電極体成形装置および電極体製造方法
【課題】 扁平形状をした捲回型の電極体を，スプリングバックを低減させつつ製造することのできる電極体成形装置および電極体製造方法を提供すること。
【解決手段】 プレス装置１００は，互いに電極体２０の平面部２４に対応する圧迫面１３０において対向する上プレスヘッド１１０および下プレスヘッド１２０を備えている。そして，圧迫面１３０の両端には，圧迫面１３０より高さ方向に突出するとともに，曲面部２５を圧迫するＲ押さえ面が形成されている。また，圧迫面１３０上には，非プレス時には中央部１４１が両端部１４２よりも電極体２０に向けて突出する凸湾曲状であり，プレス時には電極体２０の平面部２４に全体が密着する平板状となる板バネ１４０を備えている。
【解決手段】 プレス装置１００は，互いに電極体２０の平面部２４に対応する圧迫面１３０において対向する上プレスヘッド１１０および下プレスヘッド１２０を備えている。そして，圧迫面１３０の両端には，圧迫面１３０より高さ方向に突出するとともに，曲面部２５を圧迫するＲ押さえ面が形成されている。また，圧迫面１３０上には，非プレス時には中央部１４１が両端部１４２よりも電極体２０に向けて突出する凸湾曲状であり，プレス時には電極体２０の平面部２４に全体が密着する平板状となる板バネ１４０を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，二次電池に用いられる扁平形状をした捲回型の電極体を製造する電極体成形装置および電極体製造方法に関する。さらに詳細には，正極板と負極板との間にセパレータを挟み込みつつ中空の円筒形状に捲回してなる電極体を，扁平形状に成形する電極体成形装置および電極体製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，携帯電話，ノート型パソコン，ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器や，ハイブリッド自動車，電気自動車などの車両の普及により，これらの駆動用電源に用いられる二次電池の需要は増大している。このような二次電池は，その内部に充放電を行う電極体を有している。
【０００３】
扁平形状をした捲回型の電極体は，一般的に，電極板とセパレータとを中空の円筒形状に捲回後，これを直径方向に両側から押し潰すようにプレスすることにより成形される。ここにおいて，電極体は，電極板にシワを発生させないように製造されなければならない。シワの発生した箇所では，電極板の集電体と活物質層とが剥離してしまうおそれがあるからである。
【０００４】
例えば，特許文献１には，扁平形状をした捲回型の電極体を，電極板とセパレータとを円筒形状に捲回後，仮潰し工程と扁平プレス工程との２工程を行うことにより製造する技術が開示されている。仮潰し工程では，円筒形状の電極体に対し，これを押圧する圧迫面に電極体の捲回軸に向かって突出した突起を有する仮潰しヘッドにより両側からプレスし，８の字形状に成形している。さらに，扁平プレス工程では，８の字形状の電極体に対し，そのくびれ部分に沿った形状の板バネを有するプレスヘッドにより両側からプレスし，扁平形状に成形している。これにより，８の字形状の電極体のくびれ部分に集中する応力を緩和させ，扁平形状をした捲回型の電極体をシワを発生させずに成形できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２４０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし，特許文献１では，電極体の扁平プレス工程後において，スプリングバック（弾性復元力）が大きいという問題があった。すなわち，プレスヘッドから解放された電極体は扁平プレス中の扁平形状を維持できず，その厚さ方向にある程度もとの形状に戻ってしまうのである。
【０００７】
電極体は扁平プレス工程後，例えば図１２に示すような搬送治具１９０に挿入され，次の工程へと移送される。さらに，図１３に示すような把持治具１９１に把持され，次の工程を行う設備へと移し替えられる。そして，スプリングバックの大きい電極体においては，搬送治具１９０に挿入される際や，把持治具１９１により把持される際に，シワが発生してしまうおそれがあった。
【０００８】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点の解決を目的としてなされたものである。すなわちその課題とするところは，扁平形状をした捲回型の電極体を，スプリングバックを低減させつつ製造することのできる電極体成形装置および電極体製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の電極体成形装置は，中空円筒形状に捲回された電極体を，対向して設けられた第１および第２プレスヘッドで，直径方向に両側から挟み込んで押圧することにより，その外周面に平面部と曲面部とを形成しつつ扁平形状に成形する電極体成形装置であって，第１および第２プレスヘッドには，押圧時に電極体の外周面の平面部に対応する圧迫面と，圧迫面の両端に位置し，少なくとも押圧時には圧迫面より高さ方向に突出するとともに，電極体の外周面の曲面部を圧迫するＲ押さえ面とが設けられており，第１および第２プレスヘッドの圧迫面上にはそれぞれ，非押圧時には中央部が両端部よりも電極体に向けて突出する凸湾曲状であるとともに，押圧時には電極体の平面部に全体が密着する平板状となる板バネが備えられていることを特徴とする電極体成形装置である。
【００１０】
本発明者らは，扁平形状をした捲回型の電極体の曲面部を圧迫して変形させることにより，スプリングバックが低減されることを発見した。そして，本形態の電極体成形装置は，電極体の曲面部を圧迫するＲ押さえ面を有している。さらに，Ｒ押さえ面は，板バネが平板状となり，電極体に平面部が形成された後に曲面部を圧迫するよう構成されている。これにより，Ｒ押さえ面の圧迫による押圧力が，電極体の平面部にかかることがなく，この部分にシワを発生させるおそれがない。
【００１１】
また上記に記載の電極体成形装置において，Ｒ押さえ面は，電極体の幅方向外側ほど圧迫面からの突出高さが高い傾斜平面であり，Ｒ押さえ面の圧迫面からの立ち上がり角が２５°以上３９．６°未満の範囲内であることが好ましい。Ｒ押さえ面が平面である場合において，電極体のスプリングバックを，後工程においてシワの発生するおそれがない好ましい範囲に抑制することができるからである。
【００１２】
また上記に記載の電極体成形装置において，Ｒ押さえ面は，電極体の幅方向外側ほど圧迫面からの突出高さが高く，かつ，その中腹部分が凸状となっている凸曲面であり，Ｒ押さえ面の形状は，電極体の曲面部のうちＲ押さえ面により変形させられる潰し代体積が，Ｒ押さえ面を圧迫面からの立ち上がり角が３９．６°である傾斜平面と仮定した場合の潰し代体積に対して２６．７％以上１００％未満の範囲内となる形状であることが好ましい。電極体を構成する材料には，やわらかく損傷しやすいものが用いられる場合がある。このような場合には，Ｒ押さえ面の形状を，電極体を傷付けにくい曲面形状とすることが考えられる。すなわち，Ｒ押さえ面の形状が平面でない場合においては，Ｒ押さえ面の形状を，これにより変形させられる部分の体積の大きさにより規定する。これにより，Ｒ押さえ面の形状を，電極体のスプリングバックを低減させつつ，電極体を損傷しにくい形状とすることができる。
【００１３】
また上記に記載の電極体成形装置において，第１および第２プレスヘッドは，圧迫面と板バネとの間に，板バネを圧迫面から離隔させる向きに付勢する補助バネを有するものであることが好ましい。電極体を扁平形状に成形後に非押圧状態となる第１および第２プレスヘッドの板バネを，再び平板状から凸湾曲状に確実に戻すことができるからである。
【００１４】
また本発明は，中空円筒形状に捲回された電極体を，対向して設けられた第１および第２プレスヘッドで，直径方向に両側から挟み込んで押圧することにより，その外周面に平面部と曲面部とを形成しつつ扁平形状に成形する扁平プレス工程により扁平電極体を製造する電極体製造方法であって，第１および第２プレスヘッドとして，押圧時に電極体の外周面の平面部に対応する圧迫面と，圧迫面の両端に位置し，少なくとも押圧時には圧迫面より高さ方向に突出するとともに，電極体の外周面の曲面部を圧迫するＲ押さえ面とが設けられており，さらに，圧迫面上に，非押圧時には中央部が両端部よりも電極体に向けて突出する凸湾曲状であるとともに，押圧時には電極体の平面部に全体が密着する平板状となる板バネが備えられているものを用いることを特徴とする電極体製造方法にも及ぶ。
【００１５】
また本発明は，上記に記載の電極体製造方法において，扁平プレス工程を，中空円筒形状に捲回された電極体をその内部に挿入した２つの部材で幅方向に拡げつつ，その幅方向中央部を高さ方向に上下から型で押圧する仮潰し工程の後で行うことを特徴とする電極体製造方法も含んでいる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば，扁平形状をした捲回型の電極体を，スプリングバックを低減させつつ製造することのできる電極体成形装置および電極体製造方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る電池の断面図である。
【図２】実施形態に係る電池の電極体を説明するための図である。
【図３】実施形態に係る仮潰し装置の概略構成図である。
【図４】実施形態に係る仮潰し装置のロッドの動作を説明するための図である。
【図５】実施形態に係る仮潰し装置の仮潰しヘッドの動作を説明するための図である。
【図６】第１の形態に係るプレス装置の概略構成図である。
【図７】第１の形態に係るプレス装置において，上プレスヘッドが，電極体と接触する位置まで下降したときの状態を示した図である。
【図８】第１の形態に係るプレス装置において，上プレスヘッドが，電極体をほぼ扁平形状に変形させる位置まで下降した状態を示した図である。
【図９】第１の形態に係るプレス装置において，上プレスヘッドが，その下端まで下降したときの状態を示した図である。
【図１０】第１の形態に係るプレス装置の板バネを規定するための実験に用いる実験装置の概略構成図である。
【図１１】第１の形態に係るプレス装置の板バネを規定するための実験の結果を示すグラフ図である。
【図１２】扁平形状に成形された電極体を搬送する搬送治具を示した図である。
【図１３】扁平形状に成形された電極体を把持する把持治具を示した図である。
【図１４】第１の形態に係るプレス装置のＲ押さえ面の角度を説明するための図である。
【図１５】第１の形態に係るプレス装置のＲ押さえ面の角度とスプリングバックとの関係を調査した結果を示すグラフ図である。
【図１６】第２の形態に係るプレス装置の概略構成図である。
【図１７】第２の形態に係るプレス装置において，上プレスヘッドが，その下端まで下降したときの状態を示した図である。
【図１８】第２の形態に係るプレス装置において，Ｒ押さえ面が，電極体を圧迫している状態を示す図である。
【図１９】第３の形態のプレス装置の概略構成図である。
【図２０】潰し代を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，リチウムイオン二次電池について本発明を具体化したものである。
【００１９】
［第１の形態］
図１に本形態に係る電池１０の断面図を示す。図１に示すように，電池１０は，電極体２０と，電解液３０と，これら電極体２０および電解液３０を収容する電池ケース４０とを備えるリチウムイオン二次電池である。電池ケース４０は電池ケース本体４１と封口板４２とを備えている。また，封口板４２は，絶縁部材４３と安全弁４４とを備えている。
【００２０】
図２は，電極体２０の斜視図である。電極体２０は，図２に示すように，扁平形状をした捲回型の電極体である。電極体２０は，正極板と負極板とをこれらの間にセパレータを挟み込みつつ捲回することにより製造されたものである。そして，電極体２０の捲回軸の軸方向は，図２における奥行き方向である。また，電極体２０の図２において左右方向を幅方向とし，上下方向を高さ方向とする。
【００２１】
正極板は，集電体であるアルミニウム箔の表面に，正極活物質層を形成してなる帯状のものである。正極活物質層には，例えば，コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2），マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ2），ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）などの，リチウムイオンを吸蔵および放出することができる正極活物質が含まれている。
【００２２】
負極板は，集電体である銅箔の表面に，負極活物質層を形成してなる帯状のものである。負極活物質層には，例えば，炭素系材料，リチウム遷移金属複合酸化物，リチウム遷移金属複合窒化物などの，リチウムイオンを吸蔵および放出することができる負極活物質が含まれている。
【００２３】
セパレータは，正極板と負極板との短絡を防止しつつ，リチウムイオンを透過させることができる多孔質部材である。この多孔質部材の材質として，ポリプロピレン（ＰＰ），ポリエチレン（ＰＥ）などが例示される。
【００２４】
電極体２０は，図１および図２に示すように，蓄電部２１，正極端部２２，負極端部２３に分けられる。図１における正極端部２２は，電極体２０の図中左右方向（軸方向）の左端部分である。負極端部２３は，電極体２０の図１中左右方向の右端部分である。蓄電部２１は，正極端部２２と負極端部２３とで挟まれた，電極体２０の図１中左右方向の中央部分である。
【００２５】
正極端部２２は，正極板のみで構成されている部分である。また，正極板の正極端部２２の部分においては，正極活物質層が形成されておらず，アルミニウム箔が露出している。負極端部２３は，負極板のみで構成されている部分である。また，負極板の負極端部２３の部分においては，負極活物質層が形成されておらず，銅箔が露出している。
【００２６】
蓄電部２１は，正極板，負極板，セパレータにより構成されている部分である。そして，正極板の蓄電部２１の部分においては，正極活物質層が形成されている。また，負極板の蓄電部２１の部分においては，負極活物質が形成されている。このため，蓄電部２１は，充放電に寄与することができる部分である。
【００２７】
そして，図１に示すように，電池１０においては，正極端部２２には，正極端子５０が接続されている。また，負極端部２３には，負極端子６０が接続されている。正極端子５０および負極端子６０はそれぞれ，電極体２０と接続されていない側の端を，ケース蓋４２に設けられた絶縁部材４３を介し，電池ケース４０の外部に突出させている。電池１０は，正極端子５０および負極端子６０を介し，電極体２０の蓄電部２１において，充電および放電を行うものである。
【００２８】
扁平形状をした捲回型の電極体２０の外周面には，図２に示すように，平面部２４と曲面部２５とがある。平面部２４は，電極体２０の外周面うち，幅方向（図１では上下方向）の中央の平面である部分である。曲面部２５は，電極体２０の外周面のうち，幅方向の両端の曲面である部分である。また，図２に示すように，平面部２４の幅方向の長さをＸとし，曲面部２５の外周の長さをＹとしている。電極体２０の平面部２４と曲面部２５とは，正極板，負極板，セパレータを中空の円筒形状に捲回後，これを扁平形状に成形することにより形成されたものである。
【００２９】
［電極体の製造方法］
電極体２０は，中空の円筒形状に捲回後，概略，次の工程により扁平形状に成形される。
１．仮潰し工程
２．扁平プレス工程
そして以下，上記１から２の工程に沿って順に説明する。
【００３０】
まず，「１．仮潰し工程」について図３から図５を用いて説明する。この工程は，図３から図５に示す仮潰し装置７０により行われる。また，図３に示す電極体２０は，正極板，負極板，セパレータを重ね合わせつつ，中空の円筒形状に捲回された直後のものである。図３から図５において，電極体２０の軸方向は，図中奥行き方向である。また，図３から図５において，電極体２０の幅方向は図中左右方向であり，高さ方向は図中上下方向である。そして，仮潰し装置７０は，円筒形状の電極体２０を，図５に示すような８の字形状に成形するためのものである。
【００３１】
まず，本形態の仮潰し装置７０について，図３を用いて説明する。仮潰し装置７０は，円筒形状の電極体２０を長円形状に開くためのロッド８０およびロッド８１と，仮潰しを行うための上仮潰しヘッド９０および下仮潰しヘッド９３とを備えている。
【００３２】
ロッド８０およびロッド８１は，図３中の奥行き方向の長さが電極体２０よりも長い，円柱形状をした部材である。ロッド８０とロッド８１とは，図３において左右方向に互いに離れる向きに動くことができる。
【００３３】
上仮潰しヘッド９０の下側には，平坦な圧迫面９１が形成されている。また，圧迫面９１の中央には，下向きに突出した突起部９２が形成されている。突起部９２の先端は，電極体２０を傷付けないようにするため，Ｒ形状をしている。上仮潰しヘッド９０形状は，図３において奥行き方向に同じ形状である。なお，圧迫面９１および突起部９２の奥行き方向の長さは，電極体２０と同じくらいである。さらに,上仮潰しヘッド９０は，図３において上下方向に動くことができる。
【００３４】
下仮潰しヘッド９３は，上仮潰しヘッド９０を，電極体２０を挟んで上下に対称に反した形状をしている。すなわち，下仮潰しヘッド９３には，圧迫面９４と突起部９５とが上側に形成されている。
【００３５】
そして，下仮潰しヘッド９３は，図３において上下方向に動くことができる。上仮潰しヘッド９０と下仮潰しヘッド９３とは，上下方向に互いに近づく向き，または互いに離れる向きに同時に動くことができる。つまり，上仮潰しヘッド９０が下向きに動くときには下仮潰しヘッド９３は上向きに動き，上仮潰しヘッド９０が上向きに動くときには下仮潰しヘッド９３は下向きに動くのである。さらに，上仮潰しヘッド９０および下仮潰しヘッド９３の動く方向は，ロッド８０およびロッド８１の動く方向に対して直行している。上仮潰しヘッド９０と下仮潰しヘッド９３とは，互いに近づく向きに動くことにより，これらの間に電極体２０を挟み込むことができる。
【００３６】
次に，仮潰し装置７０を用いた仮潰し工程について説明する。図３に示すように，仮潰し装置７０に移送されてきた円筒形状の電極体２０には，その内部に空間Ｚが存在する。空間Ｚには，ロッド８０およびロッド８１が挿入されている。
【００３７】
空間Ｚに挿入されているロッド８０およびロッド８１は，図４に示すように，互いに離れる向きに動く。そして，電極体２０は，ロッド８０およびロッド８１に押されることにより，その幅方向に長い長円形状に開かれる。
【００３８】
次に，上仮潰しヘッド９０は下降する。また同時に，下仮潰しヘッド９３は，上昇する。このため，図５に示すように，長円形状に開かれていた電極体２０は，その高さ方向に，上仮潰しヘッド９０と下仮潰しヘッド９３とに挟み込まれる。これにより，電極体２０の幅方向の中央部分においては，突起部９２と突起部９５とにより，その内面側がくっつくまで押圧されている。一方，電極体２０の中央を除く部分においては，空間Ｚを残しつつ，圧迫面９１と圧迫面９４とに挟み込まれている。よって，電極体２０の中央部分においては，その外形の上面および下面がへこむことにより，くびれ部２６が形成されている。一方，電極体２０の中央を除く部分においては，くびれ部２６が形成された中央部分よりも膨らんでいる。本発明においては，電極体２０のこの形状を，８の字形状という。そして，電極体２０は，図５に示すように，仮潰し装置７０により，横を向いた８の字形状に成形されている。
【００３９】
その後，上仮潰しヘッド９０および下仮潰しヘッド９３は，図３に示す元の位置まで移動し，電極体２０を解放する。また，ロッド８０およびロッド８１は，電極体２０の空間Ｚから軸方向に引き抜かれる。しかし，仮潰し後の電極体２０は塑性変形しているため，８の字形状を保ったままとなる。以上により，電極体２０の「１．仮潰し工程」が完了する。
【００４０】
次いで，「２．扁平プレス工程」について図６から図９を用いて説明する。この工程は，図６から図９に示すプレス装置１００により行われる。また，図６に示す電極体２０は，仮潰し装置７０により８の字形状に成形された後，プレス装置１００へ移送されてきたものである。そして，プレス装置１００は，図６に示す８の字形状の電極体２０を，図９に示すような扁平形状に成形するためのものである。なお，図６から図９においても，電極体２０の軸方向は，図中奥行き方向である。また，電極体２０の幅方向は図中左右方向であり，高さ方向は図中上下方向である。
【００４１】
まず，本形態のプレス装置１００について図６を用いて説明する。プレス装置１００は，上プレスヘッド１１０と下プレスヘッド１２０とを備えている。上プレスヘッド１１０および下プレスヘッド１２０はともに，圧迫面１３０，板バネ１４０，可動部１５０，スプリング１６０，Ｒ押さえ面１７０を備えている。
【００４２】
上プレスヘッド１１０には，その下側に平坦な圧迫面１３０が形成されている。一方，下プレスヘッド１２０には，その上側に平坦な圧迫面１３０が形成されている。上プレスヘッド１１０と下プレスヘッド１２０とは，互いに圧迫面１３０において対面している。
【００４３】
上プレスヘッド１１０と下プレスヘッド１２０とは，互いに電極体２０を挟んで上下を対称に反しただけであって，同じ構成のものである。しかし動作に関しては，上プレスヘッド１１０は上下に動作可能であるのに対し，下プレスヘッド１２０は固定である点について異なる。
【００４４】
また，圧迫面１３０の左右方向における長さを，Ａとする。圧迫面１３０の長さＡは，図２に示す電極体２０の平面部２４の長さＸと同じ長さである。そして，圧迫面１３０は，電極体２０の平面部２４となる部分のみを圧迫することができる。なお，圧迫面１３０の図６において奥行き方向の長さは，電極体２０の長さと同じ位である。
【００４５】
板バネ１４０は，図６に示すように，中央部１４１が電極体２０に向けて突出する凸湾曲状である。詳細には，板バネ１４０の形状は，８の字形状の電極体２０のくびれ部２６に沿うような曲率をした形状をしている。板バネ１４０は，圧迫面１３０の上に，その中央部１４１を突出させつつ，両端部１４２において圧迫面１３０と接するように配置されている。板バネ１４０の中央部１４１の圧迫面１３０側は，可動部１５０の先端に溶接などにより固定されている。板バネ１４０の両端部１４２は，圧迫面１３０と接しているだけであって，固定されている訳ではない。
【００４６】
また，凸湾曲状である板バネ１４０の長さを，Ｂとする。そして，板バネ１４０の長さＢは，圧迫面１３０の長さＡと同じである。つまり，板バネ１４０の長さＢは，電極体２０の平面部２４の長さＸとも同じ長さである。なお，板バネ１４０の図６において奥行き方向の長さは，電極体２０の長さと同じ位である。
【００４７】
板バネ１４０は，プレスを行う前の図６においては凸湾曲状であるが，プレス中の図８および図９においては，電極体２０に押し付けられることにより平板状となる。すなわち，プレス中の板バネ１４０は，その圧迫面１３０側の面の全体が圧迫面１３０と密着するまで弾性変形する。これにより，板バネ１４０は，圧迫面１３０による圧迫を受け，電極体２０の平面部２４のみをその全体にわたって圧迫することができる。
【００４８】
可動部１５０およびスプリング１６０は，プレス中に平板状となった板バネ１４０を，プレス終了後において確実に凸湾曲状に押し戻すためのものである。可動部１５０およびスプリング１６０は，圧迫面１３０の左右方向の中央に形成された凹部１３１に組付けられている。可動部１５０は，凹部１３１に沿って，上下方向にのみ移動することができる。スプリング１６０は，可動部１５０を，圧迫面１３０より突出する向きに付勢するための圧縮バネである。よって，スプリング１６０は，可動部１５０が凹部１３１の中に引っこむ際には縮むことができる。
【００４９】
そして，可動部１５０は，スプリング１６０により，板バネ１４０の中央部１４１を，圧迫面１３０より突き出す向きに付勢している。なお，可動部１５０は，プレス後の板バネ１４０を，図６に示されるような凸湾曲状に確実に戻すことができる構成であれば良い。本形態においては，板バネ１４０の図６中奥行き方向の長さがそれほど長くないため，可動部１５０により，板バネ１４０の図中奥行き方向の中央部分のみを付勢する構成である。詳細には，凹部１３１は，圧迫面１３０の図６中奥行き方向の中央部分に形成された穴である。可動部１５０は，穴である凹部１３１の内壁に沿った円柱形状の部材である。
【００５０】
しかし，板バネ１４０の図６中奥行き方向の長さが長い場合には，例えば，穴である凹部１３１と円柱形状である可動部１５０とを，図６中奥行き方向に複数設けても良い。また例えば，凹部１３１は図６中奥行き方向に長い溝であって，可動部１５０は図６中奥行き方向に長い直方体形状の部材であっても良い。このようにすることで，可動部１５０により，板バネ１４０が傾かないように，中央部１４１を付勢することができるからである。
【００５１】
Ｒ押さえ面１７０は，図６に示す電極体２０の幅方向の両端部分を圧迫するためのものである。電極体２０の幅方向の両端部分は，図２に示す電極体２０でいう，曲面部２５である。Ｒ押さえ面１７０は，圧迫面１３０の左右方向両端より外側に，圧迫面１３０から突出するように形成された平面である。そして，Ｒ押さえ面１７０は，圧迫面１３０に対し，所定の角度θ１をなすように形成されている。角度θ１については，後に詳述する。なお，Ｒ押さえ面１７０の図６において奥行き方向の長さは，電極体２０の長さと同じ位である。
【００５２】
次に，プレス装置１００を用いた扁平プレス工程について説明する。図６に示すように，プレス装置１００に移送されてきた電極体２０は，８の字形状をしている。電極体２０は，プレス装置１００に移送されてくるとともに，下プレスヘッド１２０の板バネ１４０の上に載置される。その後，上プレスヘッド１１０は下降し，電極体２０は上プレスヘッド１１０と下プレスヘッド１２０との間に挟み込まれる。
【００５３】
図７は，上プレスヘッド１１０が，電極体２０と接触する位置まで下降したときの状態を示している。図７に示す状態においては，上プレスヘッド１１０および下プレスヘッド１２０の板バネ１４０はともに，まだほとんど変形していない。このため，電極体２０は，プレス装置１００の押圧をほとんど受けておらず，８の字形状のままである。
【００５４】
そして，８の字形状の電極体２０の上面は，上プレスヘッド１１０の板バネ１４０と密着している。また，８の字形状の電極体２０の下面は，下プレスヘッド１２０の板バネ１４０と密着している。板バネ１４０が，電極体２０の上面および下面に形成されたくびれ部２６に沿った形状をしているからである。また，図７に示す状態においては，Ｒ押さえ面１７０はまだ，電極体２０に接触していない。
【００５５】
図８は，さらに上プレスヘッド１１０が，電極体２０をほぼ扁平形状に変形させる位置まで下降した状態である。図８における板バネ１４０は，電極体２０からの反力を受け，完全に平板状となっている。このため，電極体２０の幅方向の中央部分には，平面部２４が形成されている。また，電極体２０の幅方向の両端部分には，曲面部２５がほとんど形成されている。しかし，まだ曲面部２５は，完全に形成されていない。すなわち，扁平プレスが完了した訳ではなく，この後，電極体２０は高さ方向にさらに押し潰されることとなる。
【００５６】
プレス装置１００の板バネ１４０と電極体２０とは，図７から図８にかけて，これらの接触面において滑ることなく変形している。板バネ１４０は，圧迫面１３０の圧迫と電極体２０の反力とを受け，その両端部１４２を圧迫面１３０に沿って左右方向の外側に滑らせながら平板状になっている。電極体２０においては，板バネ１４０とともに変形しているため，摩擦力を受けることなく潰されている。このため，電極体２０には，その幅方向の中央部分に応力が集中することがなく，シワが発生するおそれがない。そして，Ｒ押さえ面１７０は，電極体２０の幅方向の両端部分の外形に接触している。しかし，Ｒ押さえ面１７０は，電極体２０に接触しているだけであって圧迫はしていない。
【００５７】
ここで，板バネ１４０は，Ｒ押さえ面１７０が電極体２０に接触する直前に，完全に平板状となるように規定されている。すなわち，板バネ１４０は，硬過ぎても軟らか過ぎても好ましくないのである。
【００５８】
板バネ１４０が硬過ぎる場合には，Ｒ押さえ面１７０が，電極体２０の幅方向の両端部分の外形を，電極体２０に平面部２４が形成される前に圧迫することとなる。すなわち，Ｒ押さえ面１７０の圧迫による押圧力は，８の字形状のままの電極体２０のくびれた中央部分にかかることとなる。このため，板バネ１４０が硬過ぎる場合には，電極体２０の幅方向の中央部分にシワが発生してしまうのである。
【００５９】
また，板バネ１４０が軟らか過ぎる場合には，板バネ１４０が，８の字形状の電極体２０のくびれ部２６に密着することができない。板バネ１４０のバネ力が，電極体２０の反力に負けてしまうからである。このため，板バネ１４０と電極体２０との間に隙間が形成されて摩擦が発生し，電極体２０にシワが発生してしまうおそれがある。よって，板バネ１４０が凸湾曲状から平板状に弾性変形するために必要とする荷重Ｗは，以下の方法により，適切な値に規定されている。
【００６０】
図１０は，荷重Ｗを規定するための実験に用いた実験装置１８０の概略構成図である。実験装置１８０は，上プレスヘッド１８１と下プレスヘッド１８３とを備えたプレス装置である。上プレスヘッド１８１と下プレスヘッド１８３とは，互いの圧迫面１８２と圧迫面１８４とにおいて対面している。
【００６１】
また，圧迫面１８２と圧迫面１８４との間にあるのは，本形態に用いる電極体２０である。そして，図１０に示す電極体２０は，円筒形状に捲回された直後のものである。圧迫面１８２と圧迫面１８４とはそれぞれ，電極体２０の外周面に接している。本実験では，実験装置１８０により，円筒形状の電極体２０が完全な扁平形状になるまで荷重を掛けた。
【００６２】
図１１は，本実験の結果を示すグラフ図である。図１１中，実線で示す曲線が，本実験の結果である。また，横軸は，実験装置１８０により電極体２０に掛けられた荷重である。縦軸は，電極体２０の高さ方向の厚みである。図１１に示すように，実験装置１８０により電極体２０に掛けられる荷重が大きくなるにつれ，電極体２０の厚みは薄くなっている。
【００６３】
そして，実線で示す曲線には，傾きが大きい領域Ｔ１と傾きが小さい領域Ｔ２とが存在する。詳細には，傾きが大きい領域Ｔ１は，実線で示す曲線のうち，傾きが大きい部分の中でさらに直線で近似したときのＲ２乗値が０．９８以上である領域のことである。傾きが小さい領域Ｔ２は，実線で示す曲線のうち，傾きが小さい部分の中でさらに直線で近似したときのＲ２乗値が０．９８以上である領域のことである。なお，Ｒ２乗値とは，回帰式と実測値との当てはまり具合を表わす指標であり，回帰式と実測値との相関が強いほど１に近い値を示し，回帰式と実測値との相関が弱いほど０に近づく値である。
【００６４】
また，図１１には，傾きが大きい領域Ｔ１を直線で近似したものを，近似直線Ｕ１として一点鎖線で示している。さらに，傾きが小さい領域Ｔ２を直線で近似したものを，近似直線Ｕ２として一点鎖線で示している。近似直線Ｕ１と近似直線Ｕ２とは，点Ｖにおいて交差している。そして，荷重Ｗは，この点Ｖにおける荷重の値となるように規定されているのである。
【００６５】
図９は，上プレスヘッド１１０が，その下端まで下降した状態を示している。すなわち，プレス装置１００が，電極体２０を，完全な扁平形状となるまでプレスしている状態である。よって，この状態での電極体２０には，平面部２４および曲面部２５が完全に形成されている。そして，Ｒ押さえ面１７０は，曲面部２５を圧迫している。曲面部２５は，Ｒ押さえ面１７０の圧迫を受けることにより，所定量潰れるように変形している。以上により，「２．扁平プレス工程」が完了する。
【００６６】
上プレスヘッド１１０は，電極体２０を完全な扁平形状に成形した後，再び上端まで上昇し，電極体２０を解放する。プレス装置１００から解放された電極体２０は，自身の弾性力により，高さ方向にある程度もとの形状へと戻る。すなわち，電極体２０には，スプリングバックが発生する。また，電極体２０において，プレス中の高さ方向の厚さとプレスから解放された後の高さ方向の厚さとの差の値を，スプリングバック量とする。しかし，電極体２０のスプリングバック量の値は，小さい。つまり，電極体２０のスプリングバックは，曲面部２５が変形していることにより，低減されているのである。
【００６７】
また，電極体２０は，解放されるとともにプレス装置１００から取り出され，後工程へと送られる。詳細には，例えば図１２に示すような搬送治具１９０に挿入されつつ次工程へと搬送される。さらに，図１３に示すような把持治具１９１により把持され，次の工程を行う設備へと移し替えられる。この時，スプリングバックが大きい電極体の場合には，形状が安定しておらず，変形しやすい状態のまま後工程へと送られている。このため，搬送治具１９０の内壁と擦れたり，また擦れることによりよれてしまったりするおそれがある。また，形状が不安定なまま把持治具１９１に把持されることにより，変形するおそれもある。すなわち，スプリングバックの大きい電極体には，後工程において，シワが発生するおそれがあるのである。
【００６８】
しかし，本形態のプレス装置１００により成形された電極体２０には，後工程において，シワが発生するおそれがない。スプリングバックが低減されているからである。また，電極体２０を解放した後の上プレスヘッド１１０および下プレスヘッド１２０の板バネ１４０は，その後，可動部１５０による付勢を受け，元の凸湾曲状に戻ることとなる。
【００６９】
ここにおいて，Ｒ押さえ面１７０による曲面部２５への圧迫は，強過ぎても弱過ぎても好ましくない。すなわち，Ｒ押さえ面１７０が曲面部２５を強く圧迫し過ぎた場合，電極体２０の電極板が折れてしまい，集電体から活物質層が剥がれてしまうおそれがあるからである。さらに，多孔質であるセパレータの細孔を，潰してしまうおそれもある。また，Ｒ押さえ面１７０による曲面部２５の圧迫が弱い場合には，スプリングバックの抑制効果は小さい。そこで，本形態においては，Ｒ押さえ面１７０の形状は，以下のように規定されている。
【００７０】
図１４は，電極体２０の曲面部２５と，これを圧迫しているＲ押さえ面１７０とを示している。前述したように，本形態のＲ押さえ面１７０の形状は，圧迫面１３０に対して角度θ１をなす平面である。また，図１４に示す潰し代２７は，曲面部２５のうち，Ｒ押さえ面１７０により変形させられている部分である。さらに，図１４に示すＲ押さえ面１７０は，曲面部２５を最大に変形させている時のものである。すなわち，潰し代２７の面積が最大となる時である。
【００７１】
また，図１４に示す電極体２０の外周面のうち，平面部２４と曲面部２５との境界を示す２つの点を，点Ｅとする。さらに，２つの点Ｅを結んだ直線を，直線ＥＥとする。そして，Ｒ押さえ面１７０により最大に変形させられた時の曲面部２５の形状は，２つのＲ押さえ面１７０と直線ＥＥとで囲まれた三角形である。
【００７２】
曲面部２５を最大に変形させる時のＲ押さえ面１７０の長さＣは，曲面部２５の外周の長さＹの半分であるＹ／２と同じ長さである。ここで，長さＹは，曲面部２５の外周の半径ｒを用いることにより，π・ｒで表わされる。よって，曲面部２５を最大に変形させる時のＲ押さえ面１７０の長さＣは，次式で表わされる。
Ｃ＝（π・ｒ）／２ （１）
【００７３】
また，長さＣは，角度θ１を用いることにより，次式で表わされる。
Ｃ＝ｒ／ｓｉｎθ１ （２）
そして，式（１）および式（２）より，ｓｉｎθ１は，次式で表わされる。
ｓｉｎθ１＝２／π （３）
これより，式（３）より求められる角度θ１は，約３９．６°である。なお，式（３）より，曲面部２５を最大に変形させる時のＲ押さえ面１７０の角度θ１の値は，曲面部２５の外周の半径ｒに関係なく一定である。
【００７４】
よって，圧迫面１３０とＲ押さえ面１７０との角度θ１は，３９．６°より小さいことが好ましい。角度θ１をこれ以上の値とした場合，Ｒ押さえ面１７０が曲面部２５を強く圧迫し過ぎることとなるからである。
【００７５】
さらに，本発明者らは，角度θ１を３９．６°より小さい範囲で変化させ，角度θ１とスプリングバックとの関係を調査する実験を行った。図１５は，その関係を調査した結果を示すグラフ図である。横軸は，角度θ１である。縦軸は，スプリングバック量である。図１５に示すように，スプリングバックは，角度θ１を大きくするほど低減されている。
【００７６】
また，本形態においては，スプリングバック量が８ｍｍ以下であることが好ましい。後工程においてシワが発生しないからである。そして，スプリングバック量が８ｍｍ以下となる角度θ１は，図１５より，２５°以上であった。従って，本形態における角度θ１の範囲は，２５°≦θ１＜３９．６°の範囲に規定されている。
【００７７】
［効果の確認］
本発明者らは，この発明の効果を，以下の実験により確認した。この実験においては，実施例１，比較例１，比較例２の扁平形状の電極体を，それぞれ異なる方法で作製し，スプリングバックとシワの有無とについて評価した。
【００７８】
実施例１，比較例１，比較例２の電極体の作製方法はいずれも，電極板とセパレータとを円筒形状に捲回後，８の字形状に仮潰しされるまでの工程は同じである。さらに，実施例１は，前述した本形態のプレス装置１００を用いて扁平形状に成形された電極体である。なお，実施例１の作製には，圧迫面１３０とＲ押さえ面１７０との角度θ１の値を３５°としたプレス装置１００を用いた。
【００７９】
比較例１は，本形態のプレス装置１００のうち，Ｒ押さえ面１７０を備えていないプレス装置を用いて扁平形状に成形された電極体である。すなわち，比較例１の電極体は，扁平形状に成形された際，曲面部を全く圧迫されていない。
【００８０】
比較例２は，本形態のプレス装置１００のうち，板バネ１４０を備えていないプレス装置を用いて扁平形状に成形された電極体である。比較例２に用いたプレス装置には板バネ１４０がないため可動部１５０やスプリング１６０もなく，圧迫面１３０には凹部１３１が形成されていないものを用いている。なお，比較例２を作製したプレス装置においても，圧迫面１３０とＲ押さえ面１７０との角度θ１の値を３５°とした。そして，比較例２の電極体は，扁平形状に成形された際，Ｒ押さえ面１７０により曲面部を圧迫されている。
【００８１】
表１に，実施例１，比較例１，比較例２をそれぞれ，スプリングバックとシワの有無とについて評価した結果を示す。なお，スプリングバックの評価は８ｍｍを基準とし，８ｍｍ以下である場合「○」とし，８ｍｍより大きい場合「×」としている。
【００８２】
【表１】
【００８３】
表１に示すように，実施例１においては，スプリングバック量が８ｍｍより小さく，シワも発生していなかった。一方，比較例１においては，シワの発生はなかったものの，スプリングバック量が８ｍｍよりも大きく，その評価は「×」であった。比較例２においては，スプリングバック量は８ｍｍ以下であったものの，シワが発生していた。
【００８４】
よって，表１に示すように，比較例１の電極板においては，扁平形状に成形された時にはシワが発生していない。しかし，スプリングバックが大きく，後工程でシワが発生するおそれがある。また，比較例２の電極板においては，スプリングバックが低減されていることが確認された。しかし，扁平形状に成形された時すでに，シワが発生していた。一方，本形態のプレス装置１００を用いて作製された実施例１の電極体においては，シワが発生しておらず，スプリングバックも低減されていることが確認された。
【００８５】
以上，詳細に説明したように，本発明のプレス装置１００は，互いに電極体２０の平面部２４に対応する圧迫面１３０において対向する上プレスヘッド１１０および下プレスヘッド１２０を備えている。そして，圧迫面１３０の両端には，圧迫面１３０より突出するとともに曲面部２５を圧迫する，圧迫面１３０と角度θ１をなすＲ押さえ面が形成されている。また，角度θ１の範囲は，２５°≦θ１＜３９．６°の範囲である。さらに，圧迫面１３０上には，非プレス時には中央部１４１が両端部１４２よりも電極体２０に向けて突出する凸湾曲状であり，プレス時には電極体２０の平面部２４に全体が密着する平板状となる板バネ１４０を備えている。これにより，シワのない扁平形状をした捲回型の電極体を，スプリングバックを低減させつつ製造することのできる電極体成形装置および電極体製造方法が実現されている。
【００８６】
なお，本実施の形態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い。従って本発明は当然に，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。例えば，本形態では，リチウムイオン二次電池について本発明を適用したが，その他の二次電池についても本発明を適用することができる。
【００８７】
また例えば，本形態においては，中空の円筒形状に捲回された電極体２０を，ロッド８０，８１により長円形状に開き，上仮潰しヘッド９０と下仮潰しヘッド９３とにより８の字形状に成形した後，プレス装置１００により扁平形状に成形しているが，これに限るものではない。中空の円筒形状に捲回された電極体２０の内部に存在する空間Ｚが十分に大きい場合，上仮潰しヘッド９０と下仮潰しヘッド９３とによる８の字形状への成形は省略することもできる。すなわち，中空の円筒形状に捲回された電極体２０を，ロッド８０，８１により長円形状に開いた状態で，プレス装置１００により扁平形状に成形することもできる。
【００８８】
［第２の形態］
第２の形態について説明する。本形態に係る電池１０は第１の形態と同様である。また，本形態においても第１の形態と同様に，電極体２０は，中空の円筒形状に捲回後，概略，次の工程により扁平形状に成形される。
１．仮潰し工程
２．扁平プレス工程
本形態においても，「１．仮潰し工程」については第１の形態と同じである。しかし，本形態では，「２．扁平プレス工程」に用いるプレス装置が第１の形態と異なる。
【００８９】
よって，本形態の「２．扁平プレス工程」について，図１６から図１８を用いて説明する。この工程は，図１６から図１８に示すプレス装置２００により行われる。また，図１６に示す電極体２０は，仮潰し装置７０により８の字形状に成形された後，移送されてきたものである。そして，プレス装置２００は，８の字形状の電極体２０を，図１８に示すような扁平形状に成形するためのものである。
【００９０】
まず，本形態のプレス装置２００について図１６を用いて説明する。プレス装置２００は，上プレスヘッド２１０と下プレスヘッド２２０とを備えている。上プレスヘッド２１０および下プレスヘッド２２０はともに，第１の形態と同じ圧迫面１３０，板バネ１４０，可動部１５０，スプリング１６０を備えている。本形態においても，上プレスヘッド２１０は上下に動作可能である。また，下プレスヘッド２２０は固定である。
【００９１】
プレス装置２００はさらに，上Ｒ押さえ部２１１，２１２および下Ｒ押さえ部２２１，２２２を備えている。上Ｒ押さえ部２１１，２１２は，上プレスヘッド２１０の左右方向の外側に位置している。上Ｒ押さえ部２１１，２１２は，上プレスヘッド２１０の動作とは別に，上下に動作可能である。下Ｒ押さえ部２２１，２２２は，下プレスヘッド２２０の左右方向の外側に位置している。下Ｒ押さえ部２２１，２２２は上下に動作可能である。
【００９２】
上Ｒ押さえ部２１１，２１２にはそれぞれ，下側にＲ押さえ面１７０が形成されている。下Ｒ押さえ部２２１，２２２にはそれぞれ，上側にＲ押さえ面１７０が形成されている。本形態においても，Ｒ押さえ面１７０は，圧迫面１３０に対し，所定の角度θ１をなすように形成された平面である。さらに，角度θ１の範囲は，２５°≦θ１＜３９．６°の範囲に規定されている。しかし，本形態のＲ押さえ面１７０は，図１６に示すプレス前の状態においては，圧迫面１３０より引っこんでいる。
【００９３】
次に，プレス装置２００を用いた扁平プレス工程について説明する。図１６に示すように，プレス装置２００に移送されてきた電極体２０は，８の字形状をしている。電極体２０は，プレス装置２００に移送されてくるとともに，下プレスヘッド２２０の板バネ１４０の上に載置される。その後，上プレスヘッド２１０は下降し，電極体２０は上プレスヘッド２１０と下プレスヘッド２２０との間に挟み込まれる。
【００９４】
図１７は，上プレスヘッド２１０が，その下端まで下降したときの状態を示した図である。すなわち，上プレスヘッド２１０が，電極体２０を扁平形状に変形させる位置まで下降した状態である。よって，電極体２０の幅方向の中央部分には，平面部２４が形成されている。しかし，まだ，Ｒ押さえ面１７０は，曲面部２５と接触しておらず，曲面部２５を圧迫していない。
【００９５】
その後，図１８に示すように，上Ｒ押さえ部２１１，２１２は，Ｒ押さえ面１７０が圧迫面１３０より完全に突出するまで下降する。また同時に，下Ｒ押さえ部２２１，２２２は，Ｒ押さえ面１７０が圧迫面１３０より完全に突出するまで上昇する。これにより，Ｒ押さえ面１７０は，電極体２０の曲面部２５を圧迫している。曲面部２５は，Ｒ押さえ面１７０の圧迫を受けることにより，所定量潰れるように変形している。
【００９６】
よって，本形態のプレス装置２００を用いて製造された電極体２０においても，第１の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち，電極体２０を，シワを発生させることなく扁平形状に成形することができる。さらに，扁平形状に成形後の電極体２０においては，スプリングバックが低減されている。
【００９７】
また，本形態のプレス装置２００においては，Ｒ押さえ面１７０が，圧迫面１３０とは別に動作可能である。このため，平面部２４を形成し，これを確実に固定しつつ曲面部２５を圧迫することができる。これにより，Ｒ押さえ面１７０の押圧力が電極体２０の中央部分に加わるおそれがなく，電極体２０の中央部分のシワの発生を確実に抑制することができる。さらに，圧迫面１３０とＲ押さえ面１７０とを個別に動作させることにより，平面部２４を圧迫する荷重と，曲面部２５を圧迫する荷重とを個別に設定することができる。従って，平面部２４と曲面部２５とのそれぞれを，最適な荷重で押圧することができる。
【００９８】
［第３の形態］
第３の形態について説明する。本形態に係る電池１０は第１の形態と同様である。また，本形態においても第１の形態と同様に，電極体２０は，中空の円筒形状に捲回後，概略，次の工程により扁平形状に成形される。
１．仮潰し工程
２．扁平プレス工程
本形態においても，「１．仮潰し工程」については第１の形態と同じである。しかし，本形態では，「２．扁平プレス工程」に用いるプレス装置が第１の形態と異なる。
【００９９】
本形態では，「２．扁平プレス工程」において，図１９に示すプレス装置３００を用いる。プレス装置３００は，図１９に示すように，上プレスヘッド３１０と下プレスヘッド３２０とを備えている。上プレスヘッド３１０および下プレスヘッド３２０はともに，第１の形態と同じ圧迫面１３０，板バネ１４０，可動部１５０，スプリング１６０を備えている。本形態においても，上プレスヘッド３１０は図１９中上下に動作可能である。また，下プレスヘッド３２０は固定である。
【０１００】
本形態の上プレスヘッド３１０および下プレスヘッド３２０はともに，第１の形態とは異なるＲ押さえ面３７０を備えている。Ｒ押さえ面３７０は，本形態においても，電極体２０の曲面部２５を圧迫するためのものである。Ｒ押さえ面３７０は，図１９に示すように，圧迫面１３０の左右方向両端より外側に，圧迫面１３０から突き出すように形成されている。そして，Ｒ押さえ面３７０の断面形状は，丸みを帯びた凸状の曲面である。
【０１０１】
ここにおいて，本形態のＲ押さえ面３７０の形状は，圧迫面１３０との角度で規定することができない。曲面だからである。そこで，本形態のＲ押さえ面３７０の形状は，これにより変形させられる電極体２０の曲面部２５の部分である潰し代の大きさにより規定されている。そして，本形態のＲ押さえ面３７０による潰し代の大きさは，第１の形態において規定した圧迫面１３０とＲ押さえ面１７０との角度θ１の範囲（２５°≦θ１＜３９．６°）を基に，以下のように規定されている。なお，本形態において，角度θ１は，本形態のＲ押さえ面３７０の形状を規定するために用いるものであって，本形態には存在していない。
【０１０２】
まず，図１４を用いて前述したように，曲面部２５のうち，第１の形態のＲ押さえ面１７０により変形させられる部分は潰し代２７である。ここで，図２０を用いて，第１の形態の潰し代２７についてさらに説明する。図２０は，図１４のうち上部の曲面部２５とＲ押さえ面１７０とを示した図である。すなわち，図２０は，本形態のＲ押さえ面３７０による潰し代を示した図ではない。
【０１０３】
図２０において，点Ｄは，曲面部２５の外形である円弧の中心点である。点Ｅは，前述ではあるが，電極体２０の外形のうち，平面部２４と曲面部２５との境界を示す点である。点Ｆは，曲面部２５の外形とＲ押さえ面１７０との交点である。
【０１０４】
図２０に示すように，点Ｄと点Ｅとを結ぶ直線を，直線ＤＥとする。点Ｄと点Ｆとを結ぶ直線を，直線ＤＦとする。直線ＤＥおよび直線ＤＦの長さはともに，曲面部２５の外形の半径ｒである。また，点Ｅと点Ｆとを結ぶ直線を，直線ＥＦとする。
【０１０５】
さらに，点Ｅと点Ｆとを，曲面部２５の外形である円弧上で結ぶ曲線を，円弧Ｇとする。直線ＤＥと直角を成し，直線ＤＥと点Ｆとを結ぶ直線を，直線ｈとする。加えて，直線ＤＥと直線ＥＦとの角度および直線ＤＦと直線ＥＦとの角度を，角度θ２とする。直線ＤＥと直線ＤＦとの角度を，角度θ３とする。
【０１０６】
平面部２４の外形と直線ＤＥとは，点Ｅにおいて直角に交わっているため，角度θ２は次式で表わされる。
θ２＝９０°−θ１ （４）
そして，直線ＤＥ，直線ＥＦ，直線ＤＦにより形成されている三角形の内角の和は１８０°であるため，角度θ３は次式で表わされる。
θ３＝１８０°−２θ２ （５）
すなわち，式（４）と式（５）とにより，次の関係が成り立つ。
θ３＝２θ１ （６）
【０１０７】
また，潰し代２７の面積Ｉは，直線ＤＥ，円弧点Ｇ，直線ＤＦで囲まれた扇形部分の面積Ｊと，直線ＤＥ，直線ＥＦ，直線ＤＦで囲まれた三角形部分の面積Ｋとの差により求めることができる。面積Ｊは，次式で表わされる。
Ｊ＝π・ｒ2・（θ３／３６０） （７）
また，直線ｈの長さは，ｒ・ｓｉｎθ３であるため，面積Ｋは，次式で表わされる。
Ｋ＝（ｒ2・ｓｉｎθ３）／２ （８）
【０１０８】
よって，潰し代２７の面積Ｉは，関係（６），式（７），式（８）より，半径ｒと角度θ１を用いて次式で表わされる。
Ｉ＝｛π・ｒ2・（２θ１／３６０）｝−｛（ｒ2・ｓｉｎ２θ１）／２｝ （９）
【０１０９】
ここにおいて，角度θ１の範囲は，第１の形態において前述したように２５°≦θ１＜３９．６°の範囲である。そして，この範囲は，式（９）を用いることにより，角度θ１が最大となる３９．６°の時の面積Ｉを１００％とした潰し代割合Ｉｐで表わすと，２６．７％≦Ｉｐ＜１００％で表わされる。よって，第１の形態において，潰し代２７の潰し代割合Ｉｐは，２６．７％≦Ｉｐ＜１００％の範囲内となっている。
【０１１０】
そして，本形態のＲ押さえ面３７０により変形させられる曲面部２５の部分である潰し代の大きさにおいても，第１の形態のＲ押さえ面１７０により変形させられる曲面部２５の部分である潰し代２７の大きさと同程度であることが好ましい。すなわち，本形態のＲ押さえ面３７０による潰し代の，第１の形態における角度θ１が３９．６°のときのＲ押さえ面１７０による潰し代２７に対する割合である潰し代割合Ｉｐにおいても，２６．７％≦Ｉｐ＜１００％を満たすことが好ましい。よって，本形態のＲ押さえ面３７０の断面形状は，これにより変形させられる曲面部２５の部分である潰し代の潰し代割合Ｉｐが，２６．７％≦Ｉｐ＜１００％を満たすような凸状の曲面となるように規定されている。
【０１１１】
よって，本形態のプレス装置３００を用いて製造される電極体２０においても，Ｒ押さえ面３７０による曲面部２５への圧迫が弱過ぎることがなく，電極体２０のスプリングバックを低減することができる。また，Ｒ押さえ面３７０が曲面部２５を強く圧迫し過ぎることがなく，電極体２０を損傷させるおそれもない。さらに，本形態のように，Ｒ押さえ面に丸みを付けることにより，電極体２０に損傷しやすい材質のものを用いた場合においても，電極体２０を傷付けずに圧迫することができる。加えて，本形態のプレス装置３００においても，電極体２０にシワを発生させるおそれがない。
【０１１２】
なお，本実施の形態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い。従って本発明は当然に，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。例えば，本形態においては，Ｒ押さえ面３７０が，上プレスヘッド３１０および下プレスヘッド３２０に形成されている。すなわち，圧迫面１３０と同時に動作する。しかし，第２の形態のように，Ｒ押さえ面３７０を，圧迫面１３０とは別に動作することができる構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
２０…電極体
２４…平面部
２５…曲面部
１００…プレス装置
１１０…上プレスヘッド
１２０…下プレスヘッド
１３０…圧迫面
１４０…板バネ
１４１…中央部
１４２…両端部
１５０…可動部
１６０…スプリング
１７０…Ｒ押さえ面
【技術分野】
【０００１】
本発明は，二次電池に用いられる扁平形状をした捲回型の電極体を製造する電極体成形装置および電極体製造方法に関する。さらに詳細には，正極板と負極板との間にセパレータを挟み込みつつ中空の円筒形状に捲回してなる電極体を，扁平形状に成形する電極体成形装置および電極体製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年，携帯電話，ノート型パソコン，ビデオカムコーダなどのポータブル電子機器や，ハイブリッド自動車，電気自動車などの車両の普及により，これらの駆動用電源に用いられる二次電池の需要は増大している。このような二次電池は，その内部に充放電を行う電極体を有している。
【０００３】
扁平形状をした捲回型の電極体は，一般的に，電極板とセパレータとを中空の円筒形状に捲回後，これを直径方向に両側から押し潰すようにプレスすることにより成形される。ここにおいて，電極体は，電極板にシワを発生させないように製造されなければならない。シワの発生した箇所では，電極板の集電体と活物質層とが剥離してしまうおそれがあるからである。
【０００４】
例えば，特許文献１には，扁平形状をした捲回型の電極体を，電極板とセパレータとを円筒形状に捲回後，仮潰し工程と扁平プレス工程との２工程を行うことにより製造する技術が開示されている。仮潰し工程では，円筒形状の電極体に対し，これを押圧する圧迫面に電極体の捲回軸に向かって突出した突起を有する仮潰しヘッドにより両側からプレスし，８の字形状に成形している。さらに，扁平プレス工程では，８の字形状の電極体に対し，そのくびれ部分に沿った形状の板バネを有するプレスヘッドにより両側からプレスし，扁平形状に成形している。これにより，８の字形状の電極体のくびれ部分に集中する応力を緩和させ，扁平形状をした捲回型の電極体をシワを発生させずに成形できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２４０５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし，特許文献１では，電極体の扁平プレス工程後において，スプリングバック（弾性復元力）が大きいという問題があった。すなわち，プレスヘッドから解放された電極体は扁平プレス中の扁平形状を維持できず，その厚さ方向にある程度もとの形状に戻ってしまうのである。
【０００７】
電極体は扁平プレス工程後，例えば図１２に示すような搬送治具１９０に挿入され，次の工程へと移送される。さらに，図１３に示すような把持治具１９１に把持され，次の工程を行う設備へと移し替えられる。そして，スプリングバックの大きい電極体においては，搬送治具１９０に挿入される際や，把持治具１９１により把持される際に，シワが発生してしまうおそれがあった。
【０００８】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点の解決を目的としてなされたものである。すなわちその課題とするところは，扁平形状をした捲回型の電極体を，スプリングバックを低減させつつ製造することのできる電極体成形装置および電極体製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の電極体成形装置は，中空円筒形状に捲回された電極体を，対向して設けられた第１および第２プレスヘッドで，直径方向に両側から挟み込んで押圧することにより，その外周面に平面部と曲面部とを形成しつつ扁平形状に成形する電極体成形装置であって，第１および第２プレスヘッドには，押圧時に電極体の外周面の平面部に対応する圧迫面と，圧迫面の両端に位置し，少なくとも押圧時には圧迫面より高さ方向に突出するとともに，電極体の外周面の曲面部を圧迫するＲ押さえ面とが設けられており，第１および第２プレスヘッドの圧迫面上にはそれぞれ，非押圧時には中央部が両端部よりも電極体に向けて突出する凸湾曲状であるとともに，押圧時には電極体の平面部に全体が密着する平板状となる板バネが備えられていることを特徴とする電極体成形装置である。
【００１０】
本発明者らは，扁平形状をした捲回型の電極体の曲面部を圧迫して変形させることにより，スプリングバックが低減されることを発見した。そして，本形態の電極体成形装置は，電極体の曲面部を圧迫するＲ押さえ面を有している。さらに，Ｒ押さえ面は，板バネが平板状となり，電極体に平面部が形成された後に曲面部を圧迫するよう構成されている。これにより，Ｒ押さえ面の圧迫による押圧力が，電極体の平面部にかかることがなく，この部分にシワを発生させるおそれがない。
【００１１】
また上記に記載の電極体成形装置において，Ｒ押さえ面は，電極体の幅方向外側ほど圧迫面からの突出高さが高い傾斜平面であり，Ｒ押さえ面の圧迫面からの立ち上がり角が２５°以上３９．６°未満の範囲内であることが好ましい。Ｒ押さえ面が平面である場合において，電極体のスプリングバックを，後工程においてシワの発生するおそれがない好ましい範囲に抑制することができるからである。
【００１２】
また上記に記載の電極体成形装置において，Ｒ押さえ面は，電極体の幅方向外側ほど圧迫面からの突出高さが高く，かつ，その中腹部分が凸状となっている凸曲面であり，Ｒ押さえ面の形状は，電極体の曲面部のうちＲ押さえ面により変形させられる潰し代体積が，Ｒ押さえ面を圧迫面からの立ち上がり角が３９．６°である傾斜平面と仮定した場合の潰し代体積に対して２６．７％以上１００％未満の範囲内となる形状であることが好ましい。電極体を構成する材料には，やわらかく損傷しやすいものが用いられる場合がある。このような場合には，Ｒ押さえ面の形状を，電極体を傷付けにくい曲面形状とすることが考えられる。すなわち，Ｒ押さえ面の形状が平面でない場合においては，Ｒ押さえ面の形状を，これにより変形させられる部分の体積の大きさにより規定する。これにより，Ｒ押さえ面の形状を，電極体のスプリングバックを低減させつつ，電極体を損傷しにくい形状とすることができる。
【００１３】
また上記に記載の電極体成形装置において，第１および第２プレスヘッドは，圧迫面と板バネとの間に，板バネを圧迫面から離隔させる向きに付勢する補助バネを有するものであることが好ましい。電極体を扁平形状に成形後に非押圧状態となる第１および第２プレスヘッドの板バネを，再び平板状から凸湾曲状に確実に戻すことができるからである。
【００１４】
また本発明は，中空円筒形状に捲回された電極体を，対向して設けられた第１および第２プレスヘッドで，直径方向に両側から挟み込んで押圧することにより，その外周面に平面部と曲面部とを形成しつつ扁平形状に成形する扁平プレス工程により扁平電極体を製造する電極体製造方法であって，第１および第２プレスヘッドとして，押圧時に電極体の外周面の平面部に対応する圧迫面と，圧迫面の両端に位置し，少なくとも押圧時には圧迫面より高さ方向に突出するとともに，電極体の外周面の曲面部を圧迫するＲ押さえ面とが設けられており，さらに，圧迫面上に，非押圧時には中央部が両端部よりも電極体に向けて突出する凸湾曲状であるとともに，押圧時には電極体の平面部に全体が密着する平板状となる板バネが備えられているものを用いることを特徴とする電極体製造方法にも及ぶ。
【００１５】
また本発明は，上記に記載の電極体製造方法において，扁平プレス工程を，中空円筒形状に捲回された電極体をその内部に挿入した２つの部材で幅方向に拡げつつ，その幅方向中央部を高さ方向に上下から型で押圧する仮潰し工程の後で行うことを特徴とする電極体製造方法も含んでいる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば，扁平形状をした捲回型の電極体を，スプリングバックを低減させつつ製造することのできる電極体成形装置および電極体製造方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る電池の断面図である。
【図２】実施形態に係る電池の電極体を説明するための図である。
【図３】実施形態に係る仮潰し装置の概略構成図である。
【図４】実施形態に係る仮潰し装置のロッドの動作を説明するための図である。
【図５】実施形態に係る仮潰し装置の仮潰しヘッドの動作を説明するための図である。
【図６】第１の形態に係るプレス装置の概略構成図である。
【図７】第１の形態に係るプレス装置において，上プレスヘッドが，電極体と接触する位置まで下降したときの状態を示した図である。
【図８】第１の形態に係るプレス装置において，上プレスヘッドが，電極体をほぼ扁平形状に変形させる位置まで下降した状態を示した図である。
【図９】第１の形態に係るプレス装置において，上プレスヘッドが，その下端まで下降したときの状態を示した図である。
【図１０】第１の形態に係るプレス装置の板バネを規定するための実験に用いる実験装置の概略構成図である。
【図１１】第１の形態に係るプレス装置の板バネを規定するための実験の結果を示すグラフ図である。
【図１２】扁平形状に成形された電極体を搬送する搬送治具を示した図である。
【図１３】扁平形状に成形された電極体を把持する把持治具を示した図である。
【図１４】第１の形態に係るプレス装置のＲ押さえ面の角度を説明するための図である。
【図１５】第１の形態に係るプレス装置のＲ押さえ面の角度とスプリングバックとの関係を調査した結果を示すグラフ図である。
【図１６】第２の形態に係るプレス装置の概略構成図である。
【図１７】第２の形態に係るプレス装置において，上プレスヘッドが，その下端まで下降したときの状態を示した図である。
【図１８】第２の形態に係るプレス装置において，Ｒ押さえ面が，電極体を圧迫している状態を示す図である。
【図１９】第３の形態のプレス装置の概略構成図である。
【図２０】潰し代を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下，本発明を具体化した最良の形態について，図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，リチウムイオン二次電池について本発明を具体化したものである。
【００１９】
［第１の形態］
図１に本形態に係る電池１０の断面図を示す。図１に示すように，電池１０は，電極体２０と，電解液３０と，これら電極体２０および電解液３０を収容する電池ケース４０とを備えるリチウムイオン二次電池である。電池ケース４０は電池ケース本体４１と封口板４２とを備えている。また，封口板４２は，絶縁部材４３と安全弁４４とを備えている。
【００２０】
図２は，電極体２０の斜視図である。電極体２０は，図２に示すように，扁平形状をした捲回型の電極体である。電極体２０は，正極板と負極板とをこれらの間にセパレータを挟み込みつつ捲回することにより製造されたものである。そして，電極体２０の捲回軸の軸方向は，図２における奥行き方向である。また，電極体２０の図２において左右方向を幅方向とし，上下方向を高さ方向とする。
【００２１】
正極板は，集電体であるアルミニウム箔の表面に，正極活物質層を形成してなる帯状のものである。正極活物質層には，例えば，コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2），マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ2），ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）などの，リチウムイオンを吸蔵および放出することができる正極活物質が含まれている。
【００２２】
負極板は，集電体である銅箔の表面に，負極活物質層を形成してなる帯状のものである。負極活物質層には，例えば，炭素系材料，リチウム遷移金属複合酸化物，リチウム遷移金属複合窒化物などの，リチウムイオンを吸蔵および放出することができる負極活物質が含まれている。
【００２３】
セパレータは，正極板と負極板との短絡を防止しつつ，リチウムイオンを透過させることができる多孔質部材である。この多孔質部材の材質として，ポリプロピレン（ＰＰ），ポリエチレン（ＰＥ）などが例示される。
【００２４】
電極体２０は，図１および図２に示すように，蓄電部２１，正極端部２２，負極端部２３に分けられる。図１における正極端部２２は，電極体２０の図中左右方向（軸方向）の左端部分である。負極端部２３は，電極体２０の図１中左右方向の右端部分である。蓄電部２１は，正極端部２２と負極端部２３とで挟まれた，電極体２０の図１中左右方向の中央部分である。
【００２５】
正極端部２２は，正極板のみで構成されている部分である。また，正極板の正極端部２２の部分においては，正極活物質層が形成されておらず，アルミニウム箔が露出している。負極端部２３は，負極板のみで構成されている部分である。また，負極板の負極端部２３の部分においては，負極活物質層が形成されておらず，銅箔が露出している。
【００２６】
蓄電部２１は，正極板，負極板，セパレータにより構成されている部分である。そして，正極板の蓄電部２１の部分においては，正極活物質層が形成されている。また，負極板の蓄電部２１の部分においては，負極活物質が形成されている。このため，蓄電部２１は，充放電に寄与することができる部分である。
【００２７】
そして，図１に示すように，電池１０においては，正極端部２２には，正極端子５０が接続されている。また，負極端部２３には，負極端子６０が接続されている。正極端子５０および負極端子６０はそれぞれ，電極体２０と接続されていない側の端を，ケース蓋４２に設けられた絶縁部材４３を介し，電池ケース４０の外部に突出させている。電池１０は，正極端子５０および負極端子６０を介し，電極体２０の蓄電部２１において，充電および放電を行うものである。
【００２８】
扁平形状をした捲回型の電極体２０の外周面には，図２に示すように，平面部２４と曲面部２５とがある。平面部２４は，電極体２０の外周面うち，幅方向（図１では上下方向）の中央の平面である部分である。曲面部２５は，電極体２０の外周面のうち，幅方向の両端の曲面である部分である。また，図２に示すように，平面部２４の幅方向の長さをＸとし，曲面部２５の外周の長さをＹとしている。電極体２０の平面部２４と曲面部２５とは，正極板，負極板，セパレータを中空の円筒形状に捲回後，これを扁平形状に成形することにより形成されたものである。
【００２９】
［電極体の製造方法］
電極体２０は，中空の円筒形状に捲回後，概略，次の工程により扁平形状に成形される。
１．仮潰し工程
２．扁平プレス工程
そして以下，上記１から２の工程に沿って順に説明する。
【００３０】
まず，「１．仮潰し工程」について図３から図５を用いて説明する。この工程は，図３から図５に示す仮潰し装置７０により行われる。また，図３に示す電極体２０は，正極板，負極板，セパレータを重ね合わせつつ，中空の円筒形状に捲回された直後のものである。図３から図５において，電極体２０の軸方向は，図中奥行き方向である。また，図３から図５において，電極体２０の幅方向は図中左右方向であり，高さ方向は図中上下方向である。そして，仮潰し装置７０は，円筒形状の電極体２０を，図５に示すような８の字形状に成形するためのものである。
【００３１】
まず，本形態の仮潰し装置７０について，図３を用いて説明する。仮潰し装置７０は，円筒形状の電極体２０を長円形状に開くためのロッド８０およびロッド８１と，仮潰しを行うための上仮潰しヘッド９０および下仮潰しヘッド９３とを備えている。
【００３２】
ロッド８０およびロッド８１は，図３中の奥行き方向の長さが電極体２０よりも長い，円柱形状をした部材である。ロッド８０とロッド８１とは，図３において左右方向に互いに離れる向きに動くことができる。
【００３３】
上仮潰しヘッド９０の下側には，平坦な圧迫面９１が形成されている。また，圧迫面９１の中央には，下向きに突出した突起部９２が形成されている。突起部９２の先端は，電極体２０を傷付けないようにするため，Ｒ形状をしている。上仮潰しヘッド９０形状は，図３において奥行き方向に同じ形状である。なお，圧迫面９１および突起部９２の奥行き方向の長さは，電極体２０と同じくらいである。さらに,上仮潰しヘッド９０は，図３において上下方向に動くことができる。
【００３４】
下仮潰しヘッド９３は，上仮潰しヘッド９０を，電極体２０を挟んで上下に対称に反した形状をしている。すなわち，下仮潰しヘッド９３には，圧迫面９４と突起部９５とが上側に形成されている。
【００３５】
そして，下仮潰しヘッド９３は，図３において上下方向に動くことができる。上仮潰しヘッド９０と下仮潰しヘッド９３とは，上下方向に互いに近づく向き，または互いに離れる向きに同時に動くことができる。つまり，上仮潰しヘッド９０が下向きに動くときには下仮潰しヘッド９３は上向きに動き，上仮潰しヘッド９０が上向きに動くときには下仮潰しヘッド９３は下向きに動くのである。さらに，上仮潰しヘッド９０および下仮潰しヘッド９３の動く方向は，ロッド８０およびロッド８１の動く方向に対して直行している。上仮潰しヘッド９０と下仮潰しヘッド９３とは，互いに近づく向きに動くことにより，これらの間に電極体２０を挟み込むことができる。
【００３６】
次に，仮潰し装置７０を用いた仮潰し工程について説明する。図３に示すように，仮潰し装置７０に移送されてきた円筒形状の電極体２０には，その内部に空間Ｚが存在する。空間Ｚには，ロッド８０およびロッド８１が挿入されている。
【００３７】
空間Ｚに挿入されているロッド８０およびロッド８１は，図４に示すように，互いに離れる向きに動く。そして，電極体２０は，ロッド８０およびロッド８１に押されることにより，その幅方向に長い長円形状に開かれる。
【００３８】
次に，上仮潰しヘッド９０は下降する。また同時に，下仮潰しヘッド９３は，上昇する。このため，図５に示すように，長円形状に開かれていた電極体２０は，その高さ方向に，上仮潰しヘッド９０と下仮潰しヘッド９３とに挟み込まれる。これにより，電極体２０の幅方向の中央部分においては，突起部９２と突起部９５とにより，その内面側がくっつくまで押圧されている。一方，電極体２０の中央を除く部分においては，空間Ｚを残しつつ，圧迫面９１と圧迫面９４とに挟み込まれている。よって，電極体２０の中央部分においては，その外形の上面および下面がへこむことにより，くびれ部２６が形成されている。一方，電極体２０の中央を除く部分においては，くびれ部２６が形成された中央部分よりも膨らんでいる。本発明においては，電極体２０のこの形状を，８の字形状という。そして，電極体２０は，図５に示すように，仮潰し装置７０により，横を向いた８の字形状に成形されている。
【００３９】
その後，上仮潰しヘッド９０および下仮潰しヘッド９３は，図３に示す元の位置まで移動し，電極体２０を解放する。また，ロッド８０およびロッド８１は，電極体２０の空間Ｚから軸方向に引き抜かれる。しかし，仮潰し後の電極体２０は塑性変形しているため，８の字形状を保ったままとなる。以上により，電極体２０の「１．仮潰し工程」が完了する。
【００４０】
次いで，「２．扁平プレス工程」について図６から図９を用いて説明する。この工程は，図６から図９に示すプレス装置１００により行われる。また，図６に示す電極体２０は，仮潰し装置７０により８の字形状に成形された後，プレス装置１００へ移送されてきたものである。そして，プレス装置１００は，図６に示す８の字形状の電極体２０を，図９に示すような扁平形状に成形するためのものである。なお，図６から図９においても，電極体２０の軸方向は，図中奥行き方向である。また，電極体２０の幅方向は図中左右方向であり，高さ方向は図中上下方向である。
【００４１】
まず，本形態のプレス装置１００について図６を用いて説明する。プレス装置１００は，上プレスヘッド１１０と下プレスヘッド１２０とを備えている。上プレスヘッド１１０および下プレスヘッド１２０はともに，圧迫面１３０，板バネ１４０，可動部１５０，スプリング１６０，Ｒ押さえ面１７０を備えている。
【００４２】
上プレスヘッド１１０には，その下側に平坦な圧迫面１３０が形成されている。一方，下プレスヘッド１２０には，その上側に平坦な圧迫面１３０が形成されている。上プレスヘッド１１０と下プレスヘッド１２０とは，互いに圧迫面１３０において対面している。
【００４３】
上プレスヘッド１１０と下プレスヘッド１２０とは，互いに電極体２０を挟んで上下を対称に反しただけであって，同じ構成のものである。しかし動作に関しては，上プレスヘッド１１０は上下に動作可能であるのに対し，下プレスヘッド１２０は固定である点について異なる。
【００４４】
また，圧迫面１３０の左右方向における長さを，Ａとする。圧迫面１３０の長さＡは，図２に示す電極体２０の平面部２４の長さＸと同じ長さである。そして，圧迫面１３０は，電極体２０の平面部２４となる部分のみを圧迫することができる。なお，圧迫面１３０の図６において奥行き方向の長さは，電極体２０の長さと同じ位である。
【００４５】
板バネ１４０は，図６に示すように，中央部１４１が電極体２０に向けて突出する凸湾曲状である。詳細には，板バネ１４０の形状は，８の字形状の電極体２０のくびれ部２６に沿うような曲率をした形状をしている。板バネ１４０は，圧迫面１３０の上に，その中央部１４１を突出させつつ，両端部１４２において圧迫面１３０と接するように配置されている。板バネ１４０の中央部１４１の圧迫面１３０側は，可動部１５０の先端に溶接などにより固定されている。板バネ１４０の両端部１４２は，圧迫面１３０と接しているだけであって，固定されている訳ではない。
【００４６】
また，凸湾曲状である板バネ１４０の長さを，Ｂとする。そして，板バネ１４０の長さＢは，圧迫面１３０の長さＡと同じである。つまり，板バネ１４０の長さＢは，電極体２０の平面部２４の長さＸとも同じ長さである。なお，板バネ１４０の図６において奥行き方向の長さは，電極体２０の長さと同じ位である。
【００４７】
板バネ１４０は，プレスを行う前の図６においては凸湾曲状であるが，プレス中の図８および図９においては，電極体２０に押し付けられることにより平板状となる。すなわち，プレス中の板バネ１４０は，その圧迫面１３０側の面の全体が圧迫面１３０と密着するまで弾性変形する。これにより，板バネ１４０は，圧迫面１３０による圧迫を受け，電極体２０の平面部２４のみをその全体にわたって圧迫することができる。
【００４８】
可動部１５０およびスプリング１６０は，プレス中に平板状となった板バネ１４０を，プレス終了後において確実に凸湾曲状に押し戻すためのものである。可動部１５０およびスプリング１６０は，圧迫面１３０の左右方向の中央に形成された凹部１３１に組付けられている。可動部１５０は，凹部１３１に沿って，上下方向にのみ移動することができる。スプリング１６０は，可動部１５０を，圧迫面１３０より突出する向きに付勢するための圧縮バネである。よって，スプリング１６０は，可動部１５０が凹部１３１の中に引っこむ際には縮むことができる。
【００４９】
そして，可動部１５０は，スプリング１６０により，板バネ１４０の中央部１４１を，圧迫面１３０より突き出す向きに付勢している。なお，可動部１５０は，プレス後の板バネ１４０を，図６に示されるような凸湾曲状に確実に戻すことができる構成であれば良い。本形態においては，板バネ１４０の図６中奥行き方向の長さがそれほど長くないため，可動部１５０により，板バネ１４０の図中奥行き方向の中央部分のみを付勢する構成である。詳細には，凹部１３１は，圧迫面１３０の図６中奥行き方向の中央部分に形成された穴である。可動部１５０は，穴である凹部１３１の内壁に沿った円柱形状の部材である。
【００５０】
しかし，板バネ１４０の図６中奥行き方向の長さが長い場合には，例えば，穴である凹部１３１と円柱形状である可動部１５０とを，図６中奥行き方向に複数設けても良い。また例えば，凹部１３１は図６中奥行き方向に長い溝であって，可動部１５０は図６中奥行き方向に長い直方体形状の部材であっても良い。このようにすることで，可動部１５０により，板バネ１４０が傾かないように，中央部１４１を付勢することができるからである。
【００５１】
Ｒ押さえ面１７０は，図６に示す電極体２０の幅方向の両端部分を圧迫するためのものである。電極体２０の幅方向の両端部分は，図２に示す電極体２０でいう，曲面部２５である。Ｒ押さえ面１７０は，圧迫面１３０の左右方向両端より外側に，圧迫面１３０から突出するように形成された平面である。そして，Ｒ押さえ面１７０は，圧迫面１３０に対し，所定の角度θ１をなすように形成されている。角度θ１については，後に詳述する。なお，Ｒ押さえ面１７０の図６において奥行き方向の長さは，電極体２０の長さと同じ位である。
【００５２】
次に，プレス装置１００を用いた扁平プレス工程について説明する。図６に示すように，プレス装置１００に移送されてきた電極体２０は，８の字形状をしている。電極体２０は，プレス装置１００に移送されてくるとともに，下プレスヘッド１２０の板バネ１４０の上に載置される。その後，上プレスヘッド１１０は下降し，電極体２０は上プレスヘッド１１０と下プレスヘッド１２０との間に挟み込まれる。
【００５３】
図７は，上プレスヘッド１１０が，電極体２０と接触する位置まで下降したときの状態を示している。図７に示す状態においては，上プレスヘッド１１０および下プレスヘッド１２０の板バネ１４０はともに，まだほとんど変形していない。このため，電極体２０は，プレス装置１００の押圧をほとんど受けておらず，８の字形状のままである。
【００５４】
そして，８の字形状の電極体２０の上面は，上プレスヘッド１１０の板バネ１４０と密着している。また，８の字形状の電極体２０の下面は，下プレスヘッド１２０の板バネ１４０と密着している。板バネ１４０が，電極体２０の上面および下面に形成されたくびれ部２６に沿った形状をしているからである。また，図７に示す状態においては，Ｒ押さえ面１７０はまだ，電極体２０に接触していない。
【００５５】
図８は，さらに上プレスヘッド１１０が，電極体２０をほぼ扁平形状に変形させる位置まで下降した状態である。図８における板バネ１４０は，電極体２０からの反力を受け，完全に平板状となっている。このため，電極体２０の幅方向の中央部分には，平面部２４が形成されている。また，電極体２０の幅方向の両端部分には，曲面部２５がほとんど形成されている。しかし，まだ曲面部２５は，完全に形成されていない。すなわち，扁平プレスが完了した訳ではなく，この後，電極体２０は高さ方向にさらに押し潰されることとなる。
【００５６】
プレス装置１００の板バネ１４０と電極体２０とは，図７から図８にかけて，これらの接触面において滑ることなく変形している。板バネ１４０は，圧迫面１３０の圧迫と電極体２０の反力とを受け，その両端部１４２を圧迫面１３０に沿って左右方向の外側に滑らせながら平板状になっている。電極体２０においては，板バネ１４０とともに変形しているため，摩擦力を受けることなく潰されている。このため，電極体２０には，その幅方向の中央部分に応力が集中することがなく，シワが発生するおそれがない。そして，Ｒ押さえ面１７０は，電極体２０の幅方向の両端部分の外形に接触している。しかし，Ｒ押さえ面１７０は，電極体２０に接触しているだけであって圧迫はしていない。
【００５７】
ここで，板バネ１４０は，Ｒ押さえ面１７０が電極体２０に接触する直前に，完全に平板状となるように規定されている。すなわち，板バネ１４０は，硬過ぎても軟らか過ぎても好ましくないのである。
【００５８】
板バネ１４０が硬過ぎる場合には，Ｒ押さえ面１７０が，電極体２０の幅方向の両端部分の外形を，電極体２０に平面部２４が形成される前に圧迫することとなる。すなわち，Ｒ押さえ面１７０の圧迫による押圧力は，８の字形状のままの電極体２０のくびれた中央部分にかかることとなる。このため，板バネ１４０が硬過ぎる場合には，電極体２０の幅方向の中央部分にシワが発生してしまうのである。
【００５９】
また，板バネ１４０が軟らか過ぎる場合には，板バネ１４０が，８の字形状の電極体２０のくびれ部２６に密着することができない。板バネ１４０のバネ力が，電極体２０の反力に負けてしまうからである。このため，板バネ１４０と電極体２０との間に隙間が形成されて摩擦が発生し，電極体２０にシワが発生してしまうおそれがある。よって，板バネ１４０が凸湾曲状から平板状に弾性変形するために必要とする荷重Ｗは，以下の方法により，適切な値に規定されている。
【００６０】
図１０は，荷重Ｗを規定するための実験に用いた実験装置１８０の概略構成図である。実験装置１８０は，上プレスヘッド１８１と下プレスヘッド１８３とを備えたプレス装置である。上プレスヘッド１８１と下プレスヘッド１８３とは，互いの圧迫面１８２と圧迫面１８４とにおいて対面している。
【００６１】
また，圧迫面１８２と圧迫面１８４との間にあるのは，本形態に用いる電極体２０である。そして，図１０に示す電極体２０は，円筒形状に捲回された直後のものである。圧迫面１８２と圧迫面１８４とはそれぞれ，電極体２０の外周面に接している。本実験では，実験装置１８０により，円筒形状の電極体２０が完全な扁平形状になるまで荷重を掛けた。
【００６２】
図１１は，本実験の結果を示すグラフ図である。図１１中，実線で示す曲線が，本実験の結果である。また，横軸は，実験装置１８０により電極体２０に掛けられた荷重である。縦軸は，電極体２０の高さ方向の厚みである。図１１に示すように，実験装置１８０により電極体２０に掛けられる荷重が大きくなるにつれ，電極体２０の厚みは薄くなっている。
【００６３】
そして，実線で示す曲線には，傾きが大きい領域Ｔ１と傾きが小さい領域Ｔ２とが存在する。詳細には，傾きが大きい領域Ｔ１は，実線で示す曲線のうち，傾きが大きい部分の中でさらに直線で近似したときのＲ２乗値が０．９８以上である領域のことである。傾きが小さい領域Ｔ２は，実線で示す曲線のうち，傾きが小さい部分の中でさらに直線で近似したときのＲ２乗値が０．９８以上である領域のことである。なお，Ｒ２乗値とは，回帰式と実測値との当てはまり具合を表わす指標であり，回帰式と実測値との相関が強いほど１に近い値を示し，回帰式と実測値との相関が弱いほど０に近づく値である。
【００６４】
また，図１１には，傾きが大きい領域Ｔ１を直線で近似したものを，近似直線Ｕ１として一点鎖線で示している。さらに，傾きが小さい領域Ｔ２を直線で近似したものを，近似直線Ｕ２として一点鎖線で示している。近似直線Ｕ１と近似直線Ｕ２とは，点Ｖにおいて交差している。そして，荷重Ｗは，この点Ｖにおける荷重の値となるように規定されているのである。
【００６５】
図９は，上プレスヘッド１１０が，その下端まで下降した状態を示している。すなわち，プレス装置１００が，電極体２０を，完全な扁平形状となるまでプレスしている状態である。よって，この状態での電極体２０には，平面部２４および曲面部２５が完全に形成されている。そして，Ｒ押さえ面１７０は，曲面部２５を圧迫している。曲面部２５は，Ｒ押さえ面１７０の圧迫を受けることにより，所定量潰れるように変形している。以上により，「２．扁平プレス工程」が完了する。
【００６６】
上プレスヘッド１１０は，電極体２０を完全な扁平形状に成形した後，再び上端まで上昇し，電極体２０を解放する。プレス装置１００から解放された電極体２０は，自身の弾性力により，高さ方向にある程度もとの形状へと戻る。すなわち，電極体２０には，スプリングバックが発生する。また，電極体２０において，プレス中の高さ方向の厚さとプレスから解放された後の高さ方向の厚さとの差の値を，スプリングバック量とする。しかし，電極体２０のスプリングバック量の値は，小さい。つまり，電極体２０のスプリングバックは，曲面部２５が変形していることにより，低減されているのである。
【００６７】
また，電極体２０は，解放されるとともにプレス装置１００から取り出され，後工程へと送られる。詳細には，例えば図１２に示すような搬送治具１９０に挿入されつつ次工程へと搬送される。さらに，図１３に示すような把持治具１９１により把持され，次の工程を行う設備へと移し替えられる。この時，スプリングバックが大きい電極体の場合には，形状が安定しておらず，変形しやすい状態のまま後工程へと送られている。このため，搬送治具１９０の内壁と擦れたり，また擦れることによりよれてしまったりするおそれがある。また，形状が不安定なまま把持治具１９１に把持されることにより，変形するおそれもある。すなわち，スプリングバックの大きい電極体には，後工程において，シワが発生するおそれがあるのである。
【００６８】
しかし，本形態のプレス装置１００により成形された電極体２０には，後工程において，シワが発生するおそれがない。スプリングバックが低減されているからである。また，電極体２０を解放した後の上プレスヘッド１１０および下プレスヘッド１２０の板バネ１４０は，その後，可動部１５０による付勢を受け，元の凸湾曲状に戻ることとなる。
【００６９】
ここにおいて，Ｒ押さえ面１７０による曲面部２５への圧迫は，強過ぎても弱過ぎても好ましくない。すなわち，Ｒ押さえ面１７０が曲面部２５を強く圧迫し過ぎた場合，電極体２０の電極板が折れてしまい，集電体から活物質層が剥がれてしまうおそれがあるからである。さらに，多孔質であるセパレータの細孔を，潰してしまうおそれもある。また，Ｒ押さえ面１７０による曲面部２５の圧迫が弱い場合には，スプリングバックの抑制効果は小さい。そこで，本形態においては，Ｒ押さえ面１７０の形状は，以下のように規定されている。
【００７０】
図１４は，電極体２０の曲面部２５と，これを圧迫しているＲ押さえ面１７０とを示している。前述したように，本形態のＲ押さえ面１７０の形状は，圧迫面１３０に対して角度θ１をなす平面である。また，図１４に示す潰し代２７は，曲面部２５のうち，Ｒ押さえ面１７０により変形させられている部分である。さらに，図１４に示すＲ押さえ面１７０は，曲面部２５を最大に変形させている時のものである。すなわち，潰し代２７の面積が最大となる時である。
【００７１】
また，図１４に示す電極体２０の外周面のうち，平面部２４と曲面部２５との境界を示す２つの点を，点Ｅとする。さらに，２つの点Ｅを結んだ直線を，直線ＥＥとする。そして，Ｒ押さえ面１７０により最大に変形させられた時の曲面部２５の形状は，２つのＲ押さえ面１７０と直線ＥＥとで囲まれた三角形である。
【００７２】
曲面部２５を最大に変形させる時のＲ押さえ面１７０の長さＣは，曲面部２５の外周の長さＹの半分であるＹ／２と同じ長さである。ここで，長さＹは，曲面部２５の外周の半径ｒを用いることにより，π・ｒで表わされる。よって，曲面部２５を最大に変形させる時のＲ押さえ面１７０の長さＣは，次式で表わされる。
Ｃ＝（π・ｒ）／２ （１）
【００７３】
また，長さＣは，角度θ１を用いることにより，次式で表わされる。
Ｃ＝ｒ／ｓｉｎθ１ （２）
そして，式（１）および式（２）より，ｓｉｎθ１は，次式で表わされる。
ｓｉｎθ１＝２／π （３）
これより，式（３）より求められる角度θ１は，約３９．６°である。なお，式（３）より，曲面部２５を最大に変形させる時のＲ押さえ面１７０の角度θ１の値は，曲面部２５の外周の半径ｒに関係なく一定である。
【００７４】
よって，圧迫面１３０とＲ押さえ面１７０との角度θ１は，３９．６°より小さいことが好ましい。角度θ１をこれ以上の値とした場合，Ｒ押さえ面１７０が曲面部２５を強く圧迫し過ぎることとなるからである。
【００７５】
さらに，本発明者らは，角度θ１を３９．６°より小さい範囲で変化させ，角度θ１とスプリングバックとの関係を調査する実験を行った。図１５は，その関係を調査した結果を示すグラフ図である。横軸は，角度θ１である。縦軸は，スプリングバック量である。図１５に示すように，スプリングバックは，角度θ１を大きくするほど低減されている。
【００７６】
また，本形態においては，スプリングバック量が８ｍｍ以下であることが好ましい。後工程においてシワが発生しないからである。そして，スプリングバック量が８ｍｍ以下となる角度θ１は，図１５より，２５°以上であった。従って，本形態における角度θ１の範囲は，２５°≦θ１＜３９．６°の範囲に規定されている。
【００７７】
［効果の確認］
本発明者らは，この発明の効果を，以下の実験により確認した。この実験においては，実施例１，比較例１，比較例２の扁平形状の電極体を，それぞれ異なる方法で作製し，スプリングバックとシワの有無とについて評価した。
【００７８】
実施例１，比較例１，比較例２の電極体の作製方法はいずれも，電極板とセパレータとを円筒形状に捲回後，８の字形状に仮潰しされるまでの工程は同じである。さらに，実施例１は，前述した本形態のプレス装置１００を用いて扁平形状に成形された電極体である。なお，実施例１の作製には，圧迫面１３０とＲ押さえ面１７０との角度θ１の値を３５°としたプレス装置１００を用いた。
【００７９】
比較例１は，本形態のプレス装置１００のうち，Ｒ押さえ面１７０を備えていないプレス装置を用いて扁平形状に成形された電極体である。すなわち，比較例１の電極体は，扁平形状に成形された際，曲面部を全く圧迫されていない。
【００８０】
比較例２は，本形態のプレス装置１００のうち，板バネ１４０を備えていないプレス装置を用いて扁平形状に成形された電極体である。比較例２に用いたプレス装置には板バネ１４０がないため可動部１５０やスプリング１６０もなく，圧迫面１３０には凹部１３１が形成されていないものを用いている。なお，比較例２を作製したプレス装置においても，圧迫面１３０とＲ押さえ面１７０との角度θ１の値を３５°とした。そして，比較例２の電極体は，扁平形状に成形された際，Ｒ押さえ面１７０により曲面部を圧迫されている。
【００８１】
表１に，実施例１，比較例１，比較例２をそれぞれ，スプリングバックとシワの有無とについて評価した結果を示す。なお，スプリングバックの評価は８ｍｍを基準とし，８ｍｍ以下である場合「○」とし，８ｍｍより大きい場合「×」としている。
【００８２】
【表１】
【００８３】
表１に示すように，実施例１においては，スプリングバック量が８ｍｍより小さく，シワも発生していなかった。一方，比較例１においては，シワの発生はなかったものの，スプリングバック量が８ｍｍよりも大きく，その評価は「×」であった。比較例２においては，スプリングバック量は８ｍｍ以下であったものの，シワが発生していた。
【００８４】
よって，表１に示すように，比較例１の電極板においては，扁平形状に成形された時にはシワが発生していない。しかし，スプリングバックが大きく，後工程でシワが発生するおそれがある。また，比較例２の電極板においては，スプリングバックが低減されていることが確認された。しかし，扁平形状に成形された時すでに，シワが発生していた。一方，本形態のプレス装置１００を用いて作製された実施例１の電極体においては，シワが発生しておらず，スプリングバックも低減されていることが確認された。
【００８５】
以上，詳細に説明したように，本発明のプレス装置１００は，互いに電極体２０の平面部２４に対応する圧迫面１３０において対向する上プレスヘッド１１０および下プレスヘッド１２０を備えている。そして，圧迫面１３０の両端には，圧迫面１３０より突出するとともに曲面部２５を圧迫する，圧迫面１３０と角度θ１をなすＲ押さえ面が形成されている。また，角度θ１の範囲は，２５°≦θ１＜３９．６°の範囲である。さらに，圧迫面１３０上には，非プレス時には中央部１４１が両端部１４２よりも電極体２０に向けて突出する凸湾曲状であり，プレス時には電極体２０の平面部２４に全体が密着する平板状となる板バネ１４０を備えている。これにより，シワのない扁平形状をした捲回型の電極体を，スプリングバックを低減させつつ製造することのできる電極体成形装置および電極体製造方法が実現されている。
【００８６】
なお，本実施の形態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い。従って本発明は当然に，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。例えば，本形態では，リチウムイオン二次電池について本発明を適用したが，その他の二次電池についても本発明を適用することができる。
【００８７】
また例えば，本形態においては，中空の円筒形状に捲回された電極体２０を，ロッド８０，８１により長円形状に開き，上仮潰しヘッド９０と下仮潰しヘッド９３とにより８の字形状に成形した後，プレス装置１００により扁平形状に成形しているが，これに限るものではない。中空の円筒形状に捲回された電極体２０の内部に存在する空間Ｚが十分に大きい場合，上仮潰しヘッド９０と下仮潰しヘッド９３とによる８の字形状への成形は省略することもできる。すなわち，中空の円筒形状に捲回された電極体２０を，ロッド８０，８１により長円形状に開いた状態で，プレス装置１００により扁平形状に成形することもできる。
【００８８】
［第２の形態］
第２の形態について説明する。本形態に係る電池１０は第１の形態と同様である。また，本形態においても第１の形態と同様に，電極体２０は，中空の円筒形状に捲回後，概略，次の工程により扁平形状に成形される。
１．仮潰し工程
２．扁平プレス工程
本形態においても，「１．仮潰し工程」については第１の形態と同じである。しかし，本形態では，「２．扁平プレス工程」に用いるプレス装置が第１の形態と異なる。
【００８９】
よって，本形態の「２．扁平プレス工程」について，図１６から図１８を用いて説明する。この工程は，図１６から図１８に示すプレス装置２００により行われる。また，図１６に示す電極体２０は，仮潰し装置７０により８の字形状に成形された後，移送されてきたものである。そして，プレス装置２００は，８の字形状の電極体２０を，図１８に示すような扁平形状に成形するためのものである。
【００９０】
まず，本形態のプレス装置２００について図１６を用いて説明する。プレス装置２００は，上プレスヘッド２１０と下プレスヘッド２２０とを備えている。上プレスヘッド２１０および下プレスヘッド２２０はともに，第１の形態と同じ圧迫面１３０，板バネ１４０，可動部１５０，スプリング１６０を備えている。本形態においても，上プレスヘッド２１０は上下に動作可能である。また，下プレスヘッド２２０は固定である。
【００９１】
プレス装置２００はさらに，上Ｒ押さえ部２１１，２１２および下Ｒ押さえ部２２１，２２２を備えている。上Ｒ押さえ部２１１，２１２は，上プレスヘッド２１０の左右方向の外側に位置している。上Ｒ押さえ部２１１，２１２は，上プレスヘッド２１０の動作とは別に，上下に動作可能である。下Ｒ押さえ部２２１，２２２は，下プレスヘッド２２０の左右方向の外側に位置している。下Ｒ押さえ部２２１，２２２は上下に動作可能である。
【００９２】
上Ｒ押さえ部２１１，２１２にはそれぞれ，下側にＲ押さえ面１７０が形成されている。下Ｒ押さえ部２２１，２２２にはそれぞれ，上側にＲ押さえ面１７０が形成されている。本形態においても，Ｒ押さえ面１７０は，圧迫面１３０に対し，所定の角度θ１をなすように形成された平面である。さらに，角度θ１の範囲は，２５°≦θ１＜３９．６°の範囲に規定されている。しかし，本形態のＲ押さえ面１７０は，図１６に示すプレス前の状態においては，圧迫面１３０より引っこんでいる。
【００９３】
次に，プレス装置２００を用いた扁平プレス工程について説明する。図１６に示すように，プレス装置２００に移送されてきた電極体２０は，８の字形状をしている。電極体２０は，プレス装置２００に移送されてくるとともに，下プレスヘッド２２０の板バネ１４０の上に載置される。その後，上プレスヘッド２１０は下降し，電極体２０は上プレスヘッド２１０と下プレスヘッド２２０との間に挟み込まれる。
【００９４】
図１７は，上プレスヘッド２１０が，その下端まで下降したときの状態を示した図である。すなわち，上プレスヘッド２１０が，電極体２０を扁平形状に変形させる位置まで下降した状態である。よって，電極体２０の幅方向の中央部分には，平面部２４が形成されている。しかし，まだ，Ｒ押さえ面１７０は，曲面部２５と接触しておらず，曲面部２５を圧迫していない。
【００９５】
その後，図１８に示すように，上Ｒ押さえ部２１１，２１２は，Ｒ押さえ面１７０が圧迫面１３０より完全に突出するまで下降する。また同時に，下Ｒ押さえ部２２１，２２２は，Ｒ押さえ面１７０が圧迫面１３０より完全に突出するまで上昇する。これにより，Ｒ押さえ面１７０は，電極体２０の曲面部２５を圧迫している。曲面部２５は，Ｒ押さえ面１７０の圧迫を受けることにより，所定量潰れるように変形している。
【００９６】
よって，本形態のプレス装置２００を用いて製造された電極体２０においても，第１の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち，電極体２０を，シワを発生させることなく扁平形状に成形することができる。さらに，扁平形状に成形後の電極体２０においては，スプリングバックが低減されている。
【００９７】
また，本形態のプレス装置２００においては，Ｒ押さえ面１７０が，圧迫面１３０とは別に動作可能である。このため，平面部２４を形成し，これを確実に固定しつつ曲面部２５を圧迫することができる。これにより，Ｒ押さえ面１７０の押圧力が電極体２０の中央部分に加わるおそれがなく，電極体２０の中央部分のシワの発生を確実に抑制することができる。さらに，圧迫面１３０とＲ押さえ面１７０とを個別に動作させることにより，平面部２４を圧迫する荷重と，曲面部２５を圧迫する荷重とを個別に設定することができる。従って，平面部２４と曲面部２５とのそれぞれを，最適な荷重で押圧することができる。
【００９８】
［第３の形態］
第３の形態について説明する。本形態に係る電池１０は第１の形態と同様である。また，本形態においても第１の形態と同様に，電極体２０は，中空の円筒形状に捲回後，概略，次の工程により扁平形状に成形される。
１．仮潰し工程
２．扁平プレス工程
本形態においても，「１．仮潰し工程」については第１の形態と同じである。しかし，本形態では，「２．扁平プレス工程」に用いるプレス装置が第１の形態と異なる。
【００９９】
本形態では，「２．扁平プレス工程」において，図１９に示すプレス装置３００を用いる。プレス装置３００は，図１９に示すように，上プレスヘッド３１０と下プレスヘッド３２０とを備えている。上プレスヘッド３１０および下プレスヘッド３２０はともに，第１の形態と同じ圧迫面１３０，板バネ１４０，可動部１５０，スプリング１６０を備えている。本形態においても，上プレスヘッド３１０は図１９中上下に動作可能である。また，下プレスヘッド３２０は固定である。
【０１００】
本形態の上プレスヘッド３１０および下プレスヘッド３２０はともに，第１の形態とは異なるＲ押さえ面３７０を備えている。Ｒ押さえ面３７０は，本形態においても，電極体２０の曲面部２５を圧迫するためのものである。Ｒ押さえ面３７０は，図１９に示すように，圧迫面１３０の左右方向両端より外側に，圧迫面１３０から突き出すように形成されている。そして，Ｒ押さえ面３７０の断面形状は，丸みを帯びた凸状の曲面である。
【０１０１】
ここにおいて，本形態のＲ押さえ面３７０の形状は，圧迫面１３０との角度で規定することができない。曲面だからである。そこで，本形態のＲ押さえ面３７０の形状は，これにより変形させられる電極体２０の曲面部２５の部分である潰し代の大きさにより規定されている。そして，本形態のＲ押さえ面３７０による潰し代の大きさは，第１の形態において規定した圧迫面１３０とＲ押さえ面１７０との角度θ１の範囲（２５°≦θ１＜３９．６°）を基に，以下のように規定されている。なお，本形態において，角度θ１は，本形態のＲ押さえ面３７０の形状を規定するために用いるものであって，本形態には存在していない。
【０１０２】
まず，図１４を用いて前述したように，曲面部２５のうち，第１の形態のＲ押さえ面１７０により変形させられる部分は潰し代２７である。ここで，図２０を用いて，第１の形態の潰し代２７についてさらに説明する。図２０は，図１４のうち上部の曲面部２５とＲ押さえ面１７０とを示した図である。すなわち，図２０は，本形態のＲ押さえ面３７０による潰し代を示した図ではない。
【０１０３】
図２０において，点Ｄは，曲面部２５の外形である円弧の中心点である。点Ｅは，前述ではあるが，電極体２０の外形のうち，平面部２４と曲面部２５との境界を示す点である。点Ｆは，曲面部２５の外形とＲ押さえ面１７０との交点である。
【０１０４】
図２０に示すように，点Ｄと点Ｅとを結ぶ直線を，直線ＤＥとする。点Ｄと点Ｆとを結ぶ直線を，直線ＤＦとする。直線ＤＥおよび直線ＤＦの長さはともに，曲面部２５の外形の半径ｒである。また，点Ｅと点Ｆとを結ぶ直線を，直線ＥＦとする。
【０１０５】
さらに，点Ｅと点Ｆとを，曲面部２５の外形である円弧上で結ぶ曲線を，円弧Ｇとする。直線ＤＥと直角を成し，直線ＤＥと点Ｆとを結ぶ直線を，直線ｈとする。加えて，直線ＤＥと直線ＥＦとの角度および直線ＤＦと直線ＥＦとの角度を，角度θ２とする。直線ＤＥと直線ＤＦとの角度を，角度θ３とする。
【０１０６】
平面部２４の外形と直線ＤＥとは，点Ｅにおいて直角に交わっているため，角度θ２は次式で表わされる。
θ２＝９０°−θ１ （４）
そして，直線ＤＥ，直線ＥＦ，直線ＤＦにより形成されている三角形の内角の和は１８０°であるため，角度θ３は次式で表わされる。
θ３＝１８０°−２θ２ （５）
すなわち，式（４）と式（５）とにより，次の関係が成り立つ。
θ３＝２θ１ （６）
【０１０７】
また，潰し代２７の面積Ｉは，直線ＤＥ，円弧点Ｇ，直線ＤＦで囲まれた扇形部分の面積Ｊと，直線ＤＥ，直線ＥＦ，直線ＤＦで囲まれた三角形部分の面積Ｋとの差により求めることができる。面積Ｊは，次式で表わされる。
Ｊ＝π・ｒ2・（θ３／３６０） （７）
また，直線ｈの長さは，ｒ・ｓｉｎθ３であるため，面積Ｋは，次式で表わされる。
Ｋ＝（ｒ2・ｓｉｎθ３）／２ （８）
【０１０８】
よって，潰し代２７の面積Ｉは，関係（６），式（７），式（８）より，半径ｒと角度θ１を用いて次式で表わされる。
Ｉ＝｛π・ｒ2・（２θ１／３６０）｝−｛（ｒ2・ｓｉｎ２θ１）／２｝ （９）
【０１０９】
ここにおいて，角度θ１の範囲は，第１の形態において前述したように２５°≦θ１＜３９．６°の範囲である。そして，この範囲は，式（９）を用いることにより，角度θ１が最大となる３９．６°の時の面積Ｉを１００％とした潰し代割合Ｉｐで表わすと，２６．７％≦Ｉｐ＜１００％で表わされる。よって，第１の形態において，潰し代２７の潰し代割合Ｉｐは，２６．７％≦Ｉｐ＜１００％の範囲内となっている。
【０１１０】
そして，本形態のＲ押さえ面３７０により変形させられる曲面部２５の部分である潰し代の大きさにおいても，第１の形態のＲ押さえ面１７０により変形させられる曲面部２５の部分である潰し代２７の大きさと同程度であることが好ましい。すなわち，本形態のＲ押さえ面３７０による潰し代の，第１の形態における角度θ１が３９．６°のときのＲ押さえ面１７０による潰し代２７に対する割合である潰し代割合Ｉｐにおいても，２６．７％≦Ｉｐ＜１００％を満たすことが好ましい。よって，本形態のＲ押さえ面３７０の断面形状は，これにより変形させられる曲面部２５の部分である潰し代の潰し代割合Ｉｐが，２６．７％≦Ｉｐ＜１００％を満たすような凸状の曲面となるように規定されている。
【０１１１】
よって，本形態のプレス装置３００を用いて製造される電極体２０においても，Ｒ押さえ面３７０による曲面部２５への圧迫が弱過ぎることがなく，電極体２０のスプリングバックを低減することができる。また，Ｒ押さえ面３７０が曲面部２５を強く圧迫し過ぎることがなく，電極体２０を損傷させるおそれもない。さらに，本形態のように，Ｒ押さえ面に丸みを付けることにより，電極体２０に損傷しやすい材質のものを用いた場合においても，電極体２０を傷付けずに圧迫することができる。加えて，本形態のプレス装置３００においても，電極体２０にシワを発生させるおそれがない。
【０１１２】
なお，本実施の形態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い。従って本発明は当然に，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。例えば，本形態においては，Ｒ押さえ面３７０が，上プレスヘッド３１０および下プレスヘッド３２０に形成されている。すなわち，圧迫面１３０と同時に動作する。しかし，第２の形態のように，Ｒ押さえ面３７０を，圧迫面１３０とは別に動作することができる構成としてもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
２０…電極体
２４…平面部
２５…曲面部
１００…プレス装置
１１０…上プレスヘッド
１２０…下プレスヘッド
１３０…圧迫面
１４０…板バネ
１４１…中央部
１４２…両端部
１５０…可動部
１６０…スプリング
１７０…Ｒ押さえ面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円筒形状に捲回された電極体を，対向して設けられた第１および第２プレスヘッドで，直径方向に両側から挟み込んで押圧することにより，その外周面に平面部と曲面部とを形成しつつ扁平形状に成形する電極体成形装置において，
前記第１および第２プレスヘッドには，
押圧時に電極体の外周面の前記平面部に対応する圧迫面と，
前記圧迫面の両端に位置し，少なくとも押圧時には前記圧迫面より高さ方向に突出するとともに，電極体の外周面の前記曲面部を圧迫するＲ押さえ面とが設けられており，
前記第１および第２プレスヘッドの前記圧迫面上にはそれぞれ，非押圧時には中央部が両端部よりも電極体に向けて突出する凸湾曲状であるとともに，押圧時には電極体の前記平面部に全体が密着する平板状となる板バネが備えられていることを特徴とする電極体成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電極体成形装置において，
前記Ｒ押さえ面は，電極体の幅方向外側ほど前記圧迫面からの突出高さが高い傾斜平面であり，
前記Ｒ押さえ面の前記圧迫面からの立ち上がり角が２５°以上３９．６°未満の範囲内であることを特徴とする電極体成形装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電極体成形装置において，
前記Ｒ押さえ面は，電極体の幅方向外側ほど前記圧迫面からの突出高さが高く，かつ，その中腹部分が凸状となっている凸曲面であり，
前記Ｒ押さえ面の形状は，
電極体の前記曲面部のうち前記Ｒ押さえ面により変形させられる潰し代体積が，
前記Ｒ押さえ面を前記圧迫面からの立ち上がり角が３９．６°である傾斜平面と仮定した場合の潰し代体積に対して２６．７％以上１００％未満の範囲内となる形状であることを特徴とする電極体成形装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の電極体成形装置において，
前記第１および第２プレスヘッドは，前記圧迫面と前記板バネとの間に，前記板バネを前記圧迫面から離隔させる向きに付勢する補助バネを有するものであることを特徴とする電極体成形装置。
【請求項５】
中空円筒形状に捲回された電極体を，対向して設けられた第１および第２プレスヘッドで，直径方向に両側から挟み込んで押圧することにより，その外周面に平面部と曲面部とを形成しつつ扁平形状に成形する扁平プレス工程により扁平電極体を製造する電極体製造方法において，
前記第１および第２プレスヘッドとして，
押圧時に電極体の外周面の前記平面部に対応する圧迫面と，
前記圧迫面の両端に位置し，少なくとも押圧時には前記圧迫面より高さ方向に突出するとともに，電極体の外周面の前記曲面部を圧迫するＲ押さえ面とが設けられており，さらに，
前記圧迫面上に，非押圧時には中央部が両端部よりも電極体に向けて突出する凸湾曲状であるとともに，押圧時には電極体の前記平面部に全体が密着する平板状となる板バネが備えられているものを用いることを特徴とする電極体製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の電極体製造方法において，
前記扁平プレス工程を，中空円筒形状に捲回された電極体をその内部に挿入した２つの部材で幅方向に拡げつつ，その幅方向中央部を高さ方向に上下から型で押圧する仮潰し工程の後で行うことを特徴とする電極体製造方法。
【請求項１】
中空円筒形状に捲回された電極体を，対向して設けられた第１および第２プレスヘッドで，直径方向に両側から挟み込んで押圧することにより，その外周面に平面部と曲面部とを形成しつつ扁平形状に成形する電極体成形装置において，
前記第１および第２プレスヘッドには，
押圧時に電極体の外周面の前記平面部に対応する圧迫面と，
前記圧迫面の両端に位置し，少なくとも押圧時には前記圧迫面より高さ方向に突出するとともに，電極体の外周面の前記曲面部を圧迫するＲ押さえ面とが設けられており，
前記第１および第２プレスヘッドの前記圧迫面上にはそれぞれ，非押圧時には中央部が両端部よりも電極体に向けて突出する凸湾曲状であるとともに，押圧時には電極体の前記平面部に全体が密着する平板状となる板バネが備えられていることを特徴とする電極体成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電極体成形装置において，
前記Ｒ押さえ面は，電極体の幅方向外側ほど前記圧迫面からの突出高さが高い傾斜平面であり，
前記Ｒ押さえ面の前記圧迫面からの立ち上がり角が２５°以上３９．６°未満の範囲内であることを特徴とする電極体成形装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電極体成形装置において，
前記Ｒ押さえ面は，電極体の幅方向外側ほど前記圧迫面からの突出高さが高く，かつ，その中腹部分が凸状となっている凸曲面であり，
前記Ｒ押さえ面の形状は，
電極体の前記曲面部のうち前記Ｒ押さえ面により変形させられる潰し代体積が，
前記Ｒ押さえ面を前記圧迫面からの立ち上がり角が３９．６°である傾斜平面と仮定した場合の潰し代体積に対して２６．７％以上１００％未満の範囲内となる形状であることを特徴とする電極体成形装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の電極体成形装置において，
前記第１および第２プレスヘッドは，前記圧迫面と前記板バネとの間に，前記板バネを前記圧迫面から離隔させる向きに付勢する補助バネを有するものであることを特徴とする電極体成形装置。
【請求項５】
中空円筒形状に捲回された電極体を，対向して設けられた第１および第２プレスヘッドで，直径方向に両側から挟み込んで押圧することにより，その外周面に平面部と曲面部とを形成しつつ扁平形状に成形する扁平プレス工程により扁平電極体を製造する電極体製造方法において，
前記第１および第２プレスヘッドとして，
押圧時に電極体の外周面の前記平面部に対応する圧迫面と，
前記圧迫面の両端に位置し，少なくとも押圧時には前記圧迫面より高さ方向に突出するとともに，電極体の外周面の前記曲面部を圧迫するＲ押さえ面とが設けられており，さらに，
前記圧迫面上に，非押圧時には中央部が両端部よりも電極体に向けて突出する凸湾曲状であるとともに，押圧時には電極体の前記平面部に全体が密着する平板状となる板バネが備えられているものを用いることを特徴とする電極体製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の電極体製造方法において，
前記扁平プレス工程を，中空円筒形状に捲回された電極体をその内部に挿入した２つの部材で幅方向に拡げつつ，その幅方向中央部を高さ方向に上下から型で押圧する仮潰し工程の後で行うことを特徴とする電極体製造方法。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１３−８４４４５（Ｐ２０１３−８４４４５Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２３５３１（Ｐ２０１１−２２３５３１）
【出願日】平成２３年１０月１０日（２０１１．１０．１０）
【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５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１０日（２０１１．１０．１０）
【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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