため、接着テープ１１が剥離することが無い。
【００２５】
次に、本実施例の捲回型電極を製造する方法について説明する。
本実施例の電極捲回装置２０００の概略構成を図４に示す。電極捲回装置２０００は、図４に示すように、正極板２０、第１セパレータ４０、負極板３０、及び第２セパレータ５０の順で、重ね合わせて捲回して、一巻の捲回電極体１０を連続的に製造するための装置である。図４では、電極捲回装置２０００の各部が実線で、捲回に供される各部材が破線で描かれている。
電極捲回装置２０００は、図４に示すように、正極板巻き出し部２００１、第１セパレータ巻き出し部２００３、負極板巻き出し部２００２、及び第２セパレータ巻き出し部２００４と、捲回部２００５ａ、２００５ｂ、２００５ｃと、駆動部２００６と、正極板用カッター２０１１と、負極板用カッター２０１２と、セパレータ用カッター２０１３と、正極板把持部２０２１と、負極板把持部２０２２と、押圧ローラ２１００とを有している。
【００２６】
正極板巻き出し部２００１は、捲回部２００５ａに供給する正極板２０を巻き出すためのものである。負極板巻き出し部２００２は、捲回部２００５ａに供給する負極板３０を巻き出すためのものである。第２セパレータ巻き出し部２００３、第１セパレータ巻き出し部２００４は、それぞれ、捲回部２００５ａに供給する第１セパレータ４０、第２セパレータ５０を巻き出すためのものである。
【００２７】
次に、本実施例の技術的特徴部分である最終端の形成方法について詳細に説明する。図４のセパレータ用カッター２０１３の構成の第１の実施例を図５に示す。
捲回電極体１０と、セパレータ切断用の１個のセパレータカッター６１の中間位置に、上下に移動可能なダンシングブレード６０が設けられている。
そして、セパレータカッター６１を駆動する前に、ダンシングブレード６０を上方向に移動させ、第１セパレータ４０に、１周捲回部４０ｂの長さに相当する山なりの余裕部分を形成する。この状態で、セパレータカッター６１を駆動して、第１セパレータ４０と第２セパレータ５０とを同時に切断する。なお、正極板２０は、適切な箇所で正極板用カッター２０１１により切断されており、負極板３０は、適切な箇所で負極板用カッター２０１２により切断されている。
これにより、第１セパレータ４０の終了端部４０ａは、第２セパレータ５０の終了端部５０ａより１周捲回分以上長くなっているので、図２、図３に示す構造を実現できる。
【００２８】
次に、図４のセパレータ用カッター２０１３の第２の実施例について、図６に基づいて説明する。
捲回電極体１０に捲回される第１セパレータ４０と第２セパレータ５０の直線部分には、第１セパレータカッター７１と第２セパレータカッター７２が付設されている。
第１セパレータカッター７１と第２セパレータカッター７２とは、第１セパレータ４０の１周捲回４０ｂの長さに相当する距離離れて設置されている。第１セパレータカッター７１は、第１セパレータ４０のみを切断でき、第２セパレータカッター７２は、第２セパレータ５０のみを切断できる構造となっている。
第１セパレータカッター７１と第２セパレータカッター７２とを同時に駆動することにより、第１セパレータ４０の終了端部４０ａは、第２セパレータ５０の終了端部５０ａより１周捲回分以上長くなっているので、図２、図３に示す構造を実現できる。
第２実施例では、第１セパレータカッター７１と第２セパレータカッター７２とを同時に駆動しているが、駆動するタイミングを適宜変えれば、第１セパレータカッター７１と第２セパレータカッター７２の距離を近づけて、装置をコンパクト化することができる。
第１セパレータカッター７１と第２セパレータカッター７２とを、ほとんど同じ箇所に配置すれば、全体装置を最もコンパクト化することができる。
【００２９】
以上詳細に説明したように、本実施例の捲回型電池、または捲回型電池の製造方法によれば、両面に正極活物質層２２、２３が形成された正極板２０と、両面に負極活物質層３２，３３が形成された負極板３０と、正極板２０と負極板３０との間に、内周面に耐熱層４２が形成された第１セパレータ４０と、外周面に耐熱層５２が形成された第２セパレータ５０とが捲回され、第２セパレータ５０が最外周に捲回された捲回電極体を有する捲回型電池において、第１セパレータ４０の外周面は、耐熱層４２が形成されていない樹脂層４１からなること、第１セパレータ４０を第２セパレータ５０よりも長く捲回し、第１セパレータ４０の１周捲回部４０ｂの外周面に接着テープ１１で接着したこと、を特徴とするので、接着テープ１１により第１セパレータ４０の樹脂層４１同士を接着することが可能となるため、セパレータの巻き終わり端部を接着テープにより確実に接着することができる。
特に、また、本実施例の捲回型電池、または捲回型電池の製造方法によれば、両面に正極活物質層２２、２３が形成された正極板２０と、正極板２０と接触する側の表面のみに耐熱層４２が形成された第１セパレータ４０と、両面に負極活物質層３２、３３が形成された負極板３０と、負極板３０と接触する側の表面、及びその反対側の表面の両面に耐熱層５２が形成された第２セパレータ５０とが、順次重ね合わされて捲回された捲回電極体１０を有する捲回型電池において、第１セパレータ４０の外周面は、耐熱層４２が形成されていない樹脂層４１からなること、第１セパレータ４０を第２セパレータ５０よりも長く捲回し、第１セパレータ４０の巻き終わり端部である終了端部４０ａの外周面を、第１セパレータ４０の１周捲回部４０ｂの外周面に接着テープ１１で接着したこと、を特徴とするので、接着テープ１１により第１セパレータ４０の樹脂層４１同士を接着することが可能となるため、セパレータの巻き終わり端部を接着テープにより確実に接着することができる。
近年、第２セパレータ５０の両面に耐熱層５２を形成することが行われている。そのときに、本実施例は、特に有効である。
【００３０】
また、図５の方法によれば、第１セパレータ４０、及び第２セパレータ５０を、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時にセパレータカッター６１により切断して巻き終わり端部を形成すること、第１セパレータ４０の切断部位より捲回側の部位を、例えば、引出し方向と交差する方向へ引き延ばしておくことにより、第１セパレータ４０を第２セパレータ５０よりも、１周巻回部４０ｂの分以上長く捲回すること、を特徴とするので、共通のセパレータカッター６１により第１セパレータ４０、及び第２セパレータ５０を切断することができ、本発明を簡易な構成で実現することができる。
【００３１】
また、図６の方法によれば、第１セパレータ４０、及び第２セパレータ５０を、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、切断手段として、第１セパレータ４０を切断する第１セパレータカッター７１と、第２セパレータ５０を切断する第２セパレータカッター７２とを独立して設けること、第１セパレータカッター７１の切断タイミングを、第２セパレータカッター７２の切断タイミングより遅らせることにより、第１セパレータ４０を第２セパレータ５０よりも、１周巻回部４０ｂの分以上長く捲回すること、を特徴とするので、第１セパレータ４０に別途ダンシングブレードを追加することなく本発明を実現することができる。
【００３２】
また、図６の方法によれば、第１セパレータ４０、及び第２セパレータ５０を、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、切断手段として、第１セパレータ４０を切断する第１セパレータカッター７１と、第２セパレータ５０を切断する第２セパレータカッター７２とを独立して設けること、第１セパレータカッター７１の切断部位を、第２セパレータカッター７２の切断部位よりも供給部側にすることにより、第１セパレータ４０を第２セパレータ５０よりも、１周捲回部４０ｂの分以上長く捲回すること、を特徴とするので、第１セパレータ４０に別途ダンシングブレードを追加することなく本発明を実現することができる。
【００３３】
次に、第２実施例について説明する。第２の実施例は、ほとんどの内容が第１実施例と同じなので、第１実施例と相違する点のみ詳細に説明して、同じ部分の説明を割愛する。
図７に、図３に対応する図を示す。図７に示すように、第２実施例では、第２セパレータ５０の樹脂層５１の外周面（正極に対向する面）にのみ耐熱層５２が形成されている。
捲回型電池の製造工程においては、種々の事情によりＨＲＬセパレータである第２セパレータ５０の耐熱層５２が外周側に配置されることがあるが、第２実施例によれば第１セパレータ４０の樹脂層４１により捲回電極体１０の最外周面が形成されるので、第２セパレータ５０の耐熱層５２が第１セパレータ４０の樹脂層４１で完全に覆われた状態となり、セパレータの巻き終わり端部を接着テープ１１で巻き止めするときに、粉状の耐熱層が接着テープの貼付面に付着することがない。
【００３４】
なお、上記した実施形態及びその変更例は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
例えば、上記実施例では、扁平型電池について説明したが、捲回電極体を用いた他形状の電池、例えば、捲回電極体を円筒形状の捲回電極体を有する丸型電池にも適用することができる。
また、リチウムイオン二次電池に限らない。ニッケル水素電池やその他の二次電池にも適用することができる。また、電池であれば、二次電池に限らず、一次電池にも適用することができる。
また、図５では、第１セパレータ４０を引き延ばす方向を、引き出し方向と垂直に交差する方向としているが、平行な方向に引き出しても良い。
【符号の説明】
【００３５】
１…リチウムイオン二次電池（捲回型電池）
２…電解液
３…蓋
４…電池容器
５…正極集電部材
５ａ…正極端子部
６…負極集電部材
６ａ…負極端子部
１０…捲回電極体
１１…接着テープ
２０…正極板
２１…アルミ箔
２２…正極活物質層
２３…正極活物質層
３０…負極板
３１…銅箔
３２…負極活物質層
３３…負極活物質層
４０…第１セパレータ
４１…樹脂層
４２…耐熱層
５０…第２セパレータ
５１…樹脂層
５２…耐熱層
６０ ダンシングブレード
６１ セパレータカッター
７１ 第１セパレータカッター
７２ 第２セパレータカッター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両面に正極活物質層が形成された正極板と、正極板と接触する側の面に耐熱層が形成された第１セパレータと、両面に負極活物質層が形成された負極板と、少なくとも負極板と接触する側と反対側の面に耐熱層が形成された第２セパレータとが、順次重ね合わされて捲回された捲回電極体を有する捲回型電池、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電池は、携帯電話やパーソナルコンピュータ等の電子機器、ハイブリッド車両や電気自動車等の車両など、多岐にわたる分野で利用されている。このような電池として、正極活物質を塗工した正極板と、負極活物質を塗工した負極板と、正極板と負極板とを隔離するセパレータとを重ねて合わせて捲回した捲回型電池が知られている（特許文献１参照）。この捲回型電池では、二枚のセパレータが、正極板と負極板との間に、交互に一枚ずつ配置されている。そして、最外周面を形成するセパレータの端部を、接着テープにより接着して巻き止めすることが行われている。
【０００３】
ところで、電池の製造に使用されるセパレータは、正極板と負極板とを絶縁するための樹脂層を有している。そして、セパレータの中には、ＨＲＬ(Heat Resistance Layer)と呼ばれる耐熱層を有するもの（ＨＲＬセパレータ）がある。この耐熱層は、例えば、金属酸化物等からなる粉状の層である。この耐熱層をセパレータに形成することで、電池の過熱を防ぐことが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４９５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術には、次のような問題があった。
捲回型電池の製造にＨＲＬセパレータを使用する際、耐熱層やセパレータの種類その他の事情によって、耐熱層がセパレータの外周側に配置されることがあった。この場合、セパレータの巻き終わり端部を接着テープで巻き止めしたときに、粉状の耐熱層が接着テープの貼付面に付着して、粉状の耐熱層が樹脂層から剥離し、接着テープが剥がれ、捲回した捲回電極体の端部が離れてしまう問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、セパレータの巻き終わり端部を接着テープにより確実に接着することができる捲回型電池、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る捲回型電池は、次のような特徴を有している。
（１）両面に正極活物質層が形成された正極板と、両面に負極活物質層が形成された負極板と、前記正極板と前記負極板との間に、内周面に耐熱層が形成された第１セパレータと、外周面に耐熱層が形成された第２セパレータとが交互に捲回され、前記第２セパレータが最外周に捲回された捲回電極体を有する捲回型電池において、第１セパレータの外周面は、耐熱層が形成されていない樹脂層からなること、第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回し、第１セパレータの巻き終わり端部の外周面を、第１セパレータの外周面に接着テープで接着したこと、を特徴とする。
（２）（１）に記載する捲回型電池において、前記第１セパレータは、前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、前記第２セパレータは、少なくとも前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、を特徴とする。
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る捲回型電池の製造方法は、次のような特徴を有している。
（３）両面に正極活物質層が形成された正極板と、両面に負極活物質層が形成された負極板と、前記正極板と前記負極板との間に、内周面に耐熱層が形成された第１セパレータと、外周面に耐熱層が形成された第２セパレータとが交互に捲回され、前記第２セパレータが最外周に捲回された捲回電極体を有する捲回型電池の製造方法において、第１セパレータの外周面は、耐熱層が形成されていない樹脂層からなること、第１パレータを前記第２セパレータよりも長く捲回し、第１セパレータの巻き終わり端部の外周面を、第１セパレータの外周面に接着テープで接着すること、を特徴とする。
（４）（３）に記載する捲回型電池の製造方法において、前記第１セパレータは、前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、前記第２セパレータは、少なくとも前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、を特徴とする。
【０００９】
（５）（３）または（４）に記載する捲回型電池の製造方法において、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、前記第１セパレータの切断部位より捲回側の部位を、引き延ばしておくことにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、を特徴とする。
（６）（３）または（４）に記載する捲回型電池の製造方法において、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、前記切断手段として、前記第１セパレータを切断する第１切断手段と、前記第２セパレータを切断する第２切断手段とを独立して設けること、前記第１切断手段の切断タイミングを、前記第２切断手段の切断タイミングより遅らせることにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、を特徴とする。
（７）（３）または（４）に記載する捲回型電池の製造方法において、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、前記切断手段として、前記第１セパレータを切断する第１切断手段と、前記第２セパレータを切断する第２切断手段とを独立して設けること、前記第１切断手段の切断部位を、前記第２切断手段の切断部位よりも前記供給部側にすることにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記特徴を有する捲回型電池は、次のような作用及び効果を奏する。
（１）両面に正極活物質層が形成された正極板と、両面に負極活物質層が形成された負極板と、前記正極板と前記負極板との間に、内周面に耐熱層が形成された第１セパレータと、外周面に耐熱層が形成された第２セパレータとが交互に捲回され、前記第２セパレータが最外周に捲回された捲回電極体を有する捲回型電池において、第１セパレータの外周面は、耐熱層が形成されていない樹脂層からなること、第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回し、第１セパレータの巻き終わり端部の外周面を、第１セパレータの外周面に接着テープで接着したこと、を特徴とするので、接着テープにより第１セパレータの樹脂層同士を接着することが可能となるため、セパレータの巻き終わり端部を接着テープにより確実に接着することができる。近年、第２セパレータの両面に耐熱層を形成することが行われている。そのときに、本発明は、特に有効である。
（２）（１）に記載する捲回型電池において、前記第１セパレータは、前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、前記第２セパレータは、少なくとも前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、を特徴とするので、正極に対向した面に耐熱層を有する正極対向型のセパレータを用いるときに、有効である。ここで、正極対向型のセパレータを用いる理由は、セパレータ樹脂材料、例えば、ＰＥは、正極と反応する可能性があり、それを回避するためである。また、捲回順序を、内側から正極板／セパレータ１／負極板／セパレータ２としているのは、負極の銅くずが捲回装置へ混入することを抑制するためである。
【００１１】
上記特徴を有する捲回型電池の製造方法は、次のような作用及び効果を奏する。
（３）両面に正極活物質層が形成された正極板と、両面に負極活物質層が形成された負極板と、前記正極板と前記負極板との間に、内周面に耐熱層が形成された第１セパレータと、外周面に耐熱層が形成された第２セパレータとが交互に捲回され、前記第２セパレータが最外周に捲回された捲回電極体を有する捲回型電池の製造方法において、第１セパレータの外周面は、耐熱層が形成されていない樹脂層からなること、第１パレータを前記第２セパレータよりも長く捲回し、第１セパレータの巻き終わり端部の外周面を、第１セパレータの外周面に接着テープで接着すること、を特徴とするので、接着テープにより第１セパレータの樹脂層同士を接着することが可能となるため、セパレータの巻き終わり端部を接着テープにより確実に接着することができる。特に、捲回型電池の製造工程においては、種々の事情によりＨＲＬセパレータの耐熱層が外周側に配置されることがあるが、本発明によれば第１セパレータの樹脂層により捲回電極体の最外周面が形成されるので、第２セパレータの耐熱層が第１セパレータの樹脂層で完全に覆われた状態となり、セパレータの巻き終わり端部を接着テープで巻き止めするときに、粉状の耐熱層が接着テープの貼付面に付着することがない。
（４）（３）に記載する捲回型電池の製造方法において、前記第１セパレータは、前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、前記第２セパレータは、少なくとも前記負極板と接触する側と反対側の面に耐熱層が形成されていること、を特徴とするので、正極に対向した面に耐熱層を有する正極対向型のセパレータを用いるときに、有効である。
【００１２】
（５）（３）または（４）に記載する捲回型電池の製造方法において、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、前記第１セパレータの切断部位より捲回側の部位を、引き延ばしておくことにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、を特徴とするので、共通の切断手段により第１セパレータ及び第２セパレータを切断することができ、本発明を簡易な構成で実現することができる。
【００１３】
（６）（３）または（４）に記載する捲回型電池の製造方法において、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、前記切断手段として、前記第１セパレータを切断する第１切断手段と、前記第２セパレータを切断する第２切断手段とを独立して設けること、前記第１切断手段の切断タイミングを、前記第２切断手段の切断タイミングより遅らせることにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、を特徴とするので、第２セパレータに別途張力を追加することなく本発明を実現することができる。
【００１４】
（７）（３）または（４）に記載する捲回型電池の製造方法において、前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、前記切断手段として、前記第１セパレータを切断する第１切断手段と、前記第２セパレータを切断する第２切断手段とを独立して設けること、前記第１切断手段の切断部位を、前記第２切断手段の切断部位よりも前記供給部側にすることにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、を特徴とするので、第２セパレータに別途張力を追加することなく本発明を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係るリチウムイオン電池を示す斜視図である。
【図２】同電池の捲回電極体１０を示す断面図である。
【図３】図２のＢ部拡大図である。
【図４】電極捲回装置２０００の概略構成を示す図である。
【図５】セパレータカッター２０１３の構成の第１の実施例を示す図である。
【図６】セパレータカッター２０１３の構成の第２の実施例を示す図である。
【図７】第２実施例であって、図３と同じ部分を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る捲回型電池及びその製造方法を具体化した実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施形態では、ハイブリッド車両や電気自動車等の電動車両に搭載されるリチウムイオン二次電池に本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１７】
＜電池の構成＞
まず、リチウムイオン二次電池の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るリチウムイオン電池を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図であり、リチウムイオン二次電池の内部構造を示す。図３は、図２のＢ部拡大図である。
リチウムイオン二次電池１は、図１に示すように、捲回電極体１０、正極集電部材５、負極集電部材６、及び電解液２を、電池容器４に収容して蓋３により密閉したものである。蓋３からは、正極集電部材５の正極端子部５ａと、負極集電部材６の負極端子部６ａが突出している。正極端子部５ａ、及び負極端子部６ａは各々、絶縁部材７、７を介して蓋３に取付けられている。蓋３には、安全弁８が取付けられている。
【００１８】
「電解液」
電解液２は、有機溶媒に電解質を溶解させたものである。有機溶媒として例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等のエステル系溶媒や、エステル系溶媒にγ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、ジエトキシエタン（ＤＥＥ）等のエーテル系溶媒等を配合した有機溶媒が挙げられる。また、電解質である塩として、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）やホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）などのリチウム塩を用いることができる。
【００１９】
「捲回電極体」
捲回電極体１０は、図２及び図３に示すように、両面に負極活物質層３２、３３が形成されている負極板３０と、両面に正極活物質層２２、２３が形成されている正極板２０と、正極板２０と負極板３０とを隔離する第１セパレータ４０及び第２セパレータ５０と、を重ね合わせて軸心に捲回したものである。捲回電極体１０の第１セパレータ４０と第２セパレータ５０とは、正極板２０と負極板３０との間に交互に配置されている。捲回電極体１０の最外周面は、第１セパレータ４０により形成されている。
【００２０】
「正極板」
正極板２０は、正極芯材であるアルミ箔２１にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極活物質を含む合材を塗布して、正極活物質層２２、２３を形成したものである。正極活物質として、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）等のリチウム複合酸化物、導電助材、バインダを含む合材を用いている。
正極板２０には、正極塗工部と、正極非塗工部とがある。正極塗工部は、正極芯材に正極活物質層２２、２３が形成されている箇所である。正極非塗工部は、正極芯材に正極活物質層２２、２３が形成されていない箇所である。本実施例では、アルミ箔２１の厚みは、約１０μｍであり、正極活物質層２２、２３の厚みは各々、６０〜７０μｍである。
正極集電部材５は、捲回電極体１０の正極芯材であるアルミ箔２１と接続されている。その材質は、アルミニウムである。
【００２１】
「負極板」
負極板３０は、負極芯材である銅箔３１にリチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質、導電助材、バインダを含む合材を塗布して、負極活物質層３２、３３を形成したものである。負極活物質として、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、黒鉛等の炭素系物質が用いられる。
負極板３０には、負極活物質層３２、３３が形成されている負極塗工部と、負極活物質層３２、３３が形成されていない負極非塗工部とがある。本実施例では、銅箔３１の厚みは、約１０μｍであり、負極活物質層３２、３３の厚みは各々、６０〜７０μｍである。
負極集電部材６は、捲回電極体１０の負極芯材である銅箔３１と接続されている。その材質は、銅である。
【００２２】
「セパレータ」
第１セパレータ４０は、樹脂層４１の内周表面のみに耐熱層４２が形成されたものである。樹脂層４１は、ポリエチレンやポリプロピレン等の多孔性フィルムである。第１セパレータ４０の厚みは、１０〜５０μｍ程度である。本実施例では、樹脂層４１の厚みが、約２０μｍであり、耐熱層４２の厚みが、４〜８μｍである。耐熱層４２は、ＨＲＬ(Heat Resistance Layer)と呼ばれる耐熱層である。耐熱層４２は、金属酸化物等からなる粉状の層である。耐熱層４２を第１セパレータ４０に形成することで、電池の過熱を防ぐことが行われている。
第２セパレータ５０は、樹脂層５１の少なくとも外周表面に耐熱層５２が形成されたものである。本実施例では、樹脂層５１の外周表面、内周表面の両面に耐熱層５２が形成されている。樹脂層５１は、ポリエチレンやポリプロピレン等の多孔性フィルムである。第２セパレータ５０の厚みは、１０〜５０μｍ程度である。本実施例では、樹脂層５１の厚みが、約２０μｍであり、耐熱層５２の厚みが、４〜８μｍである。耐熱層５２は、ＨＲＬ(Heat Resistance Layer)と呼ばれる耐熱層であっても良いし、他の種類の耐熱層であっても良い。一例としては、耐熱層５２は、金属酸化物等からなる粉状の層である。
【００２３】
図２、図３に示すように、捲回されたものの内側から、正極板２０、第１セパレータ４０、負極板３０、第２セパレータ５０の順で、順次重ね合わされている。
正極板２０は、アルミ箔２１の内周面側に正極活物質層２２が形成され、外周側に正極活物質層２３が形成されている。第１セパレータ４０は、本実施例では、内周表面のみに耐熱層４２が形成されている。
負極板３０は、銅箔３１の内周面側に負極活物質層３２が形成され、外周側に負極活物質層３３が形成されている。第２セパレータ５０は、少なくとも負極板３０と接触する内周面と反対側の面である外周表面に耐熱層５２が形成されている。本実施例では、第２セパレータ５０の外周表面、及び内周表面の両面に耐熱層５２が形成されている。
ここで、正極対向型のセパレータを用いる理由は、セパレータ樹脂材料、例えば、ＰＥは、正極と反応する可能性があり、それを回避するためである。また、捲回順序を、内側から正極板／第１セパレータ／負極板／第２セパレータとしているのは、負極の銅くずが捲回装置へ混入することを抑制するためである。
【００２４】
図３に拡大図で示すように、正極板２０が終了端部２０ａで途切れたあとも、第１セパレータ４０は、さらに１周捲回部４０ｂを形成する。ここで、１周捲回部４０ｂとは、正極板２０が途切れた後も、約１周分余分に捲回されている第１セパレータ４０の部分をいう。負極板３０の終了端部３０ａは、正極板２０の終了端部２０ａとほぼ同じ位置で終了する。負極板３０の外側にある第２セパレータ５０は、負極板３０の終了端部３０ａを覆った位置で、終了端部５０ａ（５２ａ、５１ａ、５２ａ）として終了する。
第１セパレータ４０は、１周捲回部４０ｂにより、第２セパレータ５０の終了端部５０ａを覆った位置で、終了端部４０ａとして終了する。ここで、終了端部４０ａは、１周捲回部４０ｂの終端に近い部分をいう。また、終了端部５０ａは、第２セパレータ５０の終端に近い部分をいう。
ここで、第１セパレータ４０の１周捲回部４０ｂ、及び終了端部４０ａの外周面側には、樹脂層４１ｂ、４１ａが配置されている。
そして、第１セパレータ４０の終了端部４０ａである樹脂層４１ａの外周表面に接着テープ１１の一端部の接着面１１ａを接着する。そして、接着テープ１１の他端部の接着面１１ａを１周捲回部４０ｂの樹脂層４１ｂの外周面に接着する。これにより、樹脂面同士を接着できるため、接着テープ１１が剥離することが無い。
【００２５】
次に、本実施例の捲回型電極を製造する方法について説明する。
本実施例の電極捲回装置２０００の概略構成を図４に示す。電極捲回装置２０００は、図４に示すように、正極板２０、第１セパレータ４０、負極板３０、及び第２セパレータ５０の順で、重ね合わせて捲回して、一巻の捲回電極体１０を連続的に製造するための装置である。図４では、電極捲回装置２０００の各部が実線で、捲回に供される各部材が破線で描かれている。
電極捲回装置２０００は、図４に示すように、正極板巻き出し部２００１、第１セパレータ巻き出し部２００３、負極板巻き出し部２００２、及び第２セパレータ巻き出し部２００４と、捲回部２００５ａ、２００５ｂ、２００５ｃと、駆動部２００６と、正極板用カッター２０１１と、負極板用カッター２０１２と、セパレータ用カッター２０１３と、正極板把持部２０２１と、負極板把持部２０２２と、押圧ローラ２１００とを有している。
【００２６】
正極板巻き出し部２００１は、捲回部２００５ａに供給する正極板２０を巻き出すためのものである。負極板巻き出し部２００２は、捲回部２００５ａに供給する負極板３０を巻き出すためのものである。第２セパレータ巻き出し部２００３、第１セパレータ巻き出し部２００４は、それぞれ、捲回部２００５ａに供給する第１セパレータ４０、第２セパレータ５０を巻き出すためのものである。
【００２７】
次に、本実施例の技術的特徴部分である最終端の形成方法について詳細に説明する。図４のセパレータ用カッター２０１３の構成の第１の実施例を図５に示す。
捲回電極体１０と、セパレータ切断用の１個のセパレータカッター６１の中間位置に、上下に移動可能なダンシングブレード６０が設けられている。
そして、セパレータカッター６１を駆動する前に、ダンシングブレード６０を上方向に移動させ、第１セパレータ４０に、１周捲回部４０ｂの長さに相当する山なりの余裕部分を形成する。この状態で、セパレータカッター６１を駆動して、第１セパレータ４０と第２セパレータ５０とを同時に切断する。なお、正極板２０は、適切な箇所で正極板用カッター２０１１により切断されており、負極板３０は、適切な箇所で負極板用カッター２０１２により切断されている。
これにより、第１セパレータ４０の終了端部４０ａは、第２セパレータ５０の終了端部５０ａより１周捲回分以上長くなっているので、図２、図３に示す構造を実現できる。
【００２８】
次に、図４のセパレータ用カッター２０１３の第２の実施例について、図６に基づいて説明する。
捲回電極体１０に捲回される第１セパレータ４０と第２セパレータ５０の直線部分には、第１セパレータカッター７１と第２セパレータカッター７２が付設されている。
第１セパレータカッター７１と第２セパレータカッター７２とは、第１セパレータ４０の１周捲回４０ｂの長さに相当する距離離れて設置されている。第１セパレータカッター７１は、第１セパレータ４０のみを切断でき、第２セパレータカッター７２は、第２セパレータ５０のみを切断できる構造となっている。
第１セパレータカッター７１と第２セパレータカッター７２とを同時に駆動することにより、第１セパレータ４０の終了端部４０ａは、第２セパレータ５０の終了端部５０ａより１周捲回分以上長くなっているので、図２、図３に示す構造を実現できる。
第２実施例では、第１セパレータカッター７１と第２セパレータカッター７２とを同時に駆動しているが、駆動するタイミングを適宜変えれば、第１セパレータカッター７１と第２セパレータカッター７２の距離を近づけて、装置をコンパクト化することができる。
第１セパレータカッター７１と第２セパレータカッター７２とを、ほとんど同じ箇所に配置すれば、全体装置を最もコンパクト化することができる。
【００２９】
以上詳細に説明したように、本実施例の捲回型電池、または捲回型電池の製造方法によれば、両面に正極活物質層２２、２３が形成された正極板２０と、両面に負極活物質層３２，３３が形成された負極板３０と、正極板２０と負極板３０との間に、内周面に耐熱層４２が形成された第１セパレータ４０と、外周面に耐熱層５２が形成された第２セパレータ５０とが捲回され、第２セパレータ５０が最外周に捲回された捲回電極体を有する捲回型電池において、第１セパレータ４０の外周面は、耐熱層４２が形成されていない樹脂層４１からなること、第１セパレータ４０を第２セパレータ５０よりも長く捲回し、第１セパレータ４０の１周捲回部４０ｂの外周面に接着テープ１１で接着したこと、を特徴とするので、接着テープ１１により第１セパレータ４０の樹脂層４１同士を接着することが可能となるため、セパレータの巻き終わり端部を接着テープにより確実に接着することができる。
特に、また、本実施例の捲回型電池、または捲回型電池の製造方法によれば、両面に正極活物質層２２、２３が形成された正極板２０と、正極板２０と接触する側の表面のみに耐熱層４２が形成された第１セパレータ４０と、両面に負極活物質層３２、３３が形成された負極板３０と、負極板３０と接触する側の表面、及びその反対側の表面の両面に耐熱層５２が形成された第２セパレータ５０とが、順次重ね合わされて捲回された捲回電極体１０を有する捲回型電池において、第１セパレータ４０の外周面は、耐熱層４２が形成されていない樹脂層４１からなること、第１セパレータ４０を第２セパレータ５０よりも長く捲回し、第１セパレータ４０の巻き終わり端部である終了端部４０ａの外周面を、第１セパレータ４０の１周捲回部４０ｂの外周面に接着テープ１１で接着したこと、を特徴とするので、接着テープ１１により第１セパレータ４０の樹脂層４１同士を接着することが可能となるため、セパレータの巻き終わり端部を接着テープにより確実に接着することができる。
近年、第２セパレータ５０の両面に耐熱層５２を形成することが行われている。そのときに、本実施例は、特に有効である。
【００３０】
また、図５の方法によれば、第１セパレータ４０、及び第２セパレータ５０を、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時にセパレータカッター６１により切断して巻き終わり端部を形成すること、第１セパレータ４０の切断部位より捲回側の部位を、例えば、引出し方向と交差する方向へ引き延ばしておくことにより、第１セパレータ４０を第２セパレータ５０よりも、１周巻回部４０ｂの分以上長く捲回すること、を特徴とするので、共通のセパレータカッター６１により第１セパレータ４０、及び第２セパレータ５０を切断することができ、本発明を簡易な構成で実現することができる。
【００３１】
また、図６の方法によれば、第１セパレータ４０、及び第２セパレータ５０を、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、切断手段として、第１セパレータ４０を切断する第１セパレータカッター７１と、第２セパレータ５０を切断する第２セパレータカッター７２とを独立して設けること、第１セパレータカッター７１の切断タイミングを、第２セパレータカッター７２の切断タイミングより遅らせることにより、第１セパレータ４０を第２セパレータ５０よりも、１周巻回部４０ｂの分以上長く捲回すること、を特徴とするので、第１セパレータ４０に別途ダンシングブレードを追加することなく本発明を実現することができる。
【００３２】
また、図６の方法によれば、第１セパレータ４０、及び第２セパレータ５０を、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、切断手段として、第１セパレータ４０を切断する第１セパレータカッター７１と、第２セパレータ５０を切断する第２セパレータカッター７２とを独立して設けること、第１セパレータカッター７１の切断部位を、第２セパレータカッター７２の切断部位よりも供給部側にすることにより、第１セパレータ４０を第２セパレータ５０よりも、１周捲回部４０ｂの分以上長く捲回すること、を特徴とするので、第１セパレータ４０に別途ダンシングブレードを追加することなく本発明を実現することができる。
【００３３】
次に、第２実施例について説明する。第２の実施例は、ほとんどの内容が第１実施例と同じなので、第１実施例と相違する点のみ詳細に説明して、同じ部分の説明を割愛する。
図７に、図３に対応する図を示す。図７に示すように、第２実施例では、第２セパレータ５０の樹脂層５１の外周面（正極に対向する面）にのみ耐熱層５２が形成されている。
捲回型電池の製造工程においては、種々の事情によりＨＲＬセパレータである第２セパレータ５０の耐熱層５２が外周側に配置されることがあるが、第２実施例によれば第１セパレータ４０の樹脂層４１により捲回電極体１０の最外周面が形成されるので、第２セパレータ５０の耐熱層５２が第１セパレータ４０の樹脂層４１で完全に覆われた状態となり、セパレータの巻き終わり端部を接着テープ１１で巻き止めするときに、粉状の耐熱層が接着テープの貼付面に付着することがない。
【００３４】
なお、上記した実施形態及びその変更例は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。
例えば、上記実施例では、扁平型電池について説明したが、捲回電極体を用いた他形状の電池、例えば、捲回電極体を円筒形状の捲回電極体を有する丸型電池にも適用することができる。
また、リチウムイオン二次電池に限らない。ニッケル水素電池やその他の二次電池にも適用することができる。また、電池であれば、二次電池に限らず、一次電池にも適用することができる。
また、図５では、第１セパレータ４０を引き延ばす方向を、引き出し方向と垂直に交差する方向としているが、平行な方向に引き出しても良い。
【符号の説明】
【００３５】
１…リチウムイオン二次電池（捲回型電池）
２…電解液
３…蓋
４…電池容器
５…正極集電部材
５ａ…正極端子部
６…負極集電部材
６ａ…負極端子部
１０…捲回電極体
１１…接着テープ
２０…正極板
２１…アルミ箔
２２…正極活物質層
２３…正極活物質層
３０…負極板
３１…銅箔
３２…負極活物質層
３３…負極活物質層
４０…第１セパレータ
４１…樹脂層
４２…耐熱層
５０…第２セパレータ
５１…樹脂層
５２…耐熱層
６０ ダンシングブレード
６１ セパレータカッター
７１ 第１セパレータカッター
７２ 第２セパレータカッター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面に正極活物質層が形成された正極板と、両面に負極活物質層が形成された負極板と、前記正極板と前記負極板との間に、内周面に耐熱層が形成された第１セパレータと、外周面に耐熱層が形成された第２セパレータとが交互に捲回され、前記第２セパレータが最外周に捲回された捲回電極体を有する捲回型電池において、
前記第１セパレータの外周面は、耐熱層が形成されていない樹脂層からなること、
前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回し、前記第１セパレータの巻き終わり端部の外周面を、前記第１セパレータの外周面に接着テープで接着したこと、
を特徴とする捲回型電池。
【請求項２】
請求項１に記載する捲回型電池において、
前記第１セパレータは、前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、
前記第２セパレータは、少なくとも前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、
を特徴とする捲回型電池。
【請求項３】
両面に正極活物質層が形成された正極板と、両面に負極活物質層が形成された負極板と、前記正極板と前記負極板との間に、内周面に耐熱層が形成された第１セパレータと、外周面に耐熱層が形成された第２セパレータとが交互に捲回され、前記第２セパレータが最外周に捲回された捲回電極体を有する捲回型電池の製造方法において、
前記第１セパレータの外周面は、耐熱層が形成されていない樹脂層からなること、
前記第１パレータを前記第２セパレータよりも長く捲回し、前記第１セパレータの巻き終わり端部の外周面を、前記第１セパレータの外周面に接着テープで接着すること、
を特徴とする捲回型電池の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載する捲回型電池の製造方法において、
前記第１セパレータは、前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、
前記第２セパレータは、少なくとも前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、
を特徴とする捲回型電池の製造方法。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載する捲回型電池の製造方法において、
前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、
前記第１セパレータの切断部位より捲回側の部位を、引き延ばしておくことにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、
を特徴とする捲回型電池の製造方法。
【請求項６】
請求項３または請求項４に記載する捲回型電池の製造方法において、
前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、
前記切断手段として、前記第１セパレータを切断する第１切断手段と、前記第２セパレータを切断する第２切断手段とを独立して設けること、
前記第１切断手段の切断タイミングを、前記第２切断手段の切断タイミングより遅らせることにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、
を特徴とする捲回型電池の製造方法。
【請求項７】
請求項３または請求項４に記載する捲回型電池の製造方法において、
前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、
前記切断手段として、前記第１セパレータを切断する第１切断手段と、前記第２セパレータを切断する第２切断手段とを独立して設けること、
前記第１切断手段の切断部位を、前記第２切断手段の切断部位よりも前記供給部側にすることにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、
を特徴とする捲回型電池の製造方法。
【請求項１】
両面に正極活物質層が形成された正極板と、両面に負極活物質層が形成された負極板と、前記正極板と前記負極板との間に、内周面に耐熱層が形成された第１セパレータと、外周面に耐熱層が形成された第２セパレータとが交互に捲回され、前記第２セパレータが最外周に捲回された捲回電極体を有する捲回型電池において、
前記第１セパレータの外周面は、耐熱層が形成されていない樹脂層からなること、
前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回し、前記第１セパレータの巻き終わり端部の外周面を、前記第１セパレータの外周面に接着テープで接着したこと、
を特徴とする捲回型電池。
【請求項２】
請求項１に記載する捲回型電池において、
前記第１セパレータは、前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、
前記第２セパレータは、少なくとも前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、
を特徴とする捲回型電池。
【請求項３】
両面に正極活物質層が形成された正極板と、両面に負極活物質層が形成された負極板と、前記正極板と前記負極板との間に、内周面に耐熱層が形成された第１セパレータと、外周面に耐熱層が形成された第２セパレータとが交互に捲回され、前記第２セパレータが最外周に捲回された捲回電極体を有する捲回型電池の製造方法において、
前記第１セパレータの外周面は、耐熱層が形成されていない樹脂層からなること、
前記第１パレータを前記第２セパレータよりも長く捲回し、前記第１セパレータの巻き終わり端部の外周面を、前記第１セパレータの外周面に接着テープで接着すること、
を特徴とする捲回型電池の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載する捲回型電池の製造方法において、
前記第１セパレータは、前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、
前記第２セパレータは、少なくとも前記正極板と接触する側の面に耐熱層が形成されていること、
を特徴とする捲回型電池の製造方法。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載する捲回型電池の製造方法において、
前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、
前記第１セパレータの切断部位より捲回側の部位を、引き延ばしておくことにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、
を特徴とする捲回型電池の製造方法。
【請求項６】
請求項３または請求項４に記載する捲回型電池の製造方法において、
前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、
前記切断手段として、前記第１セパレータを切断する第１切断手段と、前記第２セパレータを切断する第２切断手段とを独立して設けること、
前記第１切断手段の切断タイミングを、前記第２切断手段の切断タイミングより遅らせることにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、
を特徴とする捲回型電池の製造方法。
【請求項７】
請求項３または請求項４に記載する捲回型電池の製造方法において、
前記第１セパレータ及び前記第２セパレータを、各供給部から引出しつつ捲回し、捲回終了時に切断手段により切断して巻き終わり端部を形成すること、
前記切断手段として、前記第１セパレータを切断する第１切断手段と、前記第２セパレータを切断する第２切断手段とを独立して設けること、
前記第１切断手段の切断部位を、前記第２切断手段の切断部位よりも前記供給部側にすることにより、前記第１セパレータを前記第２セパレータよりも長く捲回すること、
を特徴とする捲回型電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−４１９５（Ｐ２０１３−４１９５Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３１２２６（Ｐ２０１１−１３１２２６）
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１３日（２０１１．６．１３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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