JP2015149252A - 蓄電素子及び電源モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄電素子において収納容器に電極体を安定して固定する。
【解決手段】 電極体１１と、電極体１１に接続される集電体１２と、電極体１１及び集電体１２を収納し、集電体１２が固定される収納容器としての容器本体１０及び蓋部２０とを備え、集電体１２は収納容器の内側である蓋部２０にて、例えば先端が基台部１２ａの表面に係止する係止部２１ｂ３を有する内側パッキン２１ｂにより更に係止されている、非水電解質二次電池１。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば二次電池その他の電池等の蓄電素子及びそれを用いた電源モジュールに関する。

二次電池は、一次電池の置きかえ用途はもとより、携帯電話、ＩＴ機器などの電子機器の電源として広く普及している。とりわけ、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、高エネルギー密度であることから、電気自動車などの産業用大型電気機器への応用も進められている。

非水電解質二次電池は、一般に導電性を有する金属製の収納容器の内部に、微多孔膜のセパレータで離隔された正負の極板を重ね合わせてなる電極体と、収納容器の外部に設けられた電極端子と電気的に接続されるとともに収納容器から絶縁された集電体と、電解液とが封入された構成を有する（例えば特許文献１、図１等を参照）。集電体は収納容器の内部に固定され、電極体を保持している。

特開２０１２−４１０５号公報

このような従来の非水電解質二次電池においては、以下のような課題があった。すなわち、収納容器に振動や衝撃が加わった際に電極体が揺動すると、集電体が振動、又は大きな応力がかかり、電極体又は集電体に不具合を与える恐れがあった。更に、集電体を収納容器の内部に固定する際に加わる応力により集電体に変形が生ずる恐れがあった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、集電体を収納容器内に安定して固定することが可能な蓄電素子及びそれを用いた電源モジュールを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、
電極体と、
前記電極体に接続される集電体と、
前記電極体及び前記集電体を収納し、前記集電体が固定される収納容器とを備え、
前記集電体は前記収納容器の内側にて更に係止されている、
蓄電素子である。

本発明の第２の側面は、
前記収納容器の内壁に固定され、前記集電体を係止する係止部を有する絶縁性部材を備えた、
本発明の第１の側面の蓄電素子である。

本発明の第３の側面は、
前記集電体は、
前記絶縁性部材を介して前記内壁に固定され、前記係止部により係止される基台部と、
前記電極体に接続される脚部とを有し、
前記係止部は、前記基台部上にて、前記収納容器との固定位置より前記脚部寄りに位置している、
本発明の第２の側面の蓄電素子である。

本発明の第４の側面は、
前記集電体は複数の脚部を有し、
前記係止部は複数の前記脚部の間に位置している、
本発明の第３の側面の蓄電素子である。

本発明の第５の側面は、
前記係止部は、前記脚部に隣接している、
本発明の第３又は第４の側面の蓄電素子である。

本発明の第６の側面は、
前記係止部の高さは前記基台部の周縁から中央に向かって小さくなっている、
本発明の第２から第５のいずれかの側面の蓄電素子である。

本発明の第７の側面は、
前記係止部は、前記電極体の外形に追従した形状を有する、
本発明の第２から第６のいずれかの側面の蓄電素子である。

本発明の第８の側面は、
電極体と、
前記電極体に接続される集電体と、
前記電極体及び前記集電体を収納し、前記集電体が固定される収納容器とを備え、
前記集電体は前記収納容器の内壁側にて、前記絶縁性部材と前記基台部とが対向する方向から前記基台部に係止されている、
蓄電素子である。

本発明の第９の側面は、
本発明の第１から第８のいずれかの側面の蓄電素子を少なくとも一つ備えた電源モジュールである。

以上のような本発明は、集電体を収納容器内に安定して固定することが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の構成を示す分解斜視図 本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の構成を示す正面図 本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の構成を示す側面図 本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の要部の構成を示す分解斜視図 （ａ）本発明の実施の形態１の非水電解質二次電池の要部の構成を示す断面図（ｂ）本発明の実施の形態１の非水電解質二次電池の要部の構成を示す平面図 （ａ）従来の非水電解質二次電池における集電体の状態を説明するための図（ｂ）従来の非水電解質二次電池における集電体の状態を説明するための図 （ａ）本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池における内部パッキンと集電体との結合を説明するための図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池における内部パッキンと集電体との結合を説明するための図（ｃ）本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池における内部パッキンと集電体との結合を説明するための図 （ａ）本発明の実施の形態２に係る非水電解質二次電池の内部パッキンの構成を示す図（ｂ）本発明の実施の形態２に係る非水電解質二次電池の内部パッキンの構成を示す平面図 本発明の実施の形態２に係る非水電解質二次電池における内部パッキン及び集電体の他の構成例を示す図 （ａ）本発明の実施の形態に係る非水電解質二次電池の内部パッキンの他の構成例を示す図（ｂ）本発明の実施の形態に係る非水電解質二次電池の内部パッキンの他の構成例を示す図 本発明の実施の形態に係る非水電解質二次電池の他の構成例を示す分解斜視図

以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池１の構成を、一部を分解した状態で模式的に示す斜視図であり、図２は非水電解質二次電池１の正面図である。図３は非水電解質二次電池１の側面図である。

図１及び２に示すように、非水電解質二次電池１は、アルミニウム製の開口箱状の容器本体１０と、容器本体１０の開口１０ｘを封止する、容器本体と同一材料製の板状の蓋部２０とから構成される外形が六面体状の収納容器を外装として備える。

なお、収納容器の各辺は、図１に示す直交座標をなすＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸にそれぞれ平行に位置している。次に、非水電解質二次電池１の内部構成を説明するため、容器本体１０は、図１中においては破線により輪郭のみ示した。同様の理由により、容器本体１０及び蓋部２０は、図２中においては図中のＺ−Ｙ平面に平行な面で切断した要部断面図として示し、図３中においては図中のＺ−Ｘ平面に平行な面で切断した要部断面図として示した。

容器本体１０の内部空間１０ｚには、中央にそれぞれ活物質層が形成された帯状の極板である正極と負極を、間にセパレータを介して、図中Ｙ軸に平行な軸を巻回軸として長円筒形に巻回した構成を有する電極体１１が配置されている。負極は、例えば帯状の銅箔の表面に負極活物質を含む合剤層を形成させて構成される。正極は、例えば帯状のアルミニウム箔の表面に正極活物質を含む合剤層を形成させて構成される。

電極体１１においては、最外周に位置するセパレータ１１ａを間に挟んで正極の金属箔及び負極の金属箔が単体で重なりあった状態で露出し、金属箔露出部１１ｂとして両端に位置している。

なお、図１においては、金属箔露出部１１ｂとして負極側の金属箔が露出した側の構成のみ符号を付して説明するが、正極側の金属箔露出部も金属の材質を除いて同様の構成を有する。又、説明のため、電極体１１は蓋部２０と分離し、容器本体１０から半ば抜き出された状態として示した。

金属箔露出部１１ｂは集電体１２に接続される。集電体１２は、蓋部２０の裏面２０ｙに固定された、外形矩形の平板状の基台部１２ａと、基台部１２ａの図中Ｙ軸方向に沿った長辺側の側面から屈曲し、図中Ｚ軸方向に沿って容器本体１０の内底１０ｙに向かって延出した一対の平板状の脚部１２ｂとを有する。一対の脚部１２ｂの対向面のそれぞれは電極体１１の金属箔露出部１１ｂの表面を挟み込むように配置され、超音波溶接等することにより電極体１１と接合される。

一方、蓋部２０の表面２０ｘ側には、外部接続用の電極端子２３が設けられている。電極端子２３は、表面にネジが切られた円筒状のボルト部２３ａとボルト部２３ａの一端に形成され、後述する外側パッキン２１ａに埋設された台座部２３ｂとを有する金属製の部材である。

更に、蓋部２０の表面２０ｘ側には、電極端子２３の台座部２３ｂに覆い被さるように接続かん２２が設けられている。接続かん２２は、表面にボルト部２３ａが挿入される貫通孔が開口された外形矩形の中継板２２ａと、中継板２２ａの表面から図中Ｚ軸方向に沿って容器本体１０の内底１０ｙに向かって延出した円筒状の接続棒２２ｂとを有する金属製の部材である。ボルト部２３ａを介して台座部２３ｂが中継板２２ａと外側パッキン２１ａに挟まれることにより、電極端子２３は接続かん２２と組み合わされている。

接続かん２２の接続棒２２ｂは、集電体１２の基台部１２ａとかしめや圧着等の周知の技術的手段により結合されることにより、集電体１２と電気的、機械的に接続される。なお、本実施の形態１においては一例としてかしめにより固定されるものとし、接続棒２２ｂの先端はかしめ端２２ｘを形成して基台部１２ａに圧接している。更に、接続かん２２の中継板２２ａは、上述のように電極端子２３と組み合わされていることから、これにより、電極体１１から収納容器の外部に電気が取り出される。

なお、接続かん２２において中継板２２ａと接続棒２２ｂとは、図中には一体化した態様にて示したが、正極側においては一体成形された部品として作成され、負極側においては各々が独立した部材としての中継板２２ａ及び接続棒２２ｂが圧入等の手段により組み合わされた部品として作成されることもある。

電極端子２３と電極体１１とを結ぶ導電路は、絶縁体である合成樹脂材料製の外側パッキン２１ａ及び内側パッキン２１ｂによって収納容器と絶縁されている。なお、図２中において外側パッキン２１ａ及び内側パッキン２１ｂは断面図として示す。外側パッキン２１ａは蓋部２０の表面２０ｘ上に配置され、蓋部２０と電極端子２３及び接続かん２２とを絶縁している。内側パッキン２１ｂは蓋部２０の裏面２０ｙに配置され、蓋部２０と集電体１２とを絶縁している。外側パッキン２１ａ及び内側パッキン２１ｂは一体的に組み合わされた状態で集電体１２と接続かん２２とにより締結されており、これにより、導電路と収納容器との間の空間、隙間を閉塞して、収納容器内部からの電解液の漏出を防いでいる。

蓋部２０には、容器本体１０がレーザ溶接等により封止された後に電解液を注入するための注入口が設けられており、電解液注入後、封止栓２４により封止される。

次に、図４の分解斜視図及び図５の要部拡大図を更に参照して、非水電解質二次電池１における集電体１２、外側パッキン２１ａ及び内側パッキン２１ｂ、接続かん２２並びに電極端子２３近傍の構成を説明する。

図４に示すように、集電体１２の基台部１２ａ、外側パッキン２１ａ及び内側パッキン２１ｂ、並びに接続かん２２の中継板２２ａは蓋部２０の長辺方向である、図中Ｙ軸方向に沿って形成された矩形状の外形を有するとともに、基台部１２ａと中継板２２ａが外側パッキン２１ａ、蓋部２０及び内側パッキン２１ｂを間に挟んだ態様で、図中Ｚ軸方向に積層されている。

外側パッキン２１ａは蓋部２０及び接続かん２２の中継板２２ａに挟まれる本体部２１ａ１と、本体部２１ａ１と一体成形され、蓋部２０に対向する面上に設けられた筒部２１ａ２とを有する。筒部２１ａ２の中央には本体部２１ａ１と連通する貫通孔２１ａ３が開口されており、積層状態において貫通孔２１ａ３内に接続かん２２の接続棒２２ｂが挿入される。

なお、本体部２１ａ１の、図中死角となる中継板２２ａとの対向面は、中継板２２ａの周縁を取り囲む壁部及び電極端子２３の台座部２３ｂが埋設される平面形状矩形の凹部が形成されている。台座部２３ｂが本体部２１ａ１の凹部に埋設されることによりボルト部２３ａの図中Ｘ−Ｙ平面上における回転は規制されている。

蓋部２０には外側パッキン２１ａの筒部２１ａ２が貫通するための開口２０ｚが設けられている。

内側パッキン２１ｂは、蓋部２０及び集電体１２の基台部１２ａに挟まれる本体部２１ｂ１と、本体部２１ｂ１の輪郭に対応して形成された壁部２１ｂ２と、壁部２１ｂ２上に設けられた係止部２１ｂ３とを有する。

係止部２１ｂ３は壁部２１ｂ２の延伸方向に直交し、図中Ｘ軸方向に沿って本体部２１ｂ１の中央側へ延出する爪状の部材で、係止部２１ｂ３は２つ一組で壁部２１ｂ２の一対の長辺のそれぞれに正対するように配置される。図３に示すように、それぞれの係止部２１ｂ３は、収納容器の内部空間１０ｚ側に対向する外側表面２１ｂ３ａは壁部２１ｂ２側から先端２１ｂ３ｃへ向かって図中Ｚ軸方向の寸法が小さくなっている斜面を形成する一方、本体部２１ｂ１に対向する内側表面２１ｂ３ｂは本体部２１ｂ１に対する平行面を形成している。これにより、図中Ｘ−Ｚ平面から見て、係止部２１ｂ３は、基台部１２ａの周縁から中央に向かって高さが小さくなるくさび形の形状を有している。

更に、図３並びに図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、積層状態において係止部２１ｂ３は集電体１２の脚部１２ｂに隣接し、基台部１２ａの表面に重なるように位置している。これにより係止部２１ｂ３は本体部２１ｂ１と協働して基台部１２ａを周縁から保持し、一対の係止部２１ｂ３の間は空間として基台部１２ａの表面を露出させている。

更に、本体部２１ｂ１には蓋部２０の開口２０ｚと同軸、略同一寸法の貫通孔２１ｂ４が開口されており、積層状態において貫通孔２１ｂ４に、外側パッキン２１ａの筒部２１ａ２が接続かん２２の接続棒２２ｂとともに挿入される。

集電体１２の基台部１２ａに開口されている貫通孔１２ａ１の寸法は、接続かん２２の接続棒２２ｂと略同一であり、外側パッキン２１ａの筒部２１ａ２の長さは蓋部２０及び内側パッキン２１ｂの本体部２１ｂ１の厚みの総計と略同一となっている。これにより、積層状態において筒部２１ａ２の先端は基台部１２ａの表面に接触し、接続棒２２ｂの先端２２ｂ１は基台部１２ａから突出する。先端２２ｂ１をかしめ加工することにより、外径が貫通孔１２ａ１より大きいかしめ端２２ｘが形成され、かしめ端２２ｘと接続かん２２の中継板２２ａとの間で外側パッキン２１ａ及び内側パッキン２１ｂは圧着され、蓋部２０の表面２０ｘと裏面２０ｙの間を閉塞する。

以上の構成において、非水電解質二次電池１は本発明の蓄電素子に相当し、容器本体１０と蓋部２０の組合せは本発明の収納容器に相当する。蓋部２０の裏面２０ｙは本発明の収納容器の内壁に相当する。電極体１１は本発明の電極体に相当する。集電体１２は本発明の集電体に相当し、基台部１２ａ、脚部１２ｂはそれぞれ本発明の基台部、脚部に相当し、内側パッキン２１ｂは本発明の絶縁性部材に相当する。

このような構成を有する本実施の形態１による非水電解質二次電池１は、集電体１２の基台部１２ａと蓋部２０との間に設けられ、係止部２１ｂ３を有することにより基台部１２ａを周縁から保持する内側パッキン２１ｂを備えたことを特徴とする。

内側パッキン２１ｂが係止部２１ｂ３を有さない平板状の従来の非水電解質二次電池においては、図６（ａ）に示すように、接続かん２２から集電体１２までの各部の結合は接続かん２２の接続棒２２ｂのかしめ加工により行われ、集電体１２と蓋部２０との固定位置はかしめ端２２ｘに一致する。

この場合において、本発明者は以下の事項を見いだした。すなわち、収納容器の外部から衝撃や振動が与えられた際には、集電体１２には電極体１１からの荷重が加えられる。特に、基台部１２ａの主面上において、かしめ端２２ｘは、当該主面の重心を間に挟んで電極体１１が接続された脚部１２ｂに対向しているため、荷重は図中Ｚ方向における応力として脚部１２ｂ寄りに大きく現れる。

更に、非水電解質二次電池１の作成時においても、図４に示した接続かん２２から集電体１２の結合の際に、接続かん２２のかしめ圧が、上記と同様に基台部１２ａに過剰な応力を与える場合がある。

これらの結果、図６（ｂ）の点線で示す領域Ｒ内に示すように、集電体１２の基台部１２ａはかしめ端２２ｘを支点にＺ方向に湾曲する、又は反り返ることとなる。このような基台部１２ａの変形は、脚部１２ｂの姿勢変化を引き起こし、電極体１１において、金属箔露出部の脚部１２ｂとの接合部分近傍が剥離、裂断する等の影響を与える恐れがあった。又、電池への衝撃や振動に起因する集電体１２の振動が電極体１１に伝達されることとなり、金属箔露出部に上記と同様の影響を与える恐れがあった。

更には、基台部１２ａの変形自体が外側パッキン２１ａ及び内側パッキン２１ｂの圧着による収納容器の閉塞状態に影響を及ぼす恐れがあった。

本発明は、このような検討に基づきなされたものであり、本実施の形態１においては、内側パッキン２１ｂが本体部２１ｂ１及び係止部２１ｂ３により集電体１２の基台部１２ａを周縁から保持することにより、基台部１２ａをかしめ端２２ｘにおける固定に加えて係止部２１ｂ３からも保持するようにしている。

図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、係止部２１ｂ３は基台部１２ａの表面に達してこれと干渉し、図中Ｚ方向における応力に対する緩衝体として機能して、基台部１２ａの振動や変形を抑制する。これにより、集電体１２を収納容器としての蓋部２０に安定した状態で固定することが可能となる。

更に、本実施の形態１においては、図３及び図５（ｂ）に示すように、係止部２１ｂ３が接続かん２２を通るＹ軸に平行な中心線（図５（ｂ）中一点鎖線）に対して対称に配置されていることを特徴とする。これにより、荷重が加わるかしめ端２２ｘへの影響を等方的に分散させて、変形の抑制の効果を高めている。

更に、本実施の形態１においては、特に図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、係止部２１ｂ３が脚部１２ｂに隣接して設けられていることを特徴とする。これにより、係止部２１ｂ３が直接脚部１２ｂと干渉することにより、図６（ｂ）に示すような図中Ｚ−Ｙ平面内における脚部１２ｂの回動を規制し、基台部１２ａの振動や変形の抑制の効果を更に高めることができる。

なお、係止部２１ｂ３と脚部１２ｂとは密着していることがより好ましく、係止部２１ｂ３と脚部１２ｂとの間に間隔がある場合も、当該間隔は公差の範囲内にあることが望ましい。各図中においては説明のため公差を誇張して示した。

更に、係止部２１ｂ３が集電体１２の基台部１２ａを係止する状態において、内側表面２１ｂ３ｂは基台部１２ａの表面に密着又は圧接してもよいし、離隔していてもよい。内側表面２１ｂ３ｂが離隔している場合であっても、基台部１２ａに微小な変形が生じた場合、係止部２１ｂ３は基台部１２ａに干渉することとなり、それ以上の変形を抑制することとなり、本発明の効果を奏する。

更に、係止部２１ｂ３は脚部１２ｂに隣接せずとも、かしめ端２２ｘから離れて脚部１２ｂ寄りに設けられていればよく、一定の効果を奏する。この場合において、係止部２１ｂ３とかしめ端２２ｘは基台部１２ａの平面上の重心を間に挟んで配置されることがより好ましい。

更に、本実施の形態１においては、係止部２１ｂ３が、基台部１２ａの周縁に設けられた壁部２１ｂ２から突出して先端２１ｂ３ｃが基台部１２ａの表面上に位置する構成とし、図３及び図４に示すように外形がくさび形であることを特徴とする。これは以下の効果を奏する。すなわち、図４に示すように、接続かん２２の中継板２２ａ、電極端子２３、外側パッキン２１ａ、蓋部２０、内側パッキン２１ｂ及び集電体１２の基台部１２ａの構成は、各部が図中Ｚ軸方向に沿って積層して組み合わされ、接続棒２２ｂのかしめ加工により圧着される工程により完成している。

上記の工程において、図７（ａ）に示すように、内側パッキン２１ｂと集電体１２とが重ねあわされ、図中Ｚ軸矢印方向へ押し込まれると、図７（ｂ）に示すように、係止部２１ｂ３は、斜面である外側表面２１ｂ３ａに基台部１２ａの周縁が接触し、先端２１ｂ３ｃと基台部１２ａの周縁が一致するまで蓋部２０側へ弾性的に変形する。そして、図７（ｃ）に示すように、基台部１２ａが本体部２１ｂ１に嵌合すると、係止部２１ｂ３の先端２１ｂ３ｃは基台部１２ａの周縁との接触が解除され、元の形に復元することにより、基台部１２ａを係止する。

このように、係止部２１ｂ３による内側パッキン２１ｂと集電体１２との固定は、電極端子２３〜集電体１２の基台部１２ａの結合の工程と同時平行して、且つ同一方向にて行われる。これにより係止部２１ｂ３の付加に伴う非水電解質二次電池１の製造工程の複雑化が抑制され、電池の生産性の低下を防いでいる。

更に、本実施の形態においては、係止部２１ｂ３が、基台部１２ａの周縁に位置する壁部２１ｂ２から突出して先端２１ｂ３ｃが基台部１２ａの表面上に位置する構成としたことにより、電極体１１と基台部１２ａとの間の空隙は従来と同様に保たれている。

これにより、係止部２１ｂ３の付加に伴う電極体１１の寸法の削減又は収納容器の大型化を防ぎ、非水電解質二次電池１の実質的な電池容量の低下を防ぐことが可能となる。

更に、本実施の形態においては、図３に示すように、くさび形の一対の係止部２１ｂ３が、基台部１２ａの周縁に位置する壁部２１ｂ２に配置され、基台部１２ａの中央に空間を介した状態で配置される構成としたことにより、基台部１２ａの表面と係止部２１ｂ３の表面に形成される形状が、電極体１１上部の湾曲した形状に追従した台形状の凹みとなっている。

これにより、容器本体１０に収納される電極体１１の体積を、例えば電極体１１の表面が係止部２１ｂ３に接する程度まで大きくとることができ、係止部２１ｂ３の付加に伴う非水電解質二次電池１の実質的な電池容量の減少を抑制することが可能となる。

なお、上記の説明においては、係止部２１ｂ３の形状は基台部１２ａの周縁から中央に向かって高さが小さくなるくさび形であるとしたが、電極体１１の表面形状に追従するものであれば、弧状等の任意の形であってもよい。

更に、係止部２１ｂ３は内側パッキン２１ｂの本体部２１ｂ１及び壁部２１ｂ２の形状に対して微小な外形変化として一体成形により作成できるため、低コストにて実現することが可能となる。

以上のように、本発明の実施の形態１にかかる非水電解質二次電池１によれば、集電体１２の基台部１２ａと蓋部２０との間に設けられ、係止部２１ｂ３により基台部１２ａを周縁から保持する内側パッキン２１ｂを備えたことにより、収納容器内に集電体１２を安定して固定することが可能となる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る非水電解質二次電池は、絶縁性部材としての内側パッキンを除いて実施の形態１と同様の構成を有する。したがって説明には適宜図１〜３を参照し、同一又は相当する構成については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

図８（ａ）は本実施の形態の非水電解質二次電池における内側パッキン２１ｃの構成を示す斜視図である。図８（ａ）に示すように、本実施の形態２における内側パッキン２１ｃは、実施の形態１の内側パッキン２１ｂと同様の本体部２１ｂ１、壁部２１ｂ２及び貫通孔２１ｂ４を有し、更に壁部２１ｂ２の図中Ｘ軸方向に沿った短辺側に係止部２１ｃ１を備えたものである。

このような内側パッキン２１ｃを内側パッキン２１ｂに変えて非水電解質二次電池に組み込んだ構成を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）に示すように、実施の形態１と同様、係止部２１ｃ１は基台部１２ａの表面に達してこれと干渉し、Ｚ軸方向（図中Ｘ−Ｙ平面に直交する）における応力に対する緩衝体として機能して、基台部１２ａの振動や変形を抑制している。これにより、集電体１２を収納容器としての蓋部２０に安定した状態で固定することが可能となる。

更に、本実施の形態２においては、係止部２１ｃ１が接続かん２２を通る図中Ｙ軸に平行な中心線（図８（ｂ）中一点鎖線）上であって、集電体１２の一対の脚部１２ｂの中間に配置されていることを特徴とする。これにより、係止部２１ｃ１は、脚部１２ｂの近傍のうち、変形の支点であるかしめ端２２ｘから最も遠い位置に配置されることとなり、基台部１２ａの変形の抑制の効果を更に高めている。

更に、本実施の形態２においては、係止部２１ｃ１が壁部２１ｂ２の単一の辺上に配置されることにより、係止部２１ｃ１による内側パッキン２１ｂと集電体１２との固定を、実施の形態１の場合よりもスムーズに行わせることができ、電池の生産性を向上させることができる。

更に、内側パッキン２１ｂと集電体１２との取付の作業を電極端子２３〜集電体１２の基台部１２ａの結合の工程と独立して行う場合であっても、当該作業を基台部１２ａの短辺側を係止部２１ｃ１に挿入する簡易な手順だけで行うことができ、作業性が高まる効果を奏する。

以上説明した通り、本発明の各実施の形態の非水電解質二次電池によれば、収納容器と集電体の間を絶縁する絶縁性部材としての内側パッキンが係止部により集電体を保持する構成としたことにより、収納容器内に集電体を安定して固定することが可能になる。

しかしながら、本発明は上記の各実施の形態に限定されるものではない。

上記の各実施の形態においては、集電体１２は、外形矩形の平板状の基台部１２ａの長辺側の側面から延出した一対の平板状の脚部１２ｂを有するものとしたが、本発明の集電体は収納容器内に固定され、電極体と接続されていればよく、その具体的な構成により限定されるものではない。

一例として、図９に示す構成例では、集電体１２の一対の脚部１２ｂを、平板状の基台部１２ａの図中Ｘ軸方向に沿った短辺側の側面に設けている。それぞれの脚部１２ｂと基台部１２ａの境界には、基台部１２ａから延長し、図中Ｚ軸に沿って下方に屈曲して形成された平板状の根元部１２ｃが位置している。一対の脚部１２ｂは根元部１２ｃの両端から延出した一対の両端が互いに対向する向きに直角にねじられることにより形成され、実施の形態１の集電体１２と同様、電極体１１を挟持する。

このような集電体１２に対応して、本発明の絶縁性部材としての内側パッキン２１ｄは、内側パッキン２１ｂの本体部２１ｂ１及び貫通孔２１ｂ４とそれぞれ同一寸法の本体部２１ｄ１及び貫通孔２１ｄ５を有する一方、本体部２１ｄ１の、貫通孔２１ｄ５に隣接する短辺側及び一対の長辺側の三方の周縁に位置する壁部２１ｄ２及び集電体１２の根元部１２ｃの形状に対応して壁部２１ｄ２よりも背高に成形された壁部２１ｄ３を有する。壁部２１ｄ３上には、集電体１２の一対の脚部１２ｂの中間に位置するように係止部２１ｄ４が設けられる。

このような構成であっても、非水電解質二次電池に組み込んだ場合においては、係止部２１ｄ４は根元部１２ｃの縁に係止して、基台部１２ａの振動や変形を抑制することができる他、実施の形態２と同様の各効果を奏する。

なお、上記の説明においては実施の形態２と同様、集電体１２の一対の脚部１２ｂの間に係止部２１ｄ４が配置されるものとしたが、実施の形態１と同様、係止部２１ｄ４が基台部１２ａの長辺側の周縁に位置する構成としてもよい。

更に、実施の形態１においては、係止部２１ｂ３は２つ一組で壁部２１ｂ２の一対の長辺のそれぞれに正対するように配置されるものとしたが、本発明の係止部は、収納容器に固定された集電体に生ずる応力を緩衝することができれば壁部２１ｂ２上の任意の位置に配置するようにしてもよい。

一例として、図１０（ａ）に示す内側パッキン２１ｅは、壁部２１ｂ２の一対の長辺上にて、一対の係止部２１ｅ１ａ及び２１ｅ１ｂは、中心軸が互いにシフトした状態で配置されている。これにより、本実施の形態２と同様、各係止部による内側パッキン２１ｂと集電体１２との取付を電極端子２３〜集電体１２の基台部１２ａの結合の工程内にて行う場合、取付をよりスムーズに行うことができ、電池の生産性を向上させることができる。

更に、係止部は３つ以上設ける構成としてもよい。更に、図５（ｂ）に示すように係止部２１ｂ３の平面形状は矩形であるとしたが、本発明の係止部は先端部分が集電体の基台部の表面に係止するものであればその具体的な形状によって限定されるものではなく、三角形状、半円形状その他任意の形状を取ることができる。

更に、上記各実施の形態においては、係止部は図３及び図４に示す係止部２１ｂ３のように、基台部１２ａの周縁から中央に向かって高さが小さくなるくさび形であるとしたが、矩形状のように高さが変化しない形状を有するものであってもよい。この場合は、集電体１２の基台部１２ａの取付は、電極端子２３〜集電体１２の基台部１２ａの結合の工程とは独立して係止部ごとに行うようにする。

更に、上記各実施の形態においては、係止部は内側パッキンの本体部の周縁に設けられる壁部２１ｂ２等に設けられるものとしたが、本発明の絶縁性部材は、図１０（ｂ）に示す内側パッキン２１ｆのように、壁部を省略して、蓋部２０と集電体１２の基台部１２ａを絶縁する本体部２１ｆ１から直接形成された係止部２１ｆ２を有するものとしてもよい。この場合においても、集電体１２に生ずる図中Ｚ軸方向における応力を緩衝することができる。しかしながら、本体部２１ｂ１、２１ｆ１等に壁部２１ｂ２等の壁部を設けることは、図中Ｘ−Ｙ平面上において生ずる、貫通孔２１ｆ３に挿入される接続かんの接続棒２２ｂ周りに生ずる集電体１２の回動や並進を抑制する効果があり、より好適である。

更に、上記の説明においては、非水電解質二次電池の正極及び負極の双方が本発明の絶縁性部材を備える構成としたが、蓄電素子において複数の集電体が収納容器内に固定されている場合において、少なくとも１つの集電体が、本発明の絶縁性部材を介することにより固定されていればよい。

更に、上記の説明においては、内側パッキン２１ｂ〜内側パッキン２１ｆ及び集電体１２の基台部１２ａはいずれも平面形状矩形であるとしたが、本発明の絶縁性部材及び集電体はその形状によって限定されるものではなく、蓄電素子の態様に応じて任意の形状をとることができる。

更に、上記の構成においては、電極端子２３と電極体１１とを結ぶ導電路は、筒部２１ａ２を有する外側パッキン２１ａ及び筒部２１ａ２が挿入される貫通孔２１ｂ４を有する内側パッキン２１ｂの組合せによって収納容器と絶縁されているものとしたが、本発明の絶縁性部材は少なくとも収納容器の内部にて集電体と収納容器とを絶縁するものであればよく、その具体的な形状、構成によって限定されるものではない。

更に、本発明の蓄電素子は、非水電解質二次電池として、正極側の外側パッキン２１ａ及び内側パッキン２１ｂを省略して、正極側の集電体１２を蓋部２０に電気的にも接続し、収納容器を正極の電位に保つ構成において実現してもよい。すなわち、上記の各実施の形態においては、内側パッキン２１ｂを介することによって、収納容器の内側としての蓋部２０の裏面２０ｙから間接的に集電体１２が係止されるものとしたが、蓋部２０の裏面２０ｙに、プレス加工等の周知の技術によって上述したものと同様の形状、配置の係止部を設けることによって、収納容器の内側である蓋部２０の裏面２０ｙが直接集電体１２を係止するようにしてもよい。この構成であっても、上記各実施の形態と同様の効果が得られる。

更に、上記の説明においては、本発明は、電極体１１を収納する容器本体１０及び集電体１２が固定される蓋部２０から構成される収納容器を有するものとしたが、本発明は、収納容器の具体的な構成に限定されるものではなく、例えば、集電体１２の固定位置は容器本体１０上であってもよい。

更に、上記の説明においては、本発明は、電極体１１は集電体１２を介して蓋部２０側に固定される態様であるとしたが、容器本体１０側からも固定する態様としてもよい。図１１に示す非水電解質二次電池２は、電極体１１の下方を覆い、容器本体１０の内壁と電極体１１を絶縁する絶縁フィルム３０を設け、内底１０ｙと絶縁フィルム３０との間にシリコンゴム等の、電解液に対する耐腐食性及び弾性を有する材料により作成された緩衝シート３２を備える。なお、図中において絶縁フィルム３０は説明のため輪郭を一点鎖線で示し、仮想的に透明であるとして示した。

電極体１１と絶縁フィルム３０は両面テープ３１により接着され、絶縁フィルム３０と緩衝シート３２、及び緩衝シート３２と内底１０ｙとの間は両面テープ３３ａ及び３３ｂによりそれぞれ接着される。

このような構成とすることにより、電極体１１は収納容器の対向面である蓋部２０の裏面及び容器本体１０の内底１０ｙの双方から固定され、収納容器の外部から衝撃が加わった際に、電極体１１が揺動することを抑制するとともに、緩衝シート３２が衝撃を緩和することにより、電極体１１や集電体１２の変形の恐れを低減することが可能となる。なお、両面テープ３１、３３ａ及び３３ｂはそれぞれ接着剤層としてもよい。更に、本発明の絶縁性部材としての内側パッキン２１ｂに変えて、係止部を有さない内側パッキンを備える構成としてもよい。

更に、上記の説明においては、本発明の蓄電素子は、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池であるとしたが、電気化学反応により充放電可能な電池であれば、ニッケル水素電池その他各種の二次電池を用いてもよい。又、一次電池であってもよい。更に、電気二重層キャパシタその他各種のキャパシタであってもよい。要するに、本発明の蓄電素子は電極体と電解液を収納容器内に封入してなる電気を蓄積可能な素子であれば、起電力を発生させるための具体的な方式によって限定されるものではない。

更に、上記の説明においては、容器本体１０はアルミニウム製であるとしたが、アルミニウム合金、ステンレスその他任意の金属又は金属化合物、樹脂、アルミニウムラミネートを材料とするものであってもよい。同様に、ボルト部２３ａ及び台座部２３ｂから構成される電極端子２３を備えるものとしたが、電極端子２３を省略して、接続かん２２の中継板２２ａを端子として配線やバスバーを溶接等により直接接続する構成としてもよい。

更に、上記の説明においては、単体の非水電解質二次電池を例に取ったが、本発明は、複数の蓄電素子において少なくとも一つの蓄電素子に本発明の蓄電素子を含んでなる、電源モジュールとして実現してもよい。

要するに、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。

以上のような本発明は、収納容器内に集電体を安定して固定することが可能になる効果を有し、例えば二次電池のような蓄電素子において有用である。

１ 非水電解質二次電池
１０ 容器本体
１０ｘ 開口
１０ｙ 内底
１０ｚ 内部空間
１１ 電極体
１１ａ セパレータ
１１ｂ 金属箔露出部
１２ 集電体
１２ａ 基台部
１２ｂ 脚部
１２ａ１ 貫通孔
２０ 蓋部
２０ｘ 表面
２０ｙ 裏面
２０ｚ 開口
２１ａ 外側パッキン
２１ｂ 内側パッキン
２１ａ１ 本体部
２１ａ２ 筒部
２１ａ３ 貫通孔
２１ｂ１ 本体部
２１ｂ２ 壁部
２１ｂ３ 係止部
２１ｂ４ 貫通孔
２２ 接続かん
２２ａ 中継板
２２ｂ 接続棒
２２ｂ１ 先端
２２ｘ かしめ端
２３ 電極端子
２３ａ ボルト部
２３ｂ 台座部
２４ 封止栓

Claims (9)

1. 電極体と、
   前記電極体に接続される集電体と、
   前記電極体及び前記集電体を収納し、前記集電体が固定される収納容器とを備え、
   前記集電体は前記収納容器の内側にて更に係止されている、
   蓄電素子。
2. 前記収納容器の内壁に固定され、前記集電体を係止する係止部を有する絶縁性部材を備えた、
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記集電体は、
   前記絶縁性部材を介して前記内壁に固定され、前記係止部により係止される基台部と、
   前記電極体に接続される脚部とを有し、
   前記係止部は、前記基台部上にて、前記収納容器との固定位置より前記脚部寄りに位置している、
   請求項２に記載の蓄電素子。
4. 前記集電体は複数の脚部を有し、
   前記係止部は複数の前記脚部の間に位置している、
   請求項３に記載の蓄電素子。
5. 前記係止部は、前記脚部に隣接している、
   請求項３又は４に記載の蓄電素子。
6. 前記係止部の高さは前記基台部の周縁から中央に向かって小さくなっている、
   請求項２から５のいずれかに記載の蓄電素子。
7. 前記係止部は、前記電極体の外形に追従した形状を有する、
   請求項２から６のいずれかに記載の蓄電素子。
8. 電極体と、
   前記電極体に接続される集電体と、
   前記電極体及び前記集電体を収納し、前記集電体が固定される収納容器とを備え、
   前記集電体は前記収納容器の内壁側にて、前記絶縁性部材と前記基台部とが対向する方向から前記基台部に係止されている、
   蓄電素子。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の蓄電素子を少なくとも一つ備えた電源モジュール。

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