JP2017143063A - 蓄電素子、及び蓄電素子の製造方法 - Google Patents

蓄電素子、及び蓄電素子の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】集電体を電極体の突出部に接合するに際し、電極体の突出部に亀裂や破れなどが発生することを防止することができる蓄電素子の提供。
【解決手段】正極箔７及び負極箔８の両極箔の少なくとも一方の極箔の端部が他方の極箔の側端から積層状態で突出した突出部８Ａを有する電極体１と、突出部８Ａに当接する当接部３Ａを有する集電体３と、突出部８Ａを集電体３の当接部３Ａとで挟んで接合する金属材１３とを備え、突出部８Ａと対応する金属材１３の対向面の端部領域のうちの、少なくとも対向面に沿った一方向における端部領域２８Ａ、２９Ａは、対向面の中央部領域２５Ａよりも、集電体３の当接部３Ａから離間する方向に変位している蓄電素子。
【選択図】図２

Description

本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子に関する。より詳しくは、本発明は、互いに絶縁された正極箔と負極箔とを含む電極体と、集電体とを備える蓄電素子に関するものである。
この種の蓄電素子としては、特許文献１や特許文献２に記載されたものが知られている。特許文献１に記載されたリチウム二次電池１（蓄電素子）は、扁平状に巻回された正電極シート１２（正極箔）及び負電極シート１４（負極箔）のそれぞれの端部が他方の側端から積層状態で突出した一対の集電端子接続部１２２ａ，１４２ａ（突出部）を有する電極ユニット１０（電極体）と、正極の集電端子接続部１２２ａに超音波溶接により接合された正集電端子２２（集電体）と、負極の集電端子接続部１４２ａに超音波溶接により接合された負集電端子３２（集電体）とを備えている。また、特許文献２に記載された電池（蓄電素子）は、扁平状に巻回された正極板１１（正極箔）及び負極板１２（負極箔）のそれぞれの端部が他方の側端から積層状態で突出した一対の接合部（突出部）を有する巻回型電極体１（電極体）と、それぞれの接合部の表裏に重ね合わされた状態で超音波溶接により接合された電流取り出し端子２及び緩衝板４（金属材）とを備えている。
図１０Ａの上側や図１０Ｂの上側に示すように、極箔８と極箔８との間には、反対側の極箔（図示省略）や絶縁材としてのセパレータ（図示省略）が介在している。そのため、電極体の突出部８Ａは、極箔８の厚みにその枚数を乗じた寸法より明らかに厚くなっている。特許文献１では、図１０Ａに示すように、溶接機の受台部分であるアンビル３０の上に集電体の当接部３Ａを載置し、該当接部３Ａの上に突出部８Ａを載置し、該突出部８Ａに溶接機のチップ（あるいはホーン）３１を直接当接させた状態で、超音波溶接が行われる。そうすると、突出部８Ａは、チップ３１で加圧される箇所とされない箇所との境目で、急激に、かつ、大きく屈曲変形する。その状態で突出部８Ａに超音波振動が加えられると、とりわけ突出部８Ａの表面側に亀裂が生じたり、折損されたりする不都合が生じ易くなる。また、そのような不都合が生じると、導電性に悪影響があり、ひいては耐久性や信頼性などの二次電池としての能力（性能）に影響が出るおそれがある。
対策として、特許文献２のように、金属材１３を介してチップ３１を突出部８Ａに当接させることが考えられる。しかしながら、一様な厚さを有する金属材１３が十分厚いなど、金属材１３の剛性が高い場合には、図１０Ｂに示すように、チップ３１で加圧される金属板１３は、変形せずに突出部８Ａを加圧する。その場合、突出部８Ａにおける金属材１３の端に対応する部分に応力集中が生じ、図１０Ｂにて丸印で囲んだ箇所に亀裂や破れなどの不都合が発生し易くなる。つまり、不都合の発生箇所がチップ３１の端から金属材１３の端に移動しただけであり、前述した不都合自体は依然として発生し易い状態である。
特開２００７−５３００２号公報 特開２００１−３８４７５号公報
本発明の目的は、集電体を電極体の突出部に接合するに際し、電極体の突出部に亀裂や破れなどの不都合が発生するのを防止することができる蓄電素子を提供する点にある。
本発明に係る蓄電素子は、
正極箔と負極箔とが互いに絶縁された状態で多重に積層された電極体であって、正極箔及び負極箔の両極箔の少なくとも一方の極箔の端部が他方の極箔の側端から積層状態で突出した突出部を有する電極体と、
突出部に当接する当接部を有する集電体と、
突出部と対向する対向面を有する金属材であって、突出部を集電体の当接部とで挟んで接合する金属材とを備え、
該金属材の対向面の端部領域のうちの、少なくとも対向面に沿った一方向における端部領域は、対向面の中央部領域よりも、集電体の当接部から離間する方向に変位している。
また、本発明に係る別の蓄電素子は、
正極箔と負極箔とが互いに絶縁された状態で多重に積層された電極体であって、正極箔及び負極箔の両極箔の少なくとも一方の極箔の端部が他方の極箔の側端から積層状態で突出した突出部を有する電極体と、
突出部に当接する当接部を有する集電体と、
突出部と対向する対向面を有する金属材であって、突出部を集電体の当接部とで挟んで接合する金属材とを備え、
該金属材の対向面の中央部領域は、対向面の端部領域のうちの、少なくとも対向面に沿った一方向における端部領域よりも、集電体の当接部に近づく方向に変位している。
ここで、本発明に係る蓄電素子の一態様として、
金属材の対向面の端部領域は、集電体の当接部から離間する方向への変位量が金属材の外縁に向かうにつれて次第に大きくなるように傾斜するテーパー面に形成されている
ようにすることができる。
また、本発明に係る蓄電素子の他態様として、
金属材は、板状であり、少なくとも対向面に沿った一方向における金属材の端部が折り曲げられることにより、対向面に変位が生じている
ようにすることができる。
この場合、
金属材は、加圧を伴う溶接により突出部に接合され、
金属材の端部は、加圧によって折り曲げられている
ようにすることができる。
さらにこの場合、
金属材の端部と金属材の中央部との境界に沿って折り曲げ用の凹みが形成されている ようにすることができる。
また、本発明に係る蓄電素子の別の態様として、
金属材は、板状であり、少なくとも対向面に沿った一方向における金属材の端部の厚みが金属材の中央部よりも薄く形成されることにより、対向面に変位が生じている
ようにすることができる。
また、本発明に係る蓄電素子のさらに別の態様として、
金属材の対向面の全周に端部領域が形成され、全ての端部領域が変位している
ようにすることができる。
また、本発明に係る蓄電素子の別の態様として、
金属材の対向面のうちの、対向面に沿った一方向の両側と該一方向と交差する方向における一方側との三方に端部領域が形成され、これらの端部領域が変位している
ようにすることができる。
また、本発明に係る蓄電素子のさらに別の態様として、
金属材の対向面の中央部領域は、平坦面に形成され、
金属材は、対向面の中央部領域にて超音波溶接により突出部に接合されている
ようにすることができる。
また、本発明に係る蓄電素子の別の態様として、
金属材は、対応する極箔と同じ材料で形成されている
ようにすることができる。
また、本発明に係るさらに別の蓄電素子は、
正極箔と負極箔とが互いに絶縁された状態で多重に積層された電極体であって、正極箔及び負極箔の両極箔の少なくとも一方の極箔の端部が他方の極箔の側端から積層状態で突出した突出部を有する電極体と、
突出部に当接する当接部を有する集電体と、
突出部と対向する対向面を有する金属材であって、突出部を集電体の当接部とで挟んで接合する金属材とを備え、
該金属材は、集電体の当接部と該金属材とに挟まれる突出部の部分の厚さが、少なくとも対向面に沿った一方向における端部にて厚くなるように、形成されている。
以上、本発明によれば、金属材を上記構成とすることで、電極体の突出部と金属材との接合部における極箔に応力集中が生じることが軽減又は解消され、極箔に亀裂や切断などの損傷が生じる不都合が抑制又は回避可能となる。
図１は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池を示す一部切欠きの正面図である。 図２は、同リチウムイオン二次電池の要部の構造を示す側面図である。 図３は、同リチウムイオン二次電池における集電体及びこれに関係する構造を示す一部切欠きの正面図である。 図４は、図３のａ−ａ線断面図である。 図５は、図３のｂ−ｂ線断面図である。 図６は、同リチウムイオン二次電池における電極体の構造を示す斜視図である。 図７は、同リチウムイオン二次電池で用いられる金属材の別構造を示す拡大正面図である。 図８は、同リチウムイオン二次電池で用いられる金属材のさらに別構造を示す断面図である。 図９は、本実施形態に係る加圧方法によって不具合の発生が回避される状況を示す説明図である。 図１０Ａは、図１０Ａは、従来の加圧方法によって不具合が発生する状況を示す説明図であり、図１０Ｂは、従来の別の加圧方法によって不具合が発生する状況を示す説明図である。
以下、本発明による蓄電素子の一実施形態として、電池、具体的には非水電解質二次電池、より具体的にはリチウムイオン二次電池について、図面を参照しながら説明する。以下、正負極の集電体やその構造に関しては、基本的には一方（負極側）の説明のみとし、他方（正極側）には対応する符号を付して、その説明がなされたものとする。
〔実施例１〕
実施例１による電池Ａは、図１、図２に示されている。電池Ａは、電極体としての発電要素１と、正負極の集電体２，３と、電解液（図示省略）とを、アルミ合金やステンレス合金などの硬質板製のケース４に収容した、扁平な縦向き角型の電池である。ケース４の天板４Ａには、集電体２，３に導通接続される正負極の電極部５，６が設けられている。ケース４は、開口部を有する本体ケース部４Ｂと、該本体ケース部４Ｂの開口部を覆う天板４Ａとをレーザー溶接などによって一体化したものである。なお、図示は省略するが、発電要素１及び一対の集電体２，３とケース４との間には、これら発電要素１及び集電体２，３を収容する合成樹脂製袋状体などの絶縁材が配備されている。
発電要素１は、図２、図５、図６に示すように、正極活物質が塗布された、帯状でアルミ箔製の正極箔７と、負極活物質が塗布された、帯状で銅箔製の負極箔８とを、絶縁材であるセパレータ９，９を間に挟み、かつ、正極箔７と負極箔８とが軸心Ｐ方向で互いに異なる方向にずらされた状態で、交互に積層し、側面視形状が長円形を呈するように渦巻状に巻回したものである。軸心Ｐ方向で互いに反対となる発電要素１の両端部には、活物質の未塗布部として、アルミ箔及び銅箔が露出した突出部７Ａ，８Ａが形成されている。正極突出部７Ａにおける直線部分７ａ（図１では縦向きに現れる）は、積層された正極箔７を束ねた状態で、正極集電体２の当接部としての対極板状部２Ａに導通接合されている。負極突出部８Ａにおける直線部分８ａ（図１では縦向きに現れる）は、積層された負極箔８を束ねた状態で、負極集電体３の当接部としての対極板状部３Ａに導通接合されている。
つまり、発電要素１は、軸心Ｐ方向と直交する一方向である前後方向（矢印Ｘ方向）に薄く、かつ、軸心Ｐ方向及び前後方向の双方と直交する他方向である上下方向（矢印Ｙ方向）に長い扁平な形状に形成されている。なお、図面理解上、図２においては、正負極の極箔７，８とセパレータ９との間隔を意図的に拡大して描いてある。
アルミ又はアルミ合金製の正極集電体２と、銅又は銅合金製の負極集電体３とは、互いに同じ構造を有している。そこで、一方の集電体３について説明する。図２、図３に示すように、集電体３は、ケース４の天板４Ａに係止される水平上部１１と、該水平上部１１の端部から折り曲げられて垂下される縦集電部１２とからなる、正面視で略Ｌ字形状をなす部品である。水平上部１１は、該水平上部１１の内側端部に形成される孔（符記省略）に挿通される金属製のリベット２２を介して、電極部６に導通接続されている。縦集電部１２は、該縦集電部１２の上下中間部に並列形成される一対の対極板状部３Ａ，３Ａを介して、突出部８Ａに導通接続されている。
一対の対極板状部３Ａ，３Ａは、発電要素１の幅方向（矢印Ｘ方向）に適宜の間隔をあけて、かつ、縦集電部１２から垂直で内向き（軸心Ｐ方向）に突出する状態で、形成されている。それぞれの対極板状部３Ａは、板状であり、対極板状部３Ａの両側（上下側）には、適宜の角度が付いて折れ曲るような補強板部３ａが形成されている。また、縦集電部１２は、それぞれの対極板状部３Ａの両側に、補強板部３ａを一体的に有する三角板状部２３が、孔部２４を介して矢印Ｘ方向に並ぶ形状に形成されている。
正負極の電極部５，６は、互いに同じ構造を有している。そこで、一方の電極部６について説明する。水平上部１１は、断面下向きＵ字状を呈する合成樹脂製の第１絶縁部材１４を介して、ケース４の天板４Ａの下面４ｕに面当接されている。合成樹脂製の第２絶縁部材１５で外囲される状態のリベット２２は、該リベット２２の筒状下部２２ａが天板４Ａの丸孔（符記省略）及び第１絶縁部材１４の丸孔（符記省略）に落とし込み挿通され、リベット２２の下端部がカシメられることにより、水平上部１１に導通接続されている。なお、正極のリベット２１はアルミ製であり、負極のリベット２２は銅製である。
リベット２２の四角本体部２２ｂの上側には、円柱上部２２ｃが形成されている。該円柱上部２２ｃの上端部がカシメられることにより、円柱上部２２ｃに挿通された金属製の導通板１６は、リベット２２に導通接続されている。導通板１６の内側部位に形成されている丸孔（符記省略）には、有底状で合成樹脂製の第３絶縁部材１７に四角基部１８ａが収容された状態の電極ボルト１８が係止されている。
主に、負極の接合部１０（集電構造）について説明する。図１〜図５に示すように、金属材（板状金属材）１３であるクリップ２０と集電体３の対極板状部３Ａとの間に突出部８Ａが配置された状態で、集電体３の対極板状部３Ａとクリップ２０とが超音波溶接（加圧を伴う溶接の一例）により突出部８Ａに接合されて、接合部１０が形成されている。つまり、負極の接合部１０は、極箔８と集電体３と金属材１３とが超音波溶接によって接合されている領域を指す。正極の接合部１０は、極箔７と集電体２と金属材１３とが超音波溶接によって接合されている領域を指す。正極のクリップ１９はアルミ製であり、負極のクリップ２０は銅製であり、金属材１３は、対応する極箔と同じ材料で形成されている。金属材１３と極箔とが同じ材料で形成されることにより、金属材１３と極箔との相性がよく、接合箇所の接合強度や信頼性に優れたものとなる。
図３に示すように、上下方向（矢印Ｙ方向）で長方形を呈するクリップ２０の上下左右の中央部には、接合部位２５が形成されている。接合部位２５の上下左右のいずれの方向にも、突出部８Ａに溶接接合されていない非接合部位２６，２７，２８，２９が存在している。詳述すると、軸心Ｐ方向における接合部位２５の両側と、上下方向Ｙにおける接合部位２５の両側とに、非接合部位Ｔ（非接合部位２６，２７，２８，２９）が存在している。つまり、接合部位２５の周囲全てに非接合部位Ｔが存在している。これにより、金属材１３の全周に、接合部位（中央部）２５に対する端部が形成されている。
超音波溶接による接合部１０の断面の概略構造を図４，５にそれぞれ示す。図示しない超音波溶接機（以下、「溶接機」と略称する）による超音波溶接では、発電要素１などが横倒しされることで、集電体３の対極板状部３Ａが溶接機の受台部分であるアンビル３０（図１０参照）に支持された状態とし、対極板状部３Ａの上に発電要素１の突出部８Ａが載せられ、さらにその上にクリップ２０が載せられ、溶接機のチップ（図示省略）がクリップ２０を下方（アンビル３０側）に加圧するとともに、並行振動することにより、集電体３の対極板状部３Ａとクリップ２０とが発電要素１の突出部８Ａに接合される。クリップ２０におけるチップで加圧される被加圧部分は、平面視で上下方向（矢印Ｙ方向）に長い長方形（長円形でもよい）を呈する接合部位２５となり、クリップ２０のほぼ上下左右の中央に形成される（図３参照）。なお、超音波溶接がされた後の接合部位２５に対してレーザー溶接を行うデュアル溶接手段を採ってもよく、そうすれば極箔８と集電体３とをより確実に導通接合することできる。
接合部１０において、クリップ２０は、チップの加圧により、接合部位２５が凹み変形する程度の厚み（剛性）に設定されている。クリップ２０の表面側（極箔８と反対側）における接合部位２５と非接合部位Ｔとの境界、つまり、クリップ２０の中央部と端部との境界に存在する三角凹み２５ａは、チップの押圧面に形成されている環状外周凸条で押されてできる凹みである。実施例１において、クリップ１９，２０における被加圧部位は接合部位２５と一致する。
クリップ２０において、接合部位２５がチップの加圧で凹み変形することにより、クリップ２０の極箔８との対向面の一部である接合底面（中央部領域）２５Ａが、該接合底面２５Ａ以外の対向面である周囲側底面ｔ（端部領域２６Ａ，２７Ａ，２８Ａ，２９Ａ）よりも、集電体３の対極板状部３Ａに近づく方向に変位している。言い換えれば、周囲側底面ｔは、接合底面２５Ａよりも、集電体３の対極板状部３Ａから離間する方向に変位している。そして、周囲側底面ｔが接合底面２５Ａの周囲全てに存在する状態で、クリップ２０が形成されている。さらに、非接合部位２６〜２９が接合部位２５に対して三角凹み２５ａを境に折れ曲がることで、接合部位２５が凹んでいる。言い換えれば、非接合部位２６〜２９は、接合部位２５に対して三角凹み２５ａを境に折れ曲がることで、集電体３の対極板状部３Ａから離間する方向に折れ曲がっている。従って、対向面の端部領域２６Ａ〜２９Ａは、接合底面２５Ａに近付くにつれて集電体３の対極板状部３Ａに近づくように傾斜するテーパー面に形成されている。言い換えれば、対向面の端部領域２６Ａ〜２９Ａは、集電体３の対極板状部３Ａから離間する方向への変位量がクリップ２０の外縁に向かうにつれて次第に大きくなるように傾斜するテーパー面に形成されている。
これにより、チップの加圧でクリップ２０を介して圧縮される発電要素１の突出部８Ａのうち、接合底面２５Ａに対応する部分に、最も高い圧が作用し、対向面の端部領域２６Ａ〜２９Ａに対応する部分は、接合底面２５Ａから離れるにつれて圧が漸減しながら圧縮されることとなる。従って、突出部８Ａの全体の厚さは、最も高い圧を受ける接合底面２５Ａ対応部位の厚さが最も薄くなり、そこから上下左右に離れるにつれて厚さが漸増するように、変化する。逆に言えば、周囲側底面ｔは、突出部８Ａの厚さを漸増させるガイド作用を発揮するものとなっている。
そこで、図９に示すように、溶接に伴うチップ３１の加圧に起因する応力集中によって発電要素１の端部８Ａ（７Ａ）に亀裂や破れなどの不都合が生じない又は生じ難いものとなる。
また、実施例１では、平面状の接合底面２５Ａに続く周囲側底面ｔが接合底面２５Ａに対して緩やかに折れ曲るテーパー傾斜面となるように、金属材１３が全体として反り返るような形状に形成されている。即ち、従来品〔図１０参照〕における応力集中箇所が、実施例１では、テーパー傾斜面である周囲側底面ｔで押されており、かつ、接合底面２５Ａから離れるほどその押し量が漸減するものとなる。そのため、発電要素１の突出部８Ａに応力集中が生じないようになる。周囲側底面ｔの端では、突出部８Ａの押圧が接合底面２５Ａでの押圧に比べて明確に減少する。そのため、周囲側底面ｔの端で突出部８Ａに応力集中が発生することはない。
その結果、突出部８Ａの厚みが急激に変化（急激に増減）することによる応力集中が緩和又は解消されて、溶接時の加圧に起因する突出部８Ａに亀裂や折損が生じる不都合が抑制又は回避され、良好に超音波溶接されるようになる。つまり、溶接（超音波溶接など）に伴う圧力や振動によって突出部８Ａに作用し易い応力集中を分散、抑制又は解消させることが可能となる。その結果、渦巻状の発電要素１における突出部８Ａと集電体３とを合理的に接合することができて、実使用に好適となるリチウムイオン二次電池（蓄電素子）を提供することができる。
また、次のような効果も得ることができる。実施例１による構造のリチウムイオン二次電池Ａでは、一対の集電体２，３で発電要素１が支持されている。詳しくは左右一対の対極板状部２Ａ，３Ａと突出部７Ａ，８Ａにおける左右の縦向き部分７ａ，８ａとの接合部１０，１０によって発電要素１が支持される構造であり、接合部１０，１０における極箔７，８には発電要素１の重量を支える役目が負わされている。従って、電池Ａが自動車などの走行車両に搭載される場合には、駆動振動や走行振動による振動並びにそれによる応力が全て接合部１０，１０に、即ち突出部７Ａ，８Ａに作用することとなる。そのため、突出部７Ａ，８Ａにおける接合部１０，１０との境目部分に亀裂などの損傷が生じやすいという問題が懸念される。しかしながら、前述したように、金属材１３の接合底面２５Ａが周囲側底面ｔに対して極箔側に寄る構成、言い換えれば、金属材１３の周囲側底面ｔが接合底面２５Ａに対して極箔から離れる構成により、突出部７Ａ，８Ａにおける接合部１０，１０の境目部位の応力集中が緩和又は回避され、長時間走行や長期に亘る使用においても接合部１０，１０に亀裂などの問題が生じないものとなる。よって、走行車両にも好適となる長寿命で信頼性に優れるリチウムイオン二次電池Ａを提供することができる。
〔実施例２〕
金属材１３は、図７に示すように、軸心Ｐ方向における接合部位２５の片側（発電要素１の中心側）と、上下方向Ｙにおける接合部位２５の両側との三方に非接合部位Ｔ（非接合部位２６，２８，２９）が存在し、かつ、傾斜するテーパー面である非接合底面ｔ（端部領域２６Ａ，２８Ａ，２９Ａ）が存在する構成であってもよい。接合部位２５の周囲に非接合部位Ｔが形成された金属材１３にあっては、非接合部位Ｔが、超音波溶接時に金属材１３が動かないように押えて支える部分として機能する。この機能は、前述した実施例１の蓄電素子におけるクリップ１９，２０においても同様に発揮される。
極箔８は、接合部１０を基準とした場合、発電要素１の中心側（矢印Ｕ方向側）と、上下方向Ｙにおける上側（矢印Ｖ方向側）及び下側（矢印Ｗ方向側）との三方に拡がるように形成されている。そのため、非接合部位２６，２８，２９は、接合部位２５に対し、それら三方に形成されていればよい。
その場合、突出部８Ａの端（左右方向端）８ｈは、金属材１３の外端に合せるのが好都合である。但し、多少、端８ｈが金属材１３の外端よりも突出していても構わない。その場合、溶接や振動による亀裂などの損傷が金属材１３の外端に対応する箔８に発生するおそれが無いとは言えない。しかしながら、その側（矢印Ｕ方向と反対側）には支えるべきものが存在しないので、たとえ端８ｈの突出部分が損傷しても、それ以上の不都合に発展することは無い。
なお、本発明は、上記各実施例の構成に限定されるものではない。また、本発明は、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更を加え得ることは勿論のことである。
また、本発明は、各実施例において、他の実施例の構成を採用できるものは採用することを意図している。すなわち、各実施例における構成は、実施例間で相互に適用し合うことができる。
例えば、接合部１０における接合の手段としては、超音波溶接以外の溶接（抵抗溶接、スポット溶接、その他）でもよい。要は、加圧を伴う溶接であればよい。なお、集電体２，３は、帯状板材に切り込みを入れて二つ折りに屈曲して対極板状部２Ａ，３Ａを形成するという、板材プレス成形品であってもよい。
また、金属材１３の形状としては、図８に示す断面図のように、接合部位２５の厚さが一定で、非接合部位Ｔの厚さが接合部位２５から離れるにつれて薄くなるように、非接合底面ｔが傾斜角度θが付けられたテーパー面とされる構造であってもよい。この場合は、金属材１３は、もともと、接合底面２５Ａがその周囲の非接合底面ｔよりも集電体３の対極板状部３Ａ側に近づく構成であるから、加圧を伴う溶接を行っても金属材１３が凹み変形や屈曲変形しないものであってもよい。さらに、図示は省略するが、接合底面２５Ａと、長さの短いテーパー傾斜面状の周囲側底面ｔと、その外側に続く外平面（接合底面と平行な面）とを有する段付平面状の金属材１３でもよい。長さが短い周囲側底面ｔが応力集中の緩和域となり、端部８Ａ（７Ａ）に亀裂や破れなどの不都合が生じないようにする機能が期待できる。
また、電極体は、巻回型でなく、それぞれ複数枚の正極箔、負極箔及びセパレータを積層した積層型であってもよい。
また、金属材１３は、正極の突出部７Ａにも負極の突出部８Ａにも適用されている。しかし、どちらか一方だけへの適用であってもよい。
また、上記実施例においては、リチウムイオン二次電池について説明した。しかしながら、電池の種類や大きさ（容量）は任意である。
また、本発明は、リチウムイオン二次電池に限定されるものではない。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にも適用可能である。
１ 発電要素（電極体）
２ 集電体
２Ａ 対極板状部（当接部）
３ 集電体
３Ａ 対極板状部（当接部）
７ 正極箔
７Ａ 突出部
７ａ 直線部分
８ 負極箔
８Ａ 突出部
８ａ 直線部分
９ セパレータ
１３ 金属材
１０Ａ 接合部位
２５Ａ 接合底面（対向面）
Ｐ 軸心
ｔ 周囲側底面（対向面）
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子に関する。より詳しくは、本発明は、互いに絶縁された正極箔と負極箔とを含む電極体と、集電体とを備える蓄電素子、及び蓄電素子の製造方法に関するものである。
本発明の目的は、集電体を電極体の突出部に接合するに際し、電極体の突出部に亀裂や破れなどの不都合が発生するのを防止することができる蓄電素子、及び蓄電素子の製造方法を提供する点にある。
本発明に係る蓄電素子は、
正極箔と負極箔とが互いに絶縁された状態で多重に積層された電極体であって、正極箔及び負極箔の両極箔の少なくとも一方の極箔の端部が他方の極箔の側端から積層状態で突出した突出部を有する電極体と、
突出部に当接する当接部を有する集電体と、
突出部と対向する対向面を有する金属材であって、突出部を集電体の当接部とで挟んで接合する金属材とを備え、
該金属材の対向面の端部領域のうちの、少なくとも対向面に沿い且つ突出部の突出方向と直交する方向における端部領域は、対向面の中央部領域よりも、集電体の当接部から離間する方向に変位している。
また、本発明に係る別の蓄電素子は、
正極箔と負極箔とが互いに絶縁された状態で多重に積層された電極体であって、正極箔及び負極箔の両極箔の少なくとも一方の極箔の端部が他方の極箔の側端から積層状態で突出した突出部を有する電極体と、
突出部に当接する当接部を有する集電体と、
突出部と対向する対向面を有する金属材であって、突出部を集電体の当接部とで挟んで接合する金属材とを備え、
該金属材の対向面の中央部領域は、対向面の端部領域のうちの、少なくとも対向面に沿い且つ突出部の突出方向と直交する方向における端部領域よりも、集電体の当接部に近づく方向に変位している。
また、本発明に係る蓄電素子の他態様として、
金属材は、板状であり、少なくとも対向面に沿い且つ突出方向と直交する方向における金属材の端部が折り曲げられている
ようにすることができる。
また、本発明に係る蓄電素子の別の態様として、
金属材は、板状であり、少なくとも対向面に沿い且つ突出方向と直交する方向における金属材の端部の厚みが金属材の中央部よりも薄く形成されている
ようにすることができる。
本発明に係る蓄電素子の製造方法は、
正極箔と負極箔とが互いに絶縁された状態で多重に積層された電極体であって、前記正極箔及び前記負極箔の両極箔の少なくとも一方の極箔の端部が他方の極箔の側端から積層状態で突出した突出部を有する電極体の該突出部を、集電体の当接部と、前記突出部と対向する対向面を有する板状の金属材と、の間に配置することと、
加圧を伴う溶接によって前記金属材を前記突出部に接合することと、を備え、
前記金属材の端部が前記加圧によって折り曲げられることで、該金属材の前記対向面の端部領域のうちの、少なくとも前記対向面に沿った一方向における端部領域が、前記対向面の中央部領域よりも、前記集電体の前記当接部から離間する方向に変位する。

Claims (6)

  1. 正極箔と負極箔とが互いに絶縁された状態で多重に積層された電極体であって、前記正極箔及び前記負極箔の両極箔の少なくとも一方の極箔の端部が他方の極箔の側端から積層状態で突出した突出部を有する電極体と、
    前記突出部に当接する当接部を有する集電体と、
    前記突出部と対向する対向面を有する金属材であって、前記突出部を前記集電体の前記当接部とで挟んで接合する金属材とを備え、
    該金属材の前記対向面の端部領域のうちの、少なくとも前記対向面に沿い且つ前記突出部の突出方向と直交する方向における端部領域は、前記対向面の中央部領域よりも、前記集電体の前記当接部から離間する方向に変位し、
    前記金属材の少なくとも前記対向面に沿い且つ前記突出部の突出方向と直交する方向における端部と前記金属材の中央部との境界に沿って凹みが形成されている
    蓄電素子。
  2. 正極箔と負極箔とが互いに絶縁された状態で多重に積層された電極体であって、前記正極箔及び前記負極箔の両極箔の少なくとも一方の極箔の端部が他方の極箔の側端から積層状態で突出した突出部を有する電極体と、
    前記突出部に当接する当接部を有する集電体と、
    前記突出部と対向する対向面を有する金属材であって、前記突出部を前記集電体の前記当接部とで挟んで接合する金属材とを備え、
    該金属材の前記対向面の中央部領域は、前記対向面の端部領域のうちの、少なくとも前記対向面に沿い且つ前記突出部の突出方向と直交する方向における端部領域よりも、前記集電体の前記当接部に近づく方向に変位し、
    前記金属材の少なくとも前記対向面に沿い且つ前記突出部の突出方向と直交する方向における端部と前記金属材の中央部との境界に沿って凹みが形成されている
    蓄電素子。
  3. 前記金属材の前記対向面の前記端部領域は、前記集電体の前記当接部から離間する方向への変位量が前記金属材の外縁に向かうにつれて次第に大きくなるように傾斜するテーパー面に形成されている
    請求項１又は請求項２に記載の蓄電素子。
  4. 前記金属材は、板状であり、少なくとも前記対向面に沿い且つ前記突出方向と直交する方向における前記金属材の端部が折り曲げられている
    請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の蓄電素子。
  5. 前記金属材は、板状であり、少なくとも前記対向面に沿い且つ前記突出方向と直交する方向における前記金属材の端部の厚みが前記金属材の中央部よりも薄く形成されている
    請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の蓄電素子。
  6. 正極箔と負極箔とが互いに絶縁された状態で多重に積層された電極体であって、前記正極箔及び前記負極箔の両極箔の少なくとも一方の極箔の端部が他方の極箔の側端から積層状態で突出した突出部を有する電極体の該突出部を、集電体の当接部と、前記突出部と対向する対向面を有する板状の金属材と、の間に配置することと、
    加圧を伴う溶接によって前記金属材を前記突出部に接合することと、を備え、
    前記金属材の端部が前記加圧によって折り曲げられることで、該金属材の前記対向面の端部領域のうちの、少なくとも前記対向面に沿った一方向における端部領域が、前記対向面の中央部領域よりも、前記集電体の前記当接部から離間する方向に変位し、
    前記金属材の前記端部と前記金属材の中央部との境界に沿って凹みが形成されている
    蓄電素子の製造方法。
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