WO2010087384A1 - 電池及び電池の製造方法と、電池における巻芯の製造方法及び巻芯製造装置並びに巻芯 - Google Patents

電池及び電池の製造方法と、電池における巻芯の製造方法及び巻芯製造装置並びに巻芯 Download PDF

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Definitions

  • the present invention provides a laminated electrode member along a peripheral surface of a core while producing a laminated electrode member with a sheet-like positive electrode and a negative electrode and sheet-like separators alternately inserted into the two electrodes.
  • the present invention relates to a battery manufactured by winding a member, a manufacturing method thereof, a manufacturing method of a core in the battery, a core manufacturing apparatus, and a core.
  • a cylindrical core is formed, while a sheet-like positive electrode and a negative electrode are wound around the core via a sheet-like separator to form a cylindrical type.
  • a power generation element is manufactured, and then a cylindrical power generation element is pressed radially inward from both sides to complete a long elliptical power generation element (see Patent Document 1).
  • the cylindrical power generation element is pressed from both sides to produce a long elliptical power generation element, so the core itself is also deformed into a long ellipse. For this reason, it is thought that the intensity
  • the present invention provides an inexpensive and high-strength battery, a method for manufacturing the battery, a method for manufacturing a core in the battery, a core manufacturing apparatus, and a core.
  • a battery manufacturing method is wound using a core manufacturing apparatus that includes a pair of winding shafts 5 and 5 that are arranged around a rotation center and rotate around the rotation center. While producing the laminated electrode member 25 by the 1st process which manufactures the core 20, the sheet-like positive electrode 21 and the negative electrode 22, and the sheet-like separators 23 and 23, a laminated electrode is formed on the surrounding surface of the said winding core 20.
  • the battery manufacturing method including the second step of winding the member 25, in the first step, a sheet S having a strength higher than that of the separator is inserted between the winding shafts 5 and 5, and a pair of After the winding shafts 5 and 5 are rotated by a predetermined angle, the winding core 20 is manufactured by adhering or welding the overlapping portions of the sheets S.
  • the sheet S is inserted between both the winding shafts 5 and 5, and the pair of winding shafts 5 and 5 are fixed at a predetermined angle with the end portion of the sheet S or the vicinity thereof being fixed to one winding shaft 5, for example.
  • the core 20 is manufactured.
  • the sheet S is wound by rotating the pair of winding shafts 5 and 5 by a predetermined angle without fixing the sheet S inserted between the winding shafts 5 and 5 to the winding shaft 5, Manufactured.
  • the curved portion protrudes in different directions, exhibits an elliptical outer shape, and the portion of the sheet S arranged so as to be obliquely spanned inside the annular portion of the sheet S is provided.
  • the existing winding core 20 will be manufactured, and will be reinforced with respect to pressing from the short axis direction and the long axis direction. Therefore, the strength is increased as compared with a conventional core manufactured by pressing a cylindrical core and deforming it into a long ellipse (cross-sectional shape).
  • the battery can suppress the bending of the positive and negative electrode plates, which is caused when the battery is continuously used at a high temperature, and can also suppress the decrease in the discharge capacity of the battery due to the bending.
  • the manufacturing method of the core which concerns on this invention is the method of manufacturing the core 20 using the core manufacturing apparatus provided with a pair of winding shafts 5 and 5 arrange
  • the sheet S is inserted between the winding shafts 5 and 5, the pair of winding shafts 5 and 5 are rotated by a predetermined angle, and then the overlapping portions of the sheet S are joined by adhesion or welding.
  • the sheet S is inserted between the winding shafts 5 and 5, and the pair of winding shafts 5 and 5 is at least 1 in a state where the end portion of the sheet S or the vicinity thereof is fixed to the one winding shaft 5.
  • the core 20 is manufactured. Further, for example, the pair of winding shafts 5, 5 is rotated without fixing the end portion of the sheet S inserted between the winding shafts 5, 5 or the vicinity thereof to the one winding shaft 5.
  • a core is manufactured.
  • the curved portion protrudes in different directions, has an elliptical outer shape, and the portion of the sheet S arranged so as to be obliquely spanned inside the annular portion of the sheet S is provided.
  • the existing winding core 20 will be manufactured, and will be reinforced with respect to pressing from the short axis direction and the long axis direction. Therefore, the strength is increased as compared with a conventional core manufactured by pressing a cylindrical core and deforming it into a long ellipse (cross-sectional shape).
  • the winding core manufacturing apparatus includes a pair of winding shafts 5 and 5 that are arranged around the rotation center and rotate around the rotation center.
  • the sheet insertion means 10 for inserting the sheet S and the joining means 15 and 15 for joining the overlapping portions of the sheet S by adhesion or welding while the pair of winding shafts 5 and 5 are rotated by a predetermined angle are provided.
  • the apparatus since it is not necessary to provide a complicated mechanism for manufacturing the winding core, the apparatus can be configured easily and inexpensively.
  • the core according to the present invention is configured using the sheet S, and one end of the sheet S is joined to a predetermined portion of the sheet S, while the other end of the sheet S is another predetermined portion of the sheet S. It is characterized by being arranged so that the sheets S are joined and spanned inside the annular portion of the sheet S.
  • the inner surface side of one end portion of the sheet S is joined to the outer surface side of a predetermined portion of the sheet S, while the inner surface side of the other end portion of the sheet S is connected to another predetermined portion of the sheet S. It is also possible to adopt a configuration in which the sheet S is joined to the inner surface side of the places and arranged so as to be hung inside the annular portion of the sheet S between the joint places.
  • the curved portions having substantially the same size are formed in different directions, and there is a portion of the sheet S that is disposed so as to be obliquely spanned inside the annular portion of the sheet S.
  • the strength of the core is improved.
  • the inner surface side of one end portion of the sheet S is joined to the outer surface side of a predetermined portion of the sheet S, while the outer surface side of the other end portion of the sheet S is connected to another predetermined surface of the sheet S. It is also possible to adopt a configuration in which the sheet S is joined to the inner surface side of the places and arranged so as to be hung inside the annular portion of the sheet S between the joint places.
  • curved portions having substantially the same size are formed in different directions, and there is a portion of the sheet S arranged so that the curved portion is formed inside the annular portion of the sheet S. . That is, an annular portion is formed by a pair of curved portions formed in different directions, and one of the curved portions and the curved portion formed inside the annular portion. A ring-shaped part is formed. Therefore, the strength of the core is improved by the three curved portions.
  • the battery according to the present invention is characterized in that any one of the respective cores is provided.
  • a positive electrode and a negative electrode resulting from expansion and contraction of the active material such as when the battery is continuously used in a high temperature place or overcharged. Is suppressed, and a decrease in the discharge capacity of the battery due to the bending is also suppressed. That is, a battery with significantly improved performance can be provided.
  • a sheet for manufacturing a core is inserted between the pair of winding shafts, and then the pair of winding shafts are rotated by a predetermined angle to manufacture the core. Therefore, it is possible to manufacture a battery that is inexpensive, simple, and high in strength.
  • the top view which shows the battery manufacturing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, and shows the state by which the sheet
  • the top view which shows the state which pressed and fixed the inserted sheet
  • the top view which shows the state which rotated the table half from the state of FIG.
  • the top view which shows the state which rotates the table another half and manufactures the core of the shape which flattened the character of "6".
  • the top view which shows the state which produces a laminated electrode member by inserting a sheet-like separator alternately with respect to a sheet-like positive electrode and a negative electrode.
  • (A) is the schematic of the core which concerns on this embodiment
  • (b) is the schematic which showed another embodiment of the core of this invention.
  • (A) is a top view of the sample used for an intensity
  • (b) is a figure which showed an example of the test apparatus.
  • the winding core manufacturing apparatus includes a table 1 that is rotatably provided, a pair of winding shafts 5 and 5 that are disposed with the rotation center of the table 1 interposed therebetween, and a resin-made material between the winding shafts 5 and 5.
  • a chuck 15 15A, 15B
  • the table 1 has a disk shape, and a rotating shaft 2 is fixed at the center. Then, a pair of winding shafts 5 and 5 are disposed at positions (line-symmetric positions) at both ends of the diameter passing through the rotation shaft 2. In the present embodiment, the table 1 is configured to rotate counterclockwise.
  • the winding shaft 5 is disposed at the peripheral edge of the table 1 and is positioned in the horizontal direction when FIG. 1 is viewed from the front. As the table 1 rotates, both winding shafts 5 and 5 revolve around the rotation center at least once. By this revolution, both winding shafts 5 and 5 take up the sheet S inserted from the sheet insertion means 10 while applying tension to the sheet S.
  • the sheet insertion means 10 is disposed obliquely above the right winding shaft 5 when viewed from the front in FIG. 1 and is inserted from the rotation direction of the right winding shaft 5 toward the rotation direction of the left winding shaft 5. .
  • the chucks 15A and 15B are disposed in front of both the winding shafts 5 and 5 and are provided so as to be able to move forward and backward so as to approach and separate from the winding shafts 5 and 5, as described above. Means for heat welding are provided.
  • the sheet S has a thickness of, for example, 40 to 300 ⁇ m, and a material of, for example, any one of polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyphenylene sulfide (PPS), and polyethylene terephthalate (PET). You can choose.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PPS polyphenylene sulfide
  • PET polyethylene terephthalate
  • the sheet S is inserted between the winding shafts 5 and 5 by the sheet insertion means 10.
  • one chuck 15 ⁇ / b> A is moved forward so as to be close to both winding shafts 5 and 5, and the end portion of the sheet S is pressed and fixed. That is, in the state where the surface of the sheet S is pressed and fixed to the rotation side surface of one winding shaft 5, the back surface of the sheet S comes into contact with the rotation side surface of the other winding shaft 5. That is, the sheet S is slanted around the winding shafts 5 and 5.
  • the sheet S is wound along the peripheral surface of the other winding shaft 5 as shown in FIG.
  • the chuck 15A is configured to be movable (retractable) in the direction of the rotation axis, for example, so that the sheet S does not entrain one chuck 15A during this half rotation.
  • the chuck 15B is configured to be movable (retractable) in the direction of the rotation axis, for example, so that the sheet S does not entrain the other chuck 15B during this half rotation.
  • the rotation of the table 1 is stopped, and then the chucks 15A and 15B are moved in the directions indicated by the arrows (directions close to the winding shafts 5 and 5).
  • the winding core 20 is manufactured by cutting the sheet S on the winding end side while bonding (or heat welding) the portions of both curved portions of the sheet S.
  • the table 1 is rotated once, but may be rotated two to three times.
  • the inner surface side of one end portion of the sheet S is joined to the outer surface side of a predetermined portion of the sheet S, and the inner surface side of the other end portion of the sheet S is separated from the sheet S, as shown in FIG.
  • the shape of “6” is flattened by applying pressure from the direction intersecting the surface of the sheet S.
  • the curved portions 20a and 20a having substantially the same size are formed in different directions, and there is a portion of the sheet S that is arranged so as to be slanted over the annular portion of the sheet S. Therefore, the strength of the core is improved.
  • a pair of sheet-like separators 23 are sent out by a sending means (not shown), and one ends of both separators 23, 23 are overlapped and joined to the joint A of the core 20. . Therefore, the tension of the wound sheet S is maintained, in other words, the tension always acts outward so as to maintain the shape of the ellipse, and the strength of the core 20 is further improved.
  • both electrodes 21 and 22 are sent out so that the separators 23 and 23 are alternately inserted into the positive electrode 21 and the negative electrode 22.
  • the table 1 is rotated again, and both the electrodes 21 and 22 and the separator 23 are wound to produce the laminated electrode member 25, and the table 1 is rotated several times so as to follow the peripheral surface of the core 20.
  • the battery 30 is manufactured by winding the laminated electrode member 25 on the substrate (see FIG. 6).
  • the thickness of the separator 23 is, for example, 20 to 30 ⁇ m, and the material can be selected from, for example, polyethylene or polypropylene.
  • the battery 30 manufactured in this way has the curved portions 20a and 20a formed on the core 20 so as to protrude in different directions. While the sheet S between the joints A and A can be reinforced diagonally across the annular portion of the sheet S while being reinforced against the pressure in the direction, the minor axis direction of the core 20 Reinforcement against the inward pressure is made. That is, the battery 30 with a large strength is manufactured regardless of the pressure applied from any direction.
  • each of the sheet S and the separator 23 a rectangular sample as shown in FIG. 8A is prepared, and a strength test is performed based on the test apparatus shown in FIG. 8B. That is, a pair of support bases 60, 60 having a triangular cross section are arranged at a predetermined interval L, and the sample is placed horizontally on tops of both support bases 60, 60. From this state, how much the sheet S and the separator 23 are bent is determined by the amount of bending T, and the smaller the amount of bending T, the greater the strength. And in this invention, it is a requirement that the intensity
  • the positive electrode and the negative electrode can be prevented from bending due to the expansion and contraction of the active material, and the discharge capacity of the battery due to this bending can also be suppressed. That is, a significant performance improvement is recognized.
  • the inner surface side of one end portion of the sheet S is joined to the outer surface side of a predetermined portion of the sheet S, while the inner surface side of the other end portion of the sheet S is connected to the inner surface side of another predetermined portion of the sheet S. 7 (see FIG. 7A), but as shown in FIG. 7B, the inner surface side of one end of the sheet S is joined to the outer surface side of a predetermined portion of the sheet S, while the sheet S You may make it join the outer surface side of the other end part of this to the inner surface side of another predetermined location of the sheet
  • the sheet S is inserted between the winding shafts 5 and 5, and the table 1 is rotated while the end portion of the sheet S is pressed and fixed by the one winding shaft 5.
  • the winding shaft 5 is pressed against the back surface of the sheet S to wind up the sheet S.
  • the sheet S is inserted between the winding shafts 5 and 5, and one winding shaft is inserted. 5, while pressing the front surface of the sheet S and pressing the back surface of the sheet S with the other winding shaft 5, for example, at least half-turn and press the character “S” or “8” from above and below. May be added to form a flat shape (see FIG. 11).
  • the sheet S is wound in the same direction on both the winding shafts 5 and 5, and the winding core 200 having the curved portions 200a and 200a having substantially the same shape on both sides is manufactured.
  • the winding core 200 has both curved portions 200a, 200a projecting in different directions, and connects the different ends of the curved portions 200a, 200a so that the linear portion is between the curved portions 200a, 200a. It is supposed to be located in. Therefore, similar to the above, it is possible to realize reinforcement against pressure from the outside and suppression of bending of the electrode plate.
  • both the winding shafts 5 and 5 are controlled to be driven independently, and the surface of the sheet S is pressed by one winding shaft 5 and the back surface of the sheet S is pressed by the other winding shaft 5. You may do it.
  • the pair of winding shafts 5 and 5 are arranged with the rotation center of the table 1 interposed therebetween.
  • the table 1 may be rotated with the groove 50a formed along the longitudinal direction of the winding shaft 50 and the sheet S inserted in the groove 50a.
  • the core 200a shown in FIG. 9 is manufactured.
  • 51 in a figure shows a rotating shaft.
  • the sheet S is bonded by heat welding, but may be bonded by adhesion using either hot melt or tape.
  • the battery core is manufactured, but a core used for other purposes than the battery may be manufactured.

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Abstract

　押圧によって変形させることなく、しかも、安価で且つ強度の高い電池の製造方法、巻芯の製造方法及び巻芯製造装置を提供するものである。回転中心を挟んで配置され、回転中心回りに公転する一対の巻軸５，５を備える巻芯製造装置を用いて、巻芯２０を製造する第一工程と、シート状の正電極２１及び負電極２２と、該両電極２１，２２に対して交互に介挿される一対のシート状のセパレータ２３，２３とで積層電極部材２５を作製しつつ、前記巻芯２０の周面に積層電極部材２５を巻回する第二工程とを備えた電池の製造方法において、前記第一工程では、両巻軸５，５の間に、セパレータ２３，２３よりも強度が大きいシートＳを挿入し、一対の巻軸５，５を公転させた後、両巻軸５，５におけるシートＳの重なり部位を接着あるいは溶着により接合することにより巻芯２０を製造する。

Description

電池及び電池の製造方法と、電池における巻芯の製造方法及び巻芯製造装置並びに巻芯
　本発明は、シート状の正電極及び負電極と、該両電極に対して交互に介挿されるシート状のセパレータとで積層電極部材を作製しつつ、巻芯の周面に沿うように積層電極部材を巻回して製造する電池及びその製造方法と、電池における巻芯の製造方法及び巻芯製造装置並びに巻芯に関する。
　従来、この種の電池としては、例えば、円筒状に巻芯を形成する一方、シート状の正電極と負電極とを、シート状のセパレータを介して前記巻芯に巻回して、円筒型の発電要素を作製し、その後、円筒型の発電要素を両側から径内方向に押圧して、長楕円型の発電要素を完成するようにしたものが公知になっている（特許文献１参照）。
日本国特開２００３－２４２９７０号公報
　しかしながら、従来の上記電池の場合、円筒型の発電要素を両側から押圧して長楕円形の発電要素を製造しているので、巻芯自体も長楕円に変形されてしまう。このため、前記押圧方向に対する強度が低くなっていると考えられる。
　本発明は、前記問題を鑑み、安価で且つ強度の高い電池及びその製造方法と、電池における巻芯の製造方法及び巻芯製造装置並びに巻芯を提供するものである。
　上記の課題を解決するために、本発明に係る電池の製造方法は、回転中心を挟んで配置され、回転中心回りに回転する一対の巻軸５，５を備える巻芯製造装置を用いて巻芯２０を製造する第一工程と、シート状の正電極２１及び負電極２２と、シート状のセパレータ２３，２３とで積層電極部材２５を作製しつつ、前記巻芯２０の周面に積層電極部材２５を巻回する第二工程とを備えた電池の製造方法において、前記第一工程では、両巻軸５，５の間に、前記セパレータよりも強度が大きいシートＳを挿入し、一対の巻軸５，５を所定角度回転させた後、シートＳの重なり部位を接着あるいは溶着することにより巻芯２０を製造するようにしたことを特徴とする。
　この場合、両巻軸５，５の間にシートＳを挿入し、例えば、シートＳの端部あるいはその近傍を一方の巻軸５に固定した状態で、一対の巻軸５，５を所定角度回転させてシートＳを巻回すると、巻芯２０が製造される。また、例えば、両巻軸５，５の間に挿入したシートＳを巻軸５に固定することなく、一対の巻軸５，５を所定角度回転させてシートＳを巻回すると、巻芯が製造される。即ち、いずれの場合も、互いに異なる方向に湾曲部が突出し、長楕円の外形を呈すると共に、シートＳの環状となった部分の内部で斜めに掛け渡されるように配置されたシートＳの部分が存在する巻芯２０が製造されることになり、短軸方向及び長軸方向からの押圧に対して補強されるようになる。したがって、円筒状の巻芯を押圧し、（断面形状を）長楕円に変形して製造する従来の巻芯に比して強度が大きくなる。
　また、製造工程を大幅に増加させる必要もなく、複雑な工程も必要ないので、簡単且つ安価に、歩留まりの良好な電池を製造できる。しかも、この電池は、高温で使用し続けた場合に生じる、正電極及び負電極の極板の撓みを抑制できると共に、この撓みによる電池の放電容量の低下も抑制することができる。
　また、本発明によれば、前記シートＳに、前記セパレータ２３，２３の一端部を重ねて接着あるいは溶着により接合するような構成を採用することもできる。
　この場合、巻芯２０に、セパレータ２３，２３の一端部を接着あるいは溶着により接合するようにしたので、巻回されたシートＳのテンションが維持されるようになり、巻芯２０の強度がより一層向上する。
　また、本発明に係る巻芯の製造方法は、回転中心を挟んで配置され、回転中心回りに回転する一対の巻軸５，５を備える巻芯製造装置を用いて巻芯２０を製造する方法において、両巻軸５，５の間にシートＳを挿入し、一対の巻軸５，５を所定角度回転させた後、シートＳの重なり部位を接着あるいは溶着により接合するようにしたことを特徴とする。
　この場合、両巻軸５，５の間にシートＳを挿入し、例えば、シートＳの端部あるいはその近傍を一方の巻軸５に固定した状態で、一対の巻軸５，５を少なくとも１回転公転させて、両巻軸５，５において同一方向にシートＳを巻回すると、巻芯２０が製造される。また、例えば、両巻軸５，５の間に挿入したシートＳの端部あるいはその近傍を一方の巻軸５に固定することなく、一対の巻軸５，５を回転させて、両巻軸５，５において同一方向にシートＳを巻回すると、巻芯が製造される。即ち、いずれの場合も、互いに異なる方向に湾曲部が突出し、長楕円の外形をすると共に、シートＳの環状となった部分の内部で斜めに掛け渡されるように配置されたシートＳの部分が存在する巻芯２０が製造されることになり、短軸方向及び長軸方向からの押圧に対して補強されるようになる。したがって、円筒状の巻芯を押圧し、（断面形状を）長楕円に変形して製造する従来の巻芯に比して強度が大きくなる。
　また、本発明に係る巻芯製造装置は、回転中心を挟んで配置され、回転中心回りに回転する一対の巻軸５，５を備える巻芯製造装置において、両巻軸５，５の間にシートＳを挿入するシート挿入手段１０と、一対の巻軸５，５を所定角度回転させた状態で、シートＳの重なり部位を接着あるいは溶着により接合する接合手段１５，１５とを備えることを特徴とする。
　この場合、巻芯を製造するのに複雑な機構を設ける必要がないので、簡単でかつ安価に装置を構成できる。
　また、本発明に係る巻芯は、シートＳを用いて構成され、シートＳの一端部がシートＳの所定箇所に接合される一方、シートＳの他端部がシートＳの別の所定箇所に接合され、両接合箇所間におけるシートＳがシートＳの環状となった部分の内部で掛け渡されるように配置されることを特徴とする。
　また、本発明によれば、前記シートＳの一端部の内面側を前記シートＳの所定箇所の外面側に接合する一方、前記シートＳの他端部の内面側を前記シートＳの別の所定箇所の内面側に接合し、両接合箇所間における前記シートＳを前記シートＳの環状となった部分の内部で掛け渡すように配置するような構成を採用することもできる。
　この場合、互いに異なる方向に略同じ大きさの湾曲部が形成されると共に、シートＳの環状となった部分の内部で斜めに掛け渡されるように配置されたシートＳの部分が存在するので、巻芯の強度が向上する。
　また、本発明によれば、前記シートＳの一端部の内面側を前記シートＳの所定箇所の外面側に接合する一方、前記シートＳの他端部の外面側を前記シートＳの別の所定箇所の内面側に接合し、両接合箇所間における前記シートＳを前記シートＳの環状となった部分の内部で掛け渡すように配置するような構成を採用することもできる。
　この場合、互いに異なる方向に略同じ大きさの湾曲部が形成されると共に、シートＳの環状となった部分の内部で、湾曲部が形成されるように配置されたシートＳの部分が存在する。即ち、互いに異なる方向に形成された一対の湾曲部によって、環状となる部分が形成され、さらに、当該各湾曲部のうち一方の湾曲部と、環状となった部分の内部で形成される湾曲部とで環状となる部分が形成される。したがって、３つの湾曲部によって、巻芯の強度が向上することになる。
　また、本発明に係る電池は、前記各巻芯のうちいずれかを備えたことを特徴とする。
　この場合、電池に、前記各巻芯のうちいずれかを備えるようにすれば、この電池を高温場所で使用し続けたり、過充電したときなどの活物質の膨張収縮に起因する正電極及び負電極の撓みが抑制されると共に、この撓みによる電池の放電容量の低下も抑制される。つまり、性能が著しく向上した電池を提供することができる。
　以上説明したように、本発明によれば、一対の巻軸の間に、巻芯を製造するためのシートを挿入した後、一対の巻軸を所定角度回転させて、巻芯を製造するようにしたので、安価で且つ簡単に、しかも、強度の大きい電池を製造することができる。
本発明の一実施形態に係る電池製造装置を示し、巻芯を製造するシートが一対の巻軸の間に挿入された状態を示す平面図。 挿入されたシートを一方の巻軸に押圧固定した状態を示す平面図。 図２の状態からテーブルを半回転させた状態を示す平面図。 テーブルをもう半回転させて、「６」の字を扁平させた形状の巻芯を製造する状態を示す平面図。 シート状の正電極及び負電極に対して、シート状のセパレータを交互に介挿して積層電極部材を作製する状態を示す平面図。 積層電極部材を巻芯の周面に沿うように巻回して電池を製造する状態を示す平面図。 （ａ）は本実施形態に係る巻芯の概略図、（ｂ）は本発明の巻芯の別の実施形態を示した概略図。 （ａ）は強度試験に使用するサンプルの平面図、（ｂ）は試験装置の一例を示した図。 他の電池の製造方法を示した平面図。 巻芯製造装置の別の実施形態を示した平面図。 「Ｓ」または「８」の字を扁平させた形状の巻芯を示した平面図。
　以下、本発明の一実施形態に係る電池の製造方法について図１～図６を参照して説明する。ここで、該電池の巻芯を製造する巻芯製造装置について図１を参照して説明する。該巻芯製造装置は、回転自在に設けられるテーブル１と、該テーブル１の回転中心を挟んで配置される一対の巻軸５，５と、該両巻軸５，５の間に樹脂製のシートＳを挿入するシート挿入手段１０と、挿入されたシートＳを巻軸５，５に押圧固定したり、熱溶着したりする、固定手段及び溶着手段としてのチャック１５（１５Ａ，１５Ｂ）とを備えている。
　テーブル１は、円板形状を呈しており、中心部に回転軸２が固設されている。そして、該回転軸２を通る直径の両端部の位置（線対称の位置）に一対の巻軸５，５が配置されている。そして、本実施形態においては、テーブル１は反時計方向に回転するように構成されている。
　巻軸５は、テーブル１の周縁部に配置されており、図１を正面から見て水平方向に位置している。そして、テーブル１の回転によって、両巻軸５，５が回転中心回りに少なくとも１回転公転するようになっている。この公転によって、両巻軸５，５が、シートＳにテンションを掛けつつ、シート挿入手段１０から挿入されるシートＳを巻き取る。
　シート挿入手段１０は、図１を正面から見て右側の巻軸５の斜め上方に配置されており、右側の巻軸５の回転方向から左側の巻軸５の回転方向に向けて挿入される。
　チャック１５Ａ，１５Ｂは、両巻軸５，５が回転する前方に配置されており、上述したように、巻軸５，５に対して近接離間するように進退自在に設けられると共に、シートＳを熱溶着するための手段を備えている。
　シートＳは、その厚さとしては、例えば、４０～３００μｍで、材質としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のうちのいずれかを選択できる。
　つぎに本実施形態に係る電池の製造方法について図１～図８を参照して説明する。まず、図１に示すように、シート挿入手段１０によって、両巻軸５，５の間にシートＳを挿入する。つぎに、図２に示すように、両巻軸５，５に対して近接するように、一方のチャック１５Ａを進出移動させて、シートＳの端部を押圧固定する。即ち、一方の巻軸５の回転側の面にシートＳの表面が押圧固定された状態で、他方の巻軸５の回転側の面にシートＳの裏面が当接することになる。つまり、両巻軸５，５にシートＳが斜めに掛け渡される。
　つぎに、図２の状態からテーブル１を反時計方向に半回転させると、図３に示すように、他方の巻軸５の周面に沿うようにシートＳが巻回される。なお、この半回転時に、シートＳが一方のチャック１５Ａを巻き込まないよう、該チャック１５Ａは、例えば回転軸方向に可動（退避可能）に構成されている。さらに、図４に示すように、テーブル１を反時計方向にもう半回転させると、一方の巻軸５の周面に沿うようにシートＳが巻回される。なお、この半回転時に、シートＳが他方のチャック１５Ｂを巻き込まないよう、該チャック１５Ｂは、例えば回転軸方向に可動（退避可能）に構成されている。
　そして、両巻軸５，５にシートＳが巻回された時点で、テーブル１の回転を停止させた後、チャック１５Ａ，１５Ｂを矢印の方向（巻軸５，５に対して近接する方向）に進出させて、シートＳの両湾曲部の部位を接着（あるいは熱溶着）すると共に、巻き取り終端側のシートＳを切断して巻芯２０を製造する。なお、本実施形態においては、テーブル１を１回転させたが、２～３回転であってもよい。
　この巻芯２０は、図７（ａ）に示すように、シートＳの一端部の内面側がシートＳの所定箇所の外面側に接合する一方、シートＳの他端部の内面側がシートＳの別の所定箇所の内面側に接合しており、「６」の字をシートＳの面に対して交差する方向から圧力を加えて扁平させた形状を呈している。そして、互いに異なる方向に略同じ大きさの湾曲部２０ａ，２０ａが形成されると共に、シートＳの環状となった部分の内部で斜めに掛け渡されるように配置されたシートＳの部分が存在するので、巻芯の強度が向上する。
　その後、図５に示すように、図示しない送出手段によって、一対のシート状のセパレータ２３を送出すると共に、該両セパレータ２３，２３の一端部が巻芯２０の接合部Ａに重ねて接合される。したがって、巻回されたシートＳのテンションが維持される、換言すれば、長楕円の形状を維持するように常に外方向に張力が作用するので、巻芯２０の強度がより一層向上する。
　その後、正電極２１及び負電極２２に対してセパレータ２３，２３が交互に介挿されるように、両電極２１，２２を送出する。この状態で、テーブル１を再度回転させ、両電極２１，２２及びセパレータ２３を巻回して積層電極部材２５を作製しつつ、テーブル１を数回転させて、前記巻芯２０の周面に沿うように積層電極部材２５を巻回して電池３０を製造する（図６参照）。
　前記セパレータ２３は、その厚さとしては、例えば２０～３０μｍで、材質としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレンのうちいずれかを選択できる。
　このようにして製造された電池３０は、上述したように、巻芯２０において、互いに異なる方向に突出するように湾曲部２０ａ，２０ａが形成されることで、巻芯２０の長軸方向から内方向の圧力に対する補強がなれる一方、接合箇所Ａ，Ａ間におけるシートＳがシートＳの環状となった部分の内部で斜めに掛け渡されるように配置されることで、巻芯２０の短軸方向から内方向の圧力に対する補強がなされる。つまり、いずれの方向から圧力が加えられても、大きな強度が確保された電池３０が製造されることになる。
　ここで、シートＳ及びセパレータ２３の強度について、図８を参照して説明する。シートＳ及びセパレータ２３のそれぞれにおいて、図８（ａ）に示すような矩形状のサンプルを作製し、図８（ｂ）に示す試験装置に基づいて強度試験を行う。即ち、断面が三角形状の一対の支持台６０，６０を所定の間隔Ｌに配置し、両支持台６０，６０の頂部にサンプルを水平に載置する。この状態からシートＳ及びセパレータ２３がどのくらい撓むのか、その撓み量Ｔを判定し、撓み量Ｔが小さい方を強度が大きいという。そして、本願発明では、セパレータ２３よりもシートＳの強度が大きい（撓み量が小さい）ことを要件としている。
　また、電池３０は、高温で使用し続けたとしても、活物質の膨張収縮に起因する正電極及び負電極の撓みを抑制できると共に、この撓みによる電池の放電容量の低下も抑制できる。つまり、著しい性能向上が認められる。
　なお、前記実施形態の場合、シートＳの一端部の内面側をシートＳの所定箇所の外面側に接合する一方、シートＳの他端部の内面側をシートＳの別の所定箇所の内面側に接合する（図７（ａ）参照）ようにしたが、図７（ｂ）に示すように、シートＳの一端部の内面側をシートＳの所定箇所の外面側に接合する一方、シートＳの他端部の外面側をシートＳの別の所定箇所の内面側に接合するようにしてもよい。
　また、前記実施形態の場合、両巻軸５，５の間にシートＳを挿入して、一方の巻軸５でシートＳの端部を押圧固定した状態で、テーブル１を回転させ、他方の巻軸５をシートＳの裏面に押圧して、シートＳを巻き取るようにしたが、図９に示すように、両巻軸５，５の間にシートＳを挿入して、一方の巻軸５でシートＳの表面を押圧すると共に、他方の巻軸５でシートＳの裏面を押圧するようにして、例えば、少なくとも半回転させて、「Ｓ」又は「８」の字を上下方向から圧力を加えて扁平させた形状にするようにしてもよい（図１１参照）。この場合、両巻軸５，５において、同一方向にシートＳが巻回されて、両側に略同一形状の湾曲部２００ａ，２００ａを有する巻芯２００が製造される。この巻芯２００は、両湾曲部２００ａ，２００ａが互いに異なる方向に突出していると共に、両湾曲部２００ａ，２００ａの異なる端部同士を繋ぐことで、この直線部分が両湾曲部２００ａ，２００ａの間に位置するようになっている。よって、前記と同様に、外部からの圧力に対する補強と、極板の撓みの抑制とを実現できる。また、この場合、両巻軸５，５を独立して駆動するように制御し、一方の巻軸５でシートＳの表面を押圧すると共に、他方の巻軸５でシートＳの裏面を押圧するようにしてもよい。
　また、前記実施形態の場合、テーブル１の回転中心を挟んで一対の巻軸５，５を配置するようにしたが、図１０に示すように、単体の長楕円の巻軸５０を回転自在に設けて、該巻軸５０の長軸方向に沿って溝５０ａを形成し、該溝５０ａにシートＳを挿入した状態で、テーブル１を回転させるようにしてもよい。この場合も図９に示す巻芯２００ａが製造される。なお、図中の５１は回転軸を示す。
　また、前記実施形態の場合、シートＳを熱溶着によって接合したが、ホットメルト、テープのいずれを用いた接着により接合してもよい。
　また、前記実施形態の場合、電池の巻芯を製造するようにしているが、電池以外の他の用途に用いられる巻芯を製造するものであってもよい。
１…テーブル、２，５１…回転軸、５，５０…巻軸、１０…シート挿入手段、１５…チャック、２０，２００…巻芯、２０ａ，２００ａ…湾曲部、２１…正電極、２２…負電極、２３…セパレータ、２５…積層電極部材、３０…電池、５０ａ…溝、６０…支持台、Ａ…接着部、Ｌ…距離、Ｐ…サンプル、Ｔ…撓み量、Ｓ…シート

Claims (8)

  1. 　回転中心を挟んで配置され、回転中心回りに回転する一対の巻軸（５，５）を備える巻芯製造装置を用いて巻芯（２０）を製造する第一工程と、シート状の正電極（２１）及び負電極（２２）と、シート状のセパレータ（２３，２３）とで積層電極部材（２５）を作製しつつ、前記巻芯（２０）の周面に積層電極部材（２５）を巻回する第二工程とを備えた電池の製造方法において、前記第一工程では、両巻軸（５，５）の間に、前記セパレータよりも強度が大きいシート（Ｓ）を挿入し、一対の巻軸（５，５）を所定角度回転させた後、シート（Ｓ）の重なり部位を接着あるいは溶着することにより巻芯（２０）を製造するようにしたことを特徴とする電池の製造方法。
  2. 　前記シート（Ｓ）に、前記セパレータ（２３，２３）の一端部を重ねて接着あるいは溶着により接合するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電池の製造方法。
  3. 　回転中心を挟んで配置され、回転中心回りに回転する一対の巻軸（５，５）を備える巻芯製造装置を用いて巻芯（２０）を製造する方法において、両巻軸（５，５）の間にシート（Ｓ）を挿入し、一対の巻軸（５，５）を所定角度回転させた後、シート（Ｓ）の重なり部位を接着あるいは溶着により接合するようにしたことを特徴とする巻芯の製造方法。
  4. 　回転中心を挟んで配置され、回転中心回りに回転する一対の巻軸（５，５）を備える巻芯製造装置において、両巻軸（５，５）の間にシート（Ｓ）を挿入するシート挿入手段（１０）と、一対の巻軸（５，５）を所定角度回転させた状態で、シート（Ｓ）の重なり部位を接着あるいは溶着により接合する接合手段（１５，１５）とを備えることを特徴とする巻芯製造装置。
  5. 　シート（Ｓ）を用いて構成され、シート（Ｓ）の一端部がシート（Ｓ）の所定箇所に接合される一方、シート（Ｓ）の他端部がシート（Ｓ）の別の所定箇所に接合され、両接合箇所間におけるシート（Ｓ）がシート（Ｓ）の環状となった部分の内部で掛け渡されるように配置されることを特徴とする巻芯。
  6. 　前記シート（Ｓ）の一端部の内面側が前記シート（Ｓ）の所定箇所の外面側に接合される一方、前記シート（Ｓ）の他端部の内面側が前記シート（Ｓ）の別の所定箇所の内面側に接合されることを特徴とする請求項５に記載の巻芯。
  7. 　前記シート（Ｓ）の一端部の内面側が前記シート（Ｓ）の所定箇所の外面側に接合される一方、前記シート（Ｓ）の他端部の外面側が前記シート（Ｓ）の別の所定箇所の内面側に接合されることを特徴とする請求項５に記載の巻芯。
  8. 　前記請求項５～７のいずれかに記載の巻芯を備えたことを特徴とする電池。
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