JP2016096278A - 積層型蓄電池 - Google Patents

Abstract

【課題】セパレータに対する正極及び負極の位置がずれて電池特性が低下することを抑制できる積層型蓄電池を提供する。【解決手段】積層型蓄電池１００は第１電極３０、第２電極４０、それらの間に配置されるセパレータ５０を有する積層体と、積層体を封入する容器２０とを有する。セパレータの第１電極側にはセパレータ凹部５３が形成され、第１活物質層３３ａがセパレータ凹部に嵌合する電極凸部３１を有し、第１集電シート３２にはシート凸部３２ｃが形成され、電極凸部及びシート凸部が、積層体を厚さ方向に見た場合に互いに重なるように配置される。第２電極４０、第２集電シート４２、第２活物質層４３ａもそれぞれ同様に凹部凸部を有して嵌合し、積層体を厚さ方向に見た場合に互いに重なるように配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、積層型蓄電池に関する。

蓄電池として、従来より、正極及び負極を交互に積層し、正極と負極との間にセパレータを配置した積層体と、この積層体を封入する封入容器とを有する積層型蓄電池が知られている（例えば特許文献１参照）。このような積層型蓄電池においては、正極及び負極はセパレータに接着されておらず、セパレータに対する正極及び負極の位置は、封入容器による押圧力によって積層体が挟持され、正極及び負極がセパレータに押し付けられることによって保持されている。

特開２０１０−１０２９６２号公報

しかし、上述した特許文献１に記載の積層型蓄電池は以下の課題を有していた。

すなわち、特許文献１に記載の積層型蓄電池は、新幹線、重機などにおいて使用されると大きな加速度を受けることがあり、この場合には、封入容器による押圧力によって積層体が挟持され、正極及び負極がセパレータに押し付けられていても、セパレータに対する正極及び負極の位置がずれることになる。その結果、正極及び負極間で重なる面積が徐々に減少することになって容量が低下したり、正極と負極との間で短絡が生じたりするなど、電池性能が低下するおそれがある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電池性能の低下を十分に抑制できる積層型蓄電池を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、第１電極、第２電極、並びに、前記第１電極及び前記第２電極の間に配置されるセパレータを有する積層体と、前記積層体を封入するとともに、前記第１電極及び前記第２電極によって前記セパレータを挟持させる封入容器とを有する積層型蓄電池であって、前記セパレータの前記第１電極側には少なくとも１つのセパレータ凹部が形成され、前記セパレータの前記第２電極側には少なくとも１つのセパレータ凸部が形成され、前記第１電極が、第１集電シートと、前記第１集電シートの少なくとも前記第２電極側に設けられる第１活物質層とを有し、前記第１活物質層が、前記セパレータ凹部に嵌合する電極凸部を有し、前記第１集電シートが、前記第１活物質層と接触する第１接触部を有し、前記第１接触部が、一定の厚さを有する第１本体部の少なくとも前記第２電極側にシート凸部を設けることによって得られるものであり、前記電極凸部及び前記シート凸部が、前記積層体をその厚さ方向に見た場合に互いに重なるように配置され、前記第２電極が、第２集電シートと、前記第２集電シートの少なくとも前記第１電極側に設けられる第２活物質層とを有し、前記第２活物質層が、前記セパレータ凸部に嵌合する電極凹部を有し、前記第２集電シートが、前記第２活物質層と接触する第２接触部を有し、前記第２接触部が、一定の厚さを有する第２本体部の少なくとも前記第１電極側にシート凹部を設けることによって得られるものであり、前記電極凹部及び前記シート凹部が、前記積層体をその厚さ方向に見た場合に互いに重なるように配置されている、積層型蓄電池である。

本発明の積層型蓄電池によれば、セパレータの第１電極側には少なくとも１つのセパレータ凹部が形成され、セパレータの第２電極側には少なくとも１つのセパレータ凸部が形成され、第１電極の電極凸部がセパレータ凹部に嵌合し、第２電極の電極凹部にセパレータ凸部が嵌合している。このため、積層型蓄電池に過度な加速度が加わり、セパレータに沿って第１電極が動こうとしても、第１電極の電極凸部がセパレータ凹部に嵌合しているため、その動きは規制される。同様に、第２電極の電極凹部がセパレータ凸部に嵌合しているため、セパレータに沿って第２電極が動こうとしても、その動きは規制される。このため、セパレータに対する第１電極及び第２電極の位置ずれが十分に抑制される。

また本発明の積層型蓄電池によれば、第１電極において、第１集電シートのうちの少なくとも第２電極側で第１集電シートに対する第１活物質層の動きが抑制されるため、第１集電シートからの第１活物質層の剥離が十分に抑制できる。また第２電極においては、第２集電シートのうちの少なくとも第１電極側で第２集電シートに対する第２活物質層の動きが抑制されるため、第２集電シートからの第２活物質層の剥離が十分に抑制できる。

さらに電極凸部及びシート凸部は、積層体をその厚さ方向に見た場合に互いに重なるように配置されているため、第１活物質層の厚さを一定にすることが可能となる。同様に、電極凹部及びシート凹部も、積層体をその厚さ方向に見た場合に互いに重なるように配置されているため、第２活物質層の厚さを一定にすることが可能となる。

また本発明の積層型蓄電池によれば、第１集電シートのシート凸部は、一定の厚さを有する第１本体部を屈曲することで形成されるものではなく、一定の厚さを有する第１本体部に設けられるものであるため、その形状を保持できる。また第２集電シートのシート凹部は、一定の厚さを有する第２本体部を屈曲することで形成されるものではなく、一定の厚さを有する第２本体部に設けられるものであるため、その形状を保持できる。その結果、セパレータに対する第１電極及び第２電極の位置ずれ、第１集電シートからの第１活物質層の剥離や第２集電シートからの第２活物質層の剥離が十分に抑制される効果を長期間にわたって持続させることができる。

よって、本発明の積層型蓄電池によれば、電池特性の低下を十分に抑制できる。

上記積層型蓄電池においては、前記第１接触部が、前記第１本体部の前記第２電極側および前記第２電極と反対側に前記シート凸部を設けることによって得られるものであり、前記第２接触部が、前記第２本体部の前記第１電極側および前記第１電極と反対側に前記シート凹部を設けることによって得られるものであることが好ましい。

この場合、第１電極において、第１集電シートのうちの第２電極側のみならず第２電極と反対側でも第１集電シートに対する第１活物質層の動きが抑制されるため、第１集電シートからの第１活物質層の剥離がより十分に抑制できる。また第２電極においては、第２集電シートのうちの第１電極側のみならず、第１電極と反対側でも第２集電シートに対する第２活物質層の動きが抑制されるため、第２集電シートからの第２活物質層の剥離がより十分に抑制できる。

上記積層型蓄電池においては、前記第１集電シートが、前記第１接触部から延び、前記封入容器に固定される第１非接触部をさらに有し、前記第２集電シートが、前記第２接触部から延び、前記封入容器に固定される第２非接触部をさらに有し、前記第１非接触部及び前記第２非接触部が前記積層体の厚さ方向から見た場合に同一の方向に沿って且つ互いに逆方向に延びており、前記第１電極の前記電極凸部が、前記第１非接触部の延び方向と直交する方向に沿って延びるように形成され、前記第２電極の前記電極凹部が、前記第２非接触部の延び方向と直交する方向に沿って延びるように形成されていることが好ましい。

この場合、第１電極の電極凸部が第１非接触部の延び方向と直交する方向に沿って延びるように形成されていない場合、又は、第２電極の電極凹部が、第２非接触部の延び方向と直交する方向に沿って延びるように形成されていない場合に比べて、第１非接触部および第２非接触部が封入容器に固定されて両端固定梁の形態になるために生じる第１非接触部及び第２非接触部の延び方向に沿った張力による第１電極および第２電極のセパレータに対する位置ずれをより十分に抑制できる。

本発明によれば、電池特性の低下を十分に抑制できる積層型蓄電池が提供される。

本発明の積層型蓄電池の第１実施形態を示す断面図である。 図１の第１集電シートを示す断面図である。 図１の第２集電シートを示す断面図である。 本発明の積層型蓄電池の第２実施形態を示す断面図である。 本発明の積層型蓄電池の第３実施形態を示す断面図である。 図５の第１集電シートを示す断面図である。 図５の第２集電シートを示す断面図である。

以下、本発明の第１実施形態について図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の積層型蓄電池の第１実施形態を示す断面図、図２は、図１の第１集電シートを示す断面図、図３は、図１の第２集電シートを示す断面図である。

図１に示すように、積層型蓄電池１００は、積層体１０と、積層体１０を封入する封入容器２０とを有している。積層体１０は、第１電極３０と、第２電極４０とを有しており、第１電極３０と第２電極４０との間には多孔質のセパレータ５０が配置されている。セパレータ５０には電解液（図示せず）が保持されている。封入容器２０は、第１電極３０と第２電極４０とによってセパレータ５０を挟持させている。ここで、第１電極３０及びセパレータ５０は互いに接着されておらず、物理的に接触している状態にある。また第２電極４０及びセパレータ５０も互いに接着されておらず、物理的に接触している状態にある。本実施形態では、積層型蓄電池１００はラミネート型、すなわち非巻回型のリチウムイオンキャパシタで構成され、第１電極３０は正極で構成され、第２電極４０は負極で構成されている。

セパレータ５０は、第１電極３０と第２電極４０とによって挟持される挟持部５１と、第１電極３０と第２電極４０とによって挟持されていない非挟持部５２とを有しており、挟持部５１の第１電極３０側にはセパレータ凹部５３が形成され、挟持部５１の第２電極４０側にはセパレータ凸部５４が形成されている。ここで、セパレータ凹部５３とセパレータ凸部５４とは、セパレータ５０の厚さ方向において重なるように配置されている。具体的には、セパレータ凹部５３及びセパレータ凸部５４は、セパレータ凹部５３の最深部５３ａを通り且つセパレータ５０の厚さ方向に沿った直線Ｌがセパレータ凸部５４の頂部５４ａを通るように配置されている。別言すると、セパレータ凹部５３及びセパレータ凸部５４は、セパレータ５０をその厚さ方向に見た場合に、セパレータ凹部５３の最深部５３ａとセパレータ凸部５４の頂部５４ａとが一致するように配置されている。

第１電極３０は、セパレータ５０における挟持部５１の第１電極３０側の面全体と接触する電極凸部３１を有しており、この電極凸部３１は、セパレータ凹部５３に嵌合している。第１電極３０は、第１集電シート３２と、第１集電シート３２の両面上にそれぞれ設けられる第１活物質層３３ａ，３３ｂとを有している。そして、第１活物質層３３ａが電極凸部３１を有している。図２に示すように、第１集電シート３２は、第１活物質層３３ａ，３３ｂと接触する第１接触部３２ａと、第１接触部３２ａから延び、活物質層３３ａ，３３ｂと接触しない第１非接触部３２ｂとを有している。第１接触部３２ａは、一定の厚さを有する第１本体部３２ｄの第２電極４０側および第２電極４０と反対側にシート凸部３２ｃを設けることによって得られるものである。ここで、「第１本体部」とは、第１接触部３２ａからシート凸部３２ｃを除いた構造を指す。そして、シート凸部３２ｃ上に第１活物質層３３ａ，３３ｂが設けられている。ここで、電極凸部３１及びシート凸部３２ｃは、積層体１０をその厚さ方向に見た場合に互いに重なるように配置されている。またセパレータ凹部５３と第１電極３０の電極凸部３１との境界線は本実施形態では円弧状となっている。さらに第１活物質層３３ｂのうち封入容器２０と接触している接触面Ｓ１は平坦面となっている。

第２電極４０は、セパレータ５０における挟持部５１の第２電極４０側の面全体と接触する電極凹部４１を有しており、この電極凹部４１は、セパレータ凸部５４と嵌合している。第２電極４０は、第２集電シート４２と、第２集電シート４２の両面上にそれぞれ設けられる第２活物質層４３ａ，４３ｂとを有している。そして、第２活物質層４３ａが電極凹部４１を有している。図３に示すように、第２集電シート４２は、第２活物質層４３ａ，４３ｂと接触する第２接触部４２ａと、第２活物質層４３ａ，４３ｂと接触しない第２非接触部４２ｂとを有している。第２非接触部４２ｂと第１非接触部３２ｂとは、積層体１０をその厚さ方向（図１のｘ方向）から見た場合に同一の方向に沿って且つ互いに逆方向に延びている。第２接触部４２ａは、一定の厚さを有する第２本体部４２ｄの第１電極３０側および第１電極３０と反対側にシート凹部４２ｃを設けることによって得られるものである。ここで、「第２本体部」とは、第２接触部４２ａからシート凹部４２ｃを除いた構造を指す。そして、シート凹部４２ｃ上に第２活物質層４３ａ，４３ｂが設けられている。ここで、電極凹部４１及びシート凹部４２ｃは、積層体１０をその厚さ方向に見た場合に互いに重なるように配置されている。またセパレータ凸部５４と第２電極４０の電極凹部４１との境界線は円弧状となっている。さらに第２活物質層４３ｂのうち封入容器２０と接触している接触面Ｓ２は平坦面となっている。

封入容器２０は、その内部から外部まで延びる第１端子６０と、第１端子６０とは反対側から延びる第２端子７０とを有している。第１端子６０は、封入容器２０の内部で第１電極３０の第１集電シート３２の第１非接触部３２ｂと接続されている。従って、第１非接触部３２ｂは第１端子６０を介して封入容器２０に固定されている。第２端子７０は、封入容器２０の内部で第２電極４０の第２集電シート４２の第２非接触部４２ｂと接続されている。従って、第２非接触部４２ｂは第２端子７０を介して封入容器２０に固定されている。

積層型蓄電池１００では、セパレータ５０が、第１電極３０側に設けられるセパレータ凹部５３と、第２電極４０側に設けられるセパレータ凸部５４とを有し、第１電極３０の電極凸部３１がセパレータ凹部５３に嵌合し、第２電極４０の電極凹部４１にセパレータ凸部５４が嵌合している。このため、積層型蓄電池１００に過度な加速度が加わり、セパレータ５０に沿って第１電極３０が動こうとしても、第１電極３０の電極凸部３１がセパレータ凹部５３に嵌合しているため、その動きは規制される。同様に、第２電極４０の電極凹部４１がセパレータ凸部５４に嵌合しているため、セパレータ５０に沿って第２電極４０が動こうとしても、その動きは規制される。このため、セパレータ５０に対する第１電極３０及び第２電極４０の位置ずれが十分に抑制される。その結果、第１電極３０及び第２電極４０間で重なる面積が徐々に減少することになって容量が低下することが十分に抑制されるとともに、第１電極３０と第２電極４０との間で短絡が生じることが十分に防止される。

また積層型蓄電池１００によれば、第１電極３０において、第１集電シート３２の第２電極４０側および第２電極４０と反対側で第１集電シート３２に対する第１活物質層３３ａ，３３ｂの動きが抑制されるため、第１集電シート３２からの第１活物質層３３ａ，３３ｂの剥離が十分に抑制できる。また第２電極４０においては、第２集電シート４２の第１電極３０側および第１電極３０と反対側で第２集電シート４２に対する第２活物質層４３ａ，４３ｂの動きが抑制されるため、第２集電シート４２からの第２活物質層４３ａ，４３ｂの剥離が十分に抑制できる。

さらに電極凸部３１及びシート凸部３２ｃは、積層体１０をその厚さ方向に見た場合に互いに重なるように配置されているため、第１活物質層３３ａ，３３ｂの厚さを一定にすることが可能となる。同様に、電極凹部４１及びシート凹部４２ｃも、積層体１０をその厚さ方向に見た場合に互いに重なるように配置されているため、第２活物質層４３ａ，４３ｂの厚さを一定にすることが可能となる。

また積層型蓄電池１００によれば、第１集電シート３２のシート凸部３２ｃは、一定の厚さを有する第１本体部３２ｄを屈曲することで形成されるものではなく、一定の厚さを有する第１本体部３２ｄに設けられるものであるため、その形状を保持できる。また第２集電シート４２のシート凹部４２ｃは、一定の厚さを有する第２本体部４２ｄを屈曲することで形成されるものではなく、一定の厚さを有する第２本体部４２ｄに設けられるものであるため、その形状を保持できる。その結果、セパレータ５０に対する第１電極３０及び第２電極４０の位置ずれ、第１集電シート３２からの第１活物質層３３ａ，３３ｂの剥離や第２集電シート４２からの第２活物質層４３ａ，４３ｂの剥離が十分に抑制される効果を長期間にわたって持続させることができる。

よって、積層型蓄電池１００によれば、電池特性の低下を十分に抑制できる。

また積層型蓄電池１００では、セパレータ５０において、セパレータ凹部５３とセパレータ凸部５４とがセパレータ５０の厚さ方向において重なるように配置されている。このため、セパレータ５０において、セパレータ凹部５３とセパレータ凸部５４とが、セパレータ５０の厚さ方向において重なるように配置されていない場合に比べて、第１電極３０と第２電極４０との間（以下、単に「電極間」と呼ぶことがある）の距離を均等にすることが可能となる。

さらに積層型蓄電池１００では、第１電極３０の電極凸部３１が、第１集電シート３２の第１接触部３２ａ上にシート凸部３２ｃを設けることにより形成され、第２電極４０の電極凹部４１が、第２集電シート４２の第２接触部４２ａ上にシート凹部４２ｃを設けることにより形成されている。この場合、第１電極３０の第１集電シート３２上において第１活物質層３３ａの厚さをほぼ一定にすることが可能になる。また第２電極４０の第２集電シート４２上において第２活物質層４３ａの厚さをほぼ一定にすることも可能になる。従って、積層型蓄電池１００の電池性能の低下をより十分に抑制することができる。

さらに積層型蓄電池１００では、セパレータ凹部５３と第１電極３０の電極凸部３１との境界線は円弧状となっており、セパレータ凸部５４と第２電極４０の電極凹部４１との境界線は円弧状となっている。このため、セパレータ凹部５３と電極凸部３１との境界線、及び、セパレータ凸部５４と電極凹部４１との境界線の少なくとも一方が円弧状でない場合に比べて、第１電極３０の第１活物質層３３ａ、及び、第２電極４０の第２活物質層４３ａにおいて、厚さが急激に変化する箇所が生じることをより十分に抑制することができる。さらに電極間の距離が急激に変化する箇所が生じることをより十分に抑制することもできる。従って、電極内部の抵抗の不均一性、電極間の局所的な電界集中を抑制でき、積層型蓄電池１００の電池性能の低下をより十分に抑制できる。

次に、封入容器２０、第１電極３０、第２電極４０、セパレータ５０及び電解液について詳細に説明する。

（封入容器）
封入容器２０は、積層体１０を内部に封入できる容器であれば特に制限されるものではない。従って、封入容器２０は封入袋で構成されてもよい。封入容器２０は、例えば金属箔を熱可塑性樹脂で挟んでなる２枚のラミネートシート２０ａ，２０ｂを用意し、各々のラミネートシート２０ａ，２０ｂの縁部を、それらの間に第１端子６０及び第２端子７０を挟んだ状態でシールすることにより得ることができる。

（第１電極）
第１電極３０は、第１集電シート３２と、第１活物質層３３ａ，３３ｂとを有している。第１集電シート３２は集電機能を有する金属で構成されればよく、このような金属としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、ニッケル等を用いることができる。第１活物質層３３ａ，３３ｂは、例えば活性炭で構成されている。

第１電極３０は電極凸部３１を有する。電極凸部３１はセパレータ凹部５３との境界線が円弧状となるものであればよい。従って、電極凸部３１は、球面状又は円柱面状であってもよい。

電極凸部３１の最大高さは、一概には言えないが、機械的強度の点で、第１本体部３２ｄの厚さより小さいことが好ましく、０．００５〜０．０５ｍｍであることが好ましい。なお、電極凸部３１の最大高さは、第１電極３０とセパレータ５０との接触面の周縁によって形成される仮想平面とセパレータ５０のうち第１電極３０側の表面との間の距離のうち最大となる距離を言うものとする。すなわち、電極凸部３１の最大高さは、第１電極３０とセパレータ５０との接触面の周縁によって形成される仮想平面とセパレータ５０のセパレータ凹部５３の最深部５３ａとの間の距離を言う。

（第２電極）
第２電極４０は、第２集電シート４２と、第２活物質層４３ａ，４３ｂとを有している。第２集電シート４２は第１集電シート３２と同様の金属で構成することができる。第２活物質層４３ａ，４３ｂは、炭素材と、この炭素材に吸蔵されたリチウムイオンとを有する材料で構成されればよい。

第２電極４０は電極凹部４１を有する。電極凹部４１はセパレータ凸部５４との境界線が円弧状となるものであればよい。従って、電極凹部４１は球面状又は円柱面状であってもよい。ここで、電極凸部３１が円柱面状である場合は、電極凹部４１も円柱面状であることが好ましい。この場合、第１集電シート３２の第１接触部３２ａは、第１端子６０に固定されている第１非接触部３２ｂの延び方向（図１のｙ方向と反対方向）と直交する方向（図１のｚ方向）に沿って形成されるとともに、第２集電シート４２の第２接触部４２ａは、第２端子７０に固定されている第２非接触部４２ｂの延び方向（図１のｙ方向）と直交する方向（図１のｚ方向）に沿って形成されることになる。さらに第１非接触部３２ｂと第２非接触部４２ｂとは積層体１０の厚さ方向（図１のｘ方向）から見た場合に同一の方向（図１のｙ方向）に沿って且つ互いに反対方向に延びている。このため、第１電極３０の電極凸部３１が第１非接触部３２ｂの延び方向（図１のｙ方向と反対方向）と直交する方向（図１のｚ方向）に沿って延びるように形成されていない場合、又は、第２電極４０の電極凹部４１が、第２非接触部４２ｂの延び方向（図１のｙ方向）と直交する方向（図１のｚ方向）に沿って延びるように形成されていない場合に比べて、第１非接触部３２ｂが第１端子６０を介して封入容器２０に固定され、第２非接触部４２ｂが第２端子７０を介して封入容器２０に固定されて両端固定梁の形態になるために生じる第１非接触部３２ｂ及び第２非接触部４２ｂの延び方向に沿った張力による第１電極３０および第２電極４０のセパレータ５０に対する位置ずれをより十分に抑制できる。

電極凹部４１の最大深さは、一概には言えないが、機械的強度の点で、第２本体部４２ｄの厚さより小さいことが好ましく、０．００５〜０．０５ｍｍであることが好ましい。電極凹部４１の最大深さは、電極凸部３１の最大高さと同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。この場合、セパレータ５０の厚さを一定にできるので、電極間距離が面内で一定になり、電極間抵抗の面内不均一性が生じにくくなる。このように、電極面内で電極間距離による抵抗差が生じにくくなると、低抵抗の部分（極間の狭い部分）に充放電時の電流が集中しにくくなり、その部分が劣化しにくくなる。なお、電極凹部４１の最大深さは、第２電極４０とセパレータ５０との接触面の周縁によって形成される仮想平面とセパレータ５０のうち第２電極４０側の表面との間の距離のうち最大となる距離を言うものとする。すなわち、電極凹部４１の最大深さは、第２電極４０とセパレータ５０との接触面の周縁によって形成される仮想平面とセパレータ５０のセパレータ凸部５４の頂部５４ａとの間の距離を言う。

（セパレータ）
セパレータ５０は、セルロース、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどのポリオレフィンなどで構成することができる。

またセパレータ５０に形成されているセパレータ凹部５３及びセパレータ凸部５４は互いに相補的な形状、すなわち、セパレータ凹部５３にセパレータ凸部５４が嵌合する形状であることが好ましい。この場合、セパレータ凹部５３及びセパレータ凸部５４が互いに相補的な形状でない場合に比べて、電極間距離を均等にできる。

なお、セパレータ凹部５３の最大深さは、電極凸部３１の最大高さと同一であり、セパレータ凸部５４の最大高さは、電極凹部４１の最大深さと同一である。

（電解液）
電解液としては、有機溶媒にリチウム塩の溶質を溶解したものを用いることができる。有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネートなどを用いることができる。リチウム塩としては、過塩素酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、六フッ化リン酸リチウムなどを用いることができる。

本発明は、上記第１実施形態に限定されるものではない。例えば上記第１実施形態では、図１に示す積層体１０の断面において、セパレータ凹部５３と第１電極３０の電極凸部３１との境界線が円弧状となっており、セパレータ凸部５４と第２電極４０の電極凹部４１との境界線は円弧状となっているが、境界線は必ずしも円弧状に限られるものではなく、非円弧状であってもよい。例えば境界線は、３本の線分を組み合せて逆Ｕ字状としてもよいし、２本の線分を組み合せて逆Ｖ字状としてもよい。また境界線は線分と非円弧とを組み合わせて構成されてもよい。

また上記第１実施形態では、第１活物質層３３ｂのうち封入容器２０と接触している接触面Ｓ１は平坦面となっており、第２活物質層４３ｂのうち封入容器２０と接触している接触面Ｓ２は平坦面となっているが、これらの接触面Ｓ１，Ｓ２は必ずしも平坦面となっていなくてもよい。

また上記第１実施形態では、第１電極３０の第１活物質層３３ｂ、及び、第２電極４０の第２活物質層４３ｂは、封入容器２０と第１電極３０との間、又は封入容器２０と第２電極４０との間にあり、電極間で対向していないため第１電極３０および第２電極４０をそれぞれ複数積層している場合には、蓄電に大きく影響を与えない。このため、第１電極３０の第１活物質層３３ｂ、及び、第２電極４０の第２活物質層４３ｂを薄くしてもよいし、また無くしてもよい。

さらに、上記第１実施形態では、第１電極３０の第１接触部３２ａはその両面にシート凸部３２ｃを有しているが、図４に示す第２実施形態の積層型蓄電池２００のように、第１接触部３２ａは、片面にのみ、すなわち、第２電極４０側にのみシート凸部３２ｃを有していてもよい。また、第２電極４０の第２接触部４２ａは両面にシート凹部４２ｃを有しているが、図４に示す積層型蓄電池２００のように、第２接触部４２ａは、片面にのみ、すなわち、第１電極３０側にのみシート凹部４２ｃを有していてもよい。この場合、上記第１実施形態では接触面Ｓ１，Ｓ２を平坦面にするために第１電極３０の第１活物質層３３ｂ、及び、第２電極４０の第２活物質層４３ｂの厚さが不均一となっているのに対して、上記第２実施形態では、第１電極３０の第１活物質層３３ｂ、及び、第２電極４０の第２活物質層４３ｂの厚さは均一となる。

また上記第１及び第２実施形態では、セパレータ凹部５３及びセパレータ凸部５４は、セパレータ凹部５３の最深部５３ａを通り且つセパレータ５０の厚さ方向に沿った直線Ｌがセパレータ凸部５４の頂部５４ａを通るように配置されているが、セパレータ５０においては、セパレータ凹部５３とセパレータ凸部５４とが重なるように配置されていればよく、セパレータ凹部５３及びセパレータ凸部５４は、セパレータ凹部５３の最深部５３ａを通り且つセパレータ５０の厚さ方向に沿った直線Ｌがセパレータ凸部５４の頂部５４ａを通るように配置されていることは必ずしも必要ではない。従って、セパレータ凹部５３及びセパレータ凸部５４は、例えばセパレータ凹部５３の最深部５３ａを通り且つセパレータ５０の厚さ方向に沿った直線Ｌがセパレータ凸部５４の頂部５４ａを通らないように配置されていてもよい。

さらに上記第１実施形態では、第１接触部３２ａの第１本体部３２ｄの両側にシート凸部３２ｃが設けられ、第２電極４０の第２集電シート４２の第２接触部４２ａの第２本体部４２ｄの両側にシート凹部４２ｃが形成されているが、本発明の積層型蓄電池は、図５に示す第３実施形態の積層型蓄電池３００のような構造を有していてもよい。すなわち、第１電極３０の第１集電シート３２については、第１接触部３２ａの第１本体部３２ｄの第２電極４０側にシート凸部３２ｃが設けられ、第１本体部３２ｄの第２電極４０と反対側にシート凹部３２ｅが形成されてもよい（図６参照）。また第２電極４０の第２集電シート４２については、第２接触部４２ａの第２本体部４２ｄの第１電極３０側にシート凹部４２ｃが形成され、第２本体部４２ｄの第１電極３０と反対側にシート凸部４２ｅが設けられてもよい（図７参照）。

さらに上記第１〜第３実施形態では、第１集電シート３２が第１接触部３２ａと第１非接触部３２ｂとで構成されているが、第１集電シート３２は、第１非接触部３２ｂを必ずしも有していなくてもよい。すなわち、第１集電シート３２は、第１接触部３２ａのみで構成されてもよい。また、上記第１〜第３実施形態では、第２集電シート４２が第２接触部４２ａと第２非接触部４２ｂとで構成されているが、第２集電シート４２は、第２非接触部４２ｂを必ずしも有していなくてもよい。すなわち、第２集電シート４２は、第２接触部４２ａのみで構成されてもよい。

また上記第１〜第３実施形態では、積層体１０が１つの第１電極３０と１つの第２電極４０とを有しているが、第１電極３０及び第２電極４０をそれぞれ複数有してもよい。この場合は、第１電極３０と第２電極４０は積層体１０の厚さ方向（図１及び図４のｘ方向）に沿って交互に積層され、第１電極３０と第２電極４０との間にはセパレータ５０が配置される。ここで、第１実施形態の積層型蓄電池１００において、積層体１０が第１電極３０及び第２電極４０をそれぞれ複数有する場合には、複数の第１電極３０は、第１集電シート３２の第１接触部３２ａの両面にシート凸部３２ｃを有してもよいが、封入容器２０に最も近い側の第１電極３０については、第１集電シート３２の第１接触部３２ａの第２電極４０側にのみシート凸部３２ｃを有してもよい。また複数の第２電極４０は、第２集電シート４２の第２接触部４２ａの両面にシート凹部４２ｃを有してもよいが、封入容器２０に最も近い側の第２電極４０については、第２集電シート４２の第２接触部４２ａの第１電極４０側にのみシート凹部４２ｃを有していてもよい。

さらに上記第１〜第３実施形態では、第１電極３０が正極で構成され、第２電極４０が負極で構成されるとしたが、第１電極３０が負極で構成され、第２電極４０が正極で構成されてもよい。

さらに上記第１〜第３実施形態では、積層型蓄電池１００が、ラミネート型、すなわち非巻回型のリチウムイオンキャパシタである場合について説明したが、本発明の積層型蓄電池は、巻回型のリチウムイオンキャパシタであってもよい。この場合、積層体１０は巻回されて柱状体を構成することになる。この場合でも、この柱状体の延び方向に沿って第１電極３０及び第２電極４０がセパレータ５０に対して動くことを十分に抑制できるので、電池特性の低下を十分に抑制することが可能である。なお、本発明の積層型蓄電池が巻回型のリチウムイオンキャパシタである場合、第１集電シート３２の第１非接触部３２ｂ及び第２集電シート４２の第２非接触部４２ｂはセパレータ３０に接触していてもよい。

また上記第１〜第３実施形態では、積層型蓄電池１００がリチウムイオンキャパシタであると説明したが、本発明の積層型蓄電池は、リチウムイオンキャパシタに限定されるものではなく、リチウムイオン２次電池（ＬＩＢ）、電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）などにも適用可能である。

１０…積層体
２０…封入容器
３０…第１電極
３１…電極凸部
３２…第１集電シート
３２ａ…第１接触部
３２ｂ…第１非接触部
３２ｃ…シート凸部
３２ｄ…第１本体部
３２ｅ…シート凹部
３３ａ，３３ｂ…第１活物質層
４０…第２電極
４１…電極凹部
４２…第２集電シート
４２ａ…第２接触部
４２ｂ…第２非接触部
４２ｃ…シート凹部
４２ｄ…第２本体部
４２ｅ…シート凸部
４３ａ，４３ｂ…第２活物質層
５０…セパレータ
５１…挟持部
５２…非挟持部
５３…セパレータ凹部
５４…セパレータ凸部
６０…第１端子
７０…第２端子
１００，２００，３００…積層型蓄電池

Claims (3)

1. 第１電極、第２電極、並びに、前記第１電極及び前記第２電極の間に配置されるセパレータを有する積層体と、
   前記積層体を封入するとともに、前記第１電極及び前記第２電極によって前記セパレータを挟持させる封入容器とを有する積層型蓄電池であって、
   前記セパレータの前記第１電極側には少なくとも１つのセパレータ凹部が形成され、前記セパレータの前記第２電極側には少なくとも１つのセパレータ凸部が形成され、
   前記第１電極が、第１集電シートと、前記第１集電シートの少なくとも前記第２電極側に設けられる第１活物質層とを有し、
   前記第１活物質層が、前記セパレータ凹部に嵌合する電極凸部を有し、
   前記第１集電シートが、前記第１活物質層と接触する第１接触部を有し、
   前記第１接触部が、一定の厚さを有する第１本体部の少なくとも前記第２電極側にシート凸部を設けることによって得られるものであり、
   前記電極凸部及び前記シート凸部が、前記積層体をその厚さ方向に見た場合に互いに重なるように配置され、
   前記第２電極が、第２集電シートと、前記第２集電シートの少なくとも前記第１電極側に設けられる第２活物質層とを有し、
   前記第２活物質層が、前記セパレータ凸部に嵌合する電極凹部を有し、
   前記第２集電シートが、前記第２活物質層と接触する第２接触部を有し、
   前記第２接触部が、一定の厚さを有する第２本体部の少なくとも前記第１電極側にシート凹部を設けることによって得られるものであり、
   前記電極凹部及び前記シート凹部が、前記積層体をその厚さ方向に見た場合に互いに重なるように配置されている、積層型蓄電池。
2. 前記第１接触部が、前記第１本体部の前記第２電極側および前記第２電極と反対側に前記シート凸部を設けることによって得られるものであり、
   前記第２接触部が、前記第２本体部の前記第１電極側および前記第１電極と反対側に前記シート凹部を設けることによって得られるものである、請求項１に記載の積層型蓄電池。
3. 前記第１集電シートが、前記第１接触部から延び、前記封入容器に固定される第１非接触部をさらに有し、
   前記第２集電シートが、前記第２接触部から延び、前記封入容器に固定される第２非接触部をさらに有し、
   前記第１非接触部及び前記第２非接触部が前記積層体の厚さ方向から見た場合に同一の方向に沿って且つ互いに逆方向に延びており、
   前記第１電極の前記電極凸部が、前記第１非接触部の延び方向と直交する方向に沿って延びるように形成され、
   前記第２電極の前記電極凹部が、前記第２非接触部の延び方向と直交する方向に沿って延びるように形成されている、請求項１又は２に記載の積層型蓄電池。

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