JP2014199797A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】電気容量や電解液の注液性を低下させることなく、異物の移動を効果的に阻止する。
【解決手段】電池１は、ケーシング４からそれぞれ外部に露出する露出部を有する正極外部端子１３及び負極外部端子１４と、外部端子１３及び１４にそれぞれ接続される正極集電体１８及び負極集電体１９と、いずれも帯状の負極２７、正極２６及びセパレータ２８からなり、負極２７と正極２６との間にセパレータ２８を配置し、セパレータ２８に対して正極２６と負極２７とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらせた状態で巻回してなり、正極２６が正極集電体１８に接続され、負極２７が負極集電体１９に接続される電極体７を備える。ケーシング４内の正極集電体１８側と負極集電体１９側との間で延びる細長い隙間５１が形成されている。隙間５１の正極側が閉鎖部材９により閉鎖されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、蓄電素子に関する。

特許文献１に開示された蓄電素子は、電極体の両側に位置する各集電タブを覆う絶縁カバーを備える。特許文献２に開示された蓄電素子は、電極体とケーシングの間隙に挿入された発泡樹脂シートを備える。

しかしながら、特許文献１の絶縁カバーは樹脂成形品であるので、ある程度の厚みが必要である。そのため、絶縁カバーを設けることで、電極体のサイズが制約され、電気容量が小さくなる。また、絶縁カバーは集電タブの全体を覆っているため、ケーシングの内部に電解液を注入する際の注液性（注液し易さ）が損なわれる。特許文献２の発泡樹脂シートは、電極体の下方側の全体に配置されている。このため、電極体の下部とケーシングの底面との間に隙間が形成されず、注液性が損なわれる。

特開２０１２−４３５６４号公報 特開２００２−２３１２９７号公報

本発明は、蓄電素子の電気容量や電解液の注液性を低下させることなく、電池ケース内の異物の移動を効果的に阻止することを課題とする。

本発明は、ケーシングと、前記ケーシングからそれぞれ外部に露出する露出部を有する正極外部端子及び負極外部端子と、前記ケーシングの内部に配置され、前記正極外部端子及び前記負極外部端子にそれぞれ接続される正極集電体及び負極集電体と、いずれも帯状の正極、負極、及びセパレータを備え、前記正極と前記負極との間にセパレータを配置し、前記セパレータに対して前記正極と前記負極とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらせた状態で巻回してなり、前記ケーシングの内部に配置され、前記正極が前記正極集電体に接続され、前記負極が前記負極集電体に接続されている、隣接して配置された複数の電極体と、隣接して配置された２つの前記電極体と前記ケーシングの底部との間に前記正極集電体側と前記負極集電体側との間で延びるように画定され、前記正極集電体側と前記負極集電体側とを連通させる隙間と、前記隙間の少なくとも一部を閉鎖する閉鎖部材とを備えたことを特徴とする蓄電素子を提供する。

具体的には、前記閉鎖部材は前記隙間の前記正極集電体側に配置されている。前記閉鎖部材、隣接して配置された２つの前記電極体、前記ケーシングの前記底部、及び前記閉鎖部材によって、前記負極集電体側が開口する一方、前記正極集電体側が閉鎖された筒状空間が画定されている。

ケーシング内の隙間の正極側を閉鎖部材で閉鎖することにより、電解液の注液性を低下させることなくケーシング内の異物の移動を効果的に防止できる。また、閉鎖部材は電極体とケーシングの底部との間に形成される隙間を配置するものであるので、閉鎖部材を採用することで電極体を小型化する必要はなく、電気容量も低下しない。

本発明によれば、電極体の湾曲面とケーシングの底面との間に形成される隙間を閉鎖する閉鎖部材を設けるようにしたので、最も断面積が大きくて負極側から小片が流動しやすい領域を介しての小片の流動を防止し、この小片が電極体内に侵入することを確実に防止することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る非水電解質二次電池の斜視図。 図１から電池容器を取り外した状態を示す分解斜視図。 図１に示す非水電解質二次電池の分解斜視図。 図１に示す非水電解質二次電池の分解斜視図。 図１に示す非水電解質二次電池の断面図。 図１に示す非水電解質二次電池の断面図。 （ａ）は閉鎖片の側面図、（ｂ）はその側面図。 閉鎖片と正極及び負極の位置関係を示す模式図。 （ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は非水電解質二次電池を横向きにして取り付ける際の、電解液及び銅片の状態を示す概略正面図。 （ａ）本発明の第２実施形態に係る非水電解質二次電池が備える閉鎖片を示す正面図、（ｂ）はその側面図。 第２実施形態に係る非水電解質二次電池の部分拡大図。 （ａ）は第２実施形態の変形例に係る閉鎖片を示す正面図、（ｂ）はその側面図。 本発明の第３実施形態に係る非水電解質二次電池を示す分解斜視図。 本発明の第４実施形態に係る非水電解質二次電池を示す分解斜視図。 （ａ）は電極体の作成途中（シート状部材を挿入した状態）の側面図、（ｂ）は電極体を厚さ方向から押し潰した状態の正面図、（ｃ）は（ｂ）の側面図である。 本発明の第５実施形態に係る非水電解質二次電池の断面図。 図１６のXVII-XVII線での部分拡大断面図。 図１６のXVIII-XVIII線での部分拡大断面図。 図１６のXIX-XIX線での部分拡大断面図。 本発明の第６実施形態に係る非水電解質二次電池の断面図。 図２０のXXI-XXI線での部分拡大断面図。 本発明の第７実施形態に係る非水電解質二次電池の断面図。 図２２のXXIII-XXIII線での部分拡大断面図。 図２２のXXIV-XXIV線での部分拡大断面図。 図２２のXXV-XXV線での部分拡大断面図。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「側」、「端」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。

（第１実施形態）
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係る非水電解質二次電池（以下、単に電池１と記載する。）を示す。この電池１は、電池容器２と蓋体３とで構成されるケーシング４と、蓋体３から露出する露出面を有する外部端子５と、ケーシング４の内部に配置され、外部端子５に電気的に接続される集電体６と、ケーシング４の内部に配置され、集電体６に電気的に接続される電極体７とを備える。

電池容器２は、上面が開口する略直方体形状で、アルミニウムやアルミニウム合金等で構成されている。

図３に示すように、蓋体３は、平面視矩形状の長尺な金属製の板状である。蓋体３の中央部には上面側から段付きとなる略楕円形状の開口部１０が形成されている。この開口部１０には金属製の安全弁１１が、押えリング１２によって装着されている。安全弁１１には、略Ｈ字状の薄肉部が形成されている。薄肉部は、内圧が異常に上昇した場合に裂け、内部を減圧する。

また、蓋体３には、開口部１０から両端側に向かって、順次、貫通孔３ａ、及び、逃がし凹部３ｂがそれぞれ形成されている。貫通孔３ａには、後述する補助端子１６が挿通し、接続端子１５と集電体６とを連結する。逃がし凹部３ｂには、後述する第１パッキン２４の凹部２４ｂにより形成された下方側に突出した部分（凸部）が配置される。なお、蓋体３の一部には、図示しないが、ケーシング４内に電解液を注入するための小径の注液孔が形成されている。注液孔は注液後に栓体によって閉鎖される。

外部端子５は、正極外部端子１３と負極外部端子１４からなる。正極外部端子１３は、接続端子１５、補助端子１６、及び、接続ボルト１７で構成されている。負極外部端子１４は接続端子１５及び接続ボルト１７で構成されている。これらは全てアルミニウム、アルミニウム合金等の導電性材料製である。正極側の接続端子１５は、板状で、補助端子１６の軸部が挿通する貫通孔１５ａと、接続ボルト１７のボルト部１７ａが螺合されるネジ孔１５ｂとが形成されている。負極側の接続端子１５は、同じく板状で、ネジ孔１５ｂが形成されているが、下面から突起１５ｃ（後述する軸部１６ｂに相当する。）が形成されている点で正極側の接続端子１５と相違する。補助端子１６は、接続端子１５と、後述する集電体６とを電気的に接続するためのものである。接続ボルト１７は、ボルト部１７ａと、その下端部の鍔部１７ｂとを備える。

集電体６は、アルミニウム、アルミニウム合金等からなる正極集電体１８と、銅、銅合金等からなる負極集電体１９とからなる。これら集電体６はいずれも、長尺な金属製板材をプレス加工することにより、接続受部２０と、その両側部からそれぞれ延びる脚部２１と形成されている。各接続受部２０には、貫通孔２０ａと開口部２２とが形成されている。正極集電体１８の接続受部２０の貫通孔２０ａには、上面側から補助端子１６の軸部１６ｂが接合される。負極集電体１９の接続受部２０の貫通孔２０ａには、上面側から接続端子１５の突起１５ｃが接合される。また、各接続受部２０には矩形状の開口部２２が形成されている。

脚部２１は、接続受部２０の一縁部から９０度捩った状態で、直交する方向に延び、電極体７の両端面に沿って配置される。そして、脚部２１は電極体７の正極２６又は負極２７に、クリップ２３を介して接続される。

外部端子５と蓋体３との間に第１パッキン２４が配置され、蓋体３と集電体６との間に第２パッキン２５がそれぞれ配置されている。これらのパッキン２４，２５には、貫通孔２４ａ，２５ａと凹部２４ｂ，２５ｂとがそれぞれ形成されている。パッキン２４の外縁部の４箇所には貫通孔２４ｃが形成され、そこにはステンレス製のボール（図示せず）がそれぞれ配置される。

電極体７は、正極２６と、負極２７と、多孔性の樹脂フィルムからなり正極２６と負極２７の間に配置されるセパレータ２８とを備えている。正極２６、負極２７及びセパレータ２８はいずれも帯状で、セパレータ２８に対して正極２６と負極２７とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらせた状態で、巻芯２９の周囲に巻回されて扁平状となっている。巻芯２９には、例えば、ポリエチレンシート等が使用されている。図８を併せて参照すると、正極２６は、本実施形態ではアルミニウム系の材料からなる正極金属箔４１と、正極金属箔４１の両面に形成された正極活物質層４２とを備える。また、負極２７は、本実施形態では銅系の材料からなる負極金属箔４３と、負極金属箔４３の両面に形成された負極活物質層４４とを備える。

図３に示すように、厚み（Ｘ）方向に押し潰された電極体７は、２つ一組で厚み（Ｘ）方向に並設された状態で、結束シート３２が巻き付けられて一体化される。言い換えれば、隣接する電極体７は結束シート３２によって結束される。また、この状態では、電極体７の両端側にセパレータ２８がはみ出し、さらにセパレータ２８から正極２６と負極２７がそれぞれはみ出している。はみ出した正極２６及び負極２７の各２箇所には、クリップ２３を介して正極集電体１８及び負極集電体１９の両脚部２１がそれぞれ接続される。本実施形態では、正極２６と正極集電体１８はそれぞれ超音波溶接によりクリップ２３に接続され、負極２７と負極集電体１９もそれぞれ超音波溶接によりクリップ２３に接続されている。

図２に示すように、電極体７の両端側下端部は、集電体１８，１９と共に保護シート３３Ａ，３３Ｂによって覆われている。保護シート３３は絶縁性を有する材料からなる。また、保護シート３３Ａ，３３Ｂは、耐熱性に優れた材料からなるフィルム状の構成であるのが好ましい。耐熱性に優れた材料とすることにより、電極体７からの熱による変形等の不具合を発生させることがない。また、フィルム状とすることにより、占有スペースを抑制して、電極体７が小さくなることを防止することができる。ここでは、保護シート３３Ａ，３３Ｂとして、片面に接着材が塗布されたアクリルテープを使用している。但し、保護シート３３Ａ，３３Ｂは、耐熱性に優れていればよく、接着材や粘着剤が塗布されている必要はない。この場合、別途、保護シート３３Ａ，３３Ｂを粘着テープ等で貼着すればよい。

電極体７は、クリップ２３を介して接続された各集電体６が電池容器２の長手方向（Ｙ方向）の両端部にそれぞれ位置するようにして、電池容器２の幅（短手）方向（Ｘ方向）に２列で、電池容器２に収容される。

図２及び図４から理解されるように、電極体７、正極及び負極の集電体１８，１９のうち電極体７に接続され部分（クリップ２３を含む）、及び保護シート３３Ａ，３３Ｂの全体が絶縁シート８で覆われる。絶縁シート８は電池容器２の内周面の全体（底壁及び側壁の内周面全体）に配置されている。

結束シート３２で巻き付けられて互いに隣接して配置された２つの電極体７は、図６に最も明瞭に示すように、蓋体３と向かい合う部分（図６において上端側）と、電池容器２の底部２ａと絶縁シート８を介して向かい合う部分（図６において下端側）の外側面が凸状の湾曲面である。詳細には、これらの部分の外側面は側面視で概ね円弧状又は低平率の楕円弧状である。図５も併せて参照すると、２つの電極体７の絶縁シート８を介して電池容器２の底部２ａと向かい合う部分と、電池容器２の底部２ａとによって、電池容器２内の正極集電体１８側（図５において電池容器２内の右側壁側）と負極集電体１９側（図５において電池容器２内の左側壁側）との間で延びる細長い隙間５１が形成されている。この隙間５１は電池容器２４内の底部２ａ付近の左右両端（正極集電体１８側と負極集電体１９側）を互いに連通させている。

隙間５１の正極集電体１８側（図５において隙間５１の中央よりも右側）に閉鎖片（閉鎖部材）９を配置することで、隙間５１を閉鎖している。閉鎖片９による閉鎖により、隙間５１は両端開口ではなく一端（負極集電体１９側）が開口して他端（正極集電体１８側）が閉じた筒状空間５２とされている。つまり、この筒状空間５２は、互いに隣接して配置された２つの電極体７の電池容器２の底部２ａと絶縁シート８を介して向かい合う部分、電池容器２の底部２ａ、及び閉鎖片９により画定されている。

閉鎖片９は発泡ポリエチレン等の弾性を有する材料からなることが好ましい。図７を併せて参照すると、閉鎖片９は、底部９ａと、一対の側壁部９ｂ，９ｃと、底部９ａ及び側壁部９ｂ，９ｃの隙間５１（筒状空間５２）が延びる方向の両端である一対の端部９ｄ，９ｅ（本実施形態では平坦面）を備える。底部９ａが電池容器２の底部に対して絶縁シート８を介して密接し、側壁部９ｂ，９ｃが電極体７の電池容器２の底部と向かい合う部分の外側面と密接することで、閉鎖片９による隙間５１の閉鎖が達成されている。本実施形態では、底部９ａの底面は平坦面であり絶縁シート８を介して電池容器２の底部２ａに配置される。側壁部９ｂ，９ｃは基端側が底部９ａにつながっている。これらの側壁部９ｂ，９ｃは先端側に向けて互いに接近し、尖った最先端部９ｇを構成している。個々の側壁部９ｂ，９ｃの基端側（底部９ａ）側は平坦面であるが、最先端部９ｇ側の部分９ｂ’，９ｃ’は、凹状に湾曲する湾曲面を構成している。この閉鎖片９の側壁部９ｂ，９ｃの形状は、電極体７の電池容器２の底部２ａと向かい合う部分の外側面が凸状の湾曲面と適合するように形成されている。特に、側壁部９ｂ，９ｃの最先端部９ｇ側の部分９ｂ’，９ｃ’は発泡体体積が小さく、閉鎖片９の他の部分と比較して剛性が著しく低いので、電極体７の底部の形状に沿って変形しにくい。本実施形態では、側壁部９ｂ，９ｃの最先端部９ｇ側の部分９ｂ’，９ｃ’を電極体７の底部に配置する前から予め電極体７の底部と適合した湾曲形状としておくことで、いったん閉鎖片９を電極体７の底部に配置すれば、最先端部９ｇ側の部分９ｂ’，９ｃ’も確実に電極体７の底部にならうようにしている。一方、閉鎖片９の側壁部９ｂ，９ｃのうち最先端部９ｇ側の部分９ｂ’，９ｃ’を除く部分（閉鎖片９の側壁部９ｂ，９ｃのうち底部９ａ側の部分）は、十分な発泡体体積があるので、電極体７の底部に配置すれば、弾性的に変形することで確実に電極体７の底部にならう。以上のように、側壁部９ｂ，９ｃの形状設定により、電極体７の電池容器２の底部２ａと向かい合う部分に対する閉鎖片９の密着性を高めている。なお、最先端部９ｇ側の部分９ｂ’，９ｃ’のみでなく、側壁部９ｂ，９ｃ全体を凹状に湾曲させてもよい。

後述するように、閉鎖片９は隣接して配置された電極体７間に押し込むことにより、隙間５１の正極集電体１８側に配置され、側壁部９ｂ，９ｃはそれぞれこの位置で電極体７の電池容器２の底部２ａと向かい合う部分の外側面と密接する。一方、図８を参照すると、電極体７の正極集電体１８側の端部には正極活物質層４２の端部４２ａと、負極活物質層４４の端部４４ａとが存在している。本実施形態では、閉鎖片９から電極体７に加わる力で正極及び負極活物質層４２，４４の端部４２ａ，４４ａに負担がかかり、セパレータ２８を破り短絡するのを防止するため、閉鎖片９の正極集電体１８側の端部９ｄの位置を設定している。

図８を参照すると、負極活物質層４４の端部４４ａは正極活物質層４２の端部よりも正極集電体１８側（図８において右側）に位置している。閉鎖片９の端部９ｄは負極活物質層４４の正極集電体１８側の端部４４ａよりも負極集電体１９側（図８において左側）に位置している。この位置設定により、閉鎖片９を電極体７間に押し込む際に作用する力で、負極活物質層４４の端部４４ａに負担がかかり、セパレータ２８を破り短絡するのを防止できる。また、閉鎖片９の端部９ｄは正極活物質層４２の正極集電体１８側の端部４２ａよりも負極集電体１９側に位置している。この位置設定により、閉鎖片９を電極体７間に押し込む際に作用する力で、正極活物質層４２の端部４２ａに負担がかかり、セパレータ２８を破り短絡するのを防止できる。なお、閉鎖片９は結束シート３２を干渉しないように配置されている。つまり、閉鎖片９の負極集電体１９側の端部９ｅは結束シート３２よりも正極集電体１８側（図８において右側）に設定している。

次に、前記構成の電池１の製造方法について説明する。
まず、帯状の正極２６、負極２７及びセパレータ２８を搬送し、図示しない回転体に装着した巻芯２９に巻き取り、扁平状とする。このとき、セパレータ２８に対して正極２６と負極２７とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらせる。これにより、一端側に正極２６がはみ出し、他端側に負極２７がはみ出す。

次いで、押し潰された扁平状となった筒状体を厚み（Ｘ）方向に並設し、これらの外周に結束シート３２を巻き付けて一体化する。

また、蓋体３の両端側上面に第１パッキン２４をそれぞれ配置する。各第１パッキン２４の上面には、その凹部２４ｂに接続ボルト１７の鍔部１７ｂを配置し、さらにその上方に接続端子１５を配置する。接続ボルト１７のボルト部１７ａは、接続端子１５の貫通孔１５ｂを貫通して上方に突出する。一方、蓋体３の両端側下面に第２パッキン２５を介して集電体６をそれぞれ配置する。そして、補助端子１６により接続端子１５と集電体６とを接続し、第１パッキン２４、蓋体３、及び、第２パッキン２５を挟持する。

集電体６等を一体化された蓋体３と電極体７とは、集電体６の脚部２１と電極体７の負極２７又は正極２６とをクリップ２３を介して超音波溶接することにより接続する。

次に、結束シート３２により隣接して配置された２つの電極体７間の図８を参照した位置に閉鎖片９を押し込んで装着する。具体的には、側壁部９ｂ，９ｃの先端側を２つの電極体７間の空間に挿入し、側壁部９ｂ，９ｃをそれぞれ電極体７の外周面に押し付ける。閉鎖片９を発泡ポリエチレン等の弾性を有する材料で形成した場合、閉鎖片９の弾性変形により電極体７の外側面に閉鎖片９の側壁部９ｂ，９ｃが確実に圧接される。

その後、電池容器２内に絶縁シート８を配置した後、電池容器２内に電極体７を挿入する。電池容器２の底部２ａに対して絶縁シート８を介して閉鎖片９の底部９ａが押圧されて密接する。また、閉鎖片９が高さ方向に圧縮されることで、閉鎖片９の側壁部９ｂ，９ｃは電極体７の外周面に対してさらに押圧されて密接する。その結果、電池容器２内への電極体７の収容が完了した時点では、２つの電極体７の絶縁シート８を介して電池容器２の底部２ａと向かい合う部分と、電池容器２の底部２ａとによって形成される細長い隙間５１は閉鎖片９によって正極集電体１８側が閉鎖される。言い換えれば、電池容器２内への電極体７の収容が完了した時点で、電池容器２内部の底部２ａ側には負極集電体１９側が開口して正極集電体１８が閉じた筒状空間５２が形成される。

続いて、電池容器２の上方開口部を蓋体３で閉鎖して溶接等で封止した後、蓋体３に形成した注液孔から電池容器２内に電解液が注入される。電解液注入後、注液孔を封止することにより電池１が完成する。閉鎖片９は、隙間５１の正極集電体１８側にのみ配置されている。従って、両極側に設ける場合や、電極体７の（負極側から正極側の）下面全体を覆う場合とは異なり、閉鎖片９によって電解液の流れの円滑性が著しく損なわれることがない。つまり、閉鎖片９を設けたことで、電解液の注液性は損なわれない。

ところで、電池１を形成する際、負極集電体１９の脚部２１と電極体７の負極２７のセパレータ２８からのはみ出し部分とが超音波溶接により接続されている。このため、銅箔である負極２７から微小な銅片３４が脱落する恐れがある。脱落した銅片３４は、電池１内の余剰の電解液（電極体７に保持されずに流動可能な電解液）を流動し、正極側に至る恐れがある。特に、銅片３４は、図９（ａ）から（ｃ）に示すように、電池をマイナス側が上方側（プラス側が下方側）となるように電池１を回転させた場合に移動する可能性が高い。

銅片３４がアルミ製の正極側に付着すると、付着した銅は正極電位の影響を受けて電解液中に溶出する。溶出した銅イオンが負極に到達すると、その表面で析出する。そして、析出量が大きくなると、セパレータ２８を突き破って正極側に至ることがあり、微小短絡回路が形成される。この結果、微小短絡回路に電流が流れて局所的に発熱し、セパレータを溶融させて微小な貫通孔が形成されるので、電池の容量低下が大きくなり、電池に所望の性能を発揮させることができなくなる。なお、正極側で小片（アルミ片）が発生して負極側に移動したとしても、アルミ片には酸化被膜が形成されているので、負極上に付着しても溶出することなく、電池の容量低下にはつながらない。

銅片３４を正極側に運ぶ電解液の流動ルートとしては、図６に示す６通りのルート、すなわちルートＡ，Ａ’，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅが考えられる。ルートＡは本実施形態における隙間５１である。ルートＡ’は個々の電極体７のうち電池容器２の底部２ａと向かい合う部分と、電池容器２の底部２ａと、電池容器２の側壁とのより画定される隙間である。次に、ルートＢ，Ｃは電極体７の中心に形成された隙間である。ルートＤは隣接する２つの電極体７の蓋体３と向かい合う部分（図６において電極体７の上端側）と、蓋体３の内側面とにより画定される隙間である。

図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態では隙間５１の正極側を閉鎖片９で閉鎖して筒状空間５２を形成することで、以下の点で銅片３４の移動を防止できる。

第１に、負極側での溶接時に発生した銅片３４が隙間５１の負極側の開口から正極側に向けて移動したとしても、閉鎖片９で銅片３４の移動は阻止される。つまり、隙間５１（ルートＡ）を通る負極側からの銅片３４の移動は、閉鎖片９までの移動は許容されるが、閉鎖片９を超えてさらに正極側に向かう移動は阻止される。

第２に、特に図９（ａ）（ｃ）に示すように、正極外部端子１３が下側で負極外部端子１４が上側となる横倒しの姿勢で電池１が配置されている場合、隙間５１（筒状空間５２）に進入した銅片３４は電解液中を沈んで閉鎖片９（電池１がこの姿勢にあるときは筒状空間５２の底とみなされる）に達している。そして、閉鎖片９（筒状空間５２の底）に達した銅片３４が閉鎖片９の負極側の開口（電池１がこの姿勢にあるときは筒状空間５２の上端）から向け出ることはない。つまり、隙間５１（筒状空間５２）に銅片３４が拘束される。いったん隙間（筒状空間５２）に拘束された銅片３４は、図６を参照して説明した他のルートＡ’〜Ｅを通って正極側に移動することはない。

以上のように、本実施形態の電池１では、電池容器２内の隙間５１の正極側を閉鎖片９で閉鎖することにより、電解液の注液性を低下させることなく電池容器２内の銅片３４の移動を効果的に防止できる。また、閉鎖片９は電極体７と電池容器２の底部２ａとの間に形成される隙間５１に配置するものであるので、閉鎖片９を採用することで電極体７を小型化する必要はなく、電気容量も低下しない。

（第２実施形態）
図１０は本発明の第２実施形態に係る電池１が備える閉鎖片９を示す。本実施形態の電池１の構造は、閉鎖片９を除いて第１実施形態と同様である。本実施形態における閉鎖片９は側壁部９ｂ，９ｃの先端側に接着材層５３を備える。図１１に概念的に示すように、接着材層５３は隣接して配置された２つの電極体７の電池容器２の底部２ａと向かい合う部分の外側面に密着する。そのため、接着材層５３を設けることで、閉鎖片９によってより確実に隙間５１を閉鎖できる。また、電池１の製造時に２つの隣接する電極体７間の所定の位置にいったん閉鎖片９を押し込めば、接着材層５３により電極体７に対する閉鎖片９の位置が保持される。この点で、接着材層５３を設けることで電池１の製造容易性が向上する。

図１２に示す変形例のように、閉鎖片９の側壁９ｂ，９ｃの先端部に窪んだ溝部９ｆを設け、この溝部９ｆに接着材層５３を設けてもよい。この構成により、閉鎖片９に対して接着材層５３がより安定して保持される。

（第３実施形態）
図１３に示す本発明の第３実施形態に係る電池１は、第１実施形態と同様の閉鎖片９に加え、隣接して配置された個々の電極体７のうち電池容器２の底部２ａに向かい合う部分と、電池容器２の底部２ａと、電池容器２の側壁とにより画定される隙間５４（図６を参照して説明したルートＡ’）を閉鎖するための閉鎖片５５を備える。ルートＡ（隙間５１）に加えて隙間５４を閉鎖することで、銅片の正極側への移動を防止する効果がさらに向上する。

（第４実施形態）
図１４及び図１５に示す本発明の第４実施形態に係る電池１は、第１実施形態と同様の閉鎖片９に加え、個々の電極体７に形成された中心孔３０を閉鎖するシート状部材３１を備える。電極体７の中心孔３０（図６を参照して説明したルートＢ，Ｃ）をシート状部材３１で閉鎖することで、銅片の正極側への移動を防止する効果がさらに向上する。

図１５に示すように、シート状部材３１は、電極体７の中心孔３０、すなわち扁平状に巻回されることにより形成された（Ｚ方向に）縦長の孔に挿入される。シート状部材３１は、発泡ポリエチレン等で構成されており、可撓性を有する。従って、このシート状部材３１を電極体７の中心孔３０に挿入する際には、波形に変形させることができ、その両端部を電極体７の中心孔３０の両端部に当接させることができる。電極体７を厚み方向（Ｘ方向）に押し潰すことにより、シート状部材３１は、偏ることなく、スリット状に変形する中心孔３０の形状変化に追随してスムーズに伸長する。そして、シート状部材３１は、正極２６のセパレータ２８からはみ出した部分に沿って、変形後の中心孔３０を閉鎖する。つまり、シート状部材３１の長さは、変形後の中心孔３０の長さと一致する。

また、前記シート状部材３１は、発砲ポリエチレン等で構成する場合、独立気泡（独立した穴の構造）の部材を用いることも可能であるが、電解液の浸透性から、連続気泡（連続した隙間が形成された構造）の部材を用いるのが好ましい。隙間の大きさに起因して、独立気泡の部材は後述する小片だけではなく電解液の移動を阻止する一方、連続気泡の部材であれば、小片の移動を阻止するが、電解液の移動は可能であるためである。

本実施形態に係る電池１の製造時には、形成された扁平状の筒状体の中心孔３０に、正極側からシート状部材３１を挿入する。シート状部材３１は波形に屈曲させた状態で挿入し、その両端部を縦長の中心孔３０の両端側にそれぞれ当接させる。続いて、筒状体を両側から押し潰す。これにより、中心孔３０はさらに縦長のスリット状となり、シート状部材３１はその形状変化に合わせてフラット状となる。この結果、スリット状となった中心孔３０は、筒状体の一端側からはみ出した正極２６に沿う位置で、シート状部材３１によって完全に閉鎖される。

前述のように、シート状部材３１を、予め波形に形成している場合、剛性が高められているので、中心孔３０内へとスムーズに挿入することができる。この場合、シート状部材３１の波形は、中心線を挟んで山型の突出部分を同数とすることにより、中心孔３０に挿入した状態でバランス良く位置決めすることができる。

（第５実施形態）
図１６は本発明の第５実施形態に係る電池１を示す。絶縁シート８は電極体７の底部側と密接している。絶縁シート８の電極体７の底部側を覆う部分と電池容器２の底部２ａとの間には、隙間６０が設けられている。図１７を併せて参照すると、２つの電極体７と、２つの電極体７に巻き付けられてこれらを結束している結束シート３２（絶縁シート８よりも内側に位置する）とによって、正極集電体１８と負極集電体１９の対向する方向（図１６において電池容器２内の左右方向）に延びる両端開口の細長い隙間６１が形成されている。具体的には、２つの電極体７の電池容器２の底部２ａと向かい合う部分と、結束シート３２とによって隙間６１が画定されている。また、図１８を併せて参照すると、２つの電極体７の両端には、これらの電極体７と、電極体７の両端側下端部を集電体１８，１９と共に覆う保護シート３３Ａ，３３Ｂ（絶縁シート８よりも内側に位置する）とによって、両端開口の短い隙間６２Ａ，６２Ｂがそれぞれ形成されている。具体的には、２つの電極体７の電池容器２の底部２ａと向かい合う部分と、保護シート３３Ａ，３３Ｂとによって隙間６２Ａ，６２Ｂが画定されている。これらの隙間６２Ａ，６２Ｂは隙間６１と概ね直線的に配置されており、隙間６１と互いに連通している。言い換えれば、互いに連通する隙間６１，６２Ａ，６２Ｂは、第１実施形態の隙間５１と同様の１つの両端開口の細長い隙間６３を構成している。

図１９を併せて参照すると、隙間６３の一部を閉鎖する閉鎖片９が隙間６３の正極集電体１８側（図６において隙間６３の中央よりも右側）に配置されている。具体的には、閉鎖片９は電極体７と結束シート３２とのよって画定される隙間６１の正極集電体１８側の位置に配置されている。隙間６１に閉鎖片９を配置することで、隙間６１は両端開口ではなく一端（負極集電体１９側）が開口して他端（正極集電体１８側）が閉じた筒状空間６４とされている。つまり、筒状空間６４は、電極体７と保護シート３３Ｂにより画定される負極集電体１９側の隙間６２Ｂと、電極体７と結束シート３２により画定される隙間６１のうち閉鎖片９よりも負極集電体１９側の領域とにより構成されている。

閉鎖片９は第１実施形態と同様の構造、形状、及び材質を有する（例えば図７参照）。閉鎖片９は、第２実施形態と同様の構造、形状、及び材質を有していもよい（例えば図１０及び図１２参照）。

閉鎖片９は、隙間６３の正極集電体１８側にのみ配置されているので、電池容器２内に電解液を注入する際に電解液の流れの円滑性が著しく損なわれることはない。一方、負極集電体１９の脚部２１と電極体７の負極２７を超音波溶接時に発生する微小な銅片（例えば図９の符号３４参照）は、電解液を流動して隙間６３に進入すると、閉鎖片９までは移動可能であるが、閉鎖片９よりも正極側には移動できない。つまり、隙間６３の正極側を閉鎖片９で閉鎖して筒状空間６４とすることで、微小な銅片が正極側に移動するのを効果的に防止できる。また、閉鎖片９は電極体７、結束シート３２、及び保護シート３３Ａ，３３Ｂにより画定される隙間６３に配置されるので、閉鎖片９を採用することで電極体７を小型化する必要はなく、電気容量も低下しない。

第５実施形態のその他の構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

（第６実施形態）
図２０及び図２１に示す本発明の第６実施形態に係る電池１は閉鎖片９で隙間６３を閉鎖する位置が第５実施形態と異なる。図２０及び図２１において第５実施形態（図１６から図１９）と同一の要素には同一の符号を付している。

第５実施形態では閉鎖片９は、隙間６３を構成する隙間６１，６２Ａ，６２Ｂのうち、隙間６１に配置している。これに対して、本実施形態では、隙間６１よりも正極側に位置する隙間６２Ａに閉鎖片９を配置している。つまり、本実施形態では、２つの電極体７の電池容器２の底部２ａと対向する部分と正極側の保護シート３３Ａにより画定される隙間６２Ａに閉鎖片９を配置している。

閉鎖片９は、隙間６３の正極集電体１８側にのみ配置されているので、電池容器２内での電解液の流れの円滑性が著しく損なわれない。一方、隙間６３の正極側を閉鎖片９で閉鎖して筒状空間６４とすることで、微小な銅片が正極側に移動するのを効果的に防止できる。また、閉鎖片９を採用することで電極体７を小型化する必要はなく、電気容量も低下しない。

第６実施形態のその他の構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

（第７実施形態）
図２２から図２５は本発明の第７実施形態に係る電池１を示す。本実施形態の電池１は保護シート３３Ａ，３３Ｂを備えていない点が第５実施形態と異なる。図２２から図２５において第５実施形態（図１６から図１９）と同一の要素には同一の符号を付している。

図２３を参照すると、２つの電極体７の電池容器２の底部２ａと向かい合う部分と、結束シート３２とによって正極集電体１８と負極集電体１９の対向するに延びる隙間７１が画定され、結束シート３２の外側をさらに絶縁シート８が覆っている。また、図２４に示すように、２の電極体７の両端では、電極体７の電池容器２の底部２ａと向かい合う部分と絶縁シート８とによって、両端開口の短い隙間７２Ａ，７２Ｂがそれぞれ画定されている。具体的には、２つの電極体７の電池容器２の底部２ａに向かい合う部分と、絶縁シート８とによって隙間７２Ａ，７２Ｂが画定されている。これらの隙間７２Ａ，７２Ｂは隙間７１と概ね直線的に配置されており、隙間７１と互いに連通している。言い換えれば、互いに連通する隙間７１，７２Ａ，７２Ｂが１のつ両端開口の隙間７３を構成している。

図２５を併せて参照すると、隙間７３の一部を閉鎖する閉鎖片９が隙間７３の正極集電体１８側に配置されている。具体的には、閉鎖片９は電極体７の正極集電体１８側の部分と絶縁シート８とによって画定される隙間７２Ａに配置されている。隙間７２Ａに閉鎖片９を配置することで、隙間７３は一端（負極集電体１９側）が開口して他端（正極集電体１８側）が閉じた筒状空間７４とされている。

閉鎖片９は、隙間７３の正極集電体１８側にのみ配置されているので、電池容器２内での電解液の流れの円滑性が著しく損なわれない。一方、隙間７３の正極側を閉鎖片９で閉鎖して筒状空間７４とすることで、微小な銅片が正極側に移動するのを効果的に防止できる。また、閉鎖片９を採用することで電極体７を小型化する必要はなく、電気容量も低下しない。

第７実施形態のその他の構成及び作用は、第１実施形態と同様である。

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

前記実施形態では、電極体７の両端面に保護シート３３Ａ，３３Ｂを貼着するようにしたが、保護シート３３Ａ，３３Ｂのうちのいずれかで電極体７の一端面のみを覆ってもよい。この場合、正極側の保護シート３３Ａ、負極側の保護シート３３Ｂのいずれを設けてもよい。正極側の保護シート３３Ａを設けることで、直接、電極体７への銅片３４の流入を阻止することができる点で好ましい。また、保護シート３３Ａ，３３Ｂは、少なくとも電極体７の下端部を覆うことができればよいが、電解液を注液する際、電極体７の中心孔３０内へと進入させることができる範囲で抑える必要がある。また、保護シート３３Ａ，３３Ｂの上端縁が電極体７と電池容器２との間の電解液の水位よりも上方に位置するように構成するのが好ましい。

また、前記実施形態では、電極体７を幅方向に２列で設けた構成の蓄電素子について説明したが、１列や３列以上であっても、前記本発明に係る保護シート３３Ａ，３３Ｂと同様の保護シートを備えた構成を採用することが可能である。

また、前記実施形態では、蓄電素子の一例として非水電解質二次電池を例に挙げて説明したが、鉛蓄電池等の種々の電池１のほか、キャパシタ等にも採用することができる。

また、前記実施形態では、別々の部材である絶縁シート８と閉鎖片９を一体化した構成にしてもよい。

１…電池
２…電池容器
２ａ…底部
３…蓋体
４…ケーシング
５…外部端子
６…集電体
７…電極体
８…絶縁シート
９ａ、９ｂ…閉鎖片（閉鎖部材）
９ａ…底部
９ｂ，９ｃ…側壁部
９ｂ‘，９ｃ’…部分
９ｄ，９ｅ…端部
９ｆ…溝部
９ｇ…最先端部
１０…開口部
１１…安全弁
１２…押えリング
１３…正極外部端子
１４…負極外部端子
１５…接続端子
１６…補助端子
１７…接続ボルト
１８…正極集電体
１９…負極集電体
２０…接続受部
２１…脚部
２２…開口部
２３…クリップ
２４…第１パッキン
２５…第２パッキン
２６…正極
２７…負極
２８…セパレータ
２９…巻取シート
３０…中心孔
３１…シート状部材（閉鎖要素）
３２…結束シート
３３…保護シート
３４…銅片
４１…正極金属箔
４２…正極活物質層
４２ａ…端部
４３…負極金属箔
４４…負極活物質層
４４ａ…負極活物質
５１…隙間
５２…筒状空間
５３…接着材層
５４…隙間
５５…閉鎖片
６１，６２Ａ，６２Ｂ，６３，７１，７２Ａ，７２Ｂ，７３…隙間 ６４，７４…筒状空間

Claims (14)

1. ケーシングと、
   前記ケーシングからそれぞれ外部に露出する露出部を有する正極外部端子及び負極外部端子と、
   前記ケーシングの内部に配置され、前記正極外部端子及び前記負極外部端子にそれぞれ接続される正極集電体及び負極集電体と、
   いずれも帯状の正極、負極、及びセパレータを備え、前記正極と前記負極との間にセパレータを配置し、前記セパレータに対して前記正極と前記負極とを幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらせた状態で巻回してなり、前記ケーシングの内部に配置され、前記正極が前記正極集電体に接続され、前記負極が前記負極集電体に接続されている、隣接して配置された複数の電極体と、
   隣接して配置された２つの前記電極体と前記ケーシングの底部との間に前記正極集電体側と前記負極集電体側との間で延びるように画定され、前記正極集電体側と前記負極集電体側とを連通させる隙間と、
   前記隙間の少なくとも一部を閉鎖する閉鎖部材と
   を備えたことを特徴とする蓄電素子。
2. 前記閉鎖部材は前記隙間の前記正極集電体側に配置されている、請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記隙間の前記負極集電体側が開口する一方、前記隙間の前記正極集電体側が前記閉鎖部材で閉鎖されることによって筒状空間が画定されている、請求項２に記載の蓄電素子。
4. 前記閉鎖部材は、
   前記ケーシングの前記底部側に配置される底部と、
   隣接して配置された２つの前記電極体の前記ケーシングの前記底部と向かい合う部分の外側面に当接する一対の側壁部と、
   前記底部及び前記側壁部の両端の一対の端部と
   を備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
5. 前記電極体の前記ケーシングの底部と向かい合う部分の外側面は凸状の湾曲面であり、
   前記閉鎖部材の前記側壁部は前記湾曲面に沿った形状である、請求項４に記載の蓄電素子。
6. 前記閉鎖部材の弾性変形により、前記電極体の前記外側面に前記閉鎖部材の前記側壁部が圧接されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の蓄電素子。
7. 前記閉鎖部材は前記一対の側壁部の先端に設けられ、隣接して配置された２つの前記電極体の前記ケーシングの前記底部と向かい合う外側面に密着する接着材層をさらに備える、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の蓄電素子。
8. 前記隙間は隣接して配置された前記電極体の前記ケーシングの前記底部と向かい合う部分と、前記ケーシングの前記底部とによって画定されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の蓄電素子。
9. 前記正極は、正極金属箔と、前記正極金属箔に設けられた正極活物質層とを備え、
   前記負極は、負極金属箔と、前記負極金属箔に設けられた負極活物質層とを備え、
   前記閉鎖部材の前記正極集電体側の前記端部は、前記負極活物質層の前記正極集電体側の端部よりも前記負極集電体側に位置している、請求項８に記載の蓄電素子。
10. 前記閉鎖部材の前記正極集電体側の前記端部は、前記正極活物質層の前記正極集電体側の前記端部よりも前記負極集電体側に位置している、請求項９に記載の蓄電素子。
11. 前記正極金属箔はアルミニウム系の材料からなり、前記負極金属箔は銅系の材料からなる、請求項９又は請求項１０に記載の蓄電素子。
12. 隣接して配置された複数の前記電極体を結束する結束シートをさらに備え、
    前記隙間は、隣接して配置された前記電極体の前記ケーシングの前記底部と向かい合う部分と、前記結束シートとによって画定されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の蓄電素子。
13. 電極体の正極側の端面の少なくとも下端部を含む一部を覆う保護シートを備え、
    前記隙間の一部が、隣接して配置された前記電極体の前記ケーシングの前記底部と向かい合う部分と、前記保護シートによって画定されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の蓄電素子。
14. 隣接して配置された複数の前記電極体を覆う絶縁シートをさらに備え、
    前記隙間は、隣接して配置された前記電極体の前記ケーシングの前記底部と向かい合う部分と、前記絶縁シートとによって画定されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の蓄電素子。

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