JP2016110756A - 蓄電素子及び蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周辺に配置された導電性を有する構造物が電極体の正極及び負極に直接接触することを防止することのできる蓄電素子及び蓄電装置を提供する。【解決手段】正極３１と負極３２とが積層された電極体３と、電極体３を収容する外装体４と、外装体４に重ね合わされた電気絶縁性を有する保護体５とを備え、保護体５は、正極３１、負極３２、及び外装体４のそれぞれよりも刺衝に対する対抗強度が高く設定されている。保護体５は、合成樹脂によって形成され、例えば、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の高伸縮性を有するフィルムである。【選択図】図３

Description

本発明は、蓄電素子及び蓄電装置に関する。

従来から、自動車等の各種機器に対して電源として搭載される蓄電装置の一つとして、絶縁性を有するセパレータを挟んで正極と負極とが積層された発電要素体と、該発電要素体を収容するラミネートフィルム製の外装体とを備えたラミネートフィルム二次電池（以下、二次電池という）が提供されている（特許文献１）。

ところで、機器に搭載された二次電池の周辺には、導電性を有する構造物が近接して配置されることがある。そのため、二次電池の周辺に衝撃が加わった場合、構造物が二次電池に接触し、外装体が破損することがある。

具体的に説明すると、上記構成の二次電池の外装体は、ラミネートフィルム製であるため、剛性が低い。構造物が二次電池に接触し、さらに構造物に衝撃が加わると、構造物が二次電池の外装体を貫通することがある。

構造物が外装体を貫通し、外装体内の発電要素体にまで到達し、該構造物が発電要素体の正極及び負極に直接接触する場合がある。この場合、該構造物が正極と負極との間を短絡させてしまう虞がある。

特開２００４−１４１２５号公報

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、周辺に配置された導電性を有する構造物が電極体の正極及び負極に直接接触することを防止することのできる蓄電素子及び蓄電装置を提供することを課題とする。

本発明に係る蓄電素子は、正極と負極とが積層された電極体と、前記電極体を収容する外装体と、外装体に重ね合わされた電気絶縁性を有する保護体とを備え、保護体は、正極、負極、及び外装体のそれぞれよりも刺衝に対する対抗強度が高く設定されていることを特徴とする。

かかる構成によれば、導電性を有する構造物との接触等によって蓄電素子の外装体が破損した場合でも、該構造物と電極体との間には保護体が介在するため、該構造物が電極体の正極及び負極に直接接触するのを妨げることができる。

具体的には、保護体は、正極、負極及び外装体のそれぞれよりも刺衝に対する対抗強度が高いため、保護体は、外装体及び電極体よりも破損し難い。そのため、衝撃等に伴って電極体及び外装体が破損しても、保護体は破損せずに該構造物と電極体との間に残る。従って、該構造物と電極体との絶縁が図られ、構造物が電極体の正極及び負極に直接接触するのを防止することができる。

この場合、前記保護体は、所定の伸び率以上の伸縮性を有し、該所定の伸び率は、前記保護体の両端縁を結ぶ直線の長さをＬ、前記正極及び前記負極の積層方向における前記外装体の総厚みをＷとしたときに、以下の式（１）によって得られた値に設定されることが好ましい。
（Ｌ＋２Ｗ）／Ｌ ・・・（１）

かかる構成によれば、外装体が前記構造物によって内側に押されて、該構造物が電極体のある領域に侵入しようとすると、保護体は該構造物の侵入量に応じて伸び、該構造物と電極体との間に保護体が介在する。

また、所定の伸び率を（Ｌ＋２Ｗ）／Ｌとすると、保護体は、少なくとも外装体の総厚み分伸びることになる。従って、前記構造物が電極体に対して前記積層方向に侵入しても、保護体は、電極体の途中位置で破損することなく、該構造物と電極体との間に残る。即ち、該構造物が外装体の総厚みＷを超えるように外装体に侵入しても、保護体は、侵入量に応じて十分に伸びる。その結果、該構造物と電極体との絶縁が図られる。

前記保護体は、前記両端縁としての一対の長辺と各長辺よりも短い一対の短辺とを有する略矩形状に形成されるとともに、前記短辺が延びる方向及び前記長辺が延びる方向に伸縮可能に構成され、前記短辺が延びる方向及び前記長辺が延びる方向における前記所定の伸び率は、前記式（１）に、前記直線の長さＬとして前記短辺の長さＬａを代入して得られた値に設定されることが好ましい。

かかる構成によれば、短辺が延びる方向及び長辺が延びる方向における所定の伸び率は、短辺を基準とした値に設定されるため、該所定の伸び率は、構造物と電極体との間に保護体を介在させた状態を維持できる値に設定されることとなる。具体的には、式（１）に直線の長さＬとして短辺の長さＬａを代入して得られた値は、長辺の長さを代入して得られた値よりも大きくなるため、前記所定の伸び率は、長辺を基準とした場合よりも大きい値に設定される。従って、短辺側及び長辺側の双方において、保護体は、外装体の総厚み分伸びることになる。

前記保護体は、前記積層方向に直交する第一方向と前記積層方向及び前記第一方向に直交する第二方向との双方向に伸縮可能に構成され、前記第一方向及び前記第二方向における前記所定の伸び率は、前記式（１）に前記直線の長さＬとして前記第一方向における前記両端縁を結ぶ直線の長さＬｂを代入して得られた値又は、前記式（１）に前記第二方向における前記両端縁を結ぶ直線の長さＬｃを代入して得られた値のうち、大きい方の値に設定されることが好ましい。

かかる構成によれば、前記第一方向及び前記第二方向における所定の伸び率は、構造物と電極体との間に保護体を介在させた状態を維持できる値に設定されることとなる。具体的には、前記所定の伸び率は、式（１）から得られる値のうちの大きい方に設定される。従って、第一方向及び第二方向の双方において、保護体は、外装体の総厚み分伸びることになる。

前記電極体は、前記正極及び前記負極がそれぞれ複数積層され、前記保護体は、前記積層方向で前記電極体に重なる領域に配置されてもよい。

かかる構成によれば、外装体が積層方向に破損した場合にも、保護体の存在により、該構造物と電極体との絶縁が図られる。従って、構造物が電極体の正極及び負極に直接接触するのを防止することができる。

前記積層方向における前記保護体の厚みは、前記積層方向における前記外装体の厚みよりも小さくてもよい。

かかる構成によれば、積層方向における蓄電素子の全体の厚みを抑えることができる。保護体を用いる代わりに、外装体の厚みを大きくすることによって外装体の損傷を抑制し、構造物が電極体の正極及び負極に直接接触することを抑制することも可能である。しかしながら、かかる構成によれば、保護体の前記積層方向の厚みは、外装体の前記積層方向の厚みよりも小さい。このため、外装体の厚みを大きくすることによって外装体の損傷を抑制する場合と比較して、蓄電素子の厚みを抑えることができる。

本発明に係る蓄電装置は、正極と負極とが積層された電極体と前記電極体を収容する外装体とを備える蓄電素子であって、前記正極及び前記負極の積層方向に並ぶ複数の蓄電素子と、前記複数の蓄電素子のうち隣り合う２つの蓄電素子の間に配置された電気絶縁性を有する保護体とを備え、前記保護体は、前記２つの蓄電素子における前記正極、前記負極、及び前記外装体のそれぞれよりも刺衝に対する対抗強度が高く設定されていることを特徴とする。

かかる構成によれば、導電性を有する構造物の接触等によって蓄電素子の外装体が破損した場合でも、該構造物と電極体との間には保護体が介在するため、該構造物が電極体の正極及び負極に直接接触するのを妨げることができる。さらに、隣り合う２つの蓄電素子の間に保護体が配置されるため、２つの蓄電素子のいずれの外装体が破損した場合でも、構造物を介して２つの蓄電素子の間が電気的に接続されることを妨げることができる。

具体的には、保護体は、隣り合う蓄電素子における正極、負極及び外装体のそれぞれよりも刺衝に対する対抗強度が高いため、保護体は、外装体及び電極体よりも破損し難い。そのため、衝撃等に伴って電極体及び外装体が破損しても、保護体は、破損せずに隣り合う蓄電素子の電極体と該構造物との間に残る。従って、該構造物と電極体との絶縁が図られ、構造物が電極体の正極及び負極に直接接触するのを防止することができる。

前記保護体は、所定の伸び率以上の伸縮性を有し、該所定の伸び率は、前記保護体の両端縁を結ぶ直線の長さをＬ、隣り合う蓄電素子における前記正極及び前記負極の積層方向の前記外装体の総厚みをＷとしたときに、以下の式（２）によって得られた値に設定されることが好ましい。
（Ｌ＋２Ｗ）／Ｌ ・・・（２）

かかる構成によれば、外装体が前記構造物によって内側に押されて、該構造物が電極体のある領域に侵入しようとすると、保護体は該構造物の侵入量に応じて伸び、隣り合う蓄電素子の電極体と該構造物との間には保護体が介在する。

また、所定の伸び率を（Ｌ＋２Ｗ）／Ｌとすると、保護体は、少なくとも外装体の総厚み分伸びることになる。従って、前記構造物が電極体に対して前記積層方向に侵入しても、保護体は、電極体の途中位置で破損することなく、隣り合う蓄電素子の電極体と該構造物との間に残る。即ち、該構造物が外装体の総厚みＷを超えるように外装体に侵入しても、保護体は、侵入量に応じて十分に伸びる。その結果、該構造物と電極体との絶縁が図られる。

前記保護体は、前記両端縁としての一対の長辺と各長辺よりも短い一対の短辺とを有する略矩形状に形成されるとともに、前記短辺が延びる方向及び前記長辺が延びる方向に伸縮可能に構成され、前記短辺が延びる方向及び前記長辺が延びる方向における前記所定の伸び率は、前記式（２）に、前記直線の長さＬとして前記短辺の長さＬｄを代入して得られた値に設定される。

かかる構成によれば、短辺が延びる方向及び長辺が延びる方向における所定の伸び率は、短辺を基準とした値に設定されるため、該所定の伸び率は、構造物と電極体との間に保護体を介在させた状態を維持できる値に設定されることとなる。具体的には、式（２）に直線の長さＬとして短辺の長さＬｄを代入して得られた値は、長辺の長さを代入して得られた値よりも大きくなるため、前記所定の伸び率は、長辺を基準とした場合よりも大きい値に設定される。従って、短辺側及び長辺側の双方において、保護体は、外装体の総厚み分伸びることになる。

前記保護体は、前記積層方向に直交する第一方向と前記積層方向及び前記第一方向に直交する第二方向との双方向に伸縮可能に構成され、前記第一方向及び前記第二方向における前記所定の伸び率は、前記式（２）に前記直線の長さＬとして前記第一方向における前記両端縁を結ぶ直線の長さＬｅを代入して得られた値又は、前記式（２）に前記第二方向における前記両端縁を結ぶ直線の長さＬｆを代入して得られた値のうち、大きい方の値に設定される。

かかる構成によれば、前記第一方向及び前記第二方向における所定の伸び率は、構造物と電極体との間に保護体を介在させた状態を維持できる値に設定されることとなる。具体的には、前記所定の伸び率は、式（２）から得られる値のうちの大きい方に設定される。従って、第一方向及び第二方向の双方において、保護体は、外装体の総厚み分伸びることになる。

また、前記蓄電装置は、前記蓄電素子に隣り合う電気絶縁性を有する保持部材であって、前記外装体を部分的に被覆する少なくとも一つの保持部材を備え、前記保護体は、前記外装体における少なくとも前記保持部材による非被覆領域に配置されていてもよい。

かかる構成によれば、外装体は、保持部材によって覆われる領域と覆われない領域とを有する。保持部材によって覆われない領域には保護体が配置されるため、蓄電素子の電極体と前記構造物との間には保持部材及び保護体のうちの少なくとも一方が介在することとなる。従って、外装体における前記両領域において該構造物と電極体との絶縁が図られる。

前記蓄電装置は、前記複数の蓄電素子のうち前記積層方向の端部に配置される蓄電素子に隣接して配置される終端部材を備え、前記端部に配置される蓄電素子と前記終端部材との間に配置された電気絶縁性を有する保護体をさらに有していてもよい。

積層方向の端部に配置される蓄電素子は、他の蓄電素子よりも構造物と接触する可能性が高い。しかしながら、かかる構成によれば、該蓄電素子と終端部材との間に保護体が配置されているため、積層方向において該構造物と電極体との間には保護体が介在することとなる。従って、該構造物が蓄電装置に対して積層方向に接触しても、該構造物が電極体の正極及び負極に直接接触するのを妨げることができる。

前記電極体は、前記正極及び前記負極がそれぞれ複数積層され、前記保護体は、前記２つの蓄電素子における前記電極体と前記外装体とが重なる領域に配置されていてもよい。

かかる構成によれば、外装体が積層方向に破損した場合にも、保護体の存在により、該構造物と電極体との絶縁が図られ、構造物が電極体の正極及び負極に直接接触するのを防止することができる。

前記積層方向における前記保護体の厚みは、前記積層方向における前記外装体の厚みよりも小さくてもよい。

かかる構成によれば、積層方向における蓄電装置全体の厚みを抑えることができる。保護体を用いる代わりに、外装体の厚みを大きくすることによって外装体の損傷を抑制し、構造物が電極体の正極及び負極に直接接触することを抑制することも可能である。しかしながら、かかる構成によれば、保護体の前記積層方向の厚みは、外装体の前記積層方向の厚みよりも小さい。このため、外装体の厚みを大きくすることによって外装体の損傷を抑制する場合と比較して、蓄電素子の厚みを抑えることができる。その結果、蓄電装置全体の厚みを抑えつつ、構造物が電極体の正極及び負極に直接接触することを妨げることができる。

以上より、本発明によれば、周辺に配置された導電性を有する構造物が電極体の正極及び負極に直接接触することを防止することのできる蓄電素子及び蓄電装置を提供することができる。

図１は、本発明の第一実施形態に係る蓄電素子の斜視図である。 図２は、同実施形態に係る蓄電素子の概略分解図である。 図３は、図１のＩＩＩ―ＩＩＩ線位置の断面図である。 図４は、図１のＩＶ―ＩＶ線位置の断面図である。 図５は、蓄電素子に対して保護体が伸びている状態を説明するための図である。 図６は、第二実施形態に係る蓄電装置の概略分解図である。 図７は、同実施形態に係る蓄電装置の一部分解図である。 図８は、同実施形態に係る蓄電装置の蓄電素子、保護体及び保持部材の配置状態を説明するための図である。 図９は、本発明の実施例に係る測定条件を説明するための図である。 図１０は、本発明の実施例におけるポリウレタンフィルム及び外装体に対する釘突刺時の変位と荷重との関係を表す全体図である。 図１１は、本発明の実施例におけるポリウレタンフィルム及び外装体に対する釘突刺時の変位と荷重との関係を表す微小部拡大図である。 図１２は、本発明の実施例におけるポリウレタンフィルム、正極、負極及びセパレータに対する釘突刺時の変位と荷重との関係を表す全体図である。 図１３は、本発明の実施例におけるポリウレタンフィルム、正極、負極及びセパレータに対する釘突刺時の変位と荷重との関係を表す微小部拡大図である。 図１４は、保護体の単位長さあたりの伸びの割合を説明するための図である。 図１５は、他実施形態に係る蓄電素子の断面図である。

以下、本発明の第一実施形態に係る蓄電素子について、図１〜図５を参照しつつ説明する。蓄電素子１には、一次電池、二次電池、キャパシタ等がある。本実施形態では、蓄電素子１の一例として、積層型の二次電池について説明する。尚、本実施形態の各構成部材（各構成要素）の名称は、本実施形態におけるものであり、背景技術における各構成部材（各構成要素）の名称と異なる場合がある。

本実施形態の蓄電素子１は、図１に示すように、扁平な非水電解質二次電池である。ここでは、蓄電素子１は、リチウムイオンの移動に伴って生じる電子移動を利用したリチウムイオン二次電池である。この種の蓄電素子１は、電気エネルギーを供給する。蓄電素子１は、単一又は複数で使用される。具体的に、蓄電素子１は、要求される出力及び要求される電圧が小さいときには、単一で使用される。一方、蓄電素子１は、要求される出力及び要求される電圧の少なくとも一方が大きいときには、他の蓄電素子１と組み合わされて蓄電装置に用いられる。

蓄電素子１は、図２〜図４に示すように、正極３１と、負極３２と、セパレータ３３とを含む電極体３と、電極体３を収容する外装体４と、外装体４に重ね合わされた電気絶縁性を有する保護体５とを備える。蓄電素子１は、正極３１と導通する正極タブ３５と、負極３２と導通する負極タブ３６とを更に備える。

なお、以下の説明において、便宜上、座標を構成する３つの軸方向における一軸方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向と直交する２つの軸方向のうちの一軸方向をＹ軸方向といい、残りの一軸方向をＺ軸方向という。これに伴い、図面によっては、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向のそれぞれに対応する直交三軸又は二軸（座標軸）が補助的に図示されている。

図３に示すように、正極３１は、正極金属箔３１２と正極活物質層３１３とを有する。正極活物質層３１３は、正極金属箔３１２の所定領域に積層されている。これに伴い、正極３１は、正極活物質層３１３が積層された積層領域３０１と、正極金属箔３１２のみで構成される単層領域３１１とを有する。単層領域３１１は、Ｙ軸方向に一か所に集められる。本実施形態の正極金属箔３１２は、例えば、アルミニウム箔である。正極３１は、Ｘ軸方向に短手を有し、Ｙ軸方向に長手を有する矩形状に形成されている。積層領域３０１と単層領域３１１とは、それぞれが矩形状となるようにＹ軸方向に並んでいる。

正極活物質層３１３は、例えば、リチウム金属酸化物である。具体的に、正極活物質層３１３は、例えば、Ｌｉ_ａＭｅ_ｂＯ_ｃ（Ｍｅは、１又は２以上の遷移金属を表す）によって表される複合酸化物（Ｌｉ_ａＣｏ_ｙＯ_２、Ｌｉ_ａＮｉ_ｘＯ_２、Ｌｉ_ａＭｎ_ｚＯ_４、Ｌｉ_ａＮｉ_ｘＣｏ_ｙＭｎ_ｚＯ_２等）、Ｌｉ_ａＭｅ_ｂ（ＸＯ_ｃ）_ｄ（Ｍｅは、１又は２以上の遷移金属を表し、Ｘは例えばＰ、Ｓｉ、Ｂ、Ｖを表す）によって表されるポリアニオン化合物（Ｌｉ_ａＦｅ_ｂＰＯ_４、Ｌｉ_ａＭｎ_ｂＰＯ_４、Ｌｉ_ａＭｎ_ｂＳｉＯ_４、Ｌｉ_ａＣｏ_ｂＰＯ_４Ｆ等）である。本実施形態の正極活物質層３１３は、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２である。

負極３２は、負極金属箔３２２と負極活物質層３２３とを有する。負極活物質層３２３は、負極金属箔３２２の所定領域に積層されている。これに伴い、負極３２は、負極活物質層３２３が積層された積層領域３０２と、負極金属箔３２２のみで構成される単層領域３２１とを有する。単層領域３２１は、Ｙ軸方向に一か所に集められる。本実施形態の負極金属箔３２２は、例えば、銅箔である。負極３２は、Ｘ軸方向に短手を有し、Ｙ軸方向に長手を有する矩形状に形成されている。積層領域３０２と単層領域３２１とは、それぞれが矩形状となるようにＹ軸方向に並んでいる。

負極活物質層３２３は、例えば、グラファイト、難黒鉛化炭素、及び易黒鉛化炭素などの炭素材、又は、ケイ素（Ｓｉ）及び錫（Ｓｎ）などのリチウムイオンと合金化反応を生じる材料である。本実施形態の負極活物質層３２３は、難黒鉛化炭素である。

セパレータ３３は、絶縁性を有するシートである。セパレータ３３は、正極３１と負極３２とを絶縁可能な大きさに形成されている。本実施形態のセパレータ３３は、正極３１の積層領域３０１と負極３２の積層領域３０２に対応した矩形状に形成され、正極３１と負極３２との間に配置される。

セパレータ３３は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、ポリアミドなどの多孔質膜によって形成される。セパレータ３３は、ＳｉＯ_２粒子、Ａｌ_２Ｏ_３粒子、ベーマイト（アルミナ水和物）等の無機粒子を含んだ無機層を、多孔質膜によって形成された基材の上に設けることで形成されてもよい。本実施形態では、セパレータ３３は、ポリエチレン基材層上に、Ａｌ_２Ｏ_３粒子を含んだ無機層を形成して製作されている。

正極３１及び負極３２は、正極活物質層３１３と負極活物質層３２３とがセパレータ３３を介して対向するようにＺ軸方向（積層方向）に積層されている。正極３１の単層領域３１１は、負極３２の積層領域３０２からＹ軸方向における一方側に延出している。負極３２の単層領域３２１は、正極３１の積層領域３０１からＹ軸方向における他方側に延出している。これに伴い、電極体３は扁平な略直方体形状である。

正極タブ３５は、矩形状の板状に形成されている。正極タブ３５は、正極３１の単層領域３１１に接続される。正極タブ３５は、外装体４からＹ軸方向に延出している。正極タブ３５は、外装体４の外側に露出している。これに伴い、正極タブ３５は、外部機器等と電気的に接続される。正極タブ３５は、導電性を有する。正極タブ３５は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料によって形成される。

負極タブ３６は、矩形状の板状に形成されている。負極タブ３６は、負極３２の単層領域３２１に接続される。負極タブ３６は、外装体４からＹ軸方向に延出している。負極タブ３６は、外装体４の外側に露出している。これに伴い、負極タブ３６は、外部機器等と電気的に接続される。負極タブ３６は、導電性を有する。負極タブ３６は、例えば、銅又は銅合金等の銅系金属材料によって形成される。

外装体４は、電極体３を収容可能な一対の壁体４０を有する。一対の壁体４０は、電極体３を収容する内部空間４５を画定する。一対の壁体４０は、電極体３と密接した状態で電極体３を収容する。本実施形態の一対の壁体４０のそれぞれは、矩形状に形成されている。

本実施形態の壁体４０は、シートで形成されている。シートは、例えば、金属箔層と、この金属箔層の一方の面に積層された熱溶着性樹脂層と、金属箔の他方の面に積層された保護層とを有する。シートは、熱溶着性樹脂層同士が対向するように重ね合わされて封止される。金属箔は、アルミニウム、チタン、チタン系合金、鉄、ステンレス、マグネシウム系合金等である。本実施形態のシートは、金属箔層としてアルミニウムを使用した、アルミラミネートシートである。

熱溶着性樹脂層は、ポリプロピレン、ポリエチレン、これらの酸変性物、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリアミド、エチレン酢酸ビニル共重合体等である。保護層は、ナイロン等である。

一対の壁体４０のそれぞれは、壁体４０の広範囲を占める平面部４１と、平面部４１からＺ軸方向に対して傾斜して延出する側面部４２と、Ｚ軸方向に垂直となるように側面部４２から平面部４１の外方に向かって延出する封止部４３とを有する。一対の壁体４０のそれぞれは、Ｘ軸方向に延びる短辺とＹ軸方向に延びる長辺とを有する矩形状に形成されている。

各封止部４３同士は、対向するように重ね合わされることによって一対の壁体４０同士を封止（密閉）する。これにより、各平面部４１と各側面部４２とは、内部空間４５を画定する。封止は、例えば熱溶着によってなされる。

各平面部４１は、Ｘ軸方向に延びる短辺とＹ軸方向に延びる長辺とを有する矩形状に形成されている。各平面部４１は、正極３１の積層領域３０１及び負極３２の積層領域３０２のそれぞれと略同一の面積で形成されている。各平面部４１は、電極体３と重なる領域である。具体的には、各平面部４１は、正極３１の積層領域３０１及び負極３２の積層領域３０２のそれぞれに直接的又は間接的に重なる（対向する）領域である。

各側面部４２は、正極３１の単層領域３１１側に位置する第一側面部４２１と、負極３２の単層領域３２１側に位置する第二側面部４２２と、第一側面部４２１の一端と第二側面部４２２の一端とを繋ぐ第三側面部４２３と、第一側面部４２１の他端と第二側面部４２２の他端とを繋ぐ第四側面部４２４とを有する。

第一側面部４２１及び第二側面部４２２は、所定の幅を有して帯状に形成されている。第一側面部４２１及び第二側面部４２２のそれぞれは、正極３１の単層領域３１１及び負極３２の単層領域３２１のそれぞれに対応して配置されている。

これに伴い、第一側面部４２１及び第二側面部４２２は、電極体３と重なる領域である。具体的には、第一側面部４２１は、正極３１の単層領域３１１に直接的又は間接的に重なる（対向する）領域である。第二側面部４２２は、負極３２の単層領域３２１に直接的又は間接的に重なる（対向する）領域である。

各封止部４３は、平面部４１及び側面部４２を包囲するように配置されている。各封止部４３は、側面部４２から平面部４１が位置する側とは反対側に延出している。各封止部４３は、Ｙ軸方向における一方側で正極タブ３５を挟んだ状態で封止され、Ｙ軸方向における他方側で負極タブ３６を挟んだ状態で封止される。

保護体５は、電気絶縁性を有する。保護体５は、合成樹脂によって形成される。保護体５は、例えば、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエチレン（ＰＥ）等の高伸縮性を有するフィルムである。保護体５は、刺衝に対する対抗強度及び伸縮性の観点から、ポリウレタン（ＰＵ）を有することが好ましい。本実施形態の保護体５は、武田産業のポリウレタンタフグレイスフィルム（Ｔｏｕｇｈ Ｇｒａｃｅ Ｆｉｌｍ）（登録商標）である。本実施形態の保護体５の厚みは、外装体４の厚みよりも小さい。ここで外装体４の厚みとは、一対の壁体４０のうちの一の壁体４０の厚みである。即ち、シートの厚みである。

保護体５は、両端縁としての一対の長辺と各長辺よりも短い一対の短辺とを有する矩形状に形成されている。本実施形態では、保護体５は、外装体４の両面に貼り付けられた一対の被覆部５１を有する。一対の被覆部５１のそれぞれは、Ｘ軸方向に延びる短辺とＹ軸方向に延びる長辺とを有する矩形状に形成されている。

一対の被覆部５１のそれぞれは、壁体４０に接着される固定部５２と、壁体４０に対して非接着である非固定部５３とを有する。一対の被覆部５１のそれぞれは、外装体４の外側に配置されている。一対の被覆部５１のそれぞれは、外装体４の壁体４０と略同一の面積を有し、壁体４０の略全域に亘って配置されている。

図１及び図２に示すように、固定部５２は、一対の被覆部５１のそれぞれの周縁部に位置する。固定部５２は、壁体４０の封止部４３に接着される。

非固定部５３は、Ｘ軸方向に延びる短辺とＹ軸方向に延びる長辺とを有する矩形状に形成されている。非固定部５３は、固定部５２に囲まれた領域である。これに伴い、非固定部５３は、外装体４の平面部４１及び側面部４２に重なる。

保護体５（ここでは、一対の被覆部５１）は、所定の伸び率以上の伸縮性を有する。保護体５の単位長さあたりの伸びの割合（保護体５の伸び率）が、該所定の伸び率以上の値となる。前記単位長さあたりの伸びの割合は、所定の方向における伸長後の保護体５の両端縁を結ぶ長さであって、保護体５の破損時の長さを、同方向における伸長前の保護体５の両端縁を結ぶ長さ（自然長）で割った値である。つまり、保護体５の単位長さあたりの伸びの割合は、伸長前の保護体５の長さと、伸長後の保護体の長さ（後述する最大伸びの値から算出される）を用いて、「伸長後の保護体の長さ」／「伸長前の保護体５の長さ」により算出することができる。

所定の伸び率は、保護体５の両端縁を結ぶ直線の長さをＬ、Ｚ軸方向における外装体４の総厚みをＷとしたときに、以下の式（１）によって得られた値に設定される。ここで、外装体４の総厚みＷとは、図３〜５に示されるように、電極体３を収容している外装体４のＺ軸方向（電極体３の積層方向）における厚みを意味するのであり、電極体３を収容していない外装体４の厚み、又は壁体４０（ここではシート）の厚みを意味するのではない。
（Ｌ＋２Ｗ）／Ｌ ・・・（１）

保護体５は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に伸縮可能に構成されている。保護体５のＸ軸方向及びＹ軸方向における伸び率は、前記式（１）に、直線の長さＬとして保護体５の短辺の長さＬａを代入して得られた値に設定される。

本実施形態では、長さＬａは、被覆部５１の短辺側の長さである。具体的には、被覆部５１における非固定部５３の短辺側の長さである。

固定部５２と非固定部５３との境界が、非固定部５３の端縁を構成している。図４に示すように、非固定部５３のＸ軸方向における両端縁をＸ軸方向に結ぶ直線の長さをＬ１、図３に戻って、非固定部５３のＹ軸方向における両端縁をＹ軸方向に結ぶ直線の長さをＬ２とすると、Ｌ１とＬ２との関係はＬ１＜Ｌ２となる。本実施形態では、保護体５の短辺の長さＬａは、Ｌ１である。

Ｌ１は、所定の伸び率が構造物と電極体との間に保護体を介在させた状態を維持できる値に設定されるように、非固定部５３のＸ軸方向における両端縁をＸ軸方向に結ぶ最短長さとしている。そのため、Ｌ１は、非固定部５３のＸ軸方向における両端縁をＸ軸方向に側面部４２及び平面部４１に沿って結ぶ実際の長さよりも短くなる。

以下、本発明の第二実施形態に係る蓄電装置について、図６〜図８を参照しつつ説明する。ここでも、便宜上、座標を構成する３つの軸方向における一軸方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向と直交する２つの軸方向のうちの一軸方向をＹ軸方向といい、残りの一軸方向をＺ軸方向という。これに伴い、図面によっては、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向のそれぞれに対応する直交三軸又は二軸（座標軸）が補助的に図示されている。

本実施形態に係る蓄電装置２は、複数の蓄電素子１と、該蓄電素子１に隣り合う保持部材６１と、各蓄電素子１と隣り合って配置された電気絶縁性を有する複数の保護体５とを備える。蓄電装置２は、複数の蓄電素子１のうちのＺ軸方向における両端部に配置された蓄電素子１に隣接して配置される終端部材６２であって、蓄電素子１、保護体５及び保持部材６１をＺ軸方向から挟み込む一対の終端部材６２を更に備える。

複数の蓄電素子１のそれぞれは、電極体３と外装体４とを有する。電極体３及び外装体４は、上記実施形態１の蓄電素子１における電極体３及び外装体４と同様の構成を有する。これに伴い、電極体３及び外装体４の構成について、第一実施形態と共通する部分については、同じ符号を付して、重複する説明は繰り返さない。

複数の蓄電素子１のそれぞれは、一方向に整列する。図６及び図７に示すように、本実施形態の蓄電素子１は、外装体４の平面部４１をＺ軸方向に向けて整列している。Ｚ軸方向における各蓄電素子１の両端面のそれぞれは、保護体５及び保持部材６１に挟まれている。

保持部材６１は、外装体４を部分的に被覆する。保持部材６１は、開口６３を有する枠状部材である。図８に示すように、本実施形態の保持部材６１は、外装体４の側面部４２及び封止部４３を被覆する。保持部材６１は、外装体４の平面部４１に対応して開口している。即ち、平面部４１は、保持部材６１によって被覆されない非被覆領域である。

保持部材６１は、電気絶縁性を有する。保持部材６１は、例えばＡＢＳ樹脂やＰＣ（ポリカーボネート）といった、汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック等の成形に適した樹脂によって形成される。

保護体５は、上記実施形態１における保護体５と同様の材料によって形成されている。これに伴い、保護体５の構成について、第一実施形態と共通する部分については、同じ符号を付して、重複する説明は繰り返さない。

保護体５は、両端縁としての一対の長辺と各長辺よりも短い一対の短辺とを有する矩形状に形成されている。保護体５は、外装体４における保持部材６１による非被覆領域に配置されている。図８に示すように、本実施形態の保護体５は、保持部材６１の開口６３に対応するように配置されている。保護体５は、平面部４１、側面部４２及び封止部４３と重なるように配置されている。外装体４の側面部４２及び封止部４３は、保持部材６１と保護体５の双方によって覆われている。

保護体５は、Ｚ軸方向に保持部材６１と蓄電素子１とによって挟みこまれる。これにより、保護体５は、隣り合う蓄電素子１の間に固定されている。本実施形態の保護体５は、外装体４に対して非接着である。

保護体５は、所定の伸び率以上の伸縮性を有する。所定の伸び率は、保護体５の両端縁を結ぶ直線の長さをＬ、Ｚ軸方向における外装体４の総厚みをＷとしたときに、以下の式（２）によって得られた値に設定される。
（Ｌ＋２Ｗ）／Ｌ ・・・（２）

保護体５は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に伸縮可能に構成されている。保護体５のＸ軸方向及びＹ軸方向における所定の伸び率は、前記式（２）に、直線の長さＬとして保護体５の短辺の長さＬｄを代入して得られた値に設定される。

保護体５のＸ軸方向における両端縁をＸ軸方向に結ぶ直線の長さをＬ３（図８参照）、保護体５のＹ軸方向における両端縁をＹ軸方向に結ぶ直線の長さをＬ４（図示しない）とすると、Ｌ３とＬ４との関係はＬ３＜Ｌ４となる。本実施形態では、保護体５の短辺の長さＬｄは、Ｌ３である。

本実施形態では、長さＬ３は、所定の伸び率が構造物と電極体との間に保護体を介在させた状態を維持できる値に設定されるように、保護体５のＸ軸方向における両端縁をＸ軸方向に結ぶ最短長さとしている。そのため、Ｌ３は、保護体５のＸ軸方向における両端縁をＸ軸方向に外装体４の封止部４３、側面部４２及び平面部４１に沿って結ぶ実際の長さよりも短くなる。

終端部材６２は、絶縁性を有する材料によって形成され、蓄電素子１、保護体５及び保持部材６１をひとまとめに保持可能に構成されている。終端部材６２及び保持部材６１は、その四隅に設けられた穴に、図示しないシャフトを貫通させることによって、一体的に保持されている。

以上のように、第一実施形態に係る蓄電素子１は、正極３１と負極３２とが積層された電極体３と、電極体３を収容する外装体４と、外装体４に重ね合わされた電気絶縁性を有する保護体５とを備え、保護体５は、正極３１、負極３２、及び外装体４のそれぞれよりも刺衝に対する対抗強度が高く設定されている。

かかる構成によれば、導電性を有する構造物の接触等によって蓄電素子１の外装体４が破損した場合でも、該構造物と電極体３との間には保護体５が介在するため、該構造物が電極体３の正極３１及び負極３２に直接接触するのを妨げることができる。

具体的には、保護体５は、正極３１、負極３２及び外装体４のそれぞれよりも刺衝に対する対抗強度が高いため、保護体５は、外装体４及び電極体３よりも破損し難い。そのため、事故等に伴って電極体３及び外装体４が破損しても、保護体５は破損せずに該構造物と電極体３との間に残る。従って、該構造物と電極体３との絶縁が図られ、構造物が電極体３の正極３１及び負極３２に直接接触するのを防止することができる。

この場合、保護体５は、所定の伸び率以上の伸縮性を有し、該所定の伸び率は、保護体５の両端縁を結ぶ直線の長さをＬ、正極３１及び負極３２の積層方向における外装体４の総厚みをＷとしたときに、以下の式（１）によって得られた値に設定される。
（Ｌ＋２Ｗ）／Ｌ ・・・（１）

かかる構成によれば、外装体４が前記構造物によって内側に押されて、該構造物が電極体３のある領域に侵入しようとすると、保護体５は該構造物の侵入量に応じて伸び、該構造物と電極体３との間には保護体５が介在する。

また、所定の伸び率を（Ｌ＋２Ｗ）／Ｌとすると、保護体５は、少なくとも外装体４の総厚み分伸びることになる。従って、前記構造物が電極体３に対して前記積層方向に侵入しても、保護体５は、電極体３の途中位置で破損することなく、該構造物と電極体３との間に残る。即ち、該構造物が外装体４の総厚みＷを超えるように外装体４に侵入しても、保護体５は、侵入量に応じて十分に伸びる。その結果、該構造物と電極体３との絶縁が図られる。

保護体５は、前記両端縁としての一対の長辺と各長辺よりも短い一対の短辺とを有する略矩形状に形成されるとともに、前記短辺が延びる方向及び前記長辺が延びる方向に伸縮可能に構成され、前記短辺が延びる方向及び前記長辺が延びる方向における前記所定の伸び率は、前記式（１）に、前記直線の長さＬとして前記短辺の長さＬａを代入して得られた値に設定される。

かかる構成によれば、短辺が延びる方向及び長辺が延びる方向における所定の伸び率は、短辺を基準とした値に設定されるため、該所定の伸び率は、構造物と電極体との間に保護体を介在させた状態を維持できる値に設定されることとなる。具体的には、式（１）に直線の長さＬとして短辺の長さＬａを代入して得られた値は、長辺の長さを代入して得られた値よりも大きくなるため、前記所定の伸び率は、長辺を基準とした場合よりも大きい値に設定される。従って、短辺側及び長辺側の双方において、保護体５は、外装体４の総厚み分伸びることになる。

電極体３は、正極３１及び負極３２がそれぞれ複数積層され、保護体５は、積層方向で電極体３に重なる領域に配置されている。かかる構成によれば、外装体４が積層方向に破損した場合にも、保護体５の存在により、該構造物と電極体３との絶縁が図られる。従って、構造物が電極体３の正極３１及び負極３２に直接接触するのを防止することができる。

前記積層方向における保護体５の厚みは、前記積層方向における外装体４の厚みよりも小さい。かかる構成によれば、積層方向における蓄電素子１の全体の厚みを抑えることができる。保護体５を用いる代わりに、外装体４の厚みを大きくすることによって外装体４の損傷を抑制し、構造物が電極体３の正極３１及び負極３２に直接接触することを抑制することも可能である。しかしながら、かかる構成によれば、保護体５の前記積層方向の厚みは、外装体４の前記積層方向の厚みよりも小さい。このため、外装体４の厚みを大きくすることによって外装体４の損傷を抑制する場合と比較して、蓄電素子１の厚みを抑えることができる。

また、第二実施形態にかかる蓄電装置２は、正極３１と負極３２とが積層された電極体３と電極体３を収容する外装体４とを備える蓄電素子１であって、正極３１及び負極３２の積層方向に並ぶ複数の蓄電素子１と、複数の蓄電素子１のうち隣り合う２つの蓄電素子の間に配置された電気絶縁性を有する保護体５とを備え、保護体５は、前記２つの蓄電素子１における正極３１、負極３２、及び外装体４のそれぞれよりも刺衝に対する対抗強度が高く設定されている。

かかる構成によれば、導電性を有する構造物の接触等によって蓄電素子１の外装体４が破損した場合でも、該構造物と電極体３との間には保護体５が介在するため、該構造物が電極体３の正極３１及び負極３２に直接接触するのを妨げることができる。さらに、隣り合う２つの蓄電素子１の間に保護体が配置されるため、２つの蓄電素子１のいずれの外装体４が破損した場合でも、構造物を介して２つの蓄電素子の間が電気的に接続されることを妨げることができる。

具体的には、保護体５は、隣り合う蓄電素子１における正極３１、負極３２及び外装体４のそれぞれよりも刺衝に対する対抗強度が高いため、保護体５は、外装体４及び電極体３よりも破損し難い。そのため、事故等に伴って電極体３及び外装体４が破損しても、保護体５は、破損せずに隣り合う蓄電素子１の電極体３と該構造物との間に残る。従って、該構造物と電極体３との絶縁が図られ、構造物が電極体３の正極３１及び負極３２に直接接触するのを防止することができる。

保護体５は、所定の伸び率以上の伸縮性を有し、該所定の伸び率は、保護体５の両端縁を結ぶ直線の長さをＬ、隣り合う蓄電素子１における正極３１及び負極３２の積層方向の外装体４の総厚みをＷとしたときに、以下の式（２）によって得られた値に設定される。
（Ｌ＋２Ｗ）／Ｌ ・・・（２）

かかる構成によれば、外装体４が前記構造物によって内側に押されて、該構造物が電極体３のある領域に侵入しようとすると、保護体５は該構造物の侵入量に応じて伸び、隣り合う蓄電素子１の電極体３と該構造物との間には保護体５が介在する。

また、所定の伸び率を（Ｌ＋２Ｗ）／Ｌとすると、保護体５は、少なくとも外装体４の総厚み分伸びることになる。従って、前記構造物が電極体３に対して前記積層方向に侵入しても、保護体５は、電極体３の途中位置で破損することなく、隣り合う蓄電素子１の電極体３と該構造物との間に残る。即ち、該構造物が外装体４の総厚みＷを超えるように外装体４に侵入しても、保護体５は、侵入量に応じて十分に伸びる。その結果、該構造物と電極体３との絶縁が図られる。

保護体５は、前記両端縁としての一対の長辺と各長辺よりも短い一対の短辺とを有する略矩形状に形成されるとともに、前記短辺が延びる方向及び前記長辺が延びる方向に伸縮可能に構成され、前記短辺が延びる方向及び前記長辺が延びる方向における前記所定の伸び率は、前記式（２）に、前記直線の長さＬとして前記短辺の長さＬｄを代入して得られた値に設定される。

かかる構成によれば、短辺が延びる方向及び長辺が延びる方向における所定の伸び率は、短辺を基準とした値に設定されるため、該所定の伸び率は、構造物と電極体との間に保護体を介在させた状態を維持できる値に設定されることとなる。具体的には、式（２）に直線の長さＬとして短辺の長さＬｄを代入して得られた値は、長辺の長さを代入して得られた値よりも大きくなるため、前記所定の伸び率は、長辺を基準とした場合よりも大きい値に設定される。従って、短辺側及び長辺側の双方において、保護体は、外装体の総厚み分伸びることになる。

また、蓄電装置２は、蓄電素子１に隣り合う電気絶縁性を有する保持部材６１であって、外装体４を部分的に被覆する少なくとも一つの保持部材６１を備え、保護体４は、外装体４における少なくとも保持部材６１による非被覆領域に配置されていてもよい。

かかる構成によれば、外装体４は、保持部材６１によって覆われる領域と覆われない領域とを有する。保持部材６１によって覆われない領域には保護体５が配置されるため、蓄電素子１の電極体３と前記構造物との間には保持部材６１及び保護体５のうちの少なくとも一方が介在することとなる。従って、外装体４における前記両領域において該構造物と電極体３との絶縁が図られる。

蓄電装置２は、複数の蓄電素子１のうち前記積層方向の端部に配置される蓄電素子１に隣接して配置される終端部材６２を備え、前記端部に配置される蓄電素子１と終端部材６２との間に配置された電気絶縁性を有する保護体５をさらに有している。

積層方向の端部に配置される蓄電素子１は、他の蓄電素子１よりも構造物と接触する可能性が高い。しかしながら、かかる構成によれば、該蓄電素子１と終端部材６２との間に保護体５が配置されているため、積層方向において該構造物と電極体３との間には保護体５が介在することとなる。従って、該構造物が蓄電装置２に対して積層方向に接触しても、該構造物が電極体３の正極３１及び負極３２に直接接触するのを妨げることができる。

電極体３は、正極３１及び負極３２がそれぞれ複数積層され、保護体５は、前記２つの蓄電素子１における電極体３と外装体４とが重なる領域に配置されている。

かかる構成によれば、外装体４が積層方向に破損した場合にも、保護体５の存在により、該構造物と電極体３との絶縁が図られ、構造物が電極体３の正極３１及び負極３２に直接接触するのを防止することができる。

また、前記積層方向における保護体５の厚みは、前記積層方向における外装体４の厚みよりも小さい。

かかる構成によれば、積層方向における蓄電装置２全体の厚みの増加を抑制することができる。保護体５を用いる代わりに、外装体４の厚みを大きくすることによって外装体４の損傷を抑制し、構造物が電極体３の正極３１及び負極３２に直接接触することを抑制することも可能である。しかしながら、かかる構成によれば、保護体５の前記積層方向の厚みは、外装体４の前記積層方向の厚みよりも小さい。このため、外装体４の厚みを大きくすることによって外装体４の損傷を抑制する場合と比較して、蓄電素子１の厚みを抑えることができる。その結果、蓄電装置２全体の厚みを抑えつつ、構造物が電極体３の正極３１及び負極３２に直接接触することを妨げることができる。

本実施形態の作用効果を確認するために、本実施形態に係る保護体５、正極３１、負極３２、セパレータ３３及び外装体４の刺衝に対する対抗強度及び突き刺しに対する最大伸びを比較する試験を行った。

試験対象Ｔをそれぞれ別々に治具に固定し、突き刺し片として、先端角が６０度、径が３ｍｍのステンレス製の釘Ｐを、試験対象Ｔに対して垂直に当接させた。毎秒２ｍｍの速度で釘Ｐを試験対象Ｔに対して押し当て、釘Ｐが試験対象Ｔを貫通したときの荷重である最大荷重を刺衝に対する対抗強度とした。また、測定前の釘Ｐの先端位置（試験対象Ｔに当接した状態）から貫通時の釘Ｐの先端位置までの距離を最大伸び（最大変位）とした。

試験対象Ｔは、保護体５、外装体４、正極３１、負極３２及びセパレータ３３とした。各試験対象Ｔの試料の大きさは、４ｃｍ×４ｃｍとした。保護体５の試験時は、図９に示すように、保護体５を内径２０ｍｍの円筒状の容器Ｓに固定し、測定を行った。外装体４、正極３１、負極３２、及びセパレータ３３は、後述する引張圧縮試験機に備えられている内径１０ｍｍの突き刺し治具に固定し、測定を行った。試験対象Ｔのそれぞれの対抗強度及び最大伸びは、今田製作所製ＳＶＺ−５０ＮＡ−５Ｈの引張圧縮試験機及び今田製作所製ＳＬ−６００１の標線間伸び計を用いて測定した。測定は、大気雰囲気下、室温（１５〜２５℃）で行った。

保護体５には、武田産業のポリウレタンタフグレイスフィルム（Ｔｏｕｇｈ Ｇｒａｃｅ Ｆｉｌｍ）（登録商標）（以下、単にポリウレタンフィルムという）を使用した。また、アルミ箔にＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２の活物質層が形成された正極３１、銅箔に難黒鉛化炭素の活物質層が形成された負極３２、ポリエチレン基材層上に、Ａｌ_２Ｏ_３粒子を含んだ無機層を形成したセパレータ３３、アルミラミネートの外装体４を使用した。

これらの前処理として、まず、２Ｖの放電状態で蓄電素子１を解体して、正極３１、負極３２及びセパレータ３３を取り出した。次に、取り出した正極３１、負極３２及びセパレータ３３のそれぞれをジメチルカーボネートで十分に洗浄した後、２５℃で真空乾燥を行った。

図１０及び図１１は、ポリウレタンフィルム及び外装体４を容器Ｓに別々に固定し、釘Ｐを試験対象Ｔに対して当接させた状態で徐々に荷重をかけたときの各試験対象Ｔについて変位（伸び）と荷重（強度）との関係を表したものである。

具体的には、横軸が変位を、縦軸が荷重を表している。図１０は、変位と荷重との関係の全体を表したものであり、図１１は、微小部を表したものである。

菱形は外装体４を、三角形はポリウレタンフィルムを表している。図１０及び図１１に現れた各ピークは、試験対象Ｔに対する釘Ｐの貫通時を表している。ピーク時における荷重が（最大荷重）である。ピーク時における最大変位が試験対象Ｔの最大伸びを表している。ピーク後に、急激に荷重が下がると共に変位の上昇も停止している。

図１０及び図１１から、ポリウレタンフィルムよりも早期の段階で外装体４に対して釘Ｐが貫通することがわかる。

表１は、本測定に使用したポリウレタンフィルム及び外装体４の厚さと、対抗強度及び最大伸びの測定結果を表したものである。

以上のように、図１０、図１１及び表１から、ポリウレタンフィルムの厚みが外装体４の厚みよりも小さいにもかかわらず、ポリウレタンフィルムの対抗強度が外装体４よりも高いことが分かる。また、ポリウレタンフィルムが外装体４よりも伸びることが分かる。

さらに、試験前のポリウレタンフィルムのうち、円筒状の容器Ｓ内で自由に伸びることができる部分の最大長さ（伸長前の長さａ）が２０ｍｍであること、及び最大変位量ｂが２０．３ｍｍであったことから、図１４で示される角度αがα≒６０°と算出できる。このため、伸長後の長さｃが約４０ｍｍであり、ポリウレタンフィルムの単位長さあたりの伸びの割合は、約２００％であることが算出できる。

同様に、図１２及び図１３は、ポリウレタンフィルム、正極３１、負極３２及びセパレータ３３を容器Ｓに別々に固定し、釘Ｐを試験対象Ｔに対して当接させた状態で徐々に荷重をかけたときの各試験対象Ｔについて変位（伸び）と荷重（強度）との関係を表したものである。

具体的には、図１２及び図１３は、横軸が変位を、縦軸が荷重を表している。図１２は、変位と荷重との関係の全体を表したものであり、図１３は、微小部を表したものである。

丸はポリウレタンフィルムを、菱形は正極３１を、三角形は負極３２を、Ｘはセパレータ３３を表している。図１２及び図１３に現れた各ピークは、これらの試験対象Ｔに対する釘Ｐの貫通時を表している。ピーク時における荷重が最大荷重（対抗強度）である。ピーク時における最大変位が試験対象Ｔの最大伸びを表している。ピーク後に、急激に荷重が下がると共に変位の上昇も停止している。

図１２及び図１３から、ポリウレタンフィルムよりも早期の段階で正極３１、負極３２及びセパレータ３３に対して釘Ｐが貫通することがわかる。

表２は、本測定に使用したポリウレタンフィルム、正極３１、負極３２及びセパレータ３３の厚さと、対抗強度及び最大伸びの測定結果を表したものである。

以上のように、図１２、図１３及び表２から、対抗強度については、ポリウレタンフィルムが正極３１、負極３２及びセパレータ３３よりも高いことが分かる。また、ポリウレタンフィルムが正極３１、負極３２及びセパレータ３３よりも伸びることが分かる。

尚、本発明の蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。

上記第一実施形態では、保護体５が、外装体４の外側に配置される場合について説明したが、これに限定されない。保護体５は、図１５に示すように、外装体４の内側における電極体３と外装体４との間に配置されていてもよい。この場合、保護体５は、電解液に対して耐性を有する材料で製作される。材料としては、例えば、ポリエチレンが挙げられる。この場合、刺衝に対する対抗強度の観点から、ポリエチレンは十分に高密度化される必要がある。

上記第一実施形態では、Ｚ軸方向における電極体３の最も外側の構成、積層パターン、及び積層枚数について言及していないが、電極体３の最も外側には、正極３１、負極３２及びセパレータ３３のうちの何れが配置されていてもよく、正極３１と負極３２との絶縁が図られていれば積層パターン、積層枚数は任意である。

上記第一実施形態では、一対の被覆部５１のそれぞれは、壁体４０の略全域に配置されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。一対の被覆部５１のそれぞれは、壁体４０の一部に配置されていてもよい。また、保護体５は、外装体４又は電極体３を収容可能な袋状に形成されていてもよい。保護体５は、外装体４の外側及び内側の双方に配置されていてもよい。

上記第一実施形態では、一対の被覆部５１のそれぞれは、壁体４０に接着される場合について説明したが、これに限定されるものではない。一対の被覆部５１のそれぞれは、溶着やその他の手段によって壁体４０に配置されてもよい。一対の被覆部５１の各固定部５２は、一対の被覆部５１のそれぞれの周縁部以外の部分に設けられていてもよい。

上記第一実施形態では、外装体４は、一対の壁体４０のそれぞれの平面部４１、第一側面部４２１及び第二側面部４２２において電極体３と重なる場合について説明したが、これに限定されるものではない。外装体４は、第三側面部４２３及び第四側面部４２４において電極体３と重なっていてもよい。

上記第一実施形態及び第二実施形態では、保護体５の所定の伸び率がより構造物と電極体との間に保護体を介在させた状態を維持できる値に設定されるべく、保護体５（第一実施形態については被覆部５１）の短辺の長さＬａ，Ｌｄはそれぞれ、上記最短長さＬ１，Ｌ３としたが、これに限定されるものではない。Ｌａ，Ｌｄは、保護体５の短辺側の実際の長さとしてもよい。

上記第一実施形態及び第二実施形態では、保護体５の所定の伸び率は、保護体５のＸ軸方向における短辺を基準として設定したが、これに限定されるものではない。保護体５が、直交する第一方向及び第二方向の双方に伸縮可能に形成されている場合には、第一方向及び第二方向における所定の伸び率は、第一方向又は第二方向における保護体５の両端縁を結ぶ直線の長さの何れかを基準として、大きい方の値に設定されてもよい。

上記第二実施形態では、保持部材６１は、外装体４の側面部４２及び封止部４３を覆う場合について説明したが、これに限定されるものではない。保持部材６１は、外装体４の側面部４２及び封止部４３以外を覆っていてもよい。保持部材６１は、外装体４の側面部４２及び封止部４３を含めて更に広い範囲を覆っていてもよく、狭い範囲を覆っていてもよい。

上記第二実施形態では、保護体５は、蓄電素子１及び保持部材６１にＺ軸方向に挟みこまれることによって、隣り合う蓄電素子１の間に固定されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。保護体５は、外装体４に対して接着又は融着されることによって、隣り合う蓄電素子１の間に固定されていてもよい。

上記第一及び第二実施形態では、外装体４は、アルミラミネートシートである場合について説明したが、これに限定されるものではない。電極体３及び外装体４よりも保護体５の対抗強度が高くなる材料であれば、外装体４は、金属や樹脂等で形成されていてもよい。また、外装体４は、金属箔層と樹脂層とが積層されたラミネートシートではなく、金属又は樹脂等の単体の材料で形成されていてもよい。

外装体４は、少なくともアルミニウムを含むことが好ましい。アルミニウムは、ＳＵＳ等の鉄系の材料と比較して、構造物との接触等によって変形しやすく、構造物が外装体４を貫通しやすい。上記第一及び第二実施形態では、保護体５を備えるため、外装体４に構造物が直接接触することを防止することにより、構造物が外装体４を貫通することを抑制することができる。また、仮に構造物が外装体４を貫通した場合でも、上述した通り、該構造物が電極体３の正極３１及び負極３２に直接接触するのを妨げることができる。

上記第一及び第二実施形態では、保護体５の厚みを外装体４の厚みよりも小さい場合について説明したが、これに限定されるものではない。電極体３及び外装体４よりも保護体５の対抗強度が高くなる厚みであれば、保護体５の厚みが外装体４の厚みよりも大きくてもよい。ただし、蓄電素子１又は蓄電装置２の全体の厚みを抑える観点から、保護体５の厚みは、外装体４の厚みよりも小さいことが好ましい。また、蓄電素子１の放熱性が低下することを抑制する観点から、保護体５の厚みは、１５０μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましい。

上記第一及び第二実施形態では、保護体５の刺衝に対する対抗強度は、セパレータ３３よりも高い場合について説明したが、これに限定されるものではない。保護体５の刺衝に対する対抗強度がセパレータ３３よりも低い場合であっても、正極３１、負極３２、及び外装体４よりも高い場合であれば、保護体５よりも先に正極３１、負極３２、及び外装体４が損傷するため、構造物が電極体３の正極３１及び負極３２に直接接触することを妨げることができる。

セパレータ３３の刺衝に対する対抗強度が保護体５よりも高い場合、構造物が電極体３内に侵入したときに、セパレータ３３が破断せずに構造物に引きずられることがある。セパレータ３３が構造物に引きずられた結果、セパレータ３３が元の位置からずれ、正極３１と負極３２とが直接接触する可能性が生じる。このような可能性を低減する観点から、保護体５の刺衝に対する対抗強度は、セパレータ３３よりも高く設定されることが好ましい。

上記第一及び第二実施形態では、電極体３は、セパレータ３３を有している場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、正極３１又は負極３２の表面に絶縁性の被膜が形成される場合等、互いの絶縁を確保できていれば、電極体３がセパレータ３３を有していなくてもよい。

上記第一及び第二実施形態では、保護体５は、正極３１及び負極３２が積層される方向で、電極体３に重なる領域に配置される場合について説明したが、これに限定されるものではない。保護体５は、正極３１及び負極３２が積層される方向と交差する方向で、電極体３に重なる領域に配置されていてもよい。これらの場合でも、保護体５の存在により、構造物が正極３１及び負極３２に直接接触することを妨げることができる。

上記第一及び第二実施形態では、保護体５が矩形状である場合について説明したが、これに限定されるものではない。保護体５は、角の一部が面取りされた略矩形状であってもよい。また、外装体４又は電極体３の形状に合わせて、保護体５の形状を適宜変更してもよい。

また、上記第一及び第二実施形態においては、蓄電素子１が充放電可能な非水電解質二次電池（例えばリチウムイオン二次電池）として用いられる場合について説明したが、蓄電素子１の種類や大きさ（容量）は任意である。また、上記実施形態において、蓄電素子１の一例として、リチウムイオン二次電池について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明は、種々の二次電池、その他、一次電池や、電気二重層キャパシタ等のキャパシタの蓄電素子にも適用可能である。

１…蓄電素子、２…蓄電装置、３…電極体、３０１，３０２…積層領域、３１…正極、３１１，３２１…単層領域、３１２…正極金属箔、３１３…正極活物質層、３２…負極、３２２…負極金属箔、３２３…負極活物質層、３３…セパレータ、３５…正極タブ、３６…負極タブ、４…外装体、４０…壁体、４１…平面部、４２…側面部、４２１…第一側面部、４２２…第二側面部、４２３…第三側面部、４２４…第四側面部、４３…封止部、４５…内部空間、５…保護体、５１…被覆部、５２…固定部、５３…非固定部、６１…保持部材、６２…終端部材、６３…開口、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４…保護体の長さ、Ｗ…外装体の総厚み、Ｐ…釘、Ｓ…容器、Ｔ…試験対象、ａ…伸長前の長さ、ｂ…最大変位量、ｃ…伸長後の長さ、α…角度

Claims (14)

1. 正極と負極とが積層された電極体と、
   前記電極体を収容する外装体と、
   前記外装体に重ね合わされた電気絶縁性を有する保護体とを備え、
   前記保護体は、前記正極、前記負極、及び前記外装体のそれぞれよりも刺衝に対する対抗強度が高く設定されていることを特徴とする蓄電素子。
2. 前記保護体は、所定の伸び率以上の伸縮性を有し、該所定の伸び率は、前記保護体の両端縁を結ぶ直線の長さをＬ、前記正極及び前記負極の積層方向における前記外装体の総厚みをＷとしたときに、以下の式（１）によって得られた値に設定される請求項１に記載の蓄電素子。
   （Ｌ＋２Ｗ）／Ｌ ・・・（１）
3. 前記保護体は、前記両端縁としての一対の長辺と各長辺よりも短い一対の短辺とを有する略矩形状に形成されるとともに、前記短辺が延びる方向及び前記長辺が延びる方向に伸縮可能に構成され、前記短辺が延びる方向及び前記長辺が延びる方向における前記所定の伸び率は、前記式（１）に、前記直線の長さＬとして前記短辺の長さＬａを代入して得られた値に設定される請求項２に記載の蓄電素子。
4. 前記保護体は、前記積層方向に直交する第一方向と前記積層方向及び前記第一方向に直交する第二方向との双方向に伸縮可能に構成され、前記第一方向及び前記第二方向における前記所定の伸び率は、前記式（１）に前記直線の長さＬとして前記第一方向における前記両端縁を結ぶ直線の長さＬｂを代入して得られた値又は、前記式（１）に前記第二方向における前記両端縁を結ぶ直線の長さＬｃを代入して得られた値のうち、大きい方の値に設定される請求項２に記載の蓄電素子。
5. 前記電極体は、前記正極及び前記負極がそれぞれ複数積層され、
   前記保護体は、前記積層方向で前記電極体に重なる領域に配置されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の蓄電素子。
6. 前記積層方向における前記保護体の厚みは、前記積層方向における前記外装体の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の蓄電素子。
7. 正極と負極とが積層された電極体と前記電極体を収容する外装体とを備える蓄電素子であって、前記正極及び前記負極の積層方向に並ぶ複数の蓄電素子と、
   前記複数の蓄電素子のうち隣り合う２つの蓄電素子の間に配置された電気絶縁性を有する保護体とを備え、
   前記保護体は、前記２つの蓄電素子における前記正極、前記負極、及び前記外装体のそれぞれよりも刺衝に対する対抗強度が高く設定されていることを特徴とする蓄電装置。
8. 前記保護体は、所定の伸び率以上の伸縮性を有し、該所定の伸び率は、前記保護体の両端縁を結ぶ直線の長さをＬ、隣り合う蓄電素子における前記正極及び前記負極の積層方向の前記外装体の総厚みをＷとしたときに、以下の式（２）によって得られた値に設定される請求項７に記載の蓄電装置。
   （Ｌ＋２Ｗ）／Ｌ ・・・（２）
9. 前記保護体は、前記両端縁としての一対の長辺と各長辺よりも短い一対の短辺とを有する略矩形状に形成されるとともに、前記短辺が延びる方向及び前記長辺が延びる方向に伸縮可能に構成され、前記短辺が延びる方向及び前記長辺が延びる方向における前記所定の伸び率は、前記式（２）に、前記直線の長さＬとして前記短辺の長さＬｄを代入して得られた値に設定される請求項８に記載の蓄電装置。
10. 前記保護体は、前記積層方向に直交する第一方向と前記積層方向及び前記第一方向に直交する第二方向との双方向に伸縮可能に構成され、前記第一方向及び前記第二方向における前記所定の伸び率は、前記式（２）に前記直線の長さＬとして前記第一方向における前記両端縁を結ぶ直線の長さＬｅを代入して得られた値又は、前記式（２）に前記第二方向における前記両端縁を結ぶ直線の長さＬｆを代入して得られた値のうち、大きい方の値に設定される請求項８に記載の蓄電装置。
11. 前記蓄電装置は、前記蓄電素子に隣り合う電気絶縁性を有する保持部材であって、前記外装体を部分的に被覆する少なくとも一つの保持部材を備え、
    前記保護体は、前記外装体における少なくとも前記保持部材による非被覆領域に配置されていることを特徴とする請求項７〜１０の何れか１項に記載の蓄電装置。
12. 前記蓄電装置は、前記複数の蓄電素子のうち前記積層方向の端部に配置される蓄電素子に隣接して配置される終端部材を備え、
    前記端部に配置される蓄電素子と前記終端部材との間に配置された電気絶縁性を有する保護体をさらに有することを特徴とする請求項７〜１１の何れか１項に記載の蓄電装置。
13. 前記電極体は、前記正極及び前記負極がそれぞれ複数積層され、
    前記保護体は、前記２つの蓄電素子における前記電極体と前記外装体とが重なる領域に配置されていることを特徴とする請求項７〜１２の何れか１項に記載の蓄電装置。
14. 前記積層方向における前記保護体の厚みは、前記積層方向における前記外装体の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項７〜１３の何れか１項に記載の蓄電装置。