JP2018006138A - 蓄電装置用電極およびそれを用いた蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】矩形状シートである電極の頂点近傍と周辺部材とが当接した場合においても、周辺部材に生じる損傷を低減することができる蓄電装置用電極およびそれを用いた蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置用電極１０は、矩形状シートであって、端辺１１〜端辺１４を有し、少なくとも端辺１１および端辺１２の頂点１５に切り欠き部２０が設けられ、端辺１１および端辺１２のそれぞれと第１接続点２４および第２接続点２６で接続する切り欠き辺２２を有し、第１接続点２４において内角の二等分線と直交する線を直線βとしたとき、直線βおよび切り欠き辺２２によって、または、直線β、切り欠き辺２２および端辺１２によって囲まれた隆起部３０を形成し、切り欠き辺２２に含まれ、且つ、隆起部３０の外縁となる区間４０は、曲線を有するか、または、第１接続点２４の内角よりも大きい内角を有する角部を有する。【選択図】図２

Description

本開示は、蓄電装置用電極それを用いた蓄電装置に関する。

蓄電装置に用いられる電極として、例えば、集電体の両面に電極活物質を含む電極合材層が形成されている電極が知られている。このような電極は、表面に電極合材層を設けた長尺の集電体（電極シート）を、作製される単位電極に従った所定の寸法に切断することにより作製できる。

特許文献１には、集電体シートの一面又は両面に電極活物質が塗布されている電極シートであって、電極シートの上下両辺のうちの一辺および他辺には、単位電極板の幅に対応する間隔で第１ノッチ部および第２ノッチ部が形成されており、第２ノッチ部には、下端切取り辺よりも小さい大きさで、カッティングマージンのための上端切取り辺が形成されている電極シート、ならびに、当該電極シートをカッティングして形成される電極板が記載されている。

特許出願公表第２０１５−５２８６３９号公報

電極シートを切断して矩形状シートである電極を作製する際、電極の矩形状シートの頂点近傍に切断面と電極に設けられた切り欠き部との頂部に鋭い突起が形成されてしまうことがある。そうすると、電極を用いて製造された電池の輸送時または使用時において、外力等により、電極と、セパレータ、電極体カバー等の電極の周辺部材とが当接した場合に、電極に形成された突起により当該周辺部材に強い応力がかかり、当該周辺部材を損傷することで、蓄電装置の性能を低下させるおそれがあると考えられる。そこで、矩形状シートである電極の頂点近傍と周辺部材とが当接した場合においても、周辺部材に生じる損傷を低減することができる蓄電装置用電極が求められている。

本開示に係る蓄電装置用電極は、矩形状シートであり、前記矩形状シートは、第１の端辺と、前記第１の端辺と直交する第２の端辺とを有し、前記第１の端辺および前記第２の端辺の頂点に切り欠き部が設けられ、前記切り欠き部により形成され、前記第１の端辺および前記第２の端辺のそれぞれと第１接続点および第２接続点で接続する切り欠き辺を有し、前記第１接続点における内角の二等分線を直線αとし、前記第１接続点において前記直線αと直交する線を直線βとしたとき、前記直線βは前記切り欠き辺と交差して、前記直線βおよび前記切り欠き辺によって、または、前記直線β、前記切り欠き辺および前記第２の端辺によって囲まれた隆起部を形成し、前記切り欠き辺に含まれ、且つ、前記隆起部の外縁となる区間は、曲線を有するか、または、前記第１接続点の内角よりも大きい内角を有する角部を有することを特徴とする。

本開示に係る蓄電装置用電極によれば、矩形状シートである電極の頂点近傍と周辺部材とが当接した場合においても、電極の頂点に設けられた切り欠き部に形成された隆起部が、周辺部材への応力を緩衝することにより、周辺部材に生じる損傷を低減することができる。

実施形態の一例である電極を示す図である。 実施形態の一例である電極に設けられる切り欠き部を示す図である。 実施形態の他の一例である電極に設けられる切り欠き部を示す図である。 実施形態の他の一例である電極に設けられる切り欠き部を示す図である。 実施形態の電極の製造例の一例を示す図である。 実施形態の電極の製造例の他の一例を示す図である。 図５で示す電極シートに設けられる切り込みを示す図である。 実施形態の一例である電極組立体を示す模式図である。

蓄電装置に用いられる電極の製造方法においては、表面に電極合材層が設けられた長尺で帯状の電極シートを、単位電極の形状および寸法に従って切断する工程が一般的に行われる。電極シートを切断する際、電極シートの長手方向の辺の少なくとも一方に、単位電極の端辺に対応する間隔で切り欠き部を形成する技術が知られている。このように形成した切り欠き部を通るように切断することにより、切り出された枚葉の極板では、角部が面取りされ、尖った端部の形成を抑制できる。そのため、蓄電装置としての電気化学的な劣化を抑制することができる。

特許文献１には、電極シートのノッチ部にカッティングマージンとなる上端切取り辺を設けることにより、電極シートが設計上の切断線に対してずれて切断されても、その上端切取り辺を通過して切断されれば突出部が形成されず、最初の設計形状に符合する単位電極を製造できる旨、記載されている。しかしながら、特許文献１の図１ｂに示す通り、たとえ当該ノッチ部における上端切取り辺を通過して切断されたとしても、切断面とノッチ部との交点に鋭い突起が形成されてしまう。この場合、蓄電装置を製造した後、外力を受けて周辺の部材と接触する際に、当該部材を損傷させる可能性が考えられる。

本発明者らは、本開示に係る蓄電装置用電極は、矩形状電極の頂点において特定の形状を有する切り欠き部を設けた結果、電極シートの切断によって突起部が形成されても、周辺部材と当該頂点近傍との当接による応力を緩衝する機能をもつ隆起部を設けることにより、周辺部材の損傷を低減し得ることを見出した。

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態の一例について詳細に説明する。なお、本開示に係る蓄電装置用電極は以下で説明する実施形態に限定されない。実施形態の説明で参照する図面は模式的に記載されたものであるから、図面に描画された構成要素の寸法比率などは以下の説明を参酌して判断されるべきである。

図１に、本実施形態の蓄電装置用電極（単に「電極」ともいう）１０の一例を示す。 図１には、電極１０の全体構造が示されている。

電極１０は、矩形状に形成されたシートである。矩形状シートは、第１の端辺（端辺１１）、第２の端辺（端辺１２）、第３の端辺（端辺１３）および第４の端辺（端辺１４）を有し、端辺１１および端辺１３のいずれかと、端辺１２および端辺１４のいずれかは、互いに交差している。

端辺１１と端辺１２とが交差する頂点１５、端辺１２と端辺１３とが交差する頂点１６、端辺１３と端辺１４とが交差する頂点１７、および、端辺１４と端辺１１とが交差する頂点１８のそれぞれには、切り欠き部２０が設けられている。なお、図面に示す頂点１５〜１８は仮想の点である。本実施形態の電極１０は、複数の切り欠き部２０を有してもよいが、それに限定されるものではなく、少なくとも一つの切り欠き部２０を有していれば、本実施形態の機能を得ることができる。本実施形態の電極１０は、矩形状シートの全ての頂点に切り欠き部２０を有していることが好ましい。

電極１０は、矩形状シートのいずれかの端辺（例えば、図１では端辺１４）から突出した電極タブ５０を備える。電極タブ５０は、電池の外部と電気的に接続されるために設けられる。

本明細書において、電極１０について「矩形状」という場合、全体的に矩形状であればよく、例えば、頂点１５〜頂点１８に設けられた切り欠き部２０ならびに端辺１４に設けられた電極タブ５０を備えるものを包含する意味で用いられる。

図２は、図１で示す電極１０における、端辺１１と端辺１２とが交差する頂点１５付近の拡大図である。図２における破線は、端辺１１および端辺１２の延長線であり、切り欠き部２０は頂点１５を切り欠いた領域である。切り欠き部２０によって形成された電極１０の外縁部分を切り欠き辺２２とする。切り欠き辺２２は、電極１０と切り欠き部２０との境界をなし、一方の末端が端辺１１と第１接続点２４において接続し、他方の末端が端辺１２と第２接続点２６において接続する。

直線αおよび直線βは仮想線である。直線αは、第１接続点２４において端辺１１および切り欠き辺２２がなす内角φの二等分線である。直線βは、第１接続点２４において直線αと直交する。また頂点１５も仮想の点である。

第１接続点２４の内角φは、切り欠き部２０の形状によって異なる。切り欠き辺２２は、一方の端部が第１接続点２４であり、第１の端辺１１と直交する直線部２８を有すること、即ち、第１接続点２４の内角φが９０°であることが好ましい。電極シートの切断によって分離される他方の単位電極６２において第１接続点に対向する点の内角φも９０°となり、両内角φがともに鋭角とならず、周辺部材にかかる応力を最小限に抑えることができるためである。

本実施形態の電極１０における切り欠き部２０の形状は、直線βが切り欠き辺２２と交差するように形成されている。よって、直線βによって電極１０の一部は分割される。本実施形態においては、電極１０の直線βによって分割される領域である、直線βおよび切り欠き辺２２によって、または、直線β、切り欠き辺２２および第２の端辺１２によって囲まれた領域を、隆起部３０とする。

図２に示す電極１０においては、直線βは交点３２において切り欠き辺２２と交差し、交点３４において端辺１２と交差しているため、隆起部３０は、図示する通り、直線β、切り欠き辺２２および第２の端辺１２によって囲まれた領域となる。

図３に示す本実施形態の電極１０の他の例では、直線βは交点３６および交点３８の２箇所で切り欠き辺２２と交差しているため、隆起部３０は、図示する通り、直線βおよび切り欠き辺２２によって囲まれた領域となる。

区間４０は、直線βを除く隆起部３０の外縁を形成する部分であって、切り欠き辺２２および端辺１２のいずれかに含まれる。区間４０は、曲線を有するか、または、第１接続点２４の内角φよりも大きい内角θを有する角部を有する。区間４０は、直線のみで構成されていてもよく、曲線のみで構成されていてもよく、直線および曲線の組合せによって構成されていてもよい。

電極１０が第１接続点２４において他の部材と当接する場合、第１接続点２４と他の部材との間の応力は、その当接する方向が直線αに沿った方向であるときに最大となる。本実施形態の電極１０は、切り欠き部２０が設けられた頂点１５において、第１接続点２４を通って直線αと直交する直線βよりも外側に形成される隆起部３０が存在することにより、隆起部３０が第１接続点２４の緩衝部として機能し、第１接続点にかかる応力を分散させるため、隆起部３０を有さず、第１接続点に形成された直角ないし鋭角の角部に応力がかかる場合と比較して、周辺部材に損傷が生じる可能性および生じる損傷の程度を格段に低減することができると考えられる。

区間４０は、切り欠き辺２２に含まれる第１区間４１を少なくとも有し、場合により、端辺１２に含まれる第２区間４２を有し得る。図２に示すように、直線βが端辺１２と交差する場合、区間４０は第２区間４２を有するが、図３に示すように、直線βが切り欠き辺２２とのみ交差し、端辺１２と交差しない場合、区間４０は第２区間４２を有さない。なお第２区間４２は、端辺１２に含まれるため、直線によって構成されている。

図４に示す本実施形態の電極１０の他の例では、直線βが交点３２および交点３４で切り欠き辺２２および端辺１２のそれぞれと交差し、第１区間４１（交点３２と第２接続点２６との間）が曲線のみで構成されている。

本実施形態の電極１０は、切り欠き部２０の形状によって、複数の隆起部３０を有していてもよい。電極１０は、例えば、直線βおよび切り欠き辺２２によって囲まれた１つまたは複数の隆起部３０と、直線β、切り欠き辺２２および第２の端辺１２によって囲まれた１つの隆起部３０とを有していてもよい。

区間４０が有する角部としては、例えば、図２および図３において第１区間４１が有する角部、および、第２接続点２６において切り欠き辺２２と端辺１２とで構成される角部等が挙げられる。区間４０が角部を有する場合、周辺部材への応力を緩衝する観点から、当該角部の内角θ（図２ではθ１およびθ２、図３ではθ１）は、少なくとも第１接続点２４の内角φよりも大きいことが好ましく、１００°以上がより好ましく、１２０°以上が更に好ましい。

区間４０が曲線を含む場合、周辺部材への応力を緩衝する観点から、電極１０の外側に向かって凸となる凸部を有する場合、当該凸部の曲率半径が０．１ｍｍ以上であることが好ましい。例えば、区間４０に含まれる曲線が、電極１０の外側に向かって凸となる弧線部を有することは好ましく、そのような具体例として、図４に示すように、第１区間４１の全長にわたり、電極１０の外側に向かって凸となる緩やかな弧線部が形成されている態様が挙げられる。

また、区間４０は、内角θが鋭角（９０°未満）である角部を有さず、且つ、電極１０の外側に向かって凸となり、曲率半径が０．１ｍｍ以下である凸部を有さないことが好ましい。周辺部材への応力を緩衝する機能が低下するおそれがあるためである。

第１区間４１は、曲線で構成されているか、または、第１接続点２４の内角φよりも大きい内角θを有する角部を有することが好ましい。特に周辺部材と切り欠き辺２２が面接触する場合、第１接続点２４から加えられる応力が最大となる条件で接触することを抑えることができ、周辺部材への損傷を低減することができるためである。

直線βが端辺１２と交差して、隆起部３０が直線β、切り欠き辺２２および端辺１２によって囲まれた領域である場合、第１区間４１は、一方の端部が第２接続点２６である直線部４４を有し、且つ、曲線を含むか、または、第１接続点２４の内角φよりも大きい内角θを有する角部を有することが好ましい。隆起部３０が幅広く設けられ、且つ、隆起部３０が複数の角部を有することにより、周辺部材が当接する角度が広範囲であっても、第１接続点２４によって付与される周辺部材への応力を緩衝する機能を発揮でき、周辺部材が損傷する可能性をより一層低減できる。更に、後述するように、切り欠き部２０を切り欠く際の精度を向上することもできる。なお、第２接続点２６と接続する切り欠き辺２２の形状が曲線である場合は、その曲線の各箇所の接線と端辺１２との内角の最大値を、第２接続点２６の内角とする。

図２は、上記の好ましい態様の具体例であり、図２に示す隆起部３０は、直線βおよび切り欠き辺２２の交点のうち第１接続点２４に最も近い交点３２と第２接続点２６との間に設けられた第１角部と、第２接続点２６に設けられた第２角部とを有する。このように隆起部３０が複数の角部を有する場合、周辺部材への応力を緩衝する機能により優れるため、好ましい。

切り欠き部２０の寸法の具体例を記載するが、本実施形態の電極１０が有し得る切り欠き部２０は、以下の具体例に限定されない。

切り欠き部２０において、頂点１５から第１接続点２４までの長さは、例えば、端辺１１の長さに対して５％以上３０％以下とすることができる。また、頂点１５から第１接続点２４までの長さは、例えば、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることができる。

切り欠き部２０において、頂点１５から第２接続点２６までの長さは、例えば、端辺１２の長さに対して２％以上２０％以下とすることができる。頂点１５から第２接続点２６までの長さは、例えば、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。また、頂点１５から第２接続点２６までの長さは、頂点１５から第１接続点２４までの長さよりも短いことが好ましく、例えば、頂点１５から第１接続点２４までの長さの６０％以下であることがより好ましい。

上記の通り、切り欠き辺２２は、一方の端部が第１接続点２４であり、第１の端辺１１と直交する直線部２８を有することが好ましい。直線部２８の長さは、、電極シート６０を所定の単位電極６２の形状に切断する際、切断マージンを設計上どの程度設けるかによって異なるが、例えば、０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とすることができる。

切り欠き部２０において、直線部２８の第１接続点２４とは反対側の端部から第２接続点２６までの区間は、第１接続点２４が付与する周辺部材への応力を緩衝し得るように、隆起部３０がある程度の高さを有し、第１接続点２４の内角φよりも鋭くない形状を有していることが好ましい。

例えば、図２および図３に示すように、切り欠き部２０においては、直線部２８の第１接続点２４とは反対側の端部を通って直線部２８と直交し、且つ、直線部２８より長い直線部４６が形成されていてもよい。そして、切り欠き辺２２は、図２および図３に示すように、第２接続点２６を一方の端部とする直線部４４を含有していてもよく、図４に示すように、第２接続点２６を一方の端部とする曲線（例えば弧線部）を含有していてもよい。

切り欠き辺２２は、区間４０が角部を有する場合、当該角部の頂点と第２接続点２６との間に直線部を有してもよい。また、切り欠き辺２２は、区間４０が曲線を有する場合、当該曲線の両端のうち第２接続点に近い端部と第２接続点との間に直線部を有してもよい。これらの領域に設けられた直線部に周辺部材が接触することにより、隆起部３０と周辺部材が接触する際に、周辺部材が隆起部３０と点接触ではなく線接触しやすくなる。そのため、周辺部材が隆起部３０と一度接触した後、周辺部材または電極１０の旋回すること等によって生じ得る第１接続点２４での接触を、生じにくくすることが可能である。

本実施形態の電極１０においては、周辺部材の損傷する可能性が低減する箇所が増加するため、端辺１１および端辺１２の頂点１５に加えて、端辺１３および端辺１２の頂点１６においても、切り欠き部２０が設けられていることが好ましい。この場合、頂点１５に設けられた切り欠き部２０の形状と、頂点１６に設けられた切り欠き部２０の形状は、互いに線対称である。

本実施形態の電極１０は、図１に示すように、矩形状シートの４隅に切り欠き部２０が設けられていることが特に好ましい。周辺部材と当接した場合に周辺部材を損傷させる可能性が高い矩形状シートの頂点部分の全てに、応力を緩衝する機能を付与できるためである。この場合、一つの端辺を共有する切り欠き部２０の形状は、互いに線対称であることが好ましい。なお、本実施形態の電極１０は、４つの切り欠き部２０が設けられているものに限定されず、切り欠き部２０が少なくとも一つの頂点部分（例えば、端辺１１および端辺１２の頂点１５）に形成されているものであれば、周辺部材の損傷の低減に有効である。

図５を参照しながら、本実施形態の電極１０の製造例の一例を示す。帯状の集電体を用意し、その少なくとも一方の表面に、電極活物質と分散媒とを混合したスラリーを塗布し、これを乾燥して電極合材層を形成する。次いで、形成された電極合材層を押圧することにより、図５（ａ）に示すように、電極合材層が形成された矩形状の領域（合材層領域７４）を有する帯状の電極シート６０が得られる。

電極シート６０における合材層領域７４は、長手方向に沿った一方の辺７０を含み、長手方向に延在している。電極シート６０は、更に、長手方向に沿った他方の辺６８を含んで長手方向に延在する集電体露出領域７６を有する。集電体露出領域７６では、電極合材層が形成されておらず、集電体の表面が露出している。図５（ａ）に示す電極シート６０では、仮想の切断線６６によって区切られた単位電極６２が一列に並んだ構成を有する。

電極シート６０における集電体露出領域７６において、図５（ａ）に示すような打ち抜き線７８を仮想する。この打ち抜き線７８に沿って切断することにより、合材層領域７４の長手方向に沿った辺７２に、各単位電極６２ごとに一つの電極タブ５０を設けた電極シート６０を作製することができる（図５（ｂ））。

次いで、図５（ｂ）に示すように、仮想の切断線６６と、合材層領域７４の長手方向に沿った辺７０および辺７２とが交差する位置に、切り込み６４を形成するための切り込み線８０を仮想する。この切り込み線８０に沿って切断することにより、合材層領域７４の辺７０および辺７２に、切り込み６４を形成することができる（図５（ｃ））。形成された切り込み６４は、仮想の切断線６６の両端に形成されており、単位電極６２の幅に対応する間隔で設けられている。

切り込み６４が形成された電極シート６０を、仮想の切断線６６に沿って切断することにより、図２に示す切り欠き部２０が矩形状シートの４隅に形成された構造を有する、図１に示す電極１０を、作製することができる。また、切り込み６４を形成する際の仮想の切り込み線８０の形状を適宜変更することにより、図３または図４に示す切り欠き部２０が矩形状シートの４隅に形成された電極１０を作製することができる。

電極１０の作製において、電極シート６０における合材層領域７４または集電体露出領域７６の切断に用いる手段としては、電極製造において公知の切断手段を使用でき、例えば、金型プレス、カッター、レーザー等が挙げられる。

本実施形態の電極１０の製造例の他の例を示す。図６（ａ）に示す電極シート９０においては、長手方向に沿って、合材層領域７４と集電体露出領域７６とが交互に並んで形成されている。合材層領域７４および集電体露出領域７６はいずれも、電極シート６０の短手方向の全幅にわたって形成されている。電極シート９０は、仮想の切断線６６によって区切られた単位電極６２が一列に並んだ構成を有する。

電極シート９０における仮想の切断線６６の位置は、作製される電極１０の形状に応じて決定すればよく、特に限定されるものではない。図６に示すように、電極シート９０が、短手方向の一方の辺のみから電極タブ５０が延出した電極１０を作製するための構造を有する場合、仮想の切断線６６は、合材層領域７４と集電体露出領域７６との境界線の近傍にあることが好ましい。電極１０において広範囲の電極合材層を設けることができるとともに、廃棄する材料が少なくなるためである。

図６（ａ）に示すように、仮想の切断線６６と、電極シート９０の長手方向に沿った辺６８および辺７０とが交差する位置に、切り込み６４ａを形成するための切り込み線８０ａを、仮想する。また、矩形状の合材層領域７４の頂点のうち切り込み線８０ａが仮想されていない頂点に、切り込み６４ｂを形成するための切り込み線８０ｂを、仮想する。切り込み線８０ａおよび８０ｂに沿って切断することにより、電極シート９０の辺６８および辺７０に、切り込み６４ａおよび６４ｂを形成することができる（図６（ｂ））。

切り込み６４が形成された電極シート９０を、仮想の切断線６６に沿って切断することにより、図６（ｃ）に示す構造を有する略矩形状の単位電極６２を作製することができる。次いで、単位電極６２において、図６（ｃ）に示すような、打ち抜き線８２を仮想する。この打ち抜き線８２に沿って切断することにより、矩形状シートの４隅に切り欠き部２０を有し、電極シート９０の短手方向に沿った端辺１４から延出する電極タブ５０を備える電極１０を作製することができる（図６（ｄ））。

図７に、図５に示す電極シート６０における切り込み６４付近の拡大図を示す。切り込み６４の形状は、電極シート６０の切断によって、電極１０に切り欠き部２０が現れるように形成される。

切り込み６４は、上記で具体的に述べた切り欠き部２０の形状およびそれに線対称な形状が、端辺１１の延長線に対応する辺で結合してなる形状を有することが好ましい。そのような形状の切り込み６４を電極シート６０に予め設けることにより、図１に示すような、端辺１２の両端に切り欠き部２０を有し、周辺部材への応力を緩衝できる箇所が増加した電極１０を、容易に作製できるためである。

切り込み６４の形状の具体例を記載するが、切り込み６４の形状は、以下の具体例に限定されない。

切り込み６４の深さＤ１、即ち、切り込み６４の切断線６６に沿った最大長さは、例えば、電極シート６０の短手方向の幅に対して５％以上３０％以下とすることができる。また、切り込み６４の深さＤ１は、例えば、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることができる。一例として、深さＤ１は５．６ｍｍであってもよい。

切り込み６４の幅Ｗ１、即ち、電極シート６０の辺７０において切り込み６４が設けられる長さは、例えば、電極シート６０の辺７０に沿った単位電極６２の長さ（電極１０の端辺１２の長さ）に対して２％以上２０％以下とすることができる。また、切り込み６４の幅Ｗ１は、例えば、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。一例として、長さＷ１は５．８ｍｍであってもよい。

切り込み６４は、図７に示すように、切断線６６との接続部において、切断線６６と直交する直線部９２を有することが好ましい。切り込み６４が直線部９２を有することにより、電極シート６０の切断工程で切断線６６からずれて切断された場合であっても、鋭い突起の形成を防止することができる。直線部９２の長さＷ２は、切断工程における切断マージン、即ち、切断線６６と実際の切断面とのずれをどの程度想定するかによって異なるが、例えば、１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とすることができる。一例として、長さＷ２は、１．８ｍｍであってもよい。

切り込み６４は、図７に示すように、直線部９２を含む矩形状の領域を有することが好ましい。当該矩形状領域において、直線部９２の長さＷ２に対して、直線部９２に対して直交する直線部９６の長さＤ２を長くすることにより、作製された電極１０において隆起部３０が形成される。直線部９６の長さＤ２は、例えば、直線部９２の長さＷ２に対して１００％以上４００％以下とすることができる。また、直線部９６の長さＤ２は、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下とすることができる。一例として、長さＤ２は３．６ｍｍであってもよい。

また、矩形領域において、直線部９２と直線部９６との交点となる角部に曲率半径０．２ｍｍ程度の面取りを行ってもよい。直線部９４と直線部９６との交点となる角部にも曲率半径０．２ｍｍ程度の面取りを行ってもよい。特に直線部９４と直線部９６との交点における面取りを行うことにより、周辺部材との接触時の損傷を更に緩衝できるとともに、蓄電装置として充放電を行う際の劣化を抑制することも可能となる。

切り込み６４は、作製される電極１０の切り欠き部２０において、第２接続点２６を一方の端部とする直線部４４となる直線部９４を有するように形成されていることが好ましい。切り込み６４が直線部９４を有することにより、切り込み６４の形成工程において、設計に対して電極シート６０の短手方向にずれて切断された場合であっても、形成される切り込み６４において直線部９４と電極シート６０の辺７０とのなす角度は不変であるため、切り込み６４の形成工程における切断の精度を格段に向上させ、作製される電極１０の品質および信頼性を高めることができるためである。直線部９４は、電極シート６０の辺７０となす角度が、１００°以上１６０以下の角度を有する場合、更に好ましい。

なお、ここまで電極１０を用いて本開示の発明の一例を説明したが、電極組立体１００において互いに対向する正極１１０および負極１２０については、充放電特性の劣化を抑制するために、負極１２０における正極１１０に対向する面の面積を、正極１１０における負極１２０に対向する面の面積より、大きくしてもよい。この場合、切り欠き部２０は、それぞれの面積が異なっていたとしても、正極１１０および負極１２０のどちらにおいても同じ寸法の切り欠き部２０を形成することができる。また、切り欠き部２０は、正極１１０と負極１２０とで寸法が異なっていてもよい。

電極シート６０における切り込み６４の形成は、公知の手段を用いて行えばよく、例えば、金型プレスを用いた電極シート６０を打ち抜いてもよく、レーザー等を用いて電極シート６０を切断して形成してもよい。

本実施形態の電極１０を作製する方法は、図５に示す電極シート６０または図６に示す電極シート９０を使用するものに限定されず、電極シート６０等の切断を行う順序は、上記説明に限定されるものではない。例えば、本実施形態の電極１０を作製するために、単位電極６２が並列に２列以上並んでいる電極シート６０を使用することもできる。他の例では、本実施形態の電極１０は、切り込み６４が設けられていない電極シート６０を切断して電極１０を作製した後、公知の手段によって、切り欠き部２０を形成することにより、作製することもできる。また、本実施形態の電極１０の構造は、図１および図６（ｄ）に示す構造に限定されるものでもない。

電極１０を構成する材料等について記載する。集電体及び電極合材層の材料は、作製する蓄電装置に応じて選択すればよい。例えば、蓄電装置がリチウムイオン二次電池である場合、集電体には、アルミニウム、銅、ステンレスおよびニッケルなどの金属の箔、ならびに、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極集電体には、アルミニウムなどの正極の電位範囲で安定な金属を用いることが好ましく、負極集電体には、銅などの負極の電位範囲で安定な金属を用いることが好ましい。

電極合材層は電極活物質を含み、結着材を更に含むことが好ましい。正極活物質としては、例えば、リチウム含有複合酸化物が用いられる。好適なリチウム含有複合酸化物の一例としては、ニッケル−コバルト−マンガン系、ニッケル−コバルト−アルミニウム系等のリチウム含有複合酸化物等が挙げられる。負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出できるものであれば特に限定されず、例えば、天然黒鉛および人造黒鉛等の炭素材料、ＳｉおよびＳｎ等のリチウムと合金化する金属、並びに、これらの金属の合金および複合酸化物等を用いることができる。電極１０において、電極合材層は集電体の両面に形成されていることが好ましい。

図８に、本実施形態に係る電極１０（正極１１０および負極１２０の少なくとも一方）を用いて作製される電極組立体１００の一例を示す。電極組立体１００は、正極１１０、負極１２０、および正極１１０と負極１２０との間に配置されているセパレータ１３０を含む。電極組立体１００における正極１１０および負極１２０の枚数は特に限定されない。本実施形態に係る電極１０は、正極１１０および負極１２０の少なくとも一方として使用することができる。

電極組立体１００では、正極１１０において、正極合材層が形成された矩形状領域における一辺の一方端部に正極タブ１１２が設けられ、負極１２０において、負極合材層が形成された矩形状領域における一辺の、正極タブ１１２が設けられている端部とは異なる端部に負極タブ１２２が設けられている。

蓄電装置が電池である場合、電池は、外装体と、外装体内に収容された発電要素とを備える。電池の好適な一例は、リチウムイオン二次電池である。発電要素は、例えば、電極組立体１００と、非水電解質とで構成される。外装体の構造としては、例えば、有底角筒状の形状を有し、開口が封口板によって封口されている外装体等が挙げられる。

本実施形態に係る電池の製造方法を、有底角筒状の外装体を使用する場合を例として、具体的に記載する。封口板は正極端子取り付け孔および負極端子取り付け孔を有する。正極端子取り付け孔の周囲であって電池内部側に絶縁部材および正極集電体を配置する。また、正極端子取り付け孔の周囲であって電池外部側にも絶縁部材を配置する。そして、両絶縁部材および正極集電体のそれぞれに設けられた貫通孔に、電池外部側から正極端子を挿入し、正極端子の先端を正極集電体にかしめ固定する。なお、正極端子のかしめ部を正極集電体に溶接することが好ましい。

負極端子取り付け孔の周囲であって電池内部側に絶縁部材および負極集電体を配置する。また、負極端子取り付け孔の周囲であって電池外部側にも絶縁部材を配置する。そして、両絶縁部材および負極集電体のそれぞれに設けられた貫通孔に、電池外部側から負極端子を挿入し、負極端子の先端を負極集電体にかしめ固定する。なお、負極端子のかしめ部を負極集電体に溶接することが好ましい。

電極組立体１００の積層された正極タブ部を正極集電体に溶接接続し、電極組立体１００の積層された負極タブ部を負極集電体に溶接接続する。なお、溶接接続としては、抵抗溶接、レーザ溶接、超音波溶接等を用いることができる。

絶縁シートで覆われた電極組立体１００を有底角筒状の外装体に挿入する。その後、外装体と封口板の間を溶接接続し、外装体の開口を封口する。その後、封口板に設けられた電解液注液孔より電解質および溶媒を含む非水電解液を注入する。その後、電解液注液孔を封止栓により封止する。

封口板には、電池内部の圧力が所定値以上となったときに破断し、電池内部のガスを外部へ排出するガス排出弁が設けられている。なお、正極１１０と正極端子の間の導電経路又は負極１２０と負極端子の間の導電経路に、電流遮断機構を設けることができる。電流遮断機構は、電池内部の圧力が所定値以上となったときに作動し、導電経路を切断するものが好ましい。なお、電流遮断機構の作動圧は、ガス排出弁の作動圧よりも低く設定する。

本実施形態の電極１０が用いられる蓄電装置が電池である場合の外装体の構造としては、上記の有底角筒状の外装缶に限定されるものではなく、例えば、ラミネートフィルム等で構成されていてもよい。

本実施形態の電極１０が用いられる蓄電装置は、リチウムイオン二次電池に限定されるものではなく、例えば、リチウムイオン二次電池以外の二次電池、および、電気二重層キャパシタ等のキャパシタを包含する。本実施形態に係る蓄電装置としては、本実施形態の蓄電装置用電極１０が二次電池の正極および負極の少なくとも一方に含まれている蓄電装置、ならびに、本実施形態の蓄電装置用電極１０が分極性電極に含まれているキャパシタなどが挙げられる。

１０ 蓄電装置用電極（電極）、１１，１２，１３，１４ 端辺、１５，１６，１７，１８ 頂点、２０ 切り欠き部、２２ 切り欠き辺、２４ 第１接続点、２６ 第２接続点、２８，４４，４６，９２，９４，９６ 直線部、３０ 隆起部、３２，３４，３６，３８ 交点、４０ 区間、４１ 第１区間、４２ 第２区間、５０ 電極タブ、６０，９０ 電極シート、６２ 単位電極、６４，６４ａ，６４ｂ 切り込み、６６ 切断線、６８，７０，７２ 辺、７４ 合材層領域、７６ 集電体露出領域、７８，８２ 打ち抜き線、８０，８０ａ，８０ｂ 切り込み線、１００ 電極組立体、１１０ 正極、１１２ 正極タブ、１２０ 負極、１２２ 負極タブ、１３０ セパレータ。

Claims (9)

1. 矩形状シートであり、
   前記矩形状シートは、第１の端辺と、前記第１の端辺と交差する第２の端辺とを有し、
   少なくとも前記第１の端辺および前記第２の端辺の頂点に、切り欠き部が設けられ、
   前記切り欠き部には、前記第１の端辺および前記第２の端辺のそれぞれと第１接続点および第２接続点で接続する切り欠き辺が形成され、
   前記第１接続点における内角の二等分線を直線αとし、前記第１接続点において前記直線αと直交する線を直線βとしたとき、前記直線βは前記切り欠き辺と交差して、前記直線βおよび前記切り欠き辺によって、または、前記直線β、前記切り欠き辺および前記第２の端辺によって囲まれた隆起部を形成し、
   前記切り欠き辺に含まれ、且つ、前記隆起部の外縁となる区間は、曲線を有するか、または、前記第１接続点の内角よりも大きい内角を有する角部を有する、
   蓄電装置用電極。
2. 前記第１接続点の内角が９０°である、請求項１に記載の蓄電装置用電極。
3. 前記角部の内角がいずれも１８０°未満である、請求項１または２に記載の蓄電装置用電極。
4. 前記区間は前記角部を有し、前記切り欠き辺は前記角部の頂点と前記第２接続点との間に直線部を有する、請求項１〜３のいずれか一方に記載の蓄電装置用電極。
5. 前記区間は曲線を有し、前記切り欠き辺は前記曲線の両端のうち前記第２接続点に近い端部と前記第２接続点との間に直線部を有する、請求項１〜３のいずれか一方に記載の蓄電装置用電極。
6. 前記第２の端辺と対向する第４の端辺に電極タブが設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電装置用電極。
7. 前記第１の端辺と対向する第３の端辺および前記第２の端辺の頂点に、前記第１の端辺および前記第２の端辺の頂点に設けられた前記切り欠き部の形状と線対称の形状を有する第２の切り欠き部が設けられている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の蓄電装置用電極。
8. 前記第２の端辺と前記切り欠き辺とから構成される前記第２接続点の内角は、前記第１接続点の内角より大きい、請求項１〜７のいずれか一項に記載の蓄電装置用電極。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の蓄電装置用電極が正極および負極のうち少なくとも一方に含まれている、蓄電装置。
   

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