JP2017084680A - 蓄電素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】安全弁の開放時に電極体が安全弁を塞ぐのを抑制する蓄電素子を提供する。【解決手段】正極21及び負極22が積層された電極体20と、容器10とを備える蓄電素子100は、容器10の壁部を構成する蓋体12に設けられる安全弁70を備える。電極体20では、少なくとも一層の正極21及び/又は負極22における蓋体12に隣り合う縁21ab及び/又は縁22abに形成された蓋体12から離れる方向への切欠き部21ad及び/又は切欠き部22adによるザグリ部27が、形成されている。【選択図】図2
Description
本発明は、容器に安全弁を備える蓄電素子に関する。
リチウムイオン二次電池などの蓄電素子には、電極体と、電極体を収容する容器と、電極端子と、容器内の電解液等の電解質とを備えるものがある。蓄電素子に過充電、衝撃、突き刺し等の異常が発生した場合、電解質の分解によりガスが発生し容器の内圧を上昇させることがある。このため、上記容器には、発生したガスを逃がすための構成が、設けられる場合がある。
例えば、特許文献1には、蓄電素子の一例である非水電解液二次電池つまり非水電解質二次電池が記載されている。この非水電解液二次電池は、有底矩形筒状のケースと、ケースの開口の封口体と、ケース内に収容される扁平な電極体としての電極群と、ケース内に注入された電解質としての非水電解液とを備える。電極群は、帯状の正極と帯状の負極と帯状のセパレータとが共に巻回されることによって、形成される。帯状の正極は、その一側縁から突出して形成された複数の正極集電タブを含む。帯状の負極は、その一側縁から突出して形成された複数の負極集電タブを含む。巻回された電極群において、互いに対向して位置する複数の正極集電タブは、封口体の正極端子と電気的に接続され、互いに対向して位置する複数の負極集電タブは、封口体の負極端子と電気的に接続されている。
封口体では、封口体の一部を薄くすることによって、安全弁が形成されている。安全弁は、ケース及び封口体で密閉されている内部の圧力が上昇し特定値を超えたとき、開裂し、非水電解液二次電池の破裂を防止する。
近年、リチウムイオン二次電池等の蓄電素子に対する電力の高入力及び高出力化が要求されている。このため、蓄電素子に上述のような異常が発生した場合、電解質の分解により多量のガスが急に発生する。特許文献1に記載される非水電解液二次電池において、その内部の圧力の上昇に応じて安全弁が開放した場合、高い噴出圧力で安全弁から噴出するガスが生じる気流によって、電極群が、正極及び負極の集電タブを変形させつつ封口体へと移動させられ、安全弁を塞ぐことがある。
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、安全弁の開放時に電極群つまり電極体が安全弁を塞ぐのを抑制する蓄電素子を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る蓄電素子は、極板が積層された電極体と、容器とを備える蓄電素子であって、容器の壁部に設けられる安全弁を備え、少なくとも一層の極板における壁部に隣り合う縁部に、壁部から離れる方向への窪み部が形成されている。
上述の構成において、窪み部は、容器内の圧力が上昇して安全弁が開放した時に電極体が壁部に向かって移動する場合に、電極体と壁部との間に空間を確保することができる。よって、安全弁は、電極体によって塞がれるのが抑制され、上昇した圧力を安定して逃がすことができる。
窪み部の少なくとも一部は、安全弁に対向してもよい。上述の構成において、窪み部は、安全弁と対向する位置に空間を確保するため、電極体が安全弁を塞ぐことが、抑制されやすくなる。
電極体は、極板が巻回された構成を有し、電極体の巻回軸は、壁部と交差してもよい。上述の構成において、高い入出力が可能な横巻き型の電極体の場合でも、電極体が壁部に向かって移動する場合に、電極体と壁部との間に空間を確保することができる。
複数の窪み部が、極板の積層方向に並んで形成されてもよい。上述の構成において、窪み部によって形成される空間が極板の積層方向でラップすることになる。よって、窪み部は、電極体と容器の壁部との間における空間を大きくするため、電極体が安全弁を塞ぐことが、抑制されやすくなる。
極板は、壁部に隣り合う縁部から突出するタブを、窪み部と異なる位置に有してもよい。上述の構成において、窪み部は、タブが形成される極板の縁部からさらに容器の壁部から離れる方向に窪んで形成される。よって、窪み部は、電極体がタブを変形させつつ容器の壁に向かって移動する場合でも、電極体と容器の壁部との間における空間を確保することができる。
本発明における蓄電素子によれば、安全弁の開放時に電極体が安全弁を塞ぐのを抑制することが可能になる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、添付の図面における各図は、模式的な図であり、必ずしも厳密に図示されたものでない。さらに、各図において、同一又は同様な構成要素については同じ符号を付している。また、以下の実施の形態の説明において、略平行、略直交のような「略」を伴った表現が、用いられる場合がある。例えば、略平行とは、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、例えば数%程度の差異を含むことも意味する。他の「略」を伴った表現についても同様である。
[実施の形態]
実施の形態に係る蓄電素子100の構成を説明する。図1は、実施の形態に係る蓄電素子100の外観を模式的に示す斜視図である。図1に示されるように、蓄電素子100は、扁平な直方体状の外形を有している。蓄電素子100は、電気の充電と放電とを可能な二次電池である。例えば、蓄電素子100は、具体的にはリチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。しかしながら、蓄電素子100は、非水電解質二次電池に限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよく、キャパシタであってもよい。
実施の形態に係る蓄電素子100の構成を説明する。図1は、実施の形態に係る蓄電素子100の外観を模式的に示す斜視図である。図1に示されるように、蓄電素子100は、扁平な直方体状の外形を有している。蓄電素子100は、電気の充電と放電とを可能な二次電池である。例えば、蓄電素子100は、具体的にはリチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。しかしながら、蓄電素子100は、非水電解質二次電池に限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよく、キャパシタであってもよい。
図1及び図2を合わせて参照すると、蓄電素子100は、扁平な直方体状の容器10と、容器10の中に含まれる電極体20と、正極端子30及び負極端子40とを備えている。なお、図2は、図1の蓄電素子100の分解斜視図である。
容器10は、有底角筒状の容器本体11と、容器本体11の開口部11aを閉鎖可能である細長い矩形板状の蓋体12とを有している。容器本体11は、扁平な直方体状の外形を有しており、細長の矩形状の底壁11bと、底壁11bの4つの縁から直立する4つの矩形状の側壁11c、11d、11e及び11fとを有している。側壁11c及び11eは、互いに対向して位置し、幅広の長側壁を形成している(以下、側壁11c及び11eを、長側壁11c及び11eとも呼ぶ)。側壁11d及び11fは、互いに対向して位置し、幅狭の短側壁を形成している(以下、側壁11d及び11fを、短側壁11d及び11fとも呼ぶ)。開口部11aは、底壁11bと同様の細長の矩形状の形状を有している。蓋体12の外面12a上に、正極端子30及び負極端子40が配置されている。蓋体12において、正極端子30と負極端子40との中間には、安全弁70が形成されている。安全弁70の構成については、後述する。ここで、蓋体12は、容器10の壁部の一例である。
容器本体11と蓋体12とは、溶接等の接合方法によって、互いの接合部を気密な状態にして固定されることができる。これにより、容器10は、内部に密閉された空間を形成する。容器本体11及び蓋体12は、容器10の内圧の上昇時に、変形すること及び接合部の気密性が損なわれることがないような材料から作製されることができる。限定するものではないが、容器本体11及び蓋体12は、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金等の溶接可能な金属から作製されることができる。
また、容器10の内部には電解質として電解液(本実施の形態では、非水電解液)などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。容器10に封入される電解液としては、蓄電素子100の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく様々なものを選択することができる。
正極端子30及び負極端子40はそれぞれ、正極リード板51及び負極リード板61を介して、電極体20から蓋体12に向かって突出する電極体20の正極集電タブ群24及び負極集電タブ群25に物理的に且つ電気的に接続される。
電極体20は、電気を蓄えることができる発電要素である。電極体20は、図3に示す帯状の正極21と帯状の負極22と帯状のセパレータ23とを積層して、巻回軸Aを中心に渦巻き状に多重に巻回することによって、形成されている。なお、図3は、図2の電極体20の一部を展開した斜視図である。限定するものではないが、本実施の形態では、電極体20は、扁平な外形を有し、長円形の断面形状を有している。巻回軸Aは、図2において一点鎖線で示される仮想の軸であり、電極体20は、巻回軸Aに関して略対称である。巻回軸Aは、蓋体12と交差する方向である蓋体12と略垂直な方向に沿って延在している。電極体20は、正極21、負極22及びセパレータ23における巻回方向に沿った縁を蓋体12に対向させる向きで配置されている。上述のように巻回方向を蓋体12の外面12aに沿う方向とする電極体20は、横巻き型の電極体と呼ばれる。
電極体20において、図3に示す複数の正極集電タブ21aaが、正極21における巻回方向に沿う縁から突出しており、正極集電タブ群24は、積層した複数の正極集電タブ21aaを束ねることによって、形成される。さらに、図3に示す複数の負極集電タブ22aaが、負極22における巻回方向に沿う縁から正極集電タブ21aaと同様の向きで突出しており、負極集電タブ群25は、積層した複数の負極集電タブ22aaを束ねることによって、形成される。
上述のような電極体20は、正極リード板51及び負極リード板61並びに正極集電タブ群24及び負極集電タブ群25を介して、蓋体12から吊り下げられた状態で、容器本体11内に収容される。なお、電極体20と容器本体11との間を電気的に絶縁するために、電極体20が絶縁フィルムなどで覆われる場合もある。電極体20と容器本体11との間に、スペーサなどの緩衝材が設けられる場合もある。
ここで、以下の説明及び図面中において、蓄電素子100の電極体20の巻回軸A方向を、Z軸方向と呼ぶ。よって、図1及び図2に示されるように、容器本体11と蓋体12とは、Z軸方向に沿って重ねて配置され、容器本体11の短側壁11d及び11fの長手が、Z軸方向に沿って延在する。さらに、Z軸方向は、本実施の形態では、蓄電素子100の上下方向として定義できる。なお、使用態様によっては、蓄電素子100は、Z軸方向を上下方向として配置されない場合もあるため、Z軸方向は必ずしも上下方向には限定されない。
さらに、正極端子30から負極端子40に向かう方向に沿い且つZ軸に垂直である蓄電素子100の幅方向を、X軸方向と呼ぶ。よって、正極リード板51及び負極リード板61が、X軸方向に沿って並び、容器本体11の互いに対向して位置する短側壁11d及び11fが、X軸方向に沿って並んでいる。
また、X軸方向及びZ軸方向と垂直である方向を、Y軸方向と呼ぶ。よって、容器本体11の互いに対向して位置する長側壁11c及び11eが、Y軸方向に沿って並び、容器本体11の短側壁11d及び11fの短手が、Y軸方向に沿って延在している。さらに、Y軸方向は、容器10の厚さ方向として定義できる。
さらに、図3を参照して、電極体20の詳細な構成を説明する。電極体20は、長尺帯状のシートの形状をした1つの正極21と、長尺帯状のシートの形状をした1つの負極22と、長尺帯状のシートの形状をした2つのセパレータ23とを、層状に重ねるように含んでいる。そして、電極体20は、層状に重ねられた正極21、負極22及びセパレータ23を一緒に、巻回軸Aを中心として巻回方向Bで渦巻き状に巻回されて形成される。なお、本実施の形態では、正極21、負極22及びセパレータ23を巻回し始めたものを巻回軸Aを中心として巻回方向Bに回転させることによって、未巻回の正極21、負極22及びセパレータ23が巻き付けられるものとする。つまり、図3で反時計回りの方向で示される巻回方向Bは、巻回時の電極体20の回転方向である。
正極21は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属からなる長尺帯状の金属箔である正極基材21a上の略全体に正極活物質層21b(図3において斜線表示)を塗工等の方法で積層することによって、形成されている。負極22は、銅、銅合金等の金属からなる長尺帯状の金属箔である負極基材22a上の略全体に負極活物質層22b(図3において斜線表示)を塗工等の方法で積層することによって、形成されている。セパレータ23は、樹脂等の電気的な絶縁性を有する材料からなる微多孔性のシートである。
正極活物質層21bに用いられる正極活物質又は負極活物質層22bに用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質又は負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。正極活物質層21bは、正極基材21aにおける対向して位置する幅広の主面のうちの一方に積層されてもよく、上記主面の両方に積層されてもよい。同様に、負極活物質層22bは、負極基材22aにおける対向して位置する幅広の主面のうちの一方に積層されてもよく、上記主面の両方に積層されてもよい。
帯状の正極基材21aの長手方向に沿った2つの縁21ab及び21acのうちの一方の縁21abには、長手方向に間隔をあけて配置された複数の正極集電タブ21aaが、正極基材21aと一体成形されている。正極集電タブ21aaは、巻回軸Aを中心とする正極基材21aの一巻回あたりに1つ存在するように配置されている。正極集電タブ21aaは、正極基材21aの長手方向と直交する巻回軸A方向に、縁21abから縁21acと反対方向に突出する。正極集電タブ21aaは、露出した正極基材21aで構成されており、正極活物質層21bを含まない。正極基材21aにおける正極集電タブ21aa以外の領域には、正極活物質層21bが積層されている。また、縁21ab及び21acは、正極21の縁を構成している。
帯状の負極基材22aの長手方向に沿った2つの縁22ab及び22acのうちの一方の縁22abには、長手方向に間隔をあけて配置された複数の負極集電タブ22aaが、負極基材22aと一体成形されている。なお、負極基材22aの縁22abは、負極22と正極21とが巻回のために重ね合わされたときに、正極基材21aの縁21abと同じ側に位置する。負極集電タブ22aaは、巻回軸Aを中心とする負極基材22aの一巻回あたりに1つ存在するように配置されている。負極集電タブ22aaは、負極基材22aの長手方向と直交する巻回軸A方向に、縁22abから縁22acと反対方向に突出する。負極集電タブ22aaは、露出した負極基材22aで構成されており、負極活物質層22bを含まない。負極基材22aにおける負極集電タブ22aa以外の領域には、負極活物質層22bが積層されている。また、縁22ab及び22acは、負極22の縁を構成している。
セパレータ23は、負極集電タブ22aaを除く負極基材22a全体を覆うように負極基材22aよりも巻回軸A方向に幅広に形成されている。2つのセパレータ23が、1つの負極22の両側の幅広の主面上に設けられる。負極集電タブ22aaが、2つのセパレータ23間を通ってセパレータ23よりも突出する。さらに、1つの正極21が、巻回時に負極22に内側で隣り合うセパレータ23のさらに内側に位置するように、上記セパレータ23上に重ねて設けられる。正極21は、正極集電タブ21aaを除く正極基材21a全体が負極基材22aによって覆われるように、負極基材22aよりも巻回軸A方向に幅狭に形成されている。セパレータ23上に重ねられた正極21の正極基材21aは、正極集電タブ21aaを除く全体を負極基材22aに面している。正極集電タブ21aaは、セパレータ23よりも突出している。
巻回される前に正極21及び負極22が重ね合わされたときに、正極集電タブ21aaと負極集電タブ22aaとの間の概ね中間となる位置では、正極基材21aの縁21ab及び負極基材22aの縁22abのそれぞれに、矩形状の切欠き部21ad及び22adが、形成されている。切欠き部21adは、正極基材21a及び正極活物質層21bを貫通して延在し、切欠き部21adの内側には、矩形状の平面形状の空隙が形成されている。切欠き部22adは、負極基材22a及び負極活物質層22bを貫通して延在し、切欠き部22adの内側には、矩形状の平面形状の空隙が形成されている。なお、セパレータ23には、切欠き部は形成されていない。ここで、切欠き部21ad及び22adは、窪み部の一例であり、正極基材21aの縁21ab及び負極基材22aの縁22abは、窪み部が形成される縁部の一例である。
正極基材21aの切欠き部21adは、縁21abから対向する縁21acに向かって窪む凹部を形成する。負極基材22aの切欠き部22adは、縁22abから対向する縁22acに向かって窪む凹部を形成する。切欠き部21adと切欠き部22adとは、同様の形状を有している。しかしながら、正極基材21aの切欠き部21adの方が、負極基材22aの切欠き部22adよりも大きく設定されている。そして、切欠き部21adと切欠き部22adとは、正極21及び負極22が重ね合わされたときに互いに略整合した状態で重なる。さらに、正極基材21aの切欠き部21adの内側に負極基材22aの切欠き部22adが位置するのが望ましい。なお、正極基材21aの切欠き部21adの方が負極基材22aの切欠き部22adよりも大きくなっていれば、これらは同様の形状を有していなくてもよいが、同様の形状を有している方が、製造上好ましい。切欠き部21ad及び22adはそれぞれ、巻回前の帯状の正極21及び負極22それぞれの作製過程において、縁21ab及び22abに、レーザーカット、金型による押し抜き等の切欠き加工を施すことによって形成されてよい。ちなみに、正極集電タブ21aa及び負極集電タブ22aaは、切欠き部21ad及び22adの切欠き加工の際、幅広の金属箔材を切断して帯状の正極21及び負極22を切り出す際などに形成されてよい。
切欠き部21ad及び22adはそれぞれ、縁21ab及び22abにおいて、正極集電タブ21aaと負極集電タブ22aaとの間の部分の各々に、形成されている。切欠き部21ad及び22adは、縁21ab及び22abに関して正極集電タブ21aa及び負極集電タブ22aaの突出方向と反対方向に窪んでいる。本実施の形態では、切欠き部21ad及び22adと正極集電タブ21aaとの間、並びに、切欠き部21ad及び22adと負極集電タブ22aaとの間には、縁21ab及び22abが存在している。
重ね合わされた上述のような正極21と負極22とセパレータ23とが一緒に、巻回軸Aを中心に、巻回方向Bで渦巻き状に巻回され、それにより、電極体20が形成される。本実施の形態では、電極体20は、巻回軸Aに略垂直なXY平面方向での断面が扁平な長円形状の断面形状を有するように形成されている。しかしながら、電極体20の断面形状は、長円形以外であってもよく、円形、楕円形、矩形、その他の多角形であってもよい。
図2及び図3を合わせて参照すると、巻回後の電極体20では、Y軸方向に積層する正極21及び負極22の全てに切欠き部21ad又は22adが形成されている。そして、全ての切欠き部21ad及び22adが、Y軸方向に沿って一列に略整合して並んでいる。上述のような切欠き部21ad及び22adは、直方体状の凹部であるザグリ部27を形成する。切欠き部21ad及び22adは、正極21及び負極22での加工時に、上記のような配列を形成するように配置されている。なお、図2及び図3において、切欠き部21ad及び22adの位置に存在するセパレータ23の図示を省略している。
電極体20では、積層された正極21、負極22及びセパレータ23が、巻回方向Bに沿って延在する壁状体を形成している。具体的には、壁状体は、幅広で平坦である2つの平坦壁状部20a及び20bと、半円状に湾曲した2つの湾曲壁状部20c及び20dとから構成されている。平坦壁状部20a及び20bは、巻回軸Aを挟んで対向して位置し、容器本体11の長側壁11c及び11eに隣り合い且つ長側壁11c及び11eに沿って延在する。湾曲壁状部20c及び20dはそれぞれ、平坦壁状部20aと平坦壁状部20bとを互いに両端で連結する。湾曲壁状部20c及び20dは、巻回軸Aを挟んで対向して位置し、且つ容器本体11の短側壁11d及び11fに隣り合って位置する。
さらに、電極体20では、積層された正極21及び負極22の巻回軸A方向の縁が、電極体20の端部20e及び20fを形成している。具体的には、積層された正極基材21aの縁21abと負極基材22aの縁22abとが、面を形成するように並び、電極体20の端部20eを形成する。積層された正極基材21aの縁21acと負極基材22aの縁22acとが、面を形成するように並び、電極体20の端部20fを形成する。端部20e及び端部20fは、電極体20の巻回軸A方向の2つの端面を構成している。
電極体20において、正極集電タブ21aa及び負極集電タブ22aaは全て、平坦壁状部20aに位置し、端部20eから突出している。端部20e上では、正極集電タブ21aaは、平坦壁状部20aから平坦壁状部20bに向かうY軸方向に沿って一列に略整合して並び、正極集電タブ群24を形成する。さらに、同様に、端部20e上では、負極集電タブ22aaは、平坦壁状部20aから平坦壁状部20bに向かうY軸方向に沿って一列に略整合して並び、負極集電タブ群25を形成する。
切欠き部21ad及び22adは、正極集電タブ群24と負極集電タブ群25との間の中間位置で、正極集電タブ群24及び負極集電タブ群25から離れて位置し、端部20eから正極集電タブ群24及び負極集電タブ群25と反対方向に窪んでいる。端部20eでは、切欠き部21ad及び22adは、平坦壁状部20a及び平坦壁状部20bにわたって、一列に略整合して並んでおり、それにより、平坦壁状部20aから平坦壁状部20bにわたって連続的に延在する直方体状の凹部であるザグリ部27を形成する。ザグリ部27は、端部20eから正極集電タブ群24及び負極集電タブ群25と反対方向に窪んでいる。なお、ザグリ部27内には、セパレータ23は延在している。
微多孔性のセパレータ23は、多数の空孔を有している。つまり、セパレータ23は、気体を通過させることができる。ザグリ部27に気体を通過させることができるようにする場合、セパレータ23が、切欠き部21ad及び22adと同様の形状を有し且つ切欠き部21ad及び22adと位置が略整合する切欠き部を備えてもよい。この場合、セパレータ23の切欠き部は、切欠き部21ad及び22adよりも小さく設定される。そして、セパレータ23の切欠き部は、セパレータ23、正極21及び負極22が共に重ね合わされたときに、切欠き部21ad及び22adの内側に位置するのが望ましい。セパレータ23の切欠き部は、切欠き部21ad及び22adと同様の形状を有していなくてもよいが、同様の形状を有している方が製造上好ましい。なお、微多孔性のセパレータ23は、ザグリ部27に対応する上述のような切欠き部を有していない場合でも、気体にザグリ部27内を十分に通過させることができる。
ザグリ部27は、巻回軸Aと略垂直な平坦な底面部27aと、底面部27aの湾曲壁状部20c側の端部から端部20eに向かって直立する側面部27bと、底面部27aの湾曲壁状部20d側の端部から端部20eに向かって直立する側面部27cとによって囲まれている。ザグリ部27は、底面部27aから端部20eへの方向と、巻回軸Aから平坦壁状部20aへの方向と、巻回軸Aから平坦壁状部20bへの方向とに開放している。つまり、ザグリ部27は、端部20e側の開放端と、正極21及び負極22の積層方向の両側の開放端とで開放している。
図2及び図4を合わせて参照して、正極端子30及び負極端子40の構成をより詳細に説明する。なお、図4は、図2の蓋体12の分解斜視図である。正極端子30は、端子本体31と、上部絶縁部材32と、下部絶縁部材33とを有している。負極端子40は、端子本体41と、上部絶縁部材42と、下部絶縁部材43とを有している。端子本体31及び41は、金属等の導電性を有する材料から作製されている。平板状の端子本体31及び41にはそれぞれ、円筒状のリベット部31a及び41aが、突出して形成されている。上部絶縁部材32及び42、並びに、下部絶縁部材33及び43は、樹脂等の電気的な絶縁性を有する材料から作製された板状のパッキンである。
上部絶縁部材32及び下部絶縁部材33には、リベット部31aが通ることができる貫通孔が形成され、上部絶縁部材42及び下部絶縁部材43には、リベット部41aが通ることができる貫通孔が形成されている。蓋体12にも、リベット部31a及び41aがそれぞれ通ることができる貫通孔12b及び12cが形成されている。
端子本体31のリベット部31a及び端子本体41のリベット部41aはそれぞれ、正極集電体50及び負極集電体60と電気的に接続されるように構成されている。正極集電体50及び負極集電体60は、蓋体12を挟んで、端子本体31及び41と反対側に配置される。正極集電体50は、導電性と剛性とを備えた平板状の部材であり、電極体20の正極基材21aと同様に、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属から作製されている。負極集電体60は、導電性と剛性とを備えた平板状の部材であり、電極体20の負極基材22aと同様に、銅、銅合金等の金属から作製されている。正極集電体50及び負極集電体60にはそれぞれ、リベット部31a及び41aが通ることができる貫通孔が形成されている。
正極端子30の端子本体31のリベット部31aは、上部絶縁部材32の貫通穴と、蓋体12の貫通孔12bと、下部絶縁部材33の貫通孔と、正極集電体50の貫通孔とに順次通された後に、かしめられる。これにより、端子本体31と正極集電体50とが、これらの間に上部絶縁部材32及び下部絶縁部材33を介在させて、蓋体12に取り付け及び固定される。このとき、端子本体31が、正極集電体50と物理的に且つ電気的に接続される。上部絶縁部材32が、端子本体31と蓋体12とを電気的に絶縁し、下部絶縁部材33が、蓋体12と正極集電体50とを電気的に絶縁する。
負極端子40の端子本体41のリベット部41aは、上部絶縁部材42の貫通穴と、蓋体12の貫通孔12cと、下部絶縁部材43の貫通孔と、負極集電体60の貫通孔とに順次通された後に、かしめられる。これにより、端子本体41と負極集電体60とが、これらの間に上部絶縁部材42及び下部絶縁部材43を介在させて、蓋体12に取り付け及び固定される。そして、端子本体41が、負極集電体60と物理的に且つ電気的に接続される。上部絶縁部材42が、端子本体41と蓋体12とを電気的に絶縁し、下部絶縁部材43が、蓋体12と負極集電体60とを電気的に絶縁する。
なお、正極端子30の端子本体31と正極集電体50との連結構造、及び負極端子40の端子本体41と負極集電体60との連結構造は、リベット留めに限定されるものでない。連結構造は、上部絶縁部材32又は42と蓋体12と下部絶縁部材33又は43とを間に挟んで、端子本体31又は41と正極集電体50又は負極集電体60とを連結する構造であればよい。例えば、リベット部31a又は41aの代わりにボルト及びナットが用いられてもよく、リベット部31a又は41aが正極集電体50又は負極集電体60に溶接されてもよい。
正極リード板51及び負極リード板61は、例えばU字状に曲げられた板材によって形成されている。正極リード板51は、正極集電体50と同様の材料から形成されている。負極リード板61は、負極集電体60と同様の材料から形成されている。
正極リード板51におけるU字の2つの対向する側部を形成する平板状の部位が、正極集電体50と電極体20の正極集電タブ群24とにそれぞれ、接合される。負極リード板61におけるU字の2つの対向する側部を形成する平板状の部位が、負極集電体60と電極体20の負極集電タブ群25とにそれぞれ、接合される。正極リード板51及び負極リード板61の接合には、超音波溶接、抵抗溶接などの溶接等を用いることができる。
よって、正極端子30の端子本体31は、正極集電体50及び正極リード板51を介して、電極体20の正極21に物理的に且つ電気的に接続される。負極端子40の端子本体41は、負極集電体60及び負極リード板61を介して、電極体20の負極22に物理的に且つ電気的に接続される。
図2及び図4を合わせて参照すると、安全弁70は、蓋体12と一体に成形されている。安全弁70は、蓋体12の一部の厚さを薄くすることによって形成された弱化部71を含んでいる。本実施の形態では、蓋体12の外面12aをZ軸方向でみたときの弱化部71の平面形状が長円形となるように、弱化部71は形成されている。容器10の内圧の上昇等によって、上述のような安全弁70に所定の圧力が作用すると、弱化部71が破断して圧力逃がし穴としての開口を形成する。これにより、容器10内の圧力が外部に逃がされる。なお、弱化部71は、溝部72がさらに切り込まれることによって、溝部72の部分で破断しやすく構成されてもよい。例えば、溝部72は、1つの溝の端のそれぞれに2つの異なる向きの溝が接続する形状、つまり、2つのYの字を連結した平面形状を有する。これにより、溝の交差部で弱化部71が破断しやすくなる。弱化部71における弱化部の形状、弱化部の部材厚さ、溝部の形状、溝部の深さ等によって、安全弁70が開放する圧力をコントロールすることができる。
次に、図5及び図6を合わせて参照して、蓋体12と電極体20との間の位置関係を説明する。なお、図5は、図1の蓄電素子100の断面側面図を示すものであり、容器本体11の短側壁11d及び11fの中央における長側壁11c及び11eに沿った蓄電素子100の断面を、Y軸方向である方向Vからみた図である。図6は、図5の蓄電素子100のVI−VI線に沿った断面側面図である。
電極体20は、ザグリ部27のある端部20eが容器10の蓋体12に隣り合うような向きで、蓋体12に取り付けられている。そして、ザグリ部27は、安全弁70と対向して位置している。図5に示すように、正極端子30から負極端子40に向かう方向つまりX軸方向に関して、ザグリ部27における側面部27bと側面部27cとの間の幅B1は、安全弁70の弱化部71の幅B2よりも大きくなっている。さらに、図6に示すように、電極体20の平坦壁状部20aから平坦壁状部20bに向かう方向つまりY軸方向に関して、ザグリ部27における開放端間の幅つまり底面部27aの幅B3は、安全弁70の弱化部71の幅B4よりも大きくなっている。そして、安全弁70の弱化部71の全体が、ザグリ部27に面している。
上述のような構成を有する蓄電素子100では、例えば、過充電、衝撃、突き刺し等の異常発生に起因して電解液が分解して生じる気体により容器10の内圧が上昇し安全弁70が開放した場合、安全弁70から外部に流出する気体の急激な気流により、電極体20が蓋体12に向かって移動することがある。移動した電極体20が蓋体12に衝突した場合、ザグリ部27が、安全弁70に対向する位置に空間を確保し、上記空間は、容器10と電極体20との間にある空間に安全弁70を連通する。なお、多孔質のセパレータ23は、多数の空孔を有しているため、気体を通過させることができる、つまり通気性を有する。よって、容器10内の気体が安全弁70を通って外部に流出することができる。さらに、ザグリ部27の形状及び寸法を調節することによって、ザグリ部27は、衝突時に電極体20と共に変形した場合でも、安全弁70に対向する位置に十分な空間を確保するようにすることができる。
上述のような作用を奏するザグリ部27は、安全弁70の弱化部71の少なくとも一部に対向するように位置するのが望ましいが、対向する位置になくてもよい。例えば、ザグリ部27は、蓋体12に沿う方向で弱化部71に隣り合う位置にあっても、容器10と電極体20との間にある空間を安全弁70に連通することができる。具体的には、ザグリ部27は、正極集電タブ群24と負極集電タブ群25とセパレータ23が存在することによって形成される間隙を介して、安全弁70に連通する。
また、ザグリ部27における蓋体12から離れる方向の深さである端部20eから底面部27aまでの深さは、衝突時の変形に対する電極体20の剛性、安全弁70に対するザグリ部27の位置、ザグリ部27のその他の寸法、ザグリ部27の形状等に基づき、ザグリ部27が上記作用を奏するように設定することができる。例えば、集電タブ1枚の厚さが0.008mm以上、集電タブ群の枚数が20枚以上であれば、端部20eから底面部27aまでのザグリ部27の深さは、3mm以上であるのが望ましい。
上述したように、本実施の形態に係る蓄電素子100は、正極21及び負極22が積層された電極体20と、容器10とを備える蓄電素子である。蓄電素子100は、容器10の壁部を構成する蓋体12に設けられる安全弁70を備え、少なくとも一層の正極21及び/又は負極22における蓋体12に隣り合う縁21ab及び/又は縁22abに、蓋体12から離れる方向への切欠き部21ad及び/又は切欠き部22adが形成されている。
上述の構成において、切欠き部21ad及び22adは、容器10内の圧力が上昇して安全弁70が開放した時に電極体20が蓋体12に向かって移動する場合に、電極体20と蓋体12との間に空間を確保することができる。よって、安全弁70は、電極体20によって塞がれるのが抑制され、上昇した圧力を安定して逃がすことができる。
本実施の形態に係る蓄電素子100において、切欠き部21ad及び/又は切欠き部22adの少なくとも一部は、安全弁70に対向している。上述の構成において、切欠き部21ad及び22adは、安全弁70と対向する位置に空間を確保するため、電極体20が安全弁70を塞ぐことが、抑制されやすくなる。
本実施の形態に係る蓄電素子100において、電極体20は、正極21及び負極22が巻回された構成を有し、電極体20の巻回軸Aは、蓋体12と交差する。上述の構成によって、高い入出力が可能な横巻き型の電極体20を有する蓄電素子100の場合でも、電極体20が蓋体12に向かって移動する場合に、電極体20と蓋体12との間に空間を確保することができる。
本実施の形態に係る蓄電素子100において、複数の切欠き部21ad及び22adが、正極21及び負極22の積層方向に並んで形成される。上述の構成において、複数の切欠き部21ad及び22adによって形成される空間が正極21及び負極22の積層方向でラップすることになる。よって、複数の切欠き部21ad及び22adは、電極体20と容器10の蓋体12との間における空間を大きくするため、電極体20が安全弁70を塞ぐのが、抑制されやすくなる。
本実施の形態に係る蓄電素子100において、正極21及び負極22は、蓋体12に隣り合う縁21ab及び22abそれぞれから突出する正極集電タブ21aa及び負極集電タブ22aaを、切欠き部21ad及び22adと異なる位置に有する。上述の構成において、切欠き部21ad及び22adは、正極集電タブ21aa及び負極集電タブ22aaそれぞれが形成される正極21の縁21ab及び負極22の縁22abからさらに容器10の蓋体12から離れる方向に窪んで形成される。よって、切欠き部21ad及び22adは、電極体20が正極集電タブ21aa及び負極集電タブ22aaを変形させつつ蓋体12に向かって移動する場合でも、電極体20と容器10の蓋体12との間における空間を確保することができる。
[変形例]
また、実施の形態に係る蓄電素子100の変形例として、以下のような構成が挙げられる。図7に示されるように、変形例に係る蓄電素子200は、縦巻き型の電極体を備える蓄電素子を構成している。具体的には、蓄電素子200の電極体220は、その巻回軸A方向の端部220e及び220fを容器本体11の短側壁11d及び11fに対向させる向きで、容器本体11内に配置される。つまり、電極体220の巻回軸Aが蓋体12の外面12aに沿う方向となっている。なお、図7は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子100の変形例である蓄電素子200の構成を示す図2と同様の分解斜視図である。
また、実施の形態に係る蓄電素子100の変形例として、以下のような構成が挙げられる。図7に示されるように、変形例に係る蓄電素子200は、縦巻き型の電極体を備える蓄電素子を構成している。具体的には、蓄電素子200の電極体220は、その巻回軸A方向の端部220e及び220fを容器本体11の短側壁11d及び11fに対向させる向きで、容器本体11内に配置される。つまり、電極体220の巻回軸Aが蓋体12の外面12aに沿う方向となっている。なお、図7は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子100の変形例である蓄電素子200の構成を示す図2と同様の分解斜視図である。
図8を参照すると、電極体220は、実施の形態に係る蓄電素子100の電極体20と同様に、互いに重ねられた1つの正極221と1つの負極222と2つのセパレータ23とが一緒に、巻回軸Aを中心に、巻回方向Bで渦巻き状に巻回されて形成される。なお、図8は、図7の電極体220の一部を展開した斜視図である。
正極221の正極基材221aは、正極集電タブを有していない。正極基材221a上の略全体には、正極活物質層21bが積層されている。しかしながら、正極活物質層21bは、正極基材221aの長手方向の2つの縁のうちの一方の縁の近傍の帯状領域である正極未塗工部221adには、積層されていない。
また、正極221には、複数の矩形状の正極開口部221cが、正極基材221a及び正極活物質層21bを貫通して形成されている。複数の正極開口部221cは、正極221の長手方向に沿って間隔をあけて形成されている。さらに、複数の正極開口部221cは、矩形帯状の正極221の長手方向に垂直な短手方向で、正極活物質層21bの略中央に位置している。正極開口部221cは、正極基材221aをレーザーカット等で矩形状に切り抜く、金型等で矩形状に押し抜くなどを行うことによって、形成され得る。正極開口部221cは、巻回軸Aを中心とする正極221の一巻回あたりに1つ存在するように配置されている。さらに、巻回後、複数の正極開口部221cは、正極221の積層方向に一列に並んで略整合するように、配置されている。
負極222の負極基材222aは、負極集電タブを有していない。負極基材222a上の略全体には、負極活物質層22bが積層されている。しかしながら、負極活物質層22bは、負極基材222aの長手方向の2つの縁のうちの一方の縁の近傍の帯状領域である負極未塗工部222adには、積層されていない。さらに、正極221と負極222とが巻回のために重ねられたとき、負極未塗工部222adは、正極未塗工部221adと反対側に位置する。
また、負極222には、複数の矩形状の負極開口部222cが、負極基材222a及び負極活物質層22bを貫通して形成されている。負極開口部222cは、正極開口部221cと同様の形状を有しているが、正極開口部221cよりも小さく設定されている。なお、負極開口部222cは、正極開口部221cと同様の形状を有していなくてもよいが、同様の形状を有している方が製造上好ましい。複数の負極開口部222cは、負極222の長手方向に沿って間隔をあけて形成されている。さらに、複数の負極開口部222cは、矩形帯状の負極222の長手方向に垂直な短手方向で、負極活物質層22bの略中央に位置している。負極開口部222cは、負極基材222aをレーザーカット等で矩形状に切り抜く、金型等で矩形状に押し抜くなどを行うことによって、形成され得る。負極開口部222cは、巻回軸Aを中心とする負極222の一巻回あたりに1つ存在するように配置されている。さらに、巻回後、複数の負極開口部222cは、正極221及び負極222の積層方向に一列に並んで略整合し、且つ、正極開口部221cとも上記積層方向に一列に並んで略整合するように、配置されている。つまり、各負極開口部222cは、巻回のために正極221と負極222とが重ね合わされたときに、正極開口部221cと略整合して重なるように、形成されている。このとき、負極開口部222cは、正極開口部221cの内側に位置していることが望ましい。
セパレータ23は、負極未塗工部222adを除く負極222全体を覆うように、負極222の両側の主面上に設けられる。負極未塗工部222adが、2つのセパレータ23間を通って突出する。正極221は、正極未塗工部221adを除く全体が負極222及びセパレータ23によって覆われる。負極222と重ねられた正極221の正極活物質層21bの全体が、負極活物質層22bに面している。正極未塗工部221adは、負極未塗工部222adと反対側で、セパレータ23よりも突出している。そして、正極221は、巻回時に負極222に内側で隣り合うセパレータ23のさらに内側に位置するように、配置される。
巻回後の電極体220では、正極開口部221c及び負極開口部222cは、電極体220の湾曲壁状部220cに位置している。具体的には、正極開口部221c及び負極開口部222cは、巻回方向Bでのそれぞれの中央部分を湾曲壁状部220cの突出縁端220caに位置するように、位置している。なお、湾曲壁状部220cの突出縁端220caは、湾曲壁状部220cにおいて、電極体220の平坦壁状部220a及び220bの短手方向であるZ軸方向で最も外方に向かって突出し且つ巻回軸Aに沿って延在する縁端である。つまり、突出縁端220caは、平坦壁状部220a及び220bの短手方向での湾曲壁状部220cの頂部に位置し、電極体220が容器10に入れられたときに蓋体12に最も近接する部位である。正極開口部221c及び負極開口部222cは、湾曲壁状部220cにおいて、突出縁端220caから巻回軸Aつまり湾曲壁状部220dに向かう半円柱状の凹部であるザグリ部227を形成する。なお、ザグリ部227内には、セパレータ23は延在している。
セパレータ23は、正極開口部221c及び負極開口部222cと同様の形状を有し且つ正極開口部221c及び負極開口部222cと位置が略整合する開口部を備えてもよい。この場合、セパレータ23の開口部は、正極開口部221c及び負極開口部222cよりも小さく設定される。そして、セパレータ23の開口部は、セパレータ23、正極221及び負極222が共に重ね合わされたときに、正極開口部221c及び負極開口部222cの内側に位置するのが望ましい。セパレータ23の開口部は、正極開口部221c及び負極開口部222cと同様の形状を有していなくてもよいが、同様の形状を有している方が製造上好ましい。なお、多数の空孔を有するセパレータ23は、ザグリ部227に対応する上述のような開口部を有さずにザグリ部227内で延在する場合でも、気体にザグリ部227内を十分に通過させることができる。
ザグリ部227は、巻回軸A側の平坦な底面部227aと、底面部227aの巻回軸A方向の両端から突出縁端220caに向かって直立する側面部227b及び227cとによって囲まれている。ザグリ部227は、底面部227aから突出縁端220caへの方向と、平坦壁状部220aから平坦壁状部220bへの方向と、平坦壁状部220bから平坦壁状部220aへの方向とに開放している。つまり、ザグリ部227は、底面部227aから正極221及び負極222の積層方向に開放している。
上述のような電極体220において、各巻回の正極221では、正極開口部221cは、巻回軸Aから突出縁端220caに向かって最も突出しており且つ巻回軸A方向に延在する正極221の突出縁端221dに、その巻回方向Bでの中央部分を位置させるように、位置している。そして、正極開口部221cは、突出縁端221dから巻回軸Aに向かって窪む凹部を、正極221に形成する。同様に、各巻回の負極222でも、負極開口部222cは、巻回軸Aから突出縁端220caに向かって最も突出しており且つ巻回軸A方向に延在する負極222の突出縁端222dに、その巻回方向Bでの中央部分を位置させるように、位置している。そして、負極開口部222cは、突出縁端221dから巻回軸Aに向かって窪む凹部を、負極222に形成する。上記の正極221の突出縁端221d及び負極222の突出縁端222dは、極板の縁部の一例であり、正極開口部221c及び負極開口部222cは、窪み部の一例である。
また、巻回後の電極体220では、巻回された正極未塗工部221adは、電極体220の巻回軸A方向の一方の端部220eを形成し、巻回された負極未塗工部222adは、電極体220の巻回軸A方向の他方の端部220fを形成する。
本変形例でも、電極体220は、扁平な長円形状の断面形状を有するように形成されているが、電極体220の断面形状は、長円形以外であってもよく、円形、楕円形、矩形、その他の多角形であってもよい。
図7を参照すると、電極体220の正極未塗工部221adは、正極集電体250を介して、容器10の蓋体12の正極端子30に電気的に接続されると共に、蓋体12に固定される。電極体220の負極未塗工部222adは、負極集電体260を介して、蓋体12の負極端子40に電気的に接続されると共に、蓋体12に固定される。正極集電体250は、正極基材221aと同様の材料から作製される。負極集電体260は、負極基材222aと同様の材料から作製される。
正極集電体250は、正極端子30の端子本体31のリベット部31aによって、端子本体31にリベット留めされる。さらに、正極集電体250が有する2つの脚部250aが、積層方向に集束された正極未塗工部221adに両側から挟むように組み付けられ、正極未塗工部221adに溶接等によって接合される。上部絶縁部材32が、端子本体31と蓋体12とを電気的に絶縁し、下部絶縁部材33が、蓋体12と正極集電体250とを電気的に絶縁する。
負極集電体260は、負極端子40の端子本体41のリベット部41aによって、端子本体41にリベット留めされる。さらに、負極集電体260が有する2つの脚部260aが、積層方向に集束された負極未塗工部222adに両側から挟むように組み付けられ、負極未塗工部222adに溶接等によって接合される。上部絶縁部材42が、端子本体41と蓋体12とを電気的に絶縁し、下部絶縁部材43が、蓋体12と負極集電体260とを電気的に絶縁する。
電極体220は、ザグリ部227のある突出縁端220caが蓋体12に隣り合うような向きで、蓋体12に取り付けられている。つまり、電極体220の中で、突出縁端220caが、蓋体12に最も近接している。ザグリ部227は、安全弁70と対向して位置している。正極端子30から負極端子40に向かう方向つまりX軸方向に関して、ザグリ部227における側面部227bと側面部227cとの間の幅は、安全弁70の弱化部71の幅より大きくなっている。さらに、電極体220の平坦壁状部220aから平坦壁状部220bに向かう方向つまりY軸方向に関して、ザグリ部227の開放端間の幅つまり底面部227aの幅は、安全弁70の弱化部71の幅より大きくなっている。そして、安全弁70の弱化部71の全体が、ザグリ部227に面している。
上述のような構成を有する蓄電素子200では、容器10の内圧上昇時に安全弁70が開放した場合、電極体220が移動して蓋体12に衝突しても、ザグリ部227が、安全弁70に対向する位置に空間を確保する。そして、上記空間は、容器10と電極体220との間の空間に連通する。よって、容器10内の気体が安全弁70を通って外部に流出することができる。さらに、ザグリ部227の形状及び寸法を調節することによって、ザグリ部227は、衝突時に電極体220と共に変形した場合でも、安全弁70に対向する位置に十分な空間を確保するようにすることができる。
また、蓄電素子200におけるその他の構成及び動作は、実施の形態に係る蓄電素子100と同様であるため、その説明を省略する。さらに、上述したように、変形例1に係る蓄電素子200によると、実施の形態に係る蓄電素子100と同様の効果が得られる。
[その他の変形例]
以上、本発明の実施の形態及び変形例に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、実施の形態及び変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及び変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
以上、本発明の実施の形態及び変形例に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、実施の形態及び変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及び変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
実施の形態及び変形例に係る蓄電素子では、電極体は、積層された正極、負極及びセパレータを巻回して形成される巻回型の電極体であったが、これに限定されるものでない。電極体は、多数の正極、負極及びセパレータを積層して形成されるスタック型の電極体であってもよく、積層した正極、負極及びセパレータを複数回折り曲げて形成されるZ型の電極体であってもよい。
実施の形態及び変形例に係る蓄電素子では、電極体のザグリ部は、直方体状の形状を有していたが、これに限定されるものでない。ザグリ部の形状は、電極体の2つの平坦壁状部にわたる方向で断面が変化しない半円柱、半楕円柱、三角柱、多角形柱等の柱状の形状を有してもよい。このとき、例えば、実施の形態に係る蓄電素子の電極体では、正極及び負極に形成する複数の切欠き部が同形状となるため、正極基材及び負極基材の加工が容易である。或いは、ザグリ部の形状は、半球、半楕円球等の電極体の2つの平坦壁状部にわたる方向で断面が変化する形状であってもよい。
実施の形態に係る蓄電素子100の電極体20では、ザグリ部27は、正極集電タブ群24及び負極集電タブ群25から間隔をあけて配置されていた。つまり、ザグリ部227と正極集電タブ群24及び負極集電タブ群25との間のそれぞれに、正極21の縁21ab及び負極22の縁22abが介在していた。しかしながら、ザグリ部27は、正極集電タブ群24及び負極集電タブ群25の一方に、縁21ab及び22abを介さずに隣接してもよい。
変形例に係る蓄電素子200の電極体220では、ザグリ部227は、平坦な底面部227aを有していたが、これに限定されるものでない。例えば、正極221の正極開口部221c及び負極222の負極開口部222cは、ザグリ部の底面部が中央で窪むような屈曲する形状を有するザグリ部を形成してもよい。
実施の形態及び変形例に係る蓄電素子の電極体では、積層された正極の全ての層におけるザグリ部に対応する部分に切欠き部又は正極開口部が形成され、且つ、積層された負極の全ての層におけるザグリ部に対応する部分に切欠き部又は負極開口部が形成されていたが、これに限定されるものでない。正極及び負極の一方のみに切欠き部又は開口部を形成してもよい。正極及び負極の一方又は両方のいずれに切欠き部又は開口部を形成する場合であっても、積層された正極のうちの少なくとも一層に切欠き部又は正極開口部を形成してもよく、且つ、積層された負極のうちの少なくとも一層に切欠き部又は負極開口部を形成してもよい。
実施の形態及び変形例に係る蓄電素子は、1つの電極体20を備えていた。しかしながら、蓄電素子は、2つ以上の電極体を備えるものであってもよい。
実施の形態に係る蓄電素子100では、電極体20は、端部20eに正極集電タブ群24及び負極集電タブ群25を有していたが、これに限定されるものでない。電極体は、正極集電タブ群24及び負極集電タブ群25を有さず、変形例に係る蓄電素子200の電極体220のように、巻回軸A方向の2つ端部に帯状の正極未塗工部及び負極未塗工部を有してもよい。この場合、正極未塗工部及び負極未塗工部がそれぞれ、正極集電体及び負極集電体に接続される。
変形例に係る蓄電素子200では、電極体220は、正極未塗工部221ad及び負極未塗工部222adでそれぞれ、正極集電体250及び負極集電体260に接続される構成であったが、これに限定されるものでない。電極体は、正極未塗工部221adの位置及び負極未塗工部222adの位置にそれぞれ、正極221の正極基材221a及び負極222の負極基材222aから突出するタブを一体的に有する構成であってもよい。さらに、正極集電体250及び負極集電体260が、タブに接続されてよい。
変形例に係る蓄電素子200では、電極体220は、湾曲壁状部220cの突出縁端220caにザグリ部227を有していたが、これに限定されるものでない。電極体220は、巻回軸A方向の端部220e又は220fに、ザグリ部を有していてもよい。この場合、電極体220のザグリ部は、実施の形態に係る蓄電素子100の電極体20のザグリ部27と同様の構成を有し、ザグリ部27と同様の方法で形成されてもよい。端部220e又は220fにザグリ部を有する電極体220についても、容器10の蓋体12から延在する正極集電体250及び負極集電体260がそれぞれ、正極未塗工部221ad及び負極未塗工部222adと接続される。さらに、安全弁は、容器10の容器本体11におけるザグリ部に対向する短側壁11d又は11fに形成される。さらにまた、短側壁11d又は11fの安全弁は、ザグリ部と対向する位置に配置されてもよい。
また、実施の形態及び変形例に係る蓄電素子の電極体では、セパレータ23は、切欠き部及び開口部を有さずに、ザグリ部内に延在していたが、これに限定されるものでない。セパレータ23にも、正極基材及び負極基材の切欠き部又は開口部と同様の切欠き部又は開口部が形成されてもよい。
また、実施の形態及び変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。また、本発明は、上述のような蓄電素子として実現することができるだけでなく、1つ以上の蓄電素子を備える蓄電装置においても実現することができる。
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。
10 容器
12 蓋体(容器の壁部)
20,220 電極体
21,221 正極(極板)
21aa 正極集電タブ
21ab,22ab 縁(極板の縁部)
21ad,22ad 切欠き部(窪み部)
22,222 負極(極板)
22aa 負極集電タブ
27,227 ザグリ部
70 安全弁
100,200 蓄電素子
221c 正極開口部(窪み部)
222c 負極開口部(窪み部)
A 巻回軸
12 蓋体(容器の壁部)
20,220 電極体
21,221 正極(極板)
21aa 正極集電タブ
21ab,22ab 縁(極板の縁部)
21ad,22ad 切欠き部(窪み部)
22,222 負極(極板)
22aa 負極集電タブ
27,227 ザグリ部
70 安全弁
100,200 蓄電素子
221c 正極開口部(窪み部)
222c 負極開口部(窪み部)
A 巻回軸
Claims (5)
- 極板が積層された電極体と、容器とを備える蓄電素子であって、
前記容器の壁部に設けられる安全弁を備え、
少なくとも一層の前記極板における前記壁部に隣り合う縁部に、前記壁部から離れる方向への窪み部が形成されている
蓄電素子。 - 前記窪み部の少なくとも一部は、前記安全弁に対向している
請求項1に記載の蓄電素子。 - 前記電極体は、前記極板が巻回された構成を有し、
前記電極体の巻回軸は、前記壁部と交差する
請求項1または2に記載の蓄電素子。 - 複数の前記窪み部が、前記極板の積層方向に並んで形成される
請求項1〜3のいずれか一項に記載の蓄電素子。 - 前記極板は、前記壁部に隣り合う縁部から突出するタブを、前記窪み部と異なる位置に有する
請求項1〜4のいずれか一項に記載の蓄電素子。
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