電池
【課題】捲回電極体の内側（中心側）への変形を抑制して、捲回電極体の巻き緩みや座屈を抑制することができる電池を提供する。
【解決手段】電池１は、正極板１０、負極板２０、及びセパレータ（第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）を筒状に捲回してなる捲回電極体４０を備える。捲回電極体４０は、正極板１０、負極板２０、及びセパレータのうちセパレータ（第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）のみを、捲回電極体４０の最内側に位置する捲回開始位置ＳＰから複数周回捲回してなるセパレータ捲回部３０、を有する。セパレータ捲回部３０は、一体に固められている。
【解決手段】電池１は、正極板１０、負極板２０、及びセパレータ（第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）を筒状に捲回してなる捲回電極体４０を備える。捲回電極体４０は、正極板１０、負極板２０、及びセパレータのうちセパレータ（第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）のみを、捲回電極体４０の最内側に位置する捲回開始位置ＳＰから複数周回捲回してなるセパレータ捲回部３０、を有する。セパレータ捲回部３０は、一体に固められている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、捲回電極体を有する電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー密度の高い電池として、正極板、負極板、及びセパレータを捲回してなる捲回電極体を有する電池が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１８５２０１号公報
【０００４】
特許文献１には、正極板、負極板、及びセパレータを筒状に捲回してなる電極群（以下、捲回電極体ともいう）を備えるリチウムイオン二次電池が開示されている。さらに、捲回電極体として、セパレータのみを、当該捲回電極体の最内側に位置する捲回開始位置から複数周回（２〜４巻）捲回してなるセパレータ巻芯部（以下、セパレータ捲回部ともいう）を有する捲回電極体が開示されている（特許文献１の図３参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電池の使用時（充放電時）には、捲回電極体（詳細には、正極板及び負極板）が膨張・収縮する。しかしながら、特許文献１の電池では、捲回電極体（詳細には、正極板及び負極板）の膨張・収縮に伴って、捲回電極体が内側（中心側）に向かって変形してしまう虞があった。具体的には、セパレータを単に捲回しただけのセパレータ捲回部では、軸芯として十分に機能することができない（軸芯として十分な強度がない）ため、捲回電極体が内側（中心側）に向かって変形しようとする力を受け止めることができず、捲回電極体の内側（中心側）への変形を抑制することができない虞があった。
【０００６】
このため、特許文献１の電池では、捲回電極体（正極板及び負極板）の膨張・収縮に伴って、捲回電極体において、正極板、負極板、及びセパレータの捲回の緩み（以下、捲回電極体の巻き緩みともいう）が生じる虞があった。これにより、セパレータを挟んで隣り合う正極板と負極板との間の距離が不均一になり、電池内部抵抗の上昇や電池容量の低下を引き起こす虞があった。さらには、捲回電極体（正極板及び負極板）の膨張・収縮が繰り返されることで、捲回電極体の内側（中心側）において座屈が生じる虞があった。これにより、捲回電極体を構成する正極板、負極板、及びセパレータが破断し、内部短絡（正極板と負極板との接触）が生じる虞もあった。
【０００７】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、捲回電極体の内側（中心側）への変形を抑制して、捲回電極体の巻き緩みや座屈を抑制することができる電池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】
【０００８】
本発明の一態様は、正極板、負極板、及びセパレータを筒状に捲回してなる捲回電極体であって、上記正極板、上記負極板、及び上記セパレータのうち上記セパレータのみを、当該捲回電極体の最内側に位置する捲回開始位置から複数周回捲回してなるセパレータ捲回部、を有する捲回電極体、を備える電池において、上記セパレータ捲回部は、一体に固められてなる電池である。
【０００９】
上述の電池では、捲回電極体が、セパレータ捲回部を有している。ここで、セパレータ捲回部とは、正極板、負極板、及びセパレータのうちセパレータのみを、当該捲回電極体の最内側に位置する捲回開始位置から複数周回（例えば、１０〜２０周）捲回してなる部位である。
【００１０】
しかしながら、上述の電池では、特許文献１の電池とは異なり、セパレータ捲回部が一体に固められている。すなわち、セパレータ捲回部を構成するセパレータが、単に捲回されているだけではなく、一体に固められている（１つの塊とされている）。
【００１１】
このようなセパレータ捲回部は、強固な軸芯として機能する。このため、上述の電池では、捲回電極体（詳細には、正極板及び負極板）の膨張・収縮に伴って、捲回電極体が内側（中心側）に向かって変形するのを抑制することができる。具体的には、一体に固められた（１つの塊とされた）セパレータ捲回部によって、捲回電極体が内側（中心側）に向かって変形しようとする力を受け止めることができ、これによって、捲回電極体の内側（中心側）への変形を抑制することができる。
【００１２】
このため、上述の電池では、捲回電極体（正極板及び負極板）の膨張・収縮に起因した、捲回電極体の巻き緩み（正極板、負極板、及びセパレータの捲回の緩み）を抑制することができる。これにより、セパレータを挟んで隣り合う正極板と負極板との間の距離が不均一になるのを抑制でき、その結果、電池内部抵抗の上昇や電池容量の低下を抑制することができる。さらには、捲回電極体（正極板及び負極板）の膨張・収縮が繰り返されることに起因した「捲回電極体の座屈」を抑制することもできる。これにより、捲回電極体を構成する正極板、負極板、及びセパレータの破断を抑制でき、その結果、上記破断に伴う内部短絡（正極板と負極板との接触）を抑制することができる。
【００１３】
さらに、上記の電池であって、前記セパレータ捲回部は、接着剤により一体に固められてなる電池とすると良い。
【００１４】
上述の電池では、セパレータ捲回部が、接着剤により一体に固められている（１つの塊とされている）。具体的には、セパレータ捲回部において径方向に隣り合うセパレータが接着剤により接着することで、セパレータ捲回部が一体に固められている（１つの塊とされている）。
【００１５】
接着剤によってセパレータ捲回部を一体に固めることで、セパレータ捲回部を強固な軸芯とすることができる。これにより、セパレータ捲回部によって、捲回電極体（正極板及び負極板）の膨張・収縮に伴って捲回電極体が内側（中心側）に向かって変形しようとする力を受け止めることができ、これによって、捲回電極体の内側（中心側）への変形を抑制することができる。
【００１６】
なお、接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂系の接着剤（例えば、アラルダイト；チバガイギ社製）を用いることができる。
【００１７】
また、「接着剤により一体に固められたセパレータ捲回部」は、例えば、次のようにして形成することができる。例えば、まず、捲回工程において、セパレータのみを捲回電極体の最内側に位置する捲回開始位置から複数周回捲回してなる「セパレータ捲回部」を有する捲回電極体を形成する。
【００１８】
具体的には、例えば、２枚のセパレータ（第１セパレータと第２セパレータとする）を捲回装置の捲回軸の周りに複数周回捲回してセパレータ捲回部を形成する。その後、第１セパレータの外側に負極板を配置して、第１セパレータに沿って負極板を捲回し、さらに、捲回した負極板に沿って第２セパレータを捲回する。引き続き、第２セパレータの外側に正極板を配置して、第２セパレータに沿って正極板を捲回する。その後も、第１セパレータ、負極板２０、第２セパレータ、及び正極板を捲回してゆき、円筒状の捲回電極体を形成する。その後、捲回装置の捲回軸を、捲回電極体から抜き取る。これにより、セパレータのみを捲回電極体の最内側に位置する捲回開始位置から複数周回捲回してなる「セパレータ捲回部」を有する、筒状の捲回電極体が形成される。
【００１９】
次いで、セパレータ捲回部の内周面に接着剤（アラルダイトなど）を塗布することで、セパレータ捲回部を構成するセパレータ全体に接着剤を浸透（含浸）させる。その後、浸透させた接着剤を硬化させることで、「接着剤により一体に固められたセパレータ捲回部」を形成することができる。
【００２０】
また、捲回工程においてセパレータを捲回する前に、予め、セパレータ捲回部を構成する部位（セパレータのうち、セパレータの一端からセパレータ捲回部の捲回長さを有する部位）に接着剤を塗布しておき、接着剤付きのセパレータを捲回するようにしても良い。セパレータ捲回部を形成した後、セパレータに塗布しておいた接着剤を硬化させることで、「接着剤により一体に固められたセパレータ捲回部」を形成することができる。
【００２１】
また、前記の電池であって、前記セパレータ捲回部は、当該セパレータ捲回部をなす前記セパレータの溶着により、一体に固められてなる電池とすると良い。
【００２２】
上述の電池では、セパレータ捲回部が、当該セパレータ捲回部をなすセパレータの溶着により、一体に固められている。具体的には、セパレータ捲回部において径方向に隣り合うセパレータを溶着して、セパレータ捲回部を一体に固めている（１つの塊としている）。換言すれば、溶着により、セパレータ捲回部において径方向に隣り合うセパレータを接合して、セパレータ捲回部を一体に固めている（１つの塊としている）。
【００２３】
セパレータの溶着によりセパレータ捲回部を一体に固めることで、セパレータ捲回部を強固な軸芯とすることができる。これにより、セパレータ捲回部によって、捲回電極体（正極板及び負極板）の膨張・収縮に伴って捲回電極体が内側（中心側）に向かって変形しようとする力を受け止めることができ、これによって、捲回電極体の内側（中心側）への変形を抑制することができる。
【００２４】
なお、「セパレータの溶着により一体に固められたセパレータ捲回部」は、例えば、次のようにして形成することができる。例えば、まず、前述のように、捲回工程において、セパレータのみを捲回電極体の最内側に位置する捲回開始位置から複数周回捲回してなる「セパレータ捲回部」を有する、筒状の捲回電極体を形成する。次いで、棒状のヒータ（例えば、シーズヒータ）を捲回電極体の筒内（詳細には、セパレータ捲回部の内側）に挿入し、セパレータ捲回部（これを構成するセパレータ）を溶融する（軟化させる）。その後、ヒータを捲回電極体の筒内から抜き取り、冷却によりセパレータ捲回部を硬化させることで、セパレータ捲回部を構成するセパレータが一体化する（径方向に隣り合うセパレータが接着する）。このようにして、「セパレータの溶着により一体に固められたセパレータ捲回部」を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１，２にかかる電池の側面図である。
【図２】同電池の上面図である。
【図３】同電池の縦断面図であり、図２のＤ−Ｄ断面図に相当する。
【図４】同電池の横断面図であり、図１のＣ−Ｃ断面図に相当する。
【図５】同電池の横断面の部分拡大図であり、図４のＢ部拡大図に相当する。
【図６】実施例１，２にかかる正極板を示す図である。
【図７】実施例１，２にかかる負極板を示す図である。
【図８】実施例１，２にかかる捲回電極体の縦断面図である。
【図９】実施例２にかかる溶着工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施例１）
本実施例１の電池１は、図１及び図２に示すように、円筒状の密閉型二次電池である。この電池１は、図３に示すように、円筒状の捲回電極体４０と、この捲回電極体４０を収容する円筒状の電池ケース６０とを有する。このうち、捲回電極体４０は、正極板１０、負極板２０、第１セパレータ３１、及び第２セパレータ３５を、軸線ＡＸの周りに円筒状に捲回した捲回電極体である。
【００２７】
正極板１０は、図６に示すように、正極集電箔１１が延びる長手方向（図６において左右方向）の一方辺１０ｂに沿って延び、正極集電箔１１及び正極合材層１２を有する正極活物質塗工部１４と、この正極活物質塗工部１４と隣り合って長手方向の一方辺１０ｂに沿って延び、正極合材層１２を有することなく、正極集電箔１１のみからなる正極活物質未塗工部１３とを有している。
【００２８】
なお、正極集電箔１１としては、例えば、アルミニウム箔を用いることができる。また、正極合材層１２は、正極活物質やバインダなどにより構成されている。正極活物質としては、例えば、ニッケル酸リチウムを用いることができる。
【００２９】
負極板２０は、図７に示すように、負極集電箔２１が延びる長手方向（図７において左右方向）の一方辺２０ｂに沿って延び、負極集電箔２１及び負極合材層２２を有する負極活物質塗工部２４と、この負極活物質塗工部２４と隣り合って長手方向の一方辺２０ｂに沿って延び、負極合材層２２を有することなく、負極集電箔２１のみからなる負極活物質未塗工部２３とを有している。
【００３０】
なお、負極集電箔２１としては、例えば、銅箔を用いることができる。また、負極合材層２２は、負極活物質やバインダなどにより構成されている。負極活物質としては、例えば、天然黒鉛を用いることができる。
また、本実施例１では、第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５として、ポリエチレンからなる多孔質シートを用いている。
【００３１】
電池ケース６０は、円筒状の電池ケースであり、有底円筒状をなす金属製の電池ケース本体６１と、円板状をなす金属製の封口蓋６２とを有する（図１〜図３参照）。封口蓋６２は、図３に示すように、電気絶縁性樹脂からなる円環状のガスケット６９を電池ケース本体６１との間に介在させて、電池ケース本体６１の開口部６１Ｈでかしめられている。これにより、電池ケース本体６１と封口蓋６２との間を電気的に絶縁しつつ、捲回電極体４０を収容した電池ケース本体６１と封口蓋６２とが一体とされて、電池ケース６０をなしている。
【００３２】
ここで、本実施例１の捲回電極体４０について、詳細に説明する。
捲回電極体４０は、図３に示すように、軸線方向（軸線ＡＸが延びる方向、図３において上下方向）について捲回電極体４０の一端部（図３において上端部）をなす正極捲回部４４と、軸線方向Ｘについて捲回電極体４０の他端部（図３において下端部）をなす負極捲回部４６と、正極捲回部４４と負極捲回部４６との間に位置する発電部４２とを有する。
【００３３】
正極捲回部４４は、正極板１０の正極活物質未塗工部１３のみが捲回されている部位である。負極捲回部４６は、負極板２０の負極活物質未塗工部２３のみが捲回されている部位である。発電部４２は、正極板１０（正極活物質塗工部１４）と負極板２０（負極活物質塗工部２４）と第１セパレータ３１と第２セパレータ３５とが捲回されてなる部位である。なお、第１セパレータ３１と第２セパレータ３５は、正極板１０と負極板２０との間に位置し、両電極板間を電気的に絶縁している。
【００３４】
正極捲回部４４は、その端面４４ｂにおいて、金属板からなる正極集電部材７１に溶接されている（図３参照）。さらに、正極集電部材７１は、帯状の金属薄板からなる接続部材５３を通じて、封口蓋６２の天井部６２ｂに電気的に接続されている。これにより、本実施例１の電池１では、封口蓋６２の天井部６２ｂが正極外部端子となる。
【００３５】
負極捲回部４６は、その端面４６ｂにおいて、金属板からなる負極集電部材７２に溶接されている（図３参照）。さらに、負極集電部材７２は、電池ケース本体６１の底部６１ｂに溶接されている。これにより、本実施例の電池１では、電池ケース本体６１の底部６１ｂが負極外部端子となる。
【００３６】
捲回電極体４０は、例えば、正極板１０及び負極板２０を、軸線ＡＸの周りに５０周回捲回した捲回電極体であるが、図３〜図５及び図８では、捲回数を省略（図３及び図８では、正極板１０及び負極板２０の捲回数を４周回に省略）している。
なお、図３は、電池１の縦断面図であり、図２のＤ−Ｄ断面図に相当する。また、図４は、電池１の横断面図であり、図１のＣ−Ｃ断面図に相当する。また、図５は、電池１の横断面の部分拡大図であり、図４のＢ部拡大図に相当する。
【００３７】
さらに、本実施例１の捲回電極体４０は、セパレータ捲回部３０を有している。セパレータ捲回部３０は、セパレータのみ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５だけ）を、捲回電極体４０の最内側（中心側）に位置する捲回開始位置ＳＰから複数周回（例えば、１０〜２０周回）捲回してなる部位である（図４及び図５参照）。なお、図３〜図５及び図８では、セパレータ捲回部３０の捲回数を省略している。
【００３８】
ところで、電池の使用時（充放電時）には、捲回電極体（詳細には、正極板及び負極板）が膨張・収縮する。しかしながら、前述のように、特許文献１の電池では、捲回電極体（詳細には、正極板及び負極板）の膨張・収縮に伴って、捲回電極体が内側（中心側）に向かって変形してしまう虞があった。具体的には、特許文献１の電池のセパレータ捲回部（セパレータ巻芯部）は、セパレータを単に捲回しただけのセパレータ捲回部であるため、軸芯として十分に機能することができない（軸芯として十分な強度がない）。このため、特許文献１のセパレータ捲回部では、捲回電極体が内側（中心側）に向かって変形しようとする力を受け止めることができず、捲回電極体の内側（中心側）への変形を抑制することができない虞があった。
【００３９】
このため、特許文献１の電池では、捲回電極体（正極板及び負極板）の膨張・収縮に伴って、捲回電極体において、正極板、負極板、及びセパレータの捲回の緩み（捲回電極体の巻き緩み）が生じる虞があった。これにより、セパレータを挟んで隣り合う正極板と負極板との間の距離が不均一になり、電池内部抵抗の上昇や電池容量の低下を引き起こす虞があった。さらには、捲回電極体（正極板及び負極板）の膨張・収縮が繰り返されることで、捲回電極体の内側（中心側）において座屈が生じる虞があった。これにより、捲回電極体を構成する正極板、負極板、及びセパレータが破断し、内部短絡（正極板と負極板との接触）が生じる虞もあった。
【００４０】
一方、本実施例１の電池１では、特許文献１の電池とは異なり、セパレータ捲回部３０が、接着剤により一体に固められている。すなわち、セパレータ捲回部３０を構成する第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５が、単に捲回されているだけではなく、接着剤により一体に固められている（１つの塊とされている）。具体的には、セパレータ捲回部３０において、径方向に隣り合う第１セパレータ３１と第２セパレータ３５が接着剤により接着することで、セパレータ捲回部３０が一体に固められている（１つの塊とされている）。
【００４１】
接着剤を用いてセパレータ捲回部３０を一体に固めることで、セパレータ捲回部３０を強固な軸芯とすることができる。これにより、セパレータ捲回部３０によって、捲回電極体４０（正極板１０及び負極板２０）の膨張・収縮に伴って捲回電極体４０が内側（中心側）に向かって変形しようとする力を受け止めることができ、その結果、捲回電極体４０の内側（中心側）への変形を抑制することができる。
【００４２】
このため、本実施例１の電池１では、捲回電極体４０（正極板１０及び負極板２０）の膨張・収縮に起因した、捲回電極体４０の巻き緩み（正極板１０、負極板２０、第１セパレータ３１、及び第２セパレータ３５の捲回の緩み）を抑制することができる。これにより、セパレータ（第１セパレータ３１または第２セパレータ３５）を挟んで隣り合う正極板１０と負極板２０との間の距離が不均一になるのを抑制でき、その結果、電池内部抵抗の上昇や電池容量の低下を抑制することができる。
【００４３】
さらには、捲回電極体４０（正極板１０及び負極板２０）の膨張・収縮が繰り返されることに起因した「捲回電極体４０の座屈」を抑制することもできる。これにより、捲回電極体４０を構成する正極板１０、負極板２０、第１セパレータ３１、及び第２セパレータ３５の破断を抑制でき、その結果、上記破断に伴う内部短絡（正極板１０と負極板２０との接触）を抑制することができる。
【００４４】
なお、本実施例１では、接着剤として、エポキシ樹脂系の接着剤（例えば、アラルダイト；チバガイギ社製）を用いている。
【００４５】
また、本実施例１の電池１では、電池ケース本体６１によって捲回電極体４０の外側（外周）を包囲している（図３及び図４参照）ため、捲回電極体４０（正極板１０及び負極板２０）の膨張・収縮に伴う捲回電極体４０の外側への変形も抑制することができる。詳細には、電池ケース本体６１によって、捲回電極体４０（正極板１０及び負極板２０）の膨張・収縮に伴って捲回電極体４０が外側に向かって変形しようとする力を受け止めることができ、その結果、捲回電極体４０の外側への変形を抑制することができる。これにより、捲回電極体４０の巻き緩みや座屈を、より一層抑制することができる。
【００４６】
次に、電池１の製造方法について、以下に説明する。
まず、図６に示すように、帯状の正極集電箔１１の表面に正極合材層１２を形成した正極板１０を用意する。この正極板１０は、正極集電箔１１が延びる長手方向（図６において左右方向）の一方辺１０ｂに沿って延び、正極集電箔１１及び正極合材層１２を有する正極活物質塗工部１４と、この正極活物質塗工部１４と隣り合って長手方向の一方辺１０ｂに沿って延び、正極合材層１２を有することなく、正極集電箔１１のみからなる正極活物質未塗工部１３とを有している。
【００４７】
さらに、図７に示すように、帯状の負極集電箔２１の表面に負極合材層２２を形成した負極板２０を用意する。この負極板２０は、負極集電箔２１が延びる長手方向（図７において左右方向）の一方辺２０ｂに沿って延び、負極集電箔２１及び負極合材層２２を有する負極活物質塗工部２４と、この負極活物質塗工部２４と隣り合って長手方向の一方辺２０ｂに沿って延び、負極合材層２２を有することなく、負極集電箔２１のみからなる負極活物質未塗工部２３とを有している。
【００４８】
また、帯状の第１セパレータ３１と、帯状の第２セパレータ３５とを用意する。なお、本実施例１では、第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５として、ポリエチレンからなる多孔質シートを用いている。
【００４９】
次に、捲回工程において、セパレータ（第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）のみを捲回電極体４０の最内側に位置する捲回開始位置ＳＰから複数周回捲回してなる「セパレータ捲回部３０」を有する捲回電極体４０を形成する（図４、図５、図８参照）。
具体的には、まず、２枚のセパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）を重ね合わせるようにして、捲回装置の捲回軸（図示なし）の周りに複数周回（例えば、１０〜２０周回）捲回し、セパレータ捲回部３０を形成する（図５参照）。なお、図４及び図５では、捲回方向をＦＷとして表している。
【００５０】
その後、第１セパレータ３１の外側に負極板２０を配置して、第１セパレータ３１に沿って負極板２０を捲回する。次いで、第２セパレータ３５を、捲回した負極板２０に沿って捲回する。引き続き、第２セパレータ３５の外側に正極板１０を配置して、第２セパレータ３５に沿って正極板１０を捲回する。但し、正極板１０の正極活物質未塗工部１３と負極板２０の負極活物質未塗工部２３が、幅方向（図８において上下方向）について反対側に位置するように（図８において、正極活物質未塗工部１３が上方、負極活物質未塗工部２３が下方に位置するように）、負極板２０及び正極板１０を配置して捲回する。
【００５１】
その後も、第１セパレータ３１、負極板２０、第２セパレータ３５、及び正極板１０を捲回してゆき、円筒状の捲回電極体を形成する。その後、捲回装置の捲回軸（図示なし）を、捲回電極体から抜き取る。これにより、セパレータ（第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）のみを捲回電極体の最内側に位置する捲回開始位置ＳＰから複数周回捲回してなる「セパレータ捲回部３０」を有する、筒状の捲回電極体４０が形成される（図８参照）。
【００５２】
次いで、接着工程に進み、セパレータ捲回部３０の内周面３０ｂに、図示しない接着剤（例えば、アラルダイト）を塗布する。これにより、セパレータ捲回部３０を構成するセパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）の全体に、接着剤を浸透（含浸）させる。その後、浸透させた接着剤を硬化させることで、「接着剤により一体に固められたセパレータ捲回部３０」を形成することができる。具体的には、セパレータ捲回部３０において、径方向（図８において左右方向）に隣り合う第１セパレータ３１と第２セパレータ３５を、接着剤により接着して、セパレータ捲回部３０を一体に固めている（１つの塊にしている）。
【００５３】
その後、正極捲回部４４に正極集電部材７１を溶接した。具体的には、正極集電部材７１を、正極捲回部４４の端面４４ｂ（図３において上端面）に突き当てた状態で、正極集電部材７１の表面にレーザービームを照射して、正極捲回部４４と正極集電部材７１とをレーザ溶接した。さらに、負極捲回部４６に負極集電部材７２を溶接した。具体的には、負極集電部材７２を、負極捲回部４６の端面４６ｂ（図３において下端面）に突き当てた状態で、負極集電部材７２の表面にレーザービームを照射して、負極捲回部４６と負極集電部材７２とをレーザ溶接した。
【００５４】
その後、正極集電部材７１及び負極集電部材７２を溶接した捲回電極体４０を、電池ケース本体６１の内部に収容する（図３参照）。次いで、負極集電部材７２を電池ケース本体６１の底部６１ｂに溶接する。これにより、電池ケース本体６１の底部６１ｂが負極外部端子となる。さらに、接続部材５３の一端部を正極集電部材７１に溶接し、接続部材５３の他端部を封口蓋６２の天井部６２ｂに溶接する。これにより、正極集電部材７１と封口蓋６２の天井部６２ｂとが接続部材５３を通じて電気的に接続されるので、封口蓋６２の天井部６２ｂが正極外部端子となる。
【００５５】
次いで、電池ケース本体６１の内部に電解液を注入した後、ガスケット６９を外周端部６２ｃに配置した封口蓋６２を、電池ケース本体６１の開口部６１Ｈの内側に配置した状態で、電池ケース本体６１の開口部６１Ｈを加締める。このようにして、電池ケース本体６１と封口蓋６２との間を電気的に絶縁しつつ、電池ケース本体６１と封口蓋６２とを一体とした電池ケース６０を形成する。これにより、本実施例１の電池１が完成する。
【００５６】
（実施例２）
次に、実施例２にかかる電池１０１について説明する。本実施例２の電池１０１は、実施例１の電池１と比較して、セパレータ捲回部３０が溶着により一体に固められている点のみが異なり、その他については実施例１と同様である。従って、ここでは、実施例１と異なる点を中心に説明し、同様な点については説明を省略または簡略化する。
【００５７】
本実施例２の電池１０１では、セパレータ捲回部３０が、セパレータ捲回部３０をなすセパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）の溶着により、一体に固められている（１つの塊とされている）。具体的には、セパレータ捲回部３０において径方向に隣り合うセパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）を溶着して、セパレータ捲回部３０を一体に固めている（１つの塊としている）。換言すれば、溶着により、セパレータ捲回部３０において径方向に隣り合うセパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）を接合して、セパレータ捲回部３０を一体に固めている（一塊りとしている）。
【００５８】
セパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）の溶着によりセパレータ捲回部３０を一体に固めることで、セパレータ捲回部３０を強固な軸芯とすることができる。 これにより、セパレータ捲回部３０によって、捲回電極体４０（正極板１０及び負極板２０）の膨張・収縮に伴って捲回電極体４０が内側（中心側）に向かって変形しようとする力を受け止めることができ、その結果、捲回電極体４０の内側（中心側）への変形を抑制することができる。
【００５９】
このため、本実施例２の電池１０１では、捲回電極体４０（正極板１０及び負極板２０）の膨張・収縮に起因した、捲回電極体４０の巻き緩み（正極板１０、負極板２０、第１セパレータ３１、及び第２セパレータ３５の捲回の緩み）を抑制することができる。これにより、セパレータ（第１セパレータ３１または第２セパレータ３５）を挟んで隣り合う正極板１０と負極板２０との間の距離が不均一になるのを抑制でき、その結果、電池内部抵抗の上昇や電池容量の低下を抑制することができる。
【００６０】
さらには、捲回電極体４０（正極板１０及び負極板２０）の膨張・収縮が繰り返されることに起因した「捲回電極体４０の座屈」を抑制することもできる。これにより、捲回電極体４０を構成する正極板１０、負極板２０、第１セパレータ３１、及び第２セパレータ３５の破断を抑制でき、その結果、上記破断に伴う内部短絡（正極板１０と負極板２０との接触）を抑制することができる。
【００６１】
次に、電池１０１の製造方法について、以下に説明する。
まず、実施例１と同様に、捲回工程において、セパレータ（第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）のみを捲回電極体４０の最内側に位置する捲回開始位置ＳＰから複数周回捲回してなる「セパレータ捲回部３０」を有する捲回電極体４０を形成する（図４、図５、図８参照）。
【００６２】
次いで、溶着工程に進み、図９に示すように、棒状のヒータ９０（例えば、シーズヒータ）を、捲回電極体４０の筒内（詳細には、セパレータ捲回部３０の内側）に挿入し、セパレータ捲回部３０（これを構成する第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）を溶融する（軟化させる）。例えば、ヒータ９０により、セパレータ捲回部３０（これを構成する第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）を、１２０℃〜２００℃に加熱して溶融させる。加熱時間は、例えば、３〜１０秒間程度とする。
【００６３】
その後、ヒータ９０を捲回電極体４０の筒内から取り出し、溶融させたセパレータ捲回部３０（これを構成する第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）を冷却して、セパレータ捲回部３０を硬化させる。これにより、セパレータ捲回部３０を構成するセパレータ（第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）が溶着する。詳細には、溶着により、径方向（図８及び図９において左右方向）に隣り合うセパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）が接合する。このようにして、「セパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）の溶着により一体に固められたセパレータ捲回部３０」を形成することができる。
【００６４】
次に、実施例１と同様にして、正極捲回部４４に正極集電部材７１を溶接し、負極捲回部４６に負極集電部材７２を溶接する。その後、正極集電部材７１及び負極集電部材７２を溶接した捲回電極体４０を、電池ケース本体６１の内部に収容する（図３参照）。次いで、負極集電部材７２を電池ケース本体６１の底部６１ｂに溶接する。さらに、接続部材５３の一端部を正極集電部材７１に溶接し、接続部材５３の他端部を封口蓋６２の天井部６２ｂに溶接する。次いで、電池ケース本体６１の内部に電解液を注入した後、ガスケット６９を外周端部６２ｃに配置した封口蓋６２を、電池ケース本体６１の開口部６１Ｈの内側に配置した状態で、電池ケース本体６１の開口部６１Ｈを加締める。これにより、本実施例２の電池１０１が完成する。
【００６５】
以上において、本発明を実施例１，２に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００６６】
例えば、実施例１では、捲回工程において捲回電極体４０を形成した後、セパレータ捲回部３０の内周面３０ｂに接着剤を塗布し、セパレータ捲回部３０を構成するセパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）の全体に接着剤を浸透（含浸）させて、「接着剤により一体に固められたセパレータ捲回部３０」を形成した。
【００６７】
しかしながら、捲回工程においてセパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）を捲回する前に、予め、セパレータ捲回部３０を構成する予定の部位（セパレータのうち、セパレータの一端からセパレータ捲回部３０の捲回長さを有する部位）の表面に接着剤を塗布しておき、接着剤付きのセパレータを捲回するようにしても良い。このようにしても、「接着剤により一体に固められたセパレータ捲回部」を形成することができる。
【００６８】
また、接着剤として、シート状の半硬化接着剤（例えば、プリプレグ）を用いるようにしても良い。具体的には、捲回工程において、第１セパレータ３１と第２セパレータ３５との間にシート状の半硬化接着剤を挟むようにしてこれらを捲回して、第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５と共に半硬化接着剤が捲回された「半硬化接着剤入りのセパレータ捲回部３０」を形成するようにしても良い。その後、半硬化接着剤を硬化させることで、「接着剤により一体に固められたセパレータ捲回部」を形成することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１，１０１ 電池
１０ 正極板
２０ 負極板
３０ セパレータ捲回部
３１ 第１セパレータ
３５ 第２セパレータ
４０ 捲回電極体
ＳＰ 捲回開始位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、捲回電極体を有する電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギー密度の高い電池として、正極板、負極板、及びセパレータを捲回してなる捲回電極体を有する電池が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１８５２０１号公報
【０００４】
特許文献１には、正極板、負極板、及びセパレータを筒状に捲回してなる電極群（以下、捲回電極体ともいう）を備えるリチウムイオン二次電池が開示されている。さらに、捲回電極体として、セパレータのみを、当該捲回電極体の最内側に位置する捲回開始位置から複数周回（２〜４巻）捲回してなるセパレータ巻芯部（以下、セパレータ捲回部ともいう）を有する捲回電極体が開示されている（特許文献１の図３参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、電池の使用時（充放電時）には、捲回電極体（詳細には、正極板及び負極板）が膨張・収縮する。しかしながら、特許文献１の電池では、捲回電極体（詳細には、正極板及び負極板）の膨張・収縮に伴って、捲回電極体が内側（中心側）に向かって変形してしまう虞があった。具体的には、セパレータを単に捲回しただけのセパレータ捲回部では、軸芯として十分に機能することができない（軸芯として十分な強度がない）ため、捲回電極体が内側（中心側）に向かって変形しようとする力を受け止めることができず、捲回電極体の内側（中心側）への変形を抑制することができない虞があった。
【０００６】
このため、特許文献１の電池では、捲回電極体（正極板及び負極板）の膨張・収縮に伴って、捲回電極体において、正極板、負極板、及びセパレータの捲回の緩み（以下、捲回電極体の巻き緩みともいう）が生じる虞があった。これにより、セパレータを挟んで隣り合う正極板と負極板との間の距離が不均一になり、電池内部抵抗の上昇や電池容量の低下を引き起こす虞があった。さらには、捲回電極体（正極板及び負極板）の膨張・収縮が繰り返されることで、捲回電極体の内側（中心側）において座屈が生じる虞があった。これにより、捲回電極体を構成する正極板、負極板、及びセパレータが破断し、内部短絡（正極板と負極板との接触）が生じる虞もあった。
【０００７】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、捲回電極体の内側（中心側）への変形を抑制して、捲回電極体の巻き緩みや座屈を抑制することができる電池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】
【０００８】
本発明の一態様は、正極板、負極板、及びセパレータを筒状に捲回してなる捲回電極体であって、上記正極板、上記負極板、及び上記セパレータのうち上記セパレータのみを、当該捲回電極体の最内側に位置する捲回開始位置から複数周回捲回してなるセパレータ捲回部、を有する捲回電極体、を備える電池において、上記セパレータ捲回部は、一体に固められてなる電池である。
【０００９】
上述の電池では、捲回電極体が、セパレータ捲回部を有している。ここで、セパレータ捲回部とは、正極板、負極板、及びセパレータのうちセパレータのみを、当該捲回電極体の最内側に位置する捲回開始位置から複数周回（例えば、１０〜２０周）捲回してなる部位である。
【００１０】
しかしながら、上述の電池では、特許文献１の電池とは異なり、セパレータ捲回部が一体に固められている。すなわち、セパレータ捲回部を構成するセパレータが、単に捲回されているだけではなく、一体に固められている（１つの塊とされている）。
【００１１】
このようなセパレータ捲回部は、強固な軸芯として機能する。このため、上述の電池では、捲回電極体（詳細には、正極板及び負極板）の膨張・収縮に伴って、捲回電極体が内側（中心側）に向かって変形するのを抑制することができる。具体的には、一体に固められた（１つの塊とされた）セパレータ捲回部によって、捲回電極体が内側（中心側）に向かって変形しようとする力を受け止めることができ、これによって、捲回電極体の内側（中心側）への変形を抑制することができる。
【００１２】
このため、上述の電池では、捲回電極体（正極板及び負極板）の膨張・収縮に起因した、捲回電極体の巻き緩み（正極板、負極板、及びセパレータの捲回の緩み）を抑制することができる。これにより、セパレータを挟んで隣り合う正極板と負極板との間の距離が不均一になるのを抑制でき、その結果、電池内部抵抗の上昇や電池容量の低下を抑制することができる。さらには、捲回電極体（正極板及び負極板）の膨張・収縮が繰り返されることに起因した「捲回電極体の座屈」を抑制することもできる。これにより、捲回電極体を構成する正極板、負極板、及びセパレータの破断を抑制でき、その結果、上記破断に伴う内部短絡（正極板と負極板との接触）を抑制することができる。
【００１３】
さらに、上記の電池であって、前記セパレータ捲回部は、接着剤により一体に固められてなる電池とすると良い。
【００１４】
上述の電池では、セパレータ捲回部が、接着剤により一体に固められている（１つの塊とされている）。具体的には、セパレータ捲回部において径方向に隣り合うセパレータが接着剤により接着することで、セパレータ捲回部が一体に固められている（１つの塊とされている）。
【００１５】
接着剤によってセパレータ捲回部を一体に固めることで、セパレータ捲回部を強固な軸芯とすることができる。これにより、セパレータ捲回部によって、捲回電極体（正極板及び負極板）の膨張・収縮に伴って捲回電極体が内側（中心側）に向かって変形しようとする力を受け止めることができ、これによって、捲回電極体の内側（中心側）への変形を抑制することができる。
【００１６】
なお、接着剤としては、例えば、エポキシ樹脂系の接着剤（例えば、アラルダイト；チバガイギ社製）を用いることができる。
【００１７】
また、「接着剤により一体に固められたセパレータ捲回部」は、例えば、次のようにして形成することができる。例えば、まず、捲回工程において、セパレータのみを捲回電極体の最内側に位置する捲回開始位置から複数周回捲回してなる「セパレータ捲回部」を有する捲回電極体を形成する。
【００１８】
具体的には、例えば、２枚のセパレータ（第１セパレータと第２セパレータとする）を捲回装置の捲回軸の周りに複数周回捲回してセパレータ捲回部を形成する。その後、第１セパレータの外側に負極板を配置して、第１セパレータに沿って負極板を捲回し、さらに、捲回した負極板に沿って第２セパレータを捲回する。引き続き、第２セパレータの外側に正極板を配置して、第２セパレータに沿って正極板を捲回する。その後も、第１セパレータ、負極板２０、第２セパレータ、及び正極板を捲回してゆき、円筒状の捲回電極体を形成する。その後、捲回装置の捲回軸を、捲回電極体から抜き取る。これにより、セパレータのみを捲回電極体の最内側に位置する捲回開始位置から複数周回捲回してなる「セパレータ捲回部」を有する、筒状の捲回電極体が形成される。
【００１９】
次いで、セパレータ捲回部の内周面に接着剤（アラルダイトなど）を塗布することで、セパレータ捲回部を構成するセパレータ全体に接着剤を浸透（含浸）させる。その後、浸透させた接着剤を硬化させることで、「接着剤により一体に固められたセパレータ捲回部」を形成することができる。
【００２０】
また、捲回工程においてセパレータを捲回する前に、予め、セパレータ捲回部を構成する部位（セパレータのうち、セパレータの一端からセパレータ捲回部の捲回長さを有する部位）に接着剤を塗布しておき、接着剤付きのセパレータを捲回するようにしても良い。セパレータ捲回部を形成した後、セパレータに塗布しておいた接着剤を硬化させることで、「接着剤により一体に固められたセパレータ捲回部」を形成することができる。
【００２１】
また、前記の電池であって、前記セパレータ捲回部は、当該セパレータ捲回部をなす前記セパレータの溶着により、一体に固められてなる電池とすると良い。
【００２２】
上述の電池では、セパレータ捲回部が、当該セパレータ捲回部をなすセパレータの溶着により、一体に固められている。具体的には、セパレータ捲回部において径方向に隣り合うセパレータを溶着して、セパレータ捲回部を一体に固めている（１つの塊としている）。換言すれば、溶着により、セパレータ捲回部において径方向に隣り合うセパレータを接合して、セパレータ捲回部を一体に固めている（１つの塊としている）。
【００２３】
セパレータの溶着によりセパレータ捲回部を一体に固めることで、セパレータ捲回部を強固な軸芯とすることができる。これにより、セパレータ捲回部によって、捲回電極体（正極板及び負極板）の膨張・収縮に伴って捲回電極体が内側（中心側）に向かって変形しようとする力を受け止めることができ、これによって、捲回電極体の内側（中心側）への変形を抑制することができる。
【００２４】
なお、「セパレータの溶着により一体に固められたセパレータ捲回部」は、例えば、次のようにして形成することができる。例えば、まず、前述のように、捲回工程において、セパレータのみを捲回電極体の最内側に位置する捲回開始位置から複数周回捲回してなる「セパレータ捲回部」を有する、筒状の捲回電極体を形成する。次いで、棒状のヒータ（例えば、シーズヒータ）を捲回電極体の筒内（詳細には、セパレータ捲回部の内側）に挿入し、セパレータ捲回部（これを構成するセパレータ）を溶融する（軟化させる）。その後、ヒータを捲回電極体の筒内から抜き取り、冷却によりセパレータ捲回部を硬化させることで、セパレータ捲回部を構成するセパレータが一体化する（径方向に隣り合うセパレータが接着する）。このようにして、「セパレータの溶着により一体に固められたセパレータ捲回部」を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１，２にかかる電池の側面図である。
【図２】同電池の上面図である。
【図３】同電池の縦断面図であり、図２のＤ−Ｄ断面図に相当する。
【図４】同電池の横断面図であり、図１のＣ−Ｃ断面図に相当する。
【図５】同電池の横断面の部分拡大図であり、図４のＢ部拡大図に相当する。
【図６】実施例１，２にかかる正極板を示す図である。
【図７】実施例１，２にかかる負極板を示す図である。
【図８】実施例１，２にかかる捲回電極体の縦断面図である。
【図９】実施例２にかかる溶着工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施例１）
本実施例１の電池１は、図１及び図２に示すように、円筒状の密閉型二次電池である。この電池１は、図３に示すように、円筒状の捲回電極体４０と、この捲回電極体４０を収容する円筒状の電池ケース６０とを有する。このうち、捲回電極体４０は、正極板１０、負極板２０、第１セパレータ３１、及び第２セパレータ３５を、軸線ＡＸの周りに円筒状に捲回した捲回電極体である。
【００２７】
正極板１０は、図６に示すように、正極集電箔１１が延びる長手方向（図６において左右方向）の一方辺１０ｂに沿って延び、正極集電箔１１及び正極合材層１２を有する正極活物質塗工部１４と、この正極活物質塗工部１４と隣り合って長手方向の一方辺１０ｂに沿って延び、正極合材層１２を有することなく、正極集電箔１１のみからなる正極活物質未塗工部１３とを有している。
【００２８】
なお、正極集電箔１１としては、例えば、アルミニウム箔を用いることができる。また、正極合材層１２は、正極活物質やバインダなどにより構成されている。正極活物質としては、例えば、ニッケル酸リチウムを用いることができる。
【００２９】
負極板２０は、図７に示すように、負極集電箔２１が延びる長手方向（図７において左右方向）の一方辺２０ｂに沿って延び、負極集電箔２１及び負極合材層２２を有する負極活物質塗工部２４と、この負極活物質塗工部２４と隣り合って長手方向の一方辺２０ｂに沿って延び、負極合材層２２を有することなく、負極集電箔２１のみからなる負極活物質未塗工部２３とを有している。
【００３０】
なお、負極集電箔２１としては、例えば、銅箔を用いることができる。また、負極合材層２２は、負極活物質やバインダなどにより構成されている。負極活物質としては、例えば、天然黒鉛を用いることができる。
また、本実施例１では、第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５として、ポリエチレンからなる多孔質シートを用いている。
【００３１】
電池ケース６０は、円筒状の電池ケースであり、有底円筒状をなす金属製の電池ケース本体６１と、円板状をなす金属製の封口蓋６２とを有する（図１〜図３参照）。封口蓋６２は、図３に示すように、電気絶縁性樹脂からなる円環状のガスケット６９を電池ケース本体６１との間に介在させて、電池ケース本体６１の開口部６１Ｈでかしめられている。これにより、電池ケース本体６１と封口蓋６２との間を電気的に絶縁しつつ、捲回電極体４０を収容した電池ケース本体６１と封口蓋６２とが一体とされて、電池ケース６０をなしている。
【００３２】
ここで、本実施例１の捲回電極体４０について、詳細に説明する。
捲回電極体４０は、図３に示すように、軸線方向（軸線ＡＸが延びる方向、図３において上下方向）について捲回電極体４０の一端部（図３において上端部）をなす正極捲回部４４と、軸線方向Ｘについて捲回電極体４０の他端部（図３において下端部）をなす負極捲回部４６と、正極捲回部４４と負極捲回部４６との間に位置する発電部４２とを有する。
【００３３】
正極捲回部４４は、正極板１０の正極活物質未塗工部１３のみが捲回されている部位である。負極捲回部４６は、負極板２０の負極活物質未塗工部２３のみが捲回されている部位である。発電部４２は、正極板１０（正極活物質塗工部１４）と負極板２０（負極活物質塗工部２４）と第１セパレータ３１と第２セパレータ３５とが捲回されてなる部位である。なお、第１セパレータ３１と第２セパレータ３５は、正極板１０と負極板２０との間に位置し、両電極板間を電気的に絶縁している。
【００３４】
正極捲回部４４は、その端面４４ｂにおいて、金属板からなる正極集電部材７１に溶接されている（図３参照）。さらに、正極集電部材７１は、帯状の金属薄板からなる接続部材５３を通じて、封口蓋６２の天井部６２ｂに電気的に接続されている。これにより、本実施例１の電池１では、封口蓋６２の天井部６２ｂが正極外部端子となる。
【００３５】
負極捲回部４６は、その端面４６ｂにおいて、金属板からなる負極集電部材７２に溶接されている（図３参照）。さらに、負極集電部材７２は、電池ケース本体６１の底部６１ｂに溶接されている。これにより、本実施例の電池１では、電池ケース本体６１の底部６１ｂが負極外部端子となる。
【００３６】
捲回電極体４０は、例えば、正極板１０及び負極板２０を、軸線ＡＸの周りに５０周回捲回した捲回電極体であるが、図３〜図５及び図８では、捲回数を省略（図３及び図８では、正極板１０及び負極板２０の捲回数を４周回に省略）している。
なお、図３は、電池１の縦断面図であり、図２のＤ−Ｄ断面図に相当する。また、図４は、電池１の横断面図であり、図１のＣ−Ｃ断面図に相当する。また、図５は、電池１の横断面の部分拡大図であり、図４のＢ部拡大図に相当する。
【００３７】
さらに、本実施例１の捲回電極体４０は、セパレータ捲回部３０を有している。セパレータ捲回部３０は、セパレータのみ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５だけ）を、捲回電極体４０の最内側（中心側）に位置する捲回開始位置ＳＰから複数周回（例えば、１０〜２０周回）捲回してなる部位である（図４及び図５参照）。なお、図３〜図５及び図８では、セパレータ捲回部３０の捲回数を省略している。
【００３８】
ところで、電池の使用時（充放電時）には、捲回電極体（詳細には、正極板及び負極板）が膨張・収縮する。しかしながら、前述のように、特許文献１の電池では、捲回電極体（詳細には、正極板及び負極板）の膨張・収縮に伴って、捲回電極体が内側（中心側）に向かって変形してしまう虞があった。具体的には、特許文献１の電池のセパレータ捲回部（セパレータ巻芯部）は、セパレータを単に捲回しただけのセパレータ捲回部であるため、軸芯として十分に機能することができない（軸芯として十分な強度がない）。このため、特許文献１のセパレータ捲回部では、捲回電極体が内側（中心側）に向かって変形しようとする力を受け止めることができず、捲回電極体の内側（中心側）への変形を抑制することができない虞があった。
【００３９】
このため、特許文献１の電池では、捲回電極体（正極板及び負極板）の膨張・収縮に伴って、捲回電極体において、正極板、負極板、及びセパレータの捲回の緩み（捲回電極体の巻き緩み）が生じる虞があった。これにより、セパレータを挟んで隣り合う正極板と負極板との間の距離が不均一になり、電池内部抵抗の上昇や電池容量の低下を引き起こす虞があった。さらには、捲回電極体（正極板及び負極板）の膨張・収縮が繰り返されることで、捲回電極体の内側（中心側）において座屈が生じる虞があった。これにより、捲回電極体を構成する正極板、負極板、及びセパレータが破断し、内部短絡（正極板と負極板との接触）が生じる虞もあった。
【００４０】
一方、本実施例１の電池１では、特許文献１の電池とは異なり、セパレータ捲回部３０が、接着剤により一体に固められている。すなわち、セパレータ捲回部３０を構成する第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５が、単に捲回されているだけではなく、接着剤により一体に固められている（１つの塊とされている）。具体的には、セパレータ捲回部３０において、径方向に隣り合う第１セパレータ３１と第２セパレータ３５が接着剤により接着することで、セパレータ捲回部３０が一体に固められている（１つの塊とされている）。
【００４１】
接着剤を用いてセパレータ捲回部３０を一体に固めることで、セパレータ捲回部３０を強固な軸芯とすることができる。これにより、セパレータ捲回部３０によって、捲回電極体４０（正極板１０及び負極板２０）の膨張・収縮に伴って捲回電極体４０が内側（中心側）に向かって変形しようとする力を受け止めることができ、その結果、捲回電極体４０の内側（中心側）への変形を抑制することができる。
【００４２】
このため、本実施例１の電池１では、捲回電極体４０（正極板１０及び負極板２０）の膨張・収縮に起因した、捲回電極体４０の巻き緩み（正極板１０、負極板２０、第１セパレータ３１、及び第２セパレータ３５の捲回の緩み）を抑制することができる。これにより、セパレータ（第１セパレータ３１または第２セパレータ３５）を挟んで隣り合う正極板１０と負極板２０との間の距離が不均一になるのを抑制でき、その結果、電池内部抵抗の上昇や電池容量の低下を抑制することができる。
【００４３】
さらには、捲回電極体４０（正極板１０及び負極板２０）の膨張・収縮が繰り返されることに起因した「捲回電極体４０の座屈」を抑制することもできる。これにより、捲回電極体４０を構成する正極板１０、負極板２０、第１セパレータ３１、及び第２セパレータ３５の破断を抑制でき、その結果、上記破断に伴う内部短絡（正極板１０と負極板２０との接触）を抑制することができる。
【００４４】
なお、本実施例１では、接着剤として、エポキシ樹脂系の接着剤（例えば、アラルダイト；チバガイギ社製）を用いている。
【００４５】
また、本実施例１の電池１では、電池ケース本体６１によって捲回電極体４０の外側（外周）を包囲している（図３及び図４参照）ため、捲回電極体４０（正極板１０及び負極板２０）の膨張・収縮に伴う捲回電極体４０の外側への変形も抑制することができる。詳細には、電池ケース本体６１によって、捲回電極体４０（正極板１０及び負極板２０）の膨張・収縮に伴って捲回電極体４０が外側に向かって変形しようとする力を受け止めることができ、その結果、捲回電極体４０の外側への変形を抑制することができる。これにより、捲回電極体４０の巻き緩みや座屈を、より一層抑制することができる。
【００４６】
次に、電池１の製造方法について、以下に説明する。
まず、図６に示すように、帯状の正極集電箔１１の表面に正極合材層１２を形成した正極板１０を用意する。この正極板１０は、正極集電箔１１が延びる長手方向（図６において左右方向）の一方辺１０ｂに沿って延び、正極集電箔１１及び正極合材層１２を有する正極活物質塗工部１４と、この正極活物質塗工部１４と隣り合って長手方向の一方辺１０ｂに沿って延び、正極合材層１２を有することなく、正極集電箔１１のみからなる正極活物質未塗工部１３とを有している。
【００４７】
さらに、図７に示すように、帯状の負極集電箔２１の表面に負極合材層２２を形成した負極板２０を用意する。この負極板２０は、負極集電箔２１が延びる長手方向（図７において左右方向）の一方辺２０ｂに沿って延び、負極集電箔２１及び負極合材層２２を有する負極活物質塗工部２４と、この負極活物質塗工部２４と隣り合って長手方向の一方辺２０ｂに沿って延び、負極合材層２２を有することなく、負極集電箔２１のみからなる負極活物質未塗工部２３とを有している。
【００４８】
また、帯状の第１セパレータ３１と、帯状の第２セパレータ３５とを用意する。なお、本実施例１では、第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５として、ポリエチレンからなる多孔質シートを用いている。
【００４９】
次に、捲回工程において、セパレータ（第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）のみを捲回電極体４０の最内側に位置する捲回開始位置ＳＰから複数周回捲回してなる「セパレータ捲回部３０」を有する捲回電極体４０を形成する（図４、図５、図８参照）。
具体的には、まず、２枚のセパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）を重ね合わせるようにして、捲回装置の捲回軸（図示なし）の周りに複数周回（例えば、１０〜２０周回）捲回し、セパレータ捲回部３０を形成する（図５参照）。なお、図４及び図５では、捲回方向をＦＷとして表している。
【００５０】
その後、第１セパレータ３１の外側に負極板２０を配置して、第１セパレータ３１に沿って負極板２０を捲回する。次いで、第２セパレータ３５を、捲回した負極板２０に沿って捲回する。引き続き、第２セパレータ３５の外側に正極板１０を配置して、第２セパレータ３５に沿って正極板１０を捲回する。但し、正極板１０の正極活物質未塗工部１３と負極板２０の負極活物質未塗工部２３が、幅方向（図８において上下方向）について反対側に位置するように（図８において、正極活物質未塗工部１３が上方、負極活物質未塗工部２３が下方に位置するように）、負極板２０及び正極板１０を配置して捲回する。
【００５１】
その後も、第１セパレータ３１、負極板２０、第２セパレータ３５、及び正極板１０を捲回してゆき、円筒状の捲回電極体を形成する。その後、捲回装置の捲回軸（図示なし）を、捲回電極体から抜き取る。これにより、セパレータ（第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）のみを捲回電極体の最内側に位置する捲回開始位置ＳＰから複数周回捲回してなる「セパレータ捲回部３０」を有する、筒状の捲回電極体４０が形成される（図８参照）。
【００５２】
次いで、接着工程に進み、セパレータ捲回部３０の内周面３０ｂに、図示しない接着剤（例えば、アラルダイト）を塗布する。これにより、セパレータ捲回部３０を構成するセパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）の全体に、接着剤を浸透（含浸）させる。その後、浸透させた接着剤を硬化させることで、「接着剤により一体に固められたセパレータ捲回部３０」を形成することができる。具体的には、セパレータ捲回部３０において、径方向（図８において左右方向）に隣り合う第１セパレータ３１と第２セパレータ３５を、接着剤により接着して、セパレータ捲回部３０を一体に固めている（１つの塊にしている）。
【００５３】
その後、正極捲回部４４に正極集電部材７１を溶接した。具体的には、正極集電部材７１を、正極捲回部４４の端面４４ｂ（図３において上端面）に突き当てた状態で、正極集電部材７１の表面にレーザービームを照射して、正極捲回部４４と正極集電部材７１とをレーザ溶接した。さらに、負極捲回部４６に負極集電部材７２を溶接した。具体的には、負極集電部材７２を、負極捲回部４６の端面４６ｂ（図３において下端面）に突き当てた状態で、負極集電部材７２の表面にレーザービームを照射して、負極捲回部４６と負極集電部材７２とをレーザ溶接した。
【００５４】
その後、正極集電部材７１及び負極集電部材７２を溶接した捲回電極体４０を、電池ケース本体６１の内部に収容する（図３参照）。次いで、負極集電部材７２を電池ケース本体６１の底部６１ｂに溶接する。これにより、電池ケース本体６１の底部６１ｂが負極外部端子となる。さらに、接続部材５３の一端部を正極集電部材７１に溶接し、接続部材５３の他端部を封口蓋６２の天井部６２ｂに溶接する。これにより、正極集電部材７１と封口蓋６２の天井部６２ｂとが接続部材５３を通じて電気的に接続されるので、封口蓋６２の天井部６２ｂが正極外部端子となる。
【００５５】
次いで、電池ケース本体６１の内部に電解液を注入した後、ガスケット６９を外周端部６２ｃに配置した封口蓋６２を、電池ケース本体６１の開口部６１Ｈの内側に配置した状態で、電池ケース本体６１の開口部６１Ｈを加締める。このようにして、電池ケース本体６１と封口蓋６２との間を電気的に絶縁しつつ、電池ケース本体６１と封口蓋６２とを一体とした電池ケース６０を形成する。これにより、本実施例１の電池１が完成する。
【００５６】
（実施例２）
次に、実施例２にかかる電池１０１について説明する。本実施例２の電池１０１は、実施例１の電池１と比較して、セパレータ捲回部３０が溶着により一体に固められている点のみが異なり、その他については実施例１と同様である。従って、ここでは、実施例１と異なる点を中心に説明し、同様な点については説明を省略または簡略化する。
【００５７】
本実施例２の電池１０１では、セパレータ捲回部３０が、セパレータ捲回部３０をなすセパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）の溶着により、一体に固められている（１つの塊とされている）。具体的には、セパレータ捲回部３０において径方向に隣り合うセパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）を溶着して、セパレータ捲回部３０を一体に固めている（１つの塊としている）。換言すれば、溶着により、セパレータ捲回部３０において径方向に隣り合うセパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）を接合して、セパレータ捲回部３０を一体に固めている（一塊りとしている）。
【００５８】
セパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）の溶着によりセパレータ捲回部３０を一体に固めることで、セパレータ捲回部３０を強固な軸芯とすることができる。 これにより、セパレータ捲回部３０によって、捲回電極体４０（正極板１０及び負極板２０）の膨張・収縮に伴って捲回電極体４０が内側（中心側）に向かって変形しようとする力を受け止めることができ、その結果、捲回電極体４０の内側（中心側）への変形を抑制することができる。
【００５９】
このため、本実施例２の電池１０１では、捲回電極体４０（正極板１０及び負極板２０）の膨張・収縮に起因した、捲回電極体４０の巻き緩み（正極板１０、負極板２０、第１セパレータ３１、及び第２セパレータ３５の捲回の緩み）を抑制することができる。これにより、セパレータ（第１セパレータ３１または第２セパレータ３５）を挟んで隣り合う正極板１０と負極板２０との間の距離が不均一になるのを抑制でき、その結果、電池内部抵抗の上昇や電池容量の低下を抑制することができる。
【００６０】
さらには、捲回電極体４０（正極板１０及び負極板２０）の膨張・収縮が繰り返されることに起因した「捲回電極体４０の座屈」を抑制することもできる。これにより、捲回電極体４０を構成する正極板１０、負極板２０、第１セパレータ３１、及び第２セパレータ３５の破断を抑制でき、その結果、上記破断に伴う内部短絡（正極板１０と負極板２０との接触）を抑制することができる。
【００６１】
次に、電池１０１の製造方法について、以下に説明する。
まず、実施例１と同様に、捲回工程において、セパレータ（第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）のみを捲回電極体４０の最内側に位置する捲回開始位置ＳＰから複数周回捲回してなる「セパレータ捲回部３０」を有する捲回電極体４０を形成する（図４、図５、図８参照）。
【００６２】
次いで、溶着工程に進み、図９に示すように、棒状のヒータ９０（例えば、シーズヒータ）を、捲回電極体４０の筒内（詳細には、セパレータ捲回部３０の内側）に挿入し、セパレータ捲回部３０（これを構成する第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）を溶融する（軟化させる）。例えば、ヒータ９０により、セパレータ捲回部３０（これを構成する第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）を、１２０℃〜２００℃に加熱して溶融させる。加熱時間は、例えば、３〜１０秒間程度とする。
【００６３】
その後、ヒータ９０を捲回電極体４０の筒内から取り出し、溶融させたセパレータ捲回部３０（これを構成する第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）を冷却して、セパレータ捲回部３０を硬化させる。これにより、セパレータ捲回部３０を構成するセパレータ（第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５）が溶着する。詳細には、溶着により、径方向（図８及び図９において左右方向）に隣り合うセパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）が接合する。このようにして、「セパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）の溶着により一体に固められたセパレータ捲回部３０」を形成することができる。
【００６４】
次に、実施例１と同様にして、正極捲回部４４に正極集電部材７１を溶接し、負極捲回部４６に負極集電部材７２を溶接する。その後、正極集電部材７１及び負極集電部材７２を溶接した捲回電極体４０を、電池ケース本体６１の内部に収容する（図３参照）。次いで、負極集電部材７２を電池ケース本体６１の底部６１ｂに溶接する。さらに、接続部材５３の一端部を正極集電部材７１に溶接し、接続部材５３の他端部を封口蓋６２の天井部６２ｂに溶接する。次いで、電池ケース本体６１の内部に電解液を注入した後、ガスケット６９を外周端部６２ｃに配置した封口蓋６２を、電池ケース本体６１の開口部６１Ｈの内側に配置した状態で、電池ケース本体６１の開口部６１Ｈを加締める。これにより、本実施例２の電池１０１が完成する。
【００６５】
以上において、本発明を実施例１，２に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００６６】
例えば、実施例１では、捲回工程において捲回電極体４０を形成した後、セパレータ捲回部３０の内周面３０ｂに接着剤を塗布し、セパレータ捲回部３０を構成するセパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）の全体に接着剤を浸透（含浸）させて、「接着剤により一体に固められたセパレータ捲回部３０」を形成した。
【００６７】
しかしながら、捲回工程においてセパレータ（第１セパレータ３１と第２セパレータ３５）を捲回する前に、予め、セパレータ捲回部３０を構成する予定の部位（セパレータのうち、セパレータの一端からセパレータ捲回部３０の捲回長さを有する部位）の表面に接着剤を塗布しておき、接着剤付きのセパレータを捲回するようにしても良い。このようにしても、「接着剤により一体に固められたセパレータ捲回部」を形成することができる。
【００６８】
また、接着剤として、シート状の半硬化接着剤（例えば、プリプレグ）を用いるようにしても良い。具体的には、捲回工程において、第１セパレータ３１と第２セパレータ３５との間にシート状の半硬化接着剤を挟むようにしてこれらを捲回して、第１セパレータ３１及び第２セパレータ３５と共に半硬化接着剤が捲回された「半硬化接着剤入りのセパレータ捲回部３０」を形成するようにしても良い。その後、半硬化接着剤を硬化させることで、「接着剤により一体に固められたセパレータ捲回部」を形成することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１，１０１ 電池
１０ 正極板
２０ 負極板
３０ セパレータ捲回部
３１ 第１セパレータ
３５ 第２セパレータ
４０ 捲回電極体
ＳＰ 捲回開始位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板、負極板、及びセパレータを筒状に捲回してなる捲回電極体であって、
上記正極板、上記負極板、及び上記セパレータのうち上記セパレータのみを、当該捲回電極体の最内側に位置する捲回開始位置から複数周回捲回してなるセパレータ捲回部、を有する
捲回電極体、を備える
電池において、
上記セパレータ捲回部は、一体に固められてなる
電池。
【請求項２】
請求項１に記載の電池であって、
前記セパレータ捲回部は、接着剤により一体に固められてなる
電池。
【請求項３】
請求項１に記載の電池であって、
前記セパレータ捲回部は、当該セパレータ捲回部をなす前記セパレータの溶着により、一体に固められてなる
電池。
【請求項１】
正極板、負極板、及びセパレータを筒状に捲回してなる捲回電極体であって、
上記正極板、上記負極板、及び上記セパレータのうち上記セパレータのみを、当該捲回電極体の最内側に位置する捲回開始位置から複数周回捲回してなるセパレータ捲回部、を有する
捲回電極体、を備える
電池において、
上記セパレータ捲回部は、一体に固められてなる
電池。
【請求項２】
請求項１に記載の電池であって、
前記セパレータ捲回部は、接着剤により一体に固められてなる
電池。
【請求項３】
請求項１に記載の電池であって、
前記セパレータ捲回部は、当該セパレータ捲回部をなす前記セパレータの溶着により、一体に固められてなる
電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−９２４９（Ｐ２０１２−９２４９Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４３６２３（Ｐ２０１０−１４３６２３）
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【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２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【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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