JP2017220324A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の巻回型の電極体を収容するケースの内部温度の上昇を抑えた蓄電素子を提供する。【解決手段】電極が巻回される複数の電極体２と、巻回中心軸が互いに平行となる状態で複数の電極体２を収容するケース３と、を備え、ケース３は、隣り合う電極体２の間に向かって凹む凹部３１１０を有することで、隣り合う電極体２の各外周面とケース３との間に形成される空間の容積が抑えられ、電極体２で生じた熱のケース３から外部への放熱性が向上し、ケース３の内部温度の上昇が抑えられる蓄電素子１。【選択図】図４

Description

本発明は、巻回型の複数の電極体を備える蓄電素子に関する。

従来から複数の電極組立体を備えた二次電池が知られている（特許文献１参照）。この二次電池は、図１８に示すように、複数の電極組立体１０１、第一集電板１０２、ケース１０３、及びキャップ組立体１０４を含む。

複数の電極組立体１０１のそれぞれは、薄い板型或いは膜型に形成された第一電極板、セパレータ、及び第二電極板を積層して巻回することで形成される。このため、複数の電極組立体１０１の各外周面は、円柱面状である。これら複数の電極組立体１０１は、ケース１０３内において一方向に並列して配置される。

前記一方向に配置される複数の電極組立体１０１の一側端部には、前記第一電極板と電気的に連結されるための第一集電板１０２が結合される。また、複数の電極組立体１０１の他側端部には、前記第二電極板と電気的に連結されるために極性を有するケース１０３が接触する。このとき、第一集電板１０２と電極組立体１０１の一側端部（前記第一電極板）とは、溶接によって結合されている。また、ケース１０３と電極組立体１０１の他側端部（前記第二集電板）とも、溶接によって結合されている。

ケース１０３は、電解液、複数の電極組立体１０１、及び第一集電板１０２が収納されるように、底部１０５と、底部１０５から延長された側壁部１０６と、を含んでいる。このケース１０３は、導電性金属で形成され、一つの極性を有する電極の役割をする。即ち、ケース１０３は、複数の電極組立体１０１の他側端部（前記第二電極板）と電気的に連結され、第二集電板としての役割をする。

キャップ組立体１０４は、ケース１０３を密封するキャッププレート１０７と、キャッププレート１０７を貫通して第一集電板１０２と連結される第一電極端子１０８と、第一電極端子１０８に形成されたねじ山に沿って締結されて、第一電極端子１０８をキャッププレート１０７に固定する第一ナット１０９と、を含む。

以上の二次電池１００では、ケース１０３及びキャップ組立体１０４の内部に、円柱面状の外周面を有する複数の電極組立体１０１が配置されているため、電極組立体１０１とケース１０３との間の空間が、ケース１０３及びキャップ組立体１０４の内部いっぱいに一つの電極組立体が配置される二次電池に比べて大きくなる。二次電池１００において、前記空間には、熱伝導性の低い気体（空気や気化した電解液等）が存在するため、前記空間が大きくなると、電極組立体１０１の内部で生じた熱がケース１０３の外部に放出され難くなり、ケース１０３及びキャップ組立体１０４の内部温度が上昇しやすくなる。

特開２０１１−７７０２６号公報

そこで、本実施形態は、複数の巻回型の電極体を収容するケースの内部温度の上昇を抑えた蓄電素子を提供することを目的とする。

本実施形態の蓄電素子は、
電極が巻回される複数の電極体と、
巻回中心軸が互いに平行となる状態で前記複数の電極体を収容するケースと、を備え、
前記ケースは、隣り合う電極体の間に向かって凹む凹部を有する。

かかる構成によれば、隣り合う電極体の間に向けて凹む凹部をケースが有することで、隣り合う電極体の各外周面とケースとの間に形成される空間の容積が抑えられ、これにより、該空間に充満する熱伝導性の低い気体による断熱作用（電極体からケースに向かう熱に対する断熱作用）が抑えられる。その結果、電極体で生じた熱のケースから外部への放熱性が向上し、ケースの内部温度の上昇が抑えられる。

前記蓄電素子では、
前記凹部は、巻回中心軸方向に延びると共に、該凹部の両端を巻回中心軸方向に開放してもよい。

このように、ケースにおいて凹部が巻回中心軸方向に延び且つ凹部の両端を巻回中心軸方向に開放していることで、該凹部に蓄電素子の温度調整用の流体を流し易くなる、若しくは、前記流体を流すための配管等を設置し易くなる。

また、前記蓄電素子では、
前記隣り合う電極体は、互いに間隔をあけて配置され、
前記ケースにおける前記隣り合う電極体の間と対応する部位では、対向する内面同士が互いに接続されてもよい。

かかる構成によれば、ケースの内面において接続されている部位同士の間隔が維持されるため、ガスの発生等によるケース内圧の上昇や、電極体が膨張しようとしたときの該ケースの膨らみが効果的に抑えられる。

また、前記蓄電素子では、
前記複数の電極体と共に前記ケースに収容される電解液と、
前記ケースの収容空間において前記隣り合う電極体の間に配置される介装部材と、を備え、
前記介装部材は、断熱性及び絶縁性の少なくとも一方を有し、且つ、前記収容空間における前記隣り合う電極体のうちの一方の電極体が収容されている領域と、前記収容空間における前記隣り合う電極体のうちの他方の電極体が収容されている領域との間の前記電解液の移動が許容された状態で配置されてもよい。

かかる構成によれば、隣り合う電極体同士の熱的な絶縁及び電気的な絶縁のうちの少なくとも一方の絶縁を図ることにより、前記隣り合う電極体のうちの一方の電極体の温度が大きく上昇したときの熱影響が前記隣り合う電極体のうちの他方の電極体に及ぶこと、及び、前記隣り合う電極体同士の短絡、の少なくとも一方を防ぎつつ、一部の電極体で電解液不足が生じるのを防ぐことができる。

以上より、本実施形態によれば、複数の巻回型の電極体を収容するケースの放熱性を向上させた蓄電素子を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る蓄電素子の斜視図である。 図２は、前記蓄電素子の分解斜視図である。 図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ位置における断面図である。 図４は、図１のＩＶ−ＩＶ位置における断面図である。 図５は、前記蓄電素子の電極体を説明するための図である。 図６は、前記蓄電素子間に配管を配置した状態を説明するための図である。 図７は、他実施形態に係る蓄電素子の斜視図である。 図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ位置における断面図である。 図９は、他実施形態に係る蓄電素子の断面図である。 図１０は、他実施形態に係る蓄電素子の断面図である。 図１１は、他実施形態に係る蓄電素子の斜視図である。 図１２は、他実施形態に係る蓄電素子の断面図である。 図１３は、他実施形態に係る蓄電素子の斜視図である。 図１４は、図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ位置における断面図である。 図１５は、図１３のＸＶ−ＸＶ位置における断面図である。 図１６は、他実施形態に係る蓄電素子の断面図である。 図１７は、本実施形態の蓄電素子を含む蓄電装置の斜視図である。 図１８は、従来の二次電池の断面図である。

以下、本発明に係る蓄電素子の一実施形態について、図１〜図６を参照しつつ説明する。蓄電素子には、一次電池、二次電池、キャパシタ等がある。本実施形態では、蓄電素子の一例として、充放電可能な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は、非水電解質二次電池である。より詳しくは、蓄電素子は、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。この種の蓄電素子は、電気エネルギーを供給する。蓄電素子は、単一又は複数で使用される。具体的に、蓄電素子は、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、他の蓄電素子と組み合わされて蓄電装置に用いられる。前記蓄電装置では、該蓄電装置に用いられる蓄電素子が電気エネルギーを供給する。

蓄電素子は、図１〜図５に示すように、電極２３、２４が巻回される電極体２と、電極体２を収容するケース３と、を備える。また、蓄電素子１は、ケース３の外面に配置される外部端子４と、電極体２と外部端子４とを導通させる集電体（内部部材）５と、を備える。本実施形態の蓄電素子１は、電極体２とケース３との間に配置される絶縁部材（絶縁材）６等も、備える。

電極体２は、積層された状態で巻回されている電極（正極２３及び負極２４）を有する、いわゆる巻回型の電極体である。具体的に、電極体２は、巻芯２１と、正極２３と負極２４とが互いに絶縁された状態で積層され、且つ巻芯２１の周囲に巻回された積層体２２と、を備える（図３〜図５参照）。電極体２においてリチウムイオンが正極２３と負極２４との間を移動することにより、蓄電素子１が充放電する。本実施形態の蓄電素子１は、複数（図２〜図５では、三つ）の電極体２を備える。

巻芯２１は、通常、絶縁材料によって形成される。本実施形態の巻芯２１は、筒状である。この巻芯２１は、可撓性又は熱可塑性を有するシートを巻回することによって形成される。本実施形態の前記シートは、合成樹脂によって形成されている。

正極２３は、帯状の金属箔２３１と、金属箔２３１に重ねられる正極活物質層２３２と、を有する。この正極活物質層２３２は、金属箔２３１における幅方向の一方の端縁部（非被覆部）を露出させた状態で、該金属箔２３１に重ねられている。本実施形態の金属箔２３１は、例えば、アルミニウム箔である。

負極２４は、帯状の金属箔２４１と、金属箔２４１に重ねられる負極活物質層２４２と、を有する。この負極活物質層２４２は、金属箔２４１における幅方向の他方（正極２３の金属箔２３１の非被覆部と反対側）の端縁部（非被覆部）を露出させた状態で、該金属箔２４１に重ねられている。本実施形態の金属箔２４１は、例えば、銅箔である。

本実施形態の電極体２では、以上のように構成される正極２３と負極２４とがセパレータ２５によって絶縁された状態で巻回される。即ち、本実施形態の電極体２では、正極２３、負極２４、及びセパレータ２５の積層体２２が巻回されている。

セパレータ２５は、絶縁性を有する部材であり、正極２３と負極２４との間に配置される。これにより、電極体２（詳しくは、積層体２２）において、正極２３と負極２４とが互いに絶縁される。また、セパレータ２５は、ケース３内において、電解液を保持する。これにより、蓄電素子１の充放電時において、セパレータ２５を挟んで交互に積層される正極２３と負極２４との間を、リチウムイオンが移動可能となる。

このセパレータ２５は、帯状であり、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構成される。本実施形態のセパレータ２５は、ＳｉＯ_２粒子、Ａｌ_２Ｏ_３粒子、ベーマイト（アルミナ水和物）、カオリン（アルミノシリケート）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いる。本実施形態のセパレータ２５の基材は、例えば、ポリエチレンによって形成される。

セパレータ２５の幅方向の寸法は、負極活物質層２４２の幅より大きい。セパレータ２５は、正極活物質層２３２と負極活物質層２４２とが厚さ方向（積層方向）に重なるように幅方向に位置ずれした状態で重ね合わされた正極２３と負極２４との間に配置される。このとき、正極２３の非被覆部と、負極２４の非被覆部とは重なっていない。即ち、正極２３の非被覆部が、正極２３と負極２４との重なる領域から幅方向（積層方向と直交する方向）に突出し、且つ、負極２４の非被覆部が、正極２３と負極２４との重なる領域から幅方向（正極２３の非被覆部の突出方向と反対の方向）に突出する。このような状態で積層された正極２３、負極２４、及びセパレータ２５（即ち、積層体２２）が巻回されることによって、電極体２が形成される。また、本実施形態の電極体２では、正極２３の非被覆部又は負極２４の非被覆部のみが積層された部位によって、電極体２における非被覆積層部２６が構成される。

この非被覆積層部２６は、電極体２の各極に設けられる。即ち、正極２３の非被覆部のみが積層された非被覆積層部２６が電極体２における正極の非被覆積層部を構成し、負極２４の非被覆部のみが積層された非被覆積層部２６が電極体２における負極の非被覆積層部を構成する。

ケース３は、巻回中心軸Ｃが互いに平行となる状態で複数の電極体２を収容する。本実施形態のケース３は、複数の電極体２を、巻回中心軸Ｃが互いに平行で且つ巻回中心軸Ｃと直交する方向に一列に並んだ状態で収容する。このとき、ケース３は、巻回中心軸Ｃの方向の一方側に正極の非被覆積層部２６が位置し、巻回中心軸Ｃの方向の他方側に負極の非被覆積層部２６が位置するように、各電極体２を収容している。

このケース３は、隣り合う電極体２の間に向かって凹む凹部３１１０を有する。本実施形態のケース３は、少なくとも一つ（図１及び図４では、四つ）の凹部３１１０を有する。凹部３１１０は、巻回中心軸Ｃの方向に延びると共に、凹部３１１０の両端を巻回中心軸Ｃの方向に開放している。尚、以下では、巻回中心軸Ｃの延びる方向をＸ軸方向とし、複数の電極体２が並ぶ方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸方向とＺ軸方向とに直交する方向をＹ軸方向とする。また、Ｚ軸方向に並ぶ複数の電極体２において、一方の端（図４では上端）から順に、第一電極体２Ａ、第二電極体２Ｂ、第三電極体２Ｃと称することもある。

具体的に、ケース３は、開口を有するケース本体３１と、ケース本体３１の開口を塞ぐ（閉じる）蓋板３２と、を有する。ケース３は、複数の電極体２及び集電体５等と共に、電解液を内部空間（収容空間）３３（図３参照）に収容する。このため、ケース３は、電解液に耐性を有する金属によって形成される。本実施形態のケース３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。

電解液は、非水溶液系電解液である。電解液は、有機溶媒に電解質塩を溶解させることによって得られる。有機溶媒は、例えば、プロピレンカーボネート及びエチレンカーボネートなどの環状炭酸エステル類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類である。電解質塩は、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、及びＬｉＰＦ_６等である。本実施形態の電解液は、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートを、プロピレンカーボネート：ジメチルカーボネート：エチルメチルカーボネート＝３：２：５の割合で調整した混合溶媒に、１ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ_６を溶解させたものである。

ケース３は、図１〜図４に示すように、ケース本体３１の開口周縁部３４と、蓋板３２の周縁部とを重ね合わせた状態で接合することによって形成される。また、ケース３では、ケース本体３１と蓋板３２とによって内部空間３３が画定されている。本実施形態のケース３では、ケース本体３１の開口周縁部３４と蓋板３２の周縁部とが溶接によって接合されている。

ケース本体３１は、一対の主壁部３１１と、一対の側壁部３１２と、を有する。本実施形態のケース本体３１では、一対の主壁部３１１が、Ｙ軸方向の両側から複数の電極体２を覆い、一対の側壁部３１２が、Ｘ軸方向の両側から複数の電極体２を覆う。即ち、一対の主壁部３１１がＹ軸方向に対向し、一対の側壁部３１２がＸ軸方向に対向する。そして、ケース本体３１の開口周縁部３４が、各主壁部３１１のＺ軸方向の端縁部と、各側壁部３１２のＺ軸方向の端縁部と、によって構成されている。本実施形態の開口周縁部３４は、Ｚ軸方向視において、Ｘ軸方向に長い矩形である（図２参照）。尚、本実施形態のケース本体３１では、電極体２を収容するときには、図２の二点鎖線で示す状態で集電体５、蓋板３２等が接続された複数の電極体２が配置され、ケース本体３１の二分割されている部位（二点鎖線で示す部位）が矢印αの方向に起された後、側壁部３１２の中央部が溶接される。

一対の主壁部３１１のそれぞれは、Ｚ軸方向に並ぶ複数の電極体２の周面に沿った板状の部位であり、少なくとも一つの凹部３１１０（図１では、第一凹部３１１０Ａと第二凹部３１１０Ｂとの二つの凹部）を有する。凹部３１１０は、ケース３の一部が互いに隣り合う二つの電極体２の間に向けて凹むことにより形成される。本実施形態の凹部３１１０は、主壁部３１１が互いに隣り合う二つの電極体２の周面（外周面）に沿うことによって形成されている。即ち、第一凹部３１１０Ａは、主壁部３１１が第一電極体２Ａと第二電極体２Ｂとの周面に沿うことによって形成され、第二凹部３１１０Ｂは、主壁部３１１が第二電極体２Ｂと第三電極体２Ｃとの周面に沿うことによって形成されている。

詳しくは、主壁部３１１は、図４に示すようなＸ軸方向視において、第一電極体２ＡのＹ軸方向の頂部位置から第二電極体２Ｂ側と反対側に向けてＺ軸方向に延びる第一部位３１１１を有する。また、主壁部３１１は、第一電極体２ＡのＹ軸方向の頂部位置から第二電極体２Ｂ側に向けて第一電極体２Ａの周面を覆うように円弧状に延びる第二部位３１１２と、第二電極体２ＢのＹ軸方向の頂部位置から第一電極体２Ａ側に向けて第二電極体２Ｂの周面を覆うように円弧状に延びる第三部位３１１３とを有する。これら円弧状に延びる第二部位３１１２と第三部位３１１３との先端同士が接続されていることで、第一凹部３１１０Ａが形成されている。また、主壁部３１１は、Ｘ軸方向視において、第二電極体２ＢのＹ軸方向の頂部位置から第三電極体２Ｃ側に向けて第二電極体２Ｂの周面を覆うように円弧状に延びる第四部位３１１４と、第三電極体２ＣのＹ軸方向の頂部位置から第二電極体２Ｂ側に向けて第三電極体２Ｃの周面を覆うように円弧状に延びる第五部位３１１５とを有する。これら円弧状に延びる第四部位３１１４と第五部位３１１５との先端同士が接続されていることで、第二凹部３１１０Ｂが形成されている。さらに、主壁部３１１は、Ｘ軸方向視において、第三電極体２ＣのＹ軸方向の頂部位置から第二電極体２Ｂ側と反対側に向けて第三電極体２Ｃの周面を覆うように円弧状に延びる第六部位３１１６を有する。この円弧状に延びる第六部位３１１６の先端は、当該第六部位３１１６を含む主壁部３１１（一対の主壁部３１１のうちの一方の主壁部３１１）と異なる主壁部３１１（一対の主壁部３１１のうちの他方の主壁部３１１）の第六部位３１１６の先端と接続されている。

一対の側壁部３１２のそれぞれは、Ｙ軸方向に対向する一対の主壁部３１１の端縁間を塞ぐ板状の部位である。即ち、側壁部３１２のＹ軸方向の端縁と、主壁部３１１のＸ軸方向の端縁とが接続されている。

以上のように構成されるケース本体３１の電極体２間と対応する部位では、Ｙ軸方向に対向する一対の主壁部３１１の内面間に、内部空間３３において隣り合う電極体２のうちの一方の電極体２が収容されている領域と、内部空間３３において隣り合う電極体２のうちの他方の電極体２が収容されている領域との間の電解液の移動を許容する隙間３１３が、形成されている。この隙間３１３により、ケース本体３１では、内部空間３３において第一電極体２Ａが配置される第一領域３３１と、内部空間３３において第二電極体２Ｂが配置される第二領域３３２と、の間の電解液の移動が許容されると共に、第二領域３３２と、内部空間３３において第三電極体２Ｃが配置される第三領域３３３と、の間の電解液の移動が許容されている。

尚、ケース３（ケース本体３１）内において、電極体２が配置される領域間の電解液の移動を許容する構成は、隙間３１３に限定されない。隙間３１３と対応する位置に、前記領域間の電解液の移動を許容する液絡部材が配置される構成でもよい。

例えば、液絡部材は、柔軟性や耐電解液性の観点から、多孔質ポリオレフィン樹脂（低密度又は高密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリプロピレンの混合）、多孔質ＰＥＥＫ樹脂、多孔質ラテックス樹脂、多孔質フッ素樹脂によって形成される。また、液絡部材は、これらの樹脂と、無機粒子又は多孔質無機粒子と、の混合物によって形成されてもよい。また、液絡部材は、表面を親液化した部材、又は表面にスリット（細い複数の溝等）を有する部材でもよい。この表面を親液化した部材、又は表面にスリットを有する部材は、例えば、ポリオレフィン、フッ素樹脂等の有機材料、又はセラミック、ガラス等の無機材料の表面に、微細加工処理（レーザ、サンドブラスト、ナノインプリント等）、表面官能基付与処理（コロナ放電処理、プラズマ処理等）等を施して親液性を向上させたブロック状又はシート状の部材である。

蓋板３２は、ケース本体３１の開口を塞ぐ板状の部材である。この蓋板３２の輪郭は、Ｚ軸方向から見て、ケース本体３１の開口周縁部３４に対応した形状である。即ち、蓋板３２の輪郭は、Ｚ軸方向から見て、Ｘ軸方向に長い矩形状である。この蓋板３２は、ケース本体３１の開口を塞ぐように該ケース本体３１に当接する。より具体的には、蓋板３２が開口を塞ぐように、蓋板３２の周縁部がケース本体３１の開口周縁部３４に重ねられる。開口周縁部３４と蓋板３２とが重ねられた状態で、蓋板３２とケース本体３１との境界部が溶接される。これにより、ケース３が構成される。

外部端子４は、他の蓄電素子の外部端子又は外部機器等と電気的に接続される部位である。外部端子４は、導電性を有する部材によって形成される。例えば、外部端子４は、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、銅又は銅合金等の銅系金属材料等の溶接性の高い金属材料によって形成される。本実施形態の外部端子４は、図１〜図４に示す通り、バスバ等が溶接可能な面４１を有する。

集電体５は、ケース３内に配置され、複数の電極体２のそれぞれと通電可能に直接又は間接に接続される。集電体５は、導電性を有する部材によって形成され、ケース３の内面に沿って配置される。本実施形態の集電体５は、複数の電極体２を並列に接続する。この集電体５は、外部端子４と通電可能に接続される第一接続部５１と、複数の電極体２のそれぞれと通電可能に接続される第二接続部５２と、第一接続部５１と第二接続部５２とを接続する屈曲部５３と、を有する。本実施形態の集電体５では、屈曲部５３がケース３内の蓋板３２と側壁部３１２との境界近傍に配置され、第一接続部５１が屈曲部５３から蓋板３２に沿って延びると共に、第二接続部５２が屈曲部５３から側壁部３１２に沿って延びる（図３参照）。

以上のように構成される集電体５は、蓄電素子１の正極と負極とにそれぞれ配置される。本実施形態の蓄電素子１では、ケース３内において、各電極体２の正極の非被覆積層部２６側と、負極の非被覆積層部２６側とにそれぞれ配置される。正極の集電体５と負極の集電体５とは、異なる素材によって形成される。具体的に、正極の集電体５は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金によって形成され、負極の集電体５は、例えば、銅又は銅合金によって形成される。

絶縁部材６は、図３及び図４に示すように、ケース３（詳しくはケース本体３１）と電極体２との間に配置される。この絶縁部材６は、絶縁性を有する樹脂によって形成されている。本実施形態の絶縁部材６は、所定の形状に裁断された絶縁性を有するシート状の部材である。

以上の蓄電素子１によれば、隣り合う電極体２の間に向けて凹む凹部３１１０をケース３が有することで、隣り合う電極体２の外周面とケース３との間に形成される空間の容積が抑えられ、これにより、該空間に充満する熱伝導性の低い気体（空気や、気化した電解液等）による断熱作用（電極体２からケース３に向かう熱に対する断熱作用）が抑えられる。その結果、電極体２で生じた熱のケース３から外部への放熱性が向上し、ケース３の内部温度の上昇が抑えられる。

しかも、隣り合う電極体２の間に向けて凹む凹部３１１０をケース３が有することで、該ケース３の内部空間（複数の電極体２が収容される空間）３３と外部空間とを隔てるケース３の内面と外面との面積がそれぞれ大きくなる。このため、ケース３が内部（電極体２等）から受け取ることができる熱量、及び該ケース３から外部空間に放出できる熱量がそれぞれ大きくなる。その結果、蓄電素子１では、凹部３１１０のない（例えば、直方体状の）ケースに比べて放熱性が向上する。

さらに、上記実施形態の蓄電素子１では、各電極体２の外周面における多くの領域が、薄いシート状の絶縁部材６を介してケース３と接触している。このため、各電極体２は、内部で発生した熱を、該接触している領域からケース３を通じて外部へ効率よく放出できる。これにより、蓄電素子１のケース３の内部温度の上昇が、より効果的に抑えられる。

また、本実施形態の蓄電素子１では、凹部３１１０が、Ｘ軸方向に延びると共に、該凹部３１１０の両端をＸ軸方向に開放している。これにより、蓄電素子１を、例えば自動車のような該蓄電素子１を電源とする装置等に設置したときに、凹部３１１０に蓄電素子１の温度調整用の流体を流し易くなる、若しくは、図６に示すように前記流体を流すための配管７等を設置し易くなる。

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。

上記実施形態の蓄電素子１では、複数の電極体２のそれぞれが円筒状であるが、この構成に限定されない。電極体２は、扁平な筒状であってもよい。この場合、複数の電極体２は、巻回中心軸Ｃが各電極体の長径方向に並ぶように配置されてもよく、例えば図７及び図８に示すように、巻回中心軸Ｃが各電極体２の短径方向に並ぶように配置されてもよい。

上記実施形態の蓄電素子１では、複数の電極体２が並列に接続されているが、この構成に限定されない。複数の電極体２が直列に接続されてもよい。

上記実施形態の蓄電素子１では、複数の電極体２が互いの巻回中心軸Ｃが平行な状態でＺ軸方向に一列に配置されているが、この構成に限定されない。複数の電極体２は、例えば図９に示すように複数列となるように配置されてもよく、図１０に示すように所定の仮想軸８を囲むように配置されていてもよい。即ち、複数の電極体２は、巻回中心軸Ｃを平行にした状態で互いに隣り合う二つの電極体２の間にケース３の一部が入り込んで凹部３１１０が形成されるような部位が生じるような配置であればよい。

上記蓄電素子１では、凹部３１１０は、主壁部３１１を横切るように一方の端から他方の端まで連続して延びているが、この構成に限定されない。凹部３１１０は、断続していてもよく、図１１に示すようにケース３の一部のみに形成されていてもよい。

また、上記実施形態の蓄電素子１では、凹部３１１０は、互いに隣り合う電極体２の周面に沿った断面形状を有しているが、この構成に限定されない。凹部３１１０は、ケース３の一部（板状の部位）が互いに隣り合う電極体２の間に向けて凹んでいればよく、例えば図１２に示すような互いに隣り合う電極体２の周面に沿っていない（周面と平行でない）断面形状でもよい。

上記実施形態の蓄電素子１では、隣り合う電極体２の周面（外周面）同士が接しているが、この構成に限定されない。例えば、図１３〜図１５に示すように、隣り合う電極体２の周面同士が接していない、即ち、隣り合う電極体２が互いに間隔をあけて配置されてもよい。この場合、ケース３における互いに隣り合う電極体２の間と対応する部位３１４では、ケース３の対向する内面同士が互いに接続されている（図１３では、溶接されて溶接部３１５が形成されている）ことが好ましい。かかる構成によれば、ケース３の内面において接続されている部位同士の間隔が維持されるため、ガスの発生等によるケース３の内圧の上昇や、電極体２が膨張しようとしたときの該ケース３の膨らみが効果的に抑えられる。この場合、溶接部３１５がＺ軸方向の一部に形成されることで、ケース３の内部空間３３における電極体２が収容されている領域間の電解液の移動が許容される。

上記実施形態の蓄電素子１では、隣り合う電極体２の間に、部材等が配置されていないが、この構成に限定されない。蓄電素子１は、図１６に示すように、互いに隣り合う電極体２の間に、介装部材３１６が配置されてもよい。この介装部材３１６は、断熱性及び絶縁性の少なくとも一方を有し、且つ、内部空間３３における互いに隣り合う電極体２のうちの一方の電極体２が収容されている領域（例えば、図１６に示す第一領域３３１）と、内部空間３３における互いに隣り合う電極体２のうちの他方の電極体２が収容されている領域（例えば、図１６に示す第二領域３３２）との間の電解液の移動が許容された状態で配置されていることが好ましい。かかる構成によれば、隣り合う電極体２同士の熱的な絶縁及び電気的な絶縁のうちの少なくとも一方の絶縁を図ることにより、隣り合う電極体２のうちの一方の電極体２の温度が大きく上昇したときの熱影響が前記隣り合う電極体２のうちの他方の電極体２に及ぶこと、及び、前記隣り合う電極体２同士の短絡、の少なくとも一方を防ぎつつ、一部の電極体２で電解液不足が生じるのを防ぐことができる。

また、上記実施形態の蓄電素子１では、図４に示すように、各電極体２と絶縁部材６、及び、絶縁部材６とケース３とが接触しているが、この構成に限定されない。例えば、蓄電素子１において、各電極体２と絶縁部材６との間に隙間（空間）があってもよく、絶縁部材６とケース３との間に隙間（空間）があってもよい。

また、上記実施形態においては、蓄電素子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。

蓄電素子（例えば電池）１は、図１７に示すような蓄電装置（蓄電素子が電池の場合は電池モジュール）１１に用いられてもよい。蓄電装置１１は、少なくとも二つの蓄電素子１と、二つの（異なる）蓄電素子１同士を電気的に接続するバスバ部材１２と、を有する。この場合、本発明の技術が少なくとも一つの蓄電素子１に適用されていればよい。

１…蓄電素子、２…電極体、２Ａ…第一電極体、２Ｂ…第二電極体、２Ｃ…第三電極体、２１…巻芯、２２…積層体、２３…正極（電極）、２３１…金属箔、２３２…正極活物質層、２４…負極（電極）、２４１…金属箔、２４２…負極活物質層、２５…セパレータ、２６…非被覆積層部、３…ケース、３１…ケース本体、３１１…主壁部、３１１０…凹部、３１１０Ａ…第一凹部、３１１０Ｂ…第二凹部、３１１１…第一部位、３１１２…第二部位、３１１３…第三部位、３１１４…第四部位、３１１５…第五部位、３１１６…第六部位、３１２…側壁部、３１３…隙間、３１４…隣り合う電極体の間と対応する部位、３１５…溶接部、３１６…介装部材、３２…蓋板、３３…内部空間、３３１…第一領域、３３２…第二領域、３３３…第三領域、３４…開口周縁部、４…外部端子、４１…面、５…集電体、５１…第一接続部、５２…第二接続部、５３…屈曲部、６…絶縁部材、７…配管、８…仮想軸、１１…蓄電装置、１２…バスバ部材、１００…二次電池、１０１…電極組立体、１０２…第一集電板、１０３…ケース、１０４…キャップ組立体、１０５…底部、１０６…側壁部、１０７…キャッププレート、１０８…第一電極端子、１０９…第一ナット、Ｃ…巻回中心軸、α…矢印

Claims (4)

1. 電極が巻回される複数の電極体と、
   巻回中心軸が互いに平行となる状態で前記複数の電極体を収容するケースと、を備え、
   前記ケースは、隣り合う電極体の間に向かって凹む凹部を有する、蓄電素子。
2. 前記凹部は、巻回中心軸方向に延びると共に、該凹部の両端を巻回中心軸方向に開放している、請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記隣り合う電極体は、互いに間隔をあけて配置され、
   前記ケースにおける前記隣り合う電極体の間と対応する部位では、対向する内面同士が互いに接続されている、請求項１又は２に記載の蓄電素子。
4. 前記複数の電極体と共に前記ケースに収容される電解液と、
   前記ケースの収容空間において前記隣り合う電極体の間に配置される介装部材と、を備え、
   前記介装部材は、断熱性及び絶縁性の少なくとも一方を有し、且つ、前記収容空間における前記隣り合う電極体のうちの一方の電極体が収容されている領域と、前記収容空間における前記隣り合う電極体のうちの他方の電極体が収容されている領域との間の前記電解液の移動が許容された状態で配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電素子。

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