JP2016115410A

JP2016115410A - 蓄電素子及びその製造方法

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Publication number: JP2016115410A
Application number: JP2014250610A
Authority: JP
Inventors: 謙志河手; Kenji Kawate
Original assignee: GS Yuasa Corp
Current assignee: GS Yuasa Corp
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2034-12-11
Also published as: JP6787650B2

Abstract

【課題】蓄電素子の電極体を外装体に収容する際に、セパレータに過度の負荷が作用するのを防止する。
【解決手段】電極体２０は、正極シート２１と負極シート２２とをセパレータ２３を介在するように重ね合わせて巻回軸回りに巻回してなる。巻回軸が延びる方向から見ると、電極体２０の端部２０ａは、互いに対向する一対の直線部２０ｃ，２０ｃと、これらの直線部２０ｃ，２０ｃを接続するように互いに対向する一対の湾曲部２０ｄ，２０ｄとを備える。上部スペーサ９０は、蓋１２と電極体２０の端部２０ａとの間に配置され、直線部２０ｃ，２０ｃを覆う下面９２ｃよりも、湾曲部２０ｄ，２０ｄを覆う下面９３ｄの方が蓋１２からの突出量が小さい。
【選択図】図５

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池のような非水電解質二次電池を含む蓄電素子に関する。

特許文献１に開示された二次電池は、ケース本体と、ケース本体の開口を閉じる蓋と、ケース本体内に収容された電極体とを備える。電極体は、正負の電極シートを、セパレータを介して交互に積層するように巻回したものである。電極体は、巻回の軸線（巻回軸）が上下方向に延びる姿勢でケース本体内に収容されている。電極体と蓋との間には絶縁のための上部スペーサが配置されている。

特開２００６−１２０６３４号公報

特許文献１に開示された二次電池では、電極体をケース本体に収容する作業時に、筒状の電極体の端部が上部スペーサを介して押圧される。具体的には、電極体の端部からセパレータが突出しているので、かかるセパレータの突出部分が上部スペーサにより押圧される。特許文献１には、電極体の端部から突出するセパレータに過度な負荷が作用することを防止することについて、特段の考慮はされていない。

本発明は、蓄電素子の電極体を外装体に収容する際に、セパレータに過度の負荷が作用するのを防止することを課題とする。

本発明の第１の態様は、端部が、互いに対向する一対の直線部と、これらの直線部を接続するように互いに対向する一対の湾曲部とを有する電極体と、底部とこの底部に対向する開口を有するケース本体と、前記ケース本体の前記開口を閉じる蓋とを備え、前記端部が前記蓋部と対向する姿勢で前記電極体が前記ケース本体内に収容されている外装体と、前記蓋と前記電極体の前記端部との間に配置され、前記電極体の前記一対の直線部を覆う第１部分と、前記電極体の前記湾曲部を覆う第２部分とを有する上部スペーサと備え、前記第１部分の前記蓋の最も前記ケース本体側の部分からの突出量よりも、前記第２部分の前記蓋の最も前記ケース本体側の部分からの突出量が小さい蓄電素子、を提供する。

具体的には、前記電極体は、金属箔と、前記金属箔に形成された活物質層とをそれぞれ備える、正極電極シート及び負極電極シートと、セパレータとを備え、前記正極シート前記負極シートとを前記セパレータを介在するように重ね合わせて巻回軸回りに巻回してなり、前記セパレータの縁部を前記巻回軸に向けて折り曲げた折り曲げ部を備える。

セパレータの縁部に折り曲げ部を設けているので、電極体の湾曲部は直線部よりも蓋側に突出している。上部スペーサの第１部分（電極体の直線部と対向する）よりも第２部分（電極体の湾曲部）の方が、蓋からの突出量が小さい。そのため、ケース本体へ収容された電極体を上部スペーサでケース本体の底部へ向けて押圧する際に、上部スペーサの第１部分が電極体の直線部を押圧する押圧力と、上部スペーサの第２部分が電極体の湾曲部を押圧する押圧力とを均一化でき、電極体の湾曲部におけるセパレータの縁部に過度の負荷が作用しない。

本発明の第２の態様は、端部が、互いに対向する一対の直線部と、これらの直線部を接続するように互いに対向する一対の湾曲部とを有する電極体と、底部とこの底部に対向する開口を有するケース本体と、前記ケース本体の前記開口を閉じる蓋とを備え、前記端部が前記蓋部と対向する姿勢で前記電極体が前記ケース本体内に収容されている外装体と、前記蓋と前記電極体の前記端部との間に配置され、前記電極体の前記直線部のみを覆う上部スペーサとを備える、蓄電素子を提供する。

本発明の第３の態様は、以下を備える蓄電素子の製造方法を提供する。端部が、互いに対向する一対の直線部と、これらの直線部を接続するように互いに対向する一対の湾曲部とを有する電極体を準備する。上部スペーサを介在させて、前記電極体を蓋に組み付け、前記上部スペーサは、前記電極体の前記直線部と対向する第１部分と、前記電極体の前記湾曲部と対向する第２部分とを備え、前記第１部分の前記蓋の最も前記ケース本体側の部分からの突出量よりも、前記第２部分の前記蓋の最も前記ケース本体側の部分からの突出量が小さくい。前記電極体をケース本体の開口からケース本体内に挿入する。前記蓋を前記ケース本体の前記開口に向けて押すことで、前記上部スペーサの前記第１部分を前記電極体の前記端部の前記直線部に押圧すると共に、前記上部スペーサの前記第２部分を前記電極体の前記端部の前記湾曲部に押圧する。

本発明の第４の態様は、以下を備える蓄電素子の製造方法を提供する。端部が、互いに対向する一対の直線部と、これらの直線部を接続するように互いに対向する一対の湾曲部とを有する電極体を準備する。上部スペーサを介在させて、前記電極体を蓋に組み付け、前記上部スペーサは、前記電極体の前記直線部と対向する部分のみを備える。前記蓋を前記ケース本体の前記開口に向けて押すことで、前記上部スペーサを前記電極体の前記端部の前記直線部に押圧する。

本発明に係る蓄電素子及びその製造方法によれば、電極体をケースに収容する際に、セパレータの縁部に過度の負荷が作用するのを防止できる。

本発明の第１実施形態に係るリチウムイオン二次電池の縦断面図。図１のリチウムイオン二次電池の分解斜視図。電極体の斜視図。電極体の展開図。図１の部分Ｖの拡大図。図１の部分VIの拡大図。電極体及び集電体の斜視図。図１のリチウムイオン二次電池の一部破断部分斜視図。図１のリチウムイオン二次電池の一部破断分解側面図。電極体の側面図。電極体の部分平面図。電極体の部分底面図。図１０の線XIII-XIIIでの模式的な部分断面図。図１０の線XIV-XIVでの模式的な部分断面図。セパレータに折り曲げ部を設ける前の電極体の模式的な部分断面図。上部スペーサの上方から見た斜視図。上部スペーサの下方から見た斜視図。上部スペーサの部分底面図。図１８の線XIX-XIXでの模式的な断面図。第２実施形態に係る上部スペーサの下方から見た斜視図。第２実施形態に係る上部スペーサの部分底面図。図２１の線XXII-XXIIでの模式的な断面図。本発明の第３実施形態に係るリチウムイオン二次電池の図５と同様の断面図。本発明の第４実施形態に係るリチウムイオン二次電池の図６と同様の断面図。

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。

図１及び図２は、本発明の実施形態に係るリチウムイオン二次電池（以下、単に電池という）１を示す。

（全体構成）
図１及び図２を参照すると、電池１は、外装体１０、電極体２０、絶縁シート３０、底部スペーサ４０、正極及び負極の外部端子５０Ａ，５０Ｂ、正負の集電体５０Ａ，５０Ｂ、上側パッキン７０Ａ，７０Ｂ、下側パッキン８０Ａ，８０Ｂ、及び上部スペーサ９０を備える。

外装体１０は、ケース本体１１と、ケース本体１１の開口１１ａを閉じる蓋１２とを備える。本実施形態では、ケース本体１１と蓋１２は、アルミニウム又はアルミニウム合金製である。ケース本体１１は、長方形板状の底壁部（底部）１１ｂと、底壁部１１ｂの長辺から立ち上がる一対の長側壁部１１ｃと、底壁部１１ｂの短辺から立ち上がる一対の短側壁部１１ｄとを備える。蓋１２は概ね長方形板状である。長側壁部１１ｃと短側壁部１１ｄの上端が、ケース本体１１の開口１１ａを画定している。電解液が充填されたケース本体１１内には、電極体２０が収容されている。電極体２０は絶縁シート３０で覆われている。電極体２０とケース本体１１の底壁部１１ｂの間に底部スペーサ４０が介在している。下側パッキン８０Ａ，８０Ｂと上部スペーサ９０も、ケース本体１１内に収容されている。

図３及び図４を併せて参照すると、電極体２０は、いずれも一定幅の長尺な帯状である正極電極シート２１、負極電極シート２２、及び微多孔性樹脂シートからなる２枚のセパレータ２３，２３を重ね合わせて、概ね高扁平率の長楕円状に巻回したものである。正極電極シート２１の一つの層と、それに隣接する負極電極シート２２の一つの層との間には、２枚のセパレータ２３，２３のうちのいずれか一方が介在している。正極電極シート２１、負極電極シート２２、及び２枚のセパレータ２３，２３の巻回の軸線（巻回軸）は、図３において符号Ａで概念的に示されている。電極体２０は、巻回軸Ａが概ねケース本体１１の底壁部１１ｂと蓋１２が対向する方向（図１において上下方向）に延びる姿勢で、ケース本体１１内に収容されている。

図３に示すように、巻回軸Ａの延びる方向から見た電極体２０の端部２０ａ，２０ｂは、互いに対向する一対の直線部２０ｃ，２０ｃと、これらの直線部２０ｃ，２０ｃを接続するように互いに対向する一対の湾曲部２０ｄ，２０ｄとを有する。直線部２０ｃは、設計上において直線状に延びる部分である。実際に外装体１０に電極体２０が収容された状態において、直線部２０ｃは、完全な直線状に配置されるとは限らず、全体的には直線に近い形状となるように撓んだ状態で配置されることもある。

正極電極シート２１は、帯状の正極金属箔２４と、この正極金属箔２４の両面に形成された正極活物質層２５とを備える。正極電極シート２１の幅方向の一方（図３及び図４において下側）の端部では、正極活物質層２５が正極金属箔２４の側縁まで設けられている。正極電極シート２１の幅方向の他方（図３及び図４において上側）の端部には、正極活物質層２５を設けずに、正極金属箔２４を露出させた未塗工部２４ａが設けられている。

負極電極シート２２は、帯状の負極金属箔２６と、この負極金属箔２６の両面に形成された負極活物質層２７とを備える。負極電極シート２２の幅方向の一方（図３及び図４において下側）の端部では、負極活物質層２７が負極金属箔２６の側縁まで設けられている。負極電極シート２２の幅方向の他方（図３及び図４において上側）の端部には、負極活物質層２７を設けずに、負極金属箔２６を露出させた未塗工部２６ａが設けられている。正極電極シート２１の幅よりも負極電極シート２０の幅が大きく、セパレータ２３の幅は負極電極シート２０の幅より大きい。

正極金属箔２４には、未塗工部２４ａから幅方向外向きに突出する複数の突部２４ｂが、長手方向に間隔をあけて設けられている。正極電極シート２１、負極電極シート２２、及びセパレータ２３，２３を重ね合わせて巻回した状態では、複数の突部２４ｂが互い重ね合わされて電極体２０から突出するタブ状の部分（正極集電タブ２８）を形成している。負極金属箔２６にも正極金属箔２４の突部２４ｂと同様の複数の突部２６ｂが設けられており、これらの突部２６ｂが互い重ね合わされることで、電極体２０から突出する負極集電タブ２９が形成されている。

図３を参照すると、正極集電タブ２８と負極集電タブ２９は、電極体２０の一方の端部２０ａ（図３において上側の端部）から突出している。また、電極体２０の端部２０ａを巻回軸Ａの延びる方向から見たときの長手方向の中心線Ｂに対し、一対の直線部２０ｃ，２０ｃのうちの一方側（図３において手前側）から、正極集電タブ２８と負極集電タブ２９が突出している。

蓋１２の一端側（図１において左側）に正極の外部端子５０Ａが配置され、他端側（図１において右側）に負極の外部端子５０Ｂが配置されている。外部端子５０Ａ，５０Ｂは蓋１２の外側面（上側面）１２ａに配置される板状部５１Ａ，５１Ｂを備える。板状部５１Ａ，５１Ｂにはバスバーのような接続部材が溶接されて外部回路に接続される。

図１及び図２に加えて図５を参照すると、正極の外部端子５０Ａは、蓋１２の外側面１２ａに配置される板状部５１Ａと、板状部５１Ａの下面から下方に突出する円筒状の軸部５２を備える。板状部５１Ａと軸部５２は一体成形されている。軸部５２は、蓋１２を貫通してケース本体１１の内部に突出している。

正極の外部端子５０Ａの軸部５２の下端には拡径部５２ａが設けられ、それによって正極の外部端子５０Ａが蓋１２に対して加締固定されている。具体的には、外部端子５０Ａの板状部５１Ａと拡径部５２ａとの間に、絶縁樹脂製の上側パッキン７０Ａ、蓋１２、絶縁樹脂性の下側パッキン８０Ａ、及び正極の集電体６０Ａ（後述する被加締部６２Ａ）が挟み込まれることで、正極の外部端子５０Ａと集電体６０Ａが蓋１２に固定されている。蓋１２の外側面１２ａと外部端子５０Ａとの間に上側パッキン７０Ａが介装され、蓋１２の内側面（下側面）１２ｂと集電体６０Ａとの間に、下側パッキン８０Ａが介装されている。本実施形態では、正極の外部端子５０と集電体６０Ａは、アルミニウム又はアルミニウム合金製である。

図１及び図２に加えて図６を参照すると、負極の外部端子５０Ｂは、蓋１２の外側面１２ａに配置される板状部５１Ｂと、板状部５１Ｂとは別体のリベット５３を備える。板状部５１Ｂに形成された貫通孔にリベット５３の上端の顎部５３ａが圧入され、それによってリベット５３が板状部５１Ｂに固定されている。リベット５３は板状部５１Ｂの下面から下方に突出し、蓋１２を貫通してケース本体１１の内部に突出している。

負極の外部端子５０Ａのリベット５３の下端には拡径部５３ｂが設けられ、それによって負極の外部端子５０Ｂが蓋１２に対して加締固定されている。具体的には、外部端子５０Ｂの板状部５１Ｂと拡径部５３ｂとの間に、絶縁樹脂製の上側パッキン７０Ｂ、蓋１２、絶縁樹脂製の下側パッキン８０Ｂ、及び負極の集電体６０Ｂが挟み込まれることで、負極の外部端子５０Ｂと集電体６０Ｂが蓋１２に固定されている。蓋１２の外側面１２ａと外部端子５０Ｂとの間に上側パッキン７０Ｂが介装され、蓋１２の内側面１２ｂと負極の集電体６０Ｂとの間に下側パッキン８０Ｂが介装されている。本実施形態では、負極の外部端子５０Ｂは板状部５１Ｂがアルミニウム又はアルミニウム合金製で、リベット５３が銅又は銅合金製である。また、負極の集電体６０Ｂは銅又は銅合金製である。

図７に最も明瞭に示すように、正極の集電体６０Ａは、被溶接部６１Ａと被加締部６２Ａを備える。被溶接部６１Ａは電極体２０の正極集電タブ２８に溶接されて、電気的かつ機械的に接続されている。被加締部６２Ａは、前述のように、正極の外部端子５０Ａの軸部５２に形成された拡径部５２ａによって蓋１２に対して加締固定されている。同様に、負極の集電体６０Ｂは、被溶接部６１Ｂと被加締部６２Ｂを備える。被溶接部６１Ｂは電極体２０の負極集電タブ２９に溶接されて、電気的かつ機械的に接続されている。被加締部６２Ｂは、前述のように、負極の外部端子５０Ｂのリベット５３に形成された拡径部５３ｂによって、蓋１２に対して加締固定されている。

図８及び図９に最も明瞭に示すように、電極体２０と蓋１２の内側面１２ａとの間には、上部スペーサ９０が介在している。

（電極体の詳細）
図１１及び図１２において矢印で概念的に示すように、電極体２０の端部２０ａ，２０ｂのいずれにおいても、これらの端部２０ａ，２０ｂから突出するセパレータ２３の縁部を、巻回軸Ａの延びる方向から見て電極体２０の内側（言い換えれば巻回軸Ａ側）に折り曲げている。図１３及び図１４をさらに参照すると、電極体２０の上側の端部２０ａでは、正極電極シート２１及び負極電極シート２２の縁部（上端）よりもセパレータ２３の縁部（上端）が上方に突出しており（図４の符号Ｃ１を併せて参照。）、この部分のセパレータ２３を電極体２０の内側に折り曲げて、折り曲げ部２３ａが形成されている。同様に、電極体２０の下側の端部２０ｂでは、正極電極シート２１及び負極電極シート２２の縁部（下端）よりもセパレータ２３の縁部（下端）が下方に突出しており（図４の符号Ｃ２を合わせて参照）、この部分のセパレータ２３を電極体２０の内側に折り曲げて、折り曲げ部２３ａが形成されている。

前述のように、電極体２０の上側の端部２０ａでは、一方の直線部２０ｃから正極集電タブ２８と負極集電体２９が突出している。電極体２０の端部２０ａでは、これら正極集電タブ２８と負極集電体２９が配置されている部分以外の部分のセパレータ２３に折り曲げ部２３ａが設けられている。一方、電極体２０の下側の端部２０ｂでは、一対の直線部２０ｃ，２０ｃ及び一対の湾曲部２０ｄ，２０ｄのすべてにおいて、セパレータ２３の折り曲げ部２３ａが設けられている。

図１３及び図１４（セパレータ２３に折り曲げ部２３ａが形成された状態）と、図１５（セパレータ２３に折り曲げ部２３ａが形成されていない状態）とを比較すれば明らかなように、折り曲げ部２３ａを形成することで正極電極シート２１と負極電極シート２２の幅方向の縁部がセパレータ２３により覆われる。このように、正極電極シート２１と負極電極シート２２の縁部を折り曲げ部２３ａで覆うことで、正極電極シート２１と負極電極シート２２とを確実に絶縁できる。

折り曲げ部２３ａを形成した後の、電極体２０の上側の端部２０ａからのセパレータ２３の縁部の突出量（図１３及び図１４に符号Ｄ１，Ｄ２で概念的に示す）は、折り曲げ部２３ａを形成する前の、電極体２０の端部２０ａからのセパレータ２３の縁部の突出量（図１５に符号Ｄ３で概念的に示す）よりも小さい。同様に、折り曲げ部２３ａを形成した後の、電極体２０の下側の端部２０ｂからのセパレータ２３の縁部の突出量も、折り曲げ部２３ａを形成する前の突出量よりも小さい。従って、折り曲げ部２３ａを形成することで、電極体２０を小型化し、それによって電池１を高容量化できる。

以上のように、電極体２０の端部２０ａ，２０ｂにセパレータ２３の折り曲げ部２３ａを設けることで、正極電極シート２１と負極電極シート２２を確実に絶縁しつつ、電極体２０を相対的に大型化して電池１を高容量化できる。

図４の符号Ｃ１，Ｃ２を参照すれば明らかなように、端部２０ａにおける負極電極シート２２の端縁（図において上端縁）からのセパレータ２３の端縁の突出量は、端部２０ｂにおける負極電極シート２２の端縁（図において下端縁）からのセパレータ２３の端縁の突出量よりも大きい。そのため、図１０に示すように、電極体２０の上側の端部２０ａにおけるセパレータ２３の折り曲げ部２３ａの突出量（符号δ１，δ２）は、下側の端部２０ｂにおけるセパレータ２３の折り曲げ部２３ａの突出量（符号δ３，δ４）よりも大きい。

電極体２０の端部２０ａ，２０ｂのいずれか一方にのみセパレータ２３の折り曲げ部２３ａを設けることによっても、正極電極シート２１と負極電極シート２２の確実な絶縁と、電池１の高容量化を図ることができる。

図２を参照すれば明らかなように、電極体２０の下側の端部２０ｂにセパレータ２３の折り曲げ部２３ａを設けることで、電極体２０をケース本体１１に収容する際に、端部２０ｂがケース本体１１の長側壁部１１ｃ及び短側壁部１１ｄの内面に沿って円滑に移動する。言い換えれば、電極体２０の下側の端部２０ｂにセパレータ２３の折り曲げ部２３ａを設けることで、電極体２０をケース本体１１に収容する際の作業性が向上する。

図１５を併せて参照すると、折り曲げ部２３ａを形成する前は、電極体２０の端部２０ａからのセパレータ２３の縁部の突出量（符号Ｄ３で概念的に示す。）は、直線部２０ｃと湾曲部２０ｄとで同一である。しかし、図１１の矢印から理解できるように、セパレータ２３の縁部を電極体２０の内側に折り曲げた場合、直線部２０ｃの部分では、複数のセパレータ２３は、巻回軸Ａの延びる方向から見たときの姿勢ないし形状を概ね維持したままで折り曲げられる。一方、湾曲部２０ｄの部分では、セパレータ２３を電極体２０の内側に向けて折り曲げると、巻回軸Ａの延びる方向から見たときの円弧状形状が縮小する。そのため、図１３及び図１４に示すように、直線部２０ｃにおけるセパレータ２３の折り曲げ部２３ａの折り曲げ量は、湾曲部２０ｄにおけるセパレータ２３の折り曲げ部２３ａの折り曲げ量よりも小さい。また、この折り曲げ量の差により、折り曲げ部２３ａの形成後は、湾曲部２０ｄにおける電極体２０の端部２０ａからのセパレータ２３の縁部の突出量（図１４に符号Ｄ２で概念的に示す。）は、直線部２０ｃにおける電極体２０の端部２０ａからのセパレータ２３の縁部の突出量（図１３に符号Ｄ１で概念的に示す。）よりも大きい。同様に、電極体２０の下側の端部２０ｂにおいても、セパレータ２３の縁部に折り曲げ部２３ａを形成しているため、湾曲部２０ｄにおけるセパレータ２３の縁部の突出量が、直線部２０ｃにおけるセパレータ２３の縁部の突出量よりも大きい。

以上の理由より、図１０に符号δ１，δ２で概念的に示すように、電極体２０の蓋１２（図１参照）と対向する上側の端部２０ａ（図において上側の端部）では、直線部２０ｃよりも湾曲部２０ｄが蓋体１２側（図において上側）へ突出している。また、図１０に符号δ３，δ４で概念的に示すように、電極体２０のケース本体１１の底壁部１１ｂと対する下側の端部２０ｂ（図において下側の端部）では、直線部２０ｃよりも湾曲部２０ｄが底壁部１１ｂ側（図において下側）へ突出している。

（上部スペーサ）
図１６及び図１７を参照すると、上部スペーサ９０は全体として蓋１２と同様の長方形状であり、中央部９１と、中央部９１から延びる一対の集電体収容部９２Ａ，９２Ｂを備える。集電体収容部９２Ａ，９２Ｂは、一端が中央部９１に連結し、他端が被加締部配置部９３Ａ，９３Ｂに連結している。中央部９１には蓋１２に設けられた安全弁と対向する開口９１ａが設けられている。図５及び図６を併せて参照すると、集電体収容部９２Ａ，９２Ｂは、側壁部９２ａと、側壁部９２ａの上端から延びる上壁部９２ｂと、側壁部９２ａの下端から上壁部９２ｂと概ね平行に延びる下壁部９２ｃとを備える。側壁部９２ａと反対側の上壁部９２ｂと下壁部９２ｃの端部間に、隙間９２ｅが形成されている。被加締部配置部９３Ａ，９３Ｂは、底壁部９３ａと、底壁部９３ａ上に形成された内側周壁部９３ｂとを備える。また、底壁部９３ａ上には、内側周壁部９３ｂを取り囲むように外側周壁部９３ｃが設けられている。

上部スペーサ９０は、集電体６０Ａ，６０Ｂを蓋１２及び電極体２０に対して絶縁している。また、上部スペーサ９０は、被加締部６２Ａ，６２Ｂを電極体２０に対して絶縁している。具体的には、蓋１２に加締固定された正負の集電体６０Ａ．６０Ｂの被溶接部６１Ａ，６１Ｂ（例えば図８参照）に、電極体２０の正極集電タブ２８と負極集電タブ２９がそれぞれ溶接される。その後、図９に示すように、正極集電タブ２８と負極集電タブ２９を折り畳んだ状態で、上壁部９２ｂと下壁部９２ｃの隙間９２ｅから集電体６０Ａ，６０Ｂを差し込んで、電極体２０を蓋１２に組み付ける。上壁部９２ｂにより集電体６０Ａ，６０Ｂが蓋１２に対して絶縁され、下壁部９２ｃにより集電体６０Ａ，６０Ｂが電極体２０に対して絶縁される。また、集電体６０Ａ，６０Ｂを上壁部９２ｂと下壁部９２ｃの間に配置した状態では、被加締部６２Ａ，６２Ｂは、被加締部配置部９３Ａ，９３Ｂに配置されて蓋１２に対して絶縁される。

電極体２０を蓋１２に組み付けた後、電極体２０をケース本体１１内に開口１１ａから挿入し、さらに蓋１２をケース本体１１の底壁部１１ｂに向けて押すことで、上部スペーサ９０によって電極体２０の上側の端部２０ａを押圧する。その後、蓋１２がケース本体１１に溶接される。

図１７から図１９を参照すると、中央部９１と集電体収容部９２Ａ，９２Ｂの下壁部９２ｃとの下面（上部スペーサの第１部分）９２ｄと、被加締部配置部９３Ａ，９３Ｂの底壁部９３ａの下面（上部スペーサの第２部分）９３ｄは、いずれも平坦面であり、傾斜面９４で連結されている。平坦面とは、幾何学的に意味での平面に限らず、製造誤差等に起因する不可避的な凹凸が形成されている場合や、下面９２ｄ，９３ｄ間の高低差に対して実質的に平坦とみなせるような凹凸が形成されている場合も含む。図５及び図６を併せて参照すると、中央部９１と集電体収容部９２Ａ，９２Ｂの下壁部９２ｃの下面９２ｄが、電極体２０の上側の端部２０ａのうち直線部２０ｃの上方を覆う。また、被加締部配置部９３Ａ，９３Ｂの底壁部９３ａの下面９３ｄが、電極体２０の上側の端部２０ａのうち湾曲部２０ｄの部分の上方を覆う。

図１９に概念的に示すように、被加締部配置部９３Ａ，９３Ｂの底壁部９３ａの下面９３ｄと、中央部９１と集電体収容部９２Ａ，９２Ｂの下壁部９２ｃの下面９２ｄとの間には、段差が設けられている。具体的には、中央部９１と集電体収容部９２Ａ，９２Ｂの下壁部９２ｃの下面９２ｄから蓋１２の内側面１２ｂの最下端（蓋１２の内側面１２ｂの最もケース本体１１の底壁部１１ｂ）までの距離Ｅ１よりも、被加締部配置部９３Ａ，９３Ｂの底壁部９３ａの下面９３ｄから蓋１２の内側面１２ｂの最下端（蓋１２の内側面１２ｂの最もケース本体１１の底壁部１１ｂ側）までの距離Ｅ２が短い。言い換えれば、中央部９１と集電体収容部９２Ａ，９２Ｂの下壁部９２ｃの下面９２ｄよりも被加締部配置部９３Ａ，９３Ｂの底壁部９３ａの下面９３ｄが上側（蓋１２側）に位置している。さらに言い換えれば、中央部９１と集電体収容部９２Ａ，９２Ｂの下壁部９２ｃの下面９２ｄの、蓋１２の内側面１２ｂの最下端（蓋１２の内側面１２ｂの最もケース本体１１の底壁部１１ｂ側）からの突出量Ｅ１よりも、被加締部配置部９３Ａ，９３Ｂの底壁部９３ａの下面９３ｄの、蓋１２の内側面１２ｂの最下端（蓋１２の内側面１２ｂの最もケース本体１１の底壁部１１ｂ側）からの突出量Ｅ２が小さい。

前述のように、湾曲部２０ｄにおける電極体２０の端部２０ａからのセパレータ２３の縁部の突出量（図１０の符号δ２と図１４の符号Ｄ２参照）は、直線部２０ｃにおける電極体２０の端部２０ａからのセパレータ２３の縁部の突出量（図１０の符号δ１と図１３の符号Ｄ１参照）よりも大きい。従って、仮に上部スペーサ９０の下面全体が平坦、すなわち集電体収容部９２Ａ，９２Ｂの下壁部９２ｃの下面９２ｄと被加締部配置部９３Ａ，９３Ｂの底壁部９３ａの下面９３ｄが同一高さであると、蓋１２をケース本体１１の開口１１ａに向けて押すことで、上部スペーサ９０によって電極体２０の上側の端部２０ａを押圧する際に、押圧力が不均一となる。具体的には、電極体２０の端部２０ａのうち湾曲部２０ｄが過度に強く押圧され、直線部２０ｃが実質的に押圧されない状態が生じる。このような状態が生じると、上部スペーサ９０によって過度に強く押圧された電極体２０の湾曲部２０ｄにおいて、セパレータ２３の破損、正極電極シート２１や負極電極シート２２の損傷（例えば活物質層の金属箔からの剥離）等が生じる可能性がある。

しかし、本実施形態では、上部スペーサ９０は、集電体収容部９２Ａ，９２Ｂの下壁部９２ｃの下面９２ｄよりも被加締部配置部９３Ａ，９３Ｂの底壁部９３ａの下面９３ｄが上側（蓋１２側）に位置しているので、集電体収容部９２Ａ，９２Ｂの下壁部９２ｃの下面９２ｄが電極体２０の直線部２０ｃを押圧する押圧力と、被加締部配置部９３Ａ，９３Ｂの底壁部９３ａの下面９３ｄが電極体の湾曲部を押圧する押圧力とを均一化できる。つまり、電極体２０の上側の端部２０ａは、直線部２０ｃと湾曲部２０ｄとが均一に上部スペーサ９０により押圧され、湾曲部２０ｄに過度の負荷が作用することがない。その結果、上部スペーサ９０によって電極体２０の上側の端部２０ａを押圧する際に、電極体２０の端部２０ａにセパレータ２３の破損、正極電極シート２１や負極電極シート２２の損傷等が生じるのを確実に防止できる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、上部スペーサ９０の形状のみが第１実施形態と異なる。図２０から図２２を参照すると、本実施形態における上部スペーサ９０は、中央部９１と集電体収容部９２Ａ，９２Ｂの下壁部９２ｃの下面（上部スペーサの第１部分）９２ｄは、平坦面である。集電体収容部９２Ａ，９２Ｂの下壁部９２ｃの下面９２ｄと傾斜面９４を介して接続されている被加締部配置部９３Ａ，９３Ｂの底壁部９３ａの下面（上部スペーサの第２部分）９３ｄは、平坦面である基部（上部スペーサの第３部分）９３ｅと、この基部９３ｅから蓋１２に向けて滑らかに窪んだ凹部（上部スペーサの第４部分）９３ｆとを備える。巻回軸Ａが延びる方向から見た凹部９３ｆの輪郭は、概ね馬蹄形状であり、同じ方向から見た電極体２０の湾曲部２０ｄの外形輪郭と一致ないし適合している。

図２２に概念的に示すように、被加締部配置部９３Ａ，９３Ｂの底壁部９３ａの下面９３ｄと、集電体収容部９２Ａ，９２Ｂの下壁部９２ｃの下面９２ｄとの間には、段差が形成されている。具体的には、集電体収容部９２Ａ，９２Ｂの下壁部９２ｃの下面９２ｄの蓋１２の内側面１２ｂの最下端からの突出量Ｅ１よりも、被加締部配置部９３Ａ，９３Ｂの底壁部９３ａの下面９３ｄのうちの基部９３ｅの蓋１２の内側面１２の最下端からの突出量Ｅ２が短い。また、基部９３ｅの蓋１２の内側面１２ｂの最下端からの突出量距離Ｅ２よりも、凹部９３ｆの部分の蓋１２の内側面１２ｂの最下端からの突出量Ｅ３が短い。

被加締部配置部９３Ａ，９３Ｂの底壁部９３ａの下面９３ｄには、基部９３ｅから蓋１２に向けて滑らかに窪んだ凹部９３ｆが設けられている。そのため、蓋１２をケース本体１１の底壁部１１ｂに向けて押すことで、上部スペーサ９０によって電極体２０の上側の端部２０ａを押圧する際、電極体２０の上側の端部２０ａから突出しているセパレータ２３の縁部が凹部９３ｆに沿って折り曲げられる。この凹部９３ｆに沿った折り曲げによって、セパレータ２３の縁部に折り曲げ部２３ａが形成されている。言い換えれば、凹部９３ｆは、蓋１２をケース本体１１の底壁部１１ｂに向けて押す際に、セパレータ２３の縁部に折り曲げ部を形成するためのガイドとして機能する。

（第３実施形態）
第３実施形態も、上部スペーサ９０形状のみが第１実施形態と異なる。図２３及び図２４を参照すると、本実施形態における上部スペーサ９０は、中央部９１（図１参照）と、この中央部９１に一端が接続された一対の集電体収容部９２Ａ，９２Ｂを備える。個々の集電体収容部９２Ａ，９２Ｂの他端は、外部電極５０Ａ，５０Ｂの拡径部５２ａ，５３ｂよりも中央部９１側で終端している。つまり、個々の集電体収容部９２Ａ，９２Ｂの他端には、第１実施形態における被加締部配置部９３Ａ，９３Ｂ（例えば、図５及び図６参照）に相当する部分が設けられていない。

図２３及び図２４に示すように、中央部９１と集電体収容部９２Ａ，９２Ｂの下壁部９２ｃとの下面９２ｄが、電極体２０の上側の端部２０ａのうち直線部２０ｃの上方を覆う。また、電極体２０の上側の端部２０ａのうち湾曲部２０ｄは、上部スペーサ９０が介在することなく、蓋１２の内側面１２ｂと対向している。

蓋１２をケース本体１１の底壁部１１ｂに向けて押すことで、上部スペーサ９０によって電極体２０の上側の端部２０ａを押圧する際、直線部２０ｃは中央部９１と集電体収容部９２Ａ，９２Ｂの下壁部９２ｃとの下面９２ｄが押圧されている。一方、この際、電極体２０の端部２０ａの湾曲部２０ｄは、上部スペーサ９０によって押圧されない。そのため、電極体２０の湾曲部２０ｄが過度に強く押圧されず、湾曲部２０ｄにおけるセパレータ２３の損傷、正極電極シート２１や負極電極シート２２の損傷等を防止できる。

本発明は、リチウムイオン電池を含む非水電解質二次電池のような二次電池に限定されず、一次電池、キャパシタを含む種々の蓄電素子に適用できる。

１電池
１０外装体
１１ケース本体
１１ａ開口
１１ｂ底壁部
１１ｃ長側壁部
１１ｄ短側壁部
１２蓋
１２ａ外側面
１２ｂ内側面
２０電極体
２０ａ，２０ｂ端部
２０ｃ直線部
２０ｄ湾曲部
２１正極電極シート
２２負極電極シート
２３セパレータ
２３ａ折り曲げ部
２４正極金属箔
２４ａ未塗工部
２４ｂ突部
２５正極活物質層
２６負極金属箔
２６ａ未塗工部
２６ｂ突部
２７負極活物質層
２８正極集電タブ
２９負極集電タブ
３０絶縁シート
４０底部スペーサ
５０Ａ，５０Ｂ外部端子
５１Ａ，５１Ｂ板状部
５２軸部
５２ａ拡径部
５３リベット
５３ａ顎部
５３ｂ拡径部
６０Ａ，６０Ｂ集電体
６１Ａ，６１Ｂ被溶接部
６２Ａ，６２Ｂ被加締部
７０Ａ，７０Ｂ上側パッキン
８０Ａ，８０Ｂ下側パッキン
９０上部スペーサ
９１中央部
９１ａ開口
９２Ａ，９２Ｂ集電体収容部
９２ａ側壁部
９２ｂ上壁部
９２ｃ下壁部
９２ｄ下面
９２ｅ隙間
９３Ａ，９３Ｂ被加締部配置部
９３ａ底壁部
９３ｂ内側周壁部
９３ｃ外側周壁部
９３ｄ下面
９３ｅ基部
９３ｆ凹部
９４傾斜面

Claims

端部が、互いに対向する一対の直線部と、これらの直線部を接続するように互いに対向する一対の湾曲部とを有する電極体と、
底部とこの底部に対向する開口を有するケース本体と、前記ケース本体の前記開口を閉じる蓋とを備え、前記端部が前記蓋部と対向する姿勢で前記電極体が前記ケース本体内に収容されている外装体と、
前記蓋と前記電極体の前記端部との間に配置され、前記電極体の前記一対の直線部を覆う第１部分と、前記電極体の前記湾曲部を覆う第２部分とを有する上部スペーサと
備え、
前記第１部分の前記蓋の最も前記ケース本体側の部分からの突出量よりも、前記第２部分の前記蓋の最も前記ケース本体側の部分からの突出量が小さい、蓄電素子。
前記電極体は、金属箔と、前記金属箔に形成された活物質層とをそれぞれ備える、正極電極シート及び負極電極シートと、セパレータとを備え、前記正極シート前記負極シートとを前記セパレータを介在するように重ね合わせて巻回軸回りに巻回してなり、前記セパレータの縁部を前記巻回軸に向けて折り曲げた折り曲げ部を備える、請求項１に記載の蓄電素子。
前記上部スペーサの前記第１部分は平坦面である、請求項２に記載の蓄電素子。
前記上部スペーサの前記第２部分は、平坦面である第３部分と、前記第３部分から前記蓋に向けて窪み、前記電極体の前記湾曲部と適合する輪郭を有する第４部分とを備える、請求項２に記載の蓄電素子。
前記正極及び負極電極シートは、前記金属箔のうち前記活物質層が設けられていない未塗工部から突出する複数の突部をそれぞれ備え、
前記電極体は、前記正極電極シートの前記複数の突部が互いに重ね合わせられて前記セパレータから突出する正極集電タブを構成し、かつ前記負極電極シートの前記複数の突部が互いに重ね合わせられて前記セパレータから突出する負極集電タブを構成するように、前記正極シートと前記負極シートとを前記セパレータを介在するように重ね合わせて前記巻回軸回りに巻回してなり、前記端部では、前記一対の直線部の一方側に前記正極集電タブと前記負極集電タブが配置されている、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の蓄電素子。
端部が、互いに対向する一対の直線部と、これらの直線部を接続するように互いに対向する一対の湾曲部とを有する電極体と、
底部とこの底部に対向する開口を有するケース本体と、前記ケース本体の前記開口を閉じる蓋とを備え、前記端部が前記蓋部と対向する姿勢で前記電極体が前記ケース本体内に収容されている外装体と、
前記蓋と前記電極体の前記端部との間に配置され、前記電極体の前記直線部のみを覆う上部スペーサと
を備える、蓄電素子。
端部が、互いに対向する一対の直線部と、これらの直線部を接続するように互いに対向する一対の湾曲部とを有する電極体を準備し、
上部スペーサを介在させて、前記電極体を蓋に組み付け、前記上部スペーサは、前記電極体の前記直線部と対向する第１部分と、前記電極体の前記湾曲部と対向する第２部分とを備え、前記第１部分の前記蓋の最も前記ケース本体側の部分からの突出量よりも、前記第２部分の前記蓋の最も前記ケース本体側の部分からの突出量が小さく、
前記電極体をケース本体の開口からケース本体内に挿入し、
前記蓋を前記ケース本体の前記開口に向けて押すことで、前記上部スペーサの前記第１部分を前記電極体の前記端部の前記直線部に押圧すると共に、前記上部スペーサの前記第２部分を前記電極体の前記端部の前記湾曲部に押圧する、蓄電素子の製造方法。
端部が、互いに対向する一対の直線部と、これらの直線部を接続するように互いに対向する一対の湾曲部とを有する電極体を準備し、
上部スペーサを介在させて、前記電極体を蓋に組み付け、前記上部スペーサは、前記電極体の前記直線部と対向する部分のみを備え、
前記蓋を前記ケース本体の前記開口に向けて押すことで、前記上部スペーサを前記電極体の前記端部の前記直線部に押圧する、蓄電素子の製造方法。