JP2018045968A - 蓄電素子、及び蓄電素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極体の表面を覆う第一絶縁部材及び第二絶縁部材の損傷による電極体と集電体との接続部及びその周辺の絶縁性の低下を防ぐことができる蓄電素子、及び、前記蓄電素子の製造方法の提供。【解決手段】電極体２と、電極体に接続された集電体と、第一面６１１と該第一面の反対側の第二面６１２とを第一方向に有するとともに、第一方向に貫通した開口部６１０又は切欠部を有し、電極体２と集電体２とを接続した接続部が開口部６１０又は切欠部と対応した位置に配置された状態で、少なくとも前記接続部の周囲に第一面６１１が重ね合わされた第一絶縁部材６１と、第一絶縁部材６１の第二面６１２に重ね合わされ、開口部６１０又は前記切欠部と対応した位置で前記接続部を覆う第二絶縁部材６２を備える、蓄電素子。【選択図】図７

Description

本発明は、電極体と、電極体に接続された集電体と、電極体を覆う絶縁体とを備えた蓄電素子、及び蓄電素子の製造方法に関する。

従来、電池缶に発電要素が収容された蓄電素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。この蓄電素子の具体的構成は、以下の通りである。

前記蓄電素子において、発電要素は、樹脂製の絶縁ケースに覆われた状態で、金属製の電池缶内に収容されている。このように発電要素が絶縁ケースに覆われることにより、発電要素の絶縁性が確保されている。発電要素は、セパレータを介在させて正極電極及び負極電極を扁平形状に捲回させることで構成されている。発電要素における捲回中心軸方向の両端において、一端が正極集電板を介して正極端子に接続されると共に、他端が負極集電板を介して負極端子に接続される。

発電要素及び集電板は、超音波接合により接続される。この接続加工により、発電要素と集電板とが接続された部位の表面は粗面を含むことになる。この接続加工を経て製造された蓄電素子が、例えば、車両等に搭載されると、蓄電素子が車両の走行中に振動することで、絶縁ケースが前記粗面と擦れて損傷し、これにより、電極体と集電体との接続部及びその周辺の絶縁性が低下する場合がある。

特開２０１４−１７０６７１号公報

そこで、本実施形態は、電極体の表面を覆う第一絶縁部材及び第二絶縁部材の損傷による電極体と集電体との接続部及びその周辺の絶縁性の低下を防ぐことができる蓄電素子、及び、前記蓄電素子の製造方法を提供することを目的とする。

本実施形態の蓄電素子は、
電極体と、
前記電極体に接続された集電体と、
第一面と該第一面の反対側の第二面とを第一方向に有するとともに、第一方向に貫通した開口部又は切欠部を有し、前記電極体と前記集電体とを接続した接続部が前記開口部又は前記切欠部と対応した位置に配置された状態で、少なくとも前記接続部の周囲に前記第一面が重ね合わされた第一絶縁部材と、
前記第一絶縁部材の前記第二面に重ね合わされ、前記開口部又は前記切欠部と対応した位置で前記接続部を覆う第二絶縁部材と、を備える。

かかる構成によれば、第一絶縁部材の開口部又は切欠部と対応する位置に接続部が配置されるため、接続部の表面に粗面が含まれていたとしても、この粗面は第一絶縁部材に接触しない。また、第二絶縁部材が、第一絶縁部材の開口部又は切欠部と対応する位置において、第一絶縁部材の厚み分、接続部から離れた状態で接続部を覆っているため、前記粗面は第二絶縁部材に接触しにくい。

従って、第一絶縁部材及び第二絶縁部材の前記粗面への接触が抑制され、第一絶縁部材及び第二絶縁部材の損傷による接続部及びその周囲の絶縁性の低下を防ぐことができる。

前記蓄電素子は、
前記電極体を収容するケースを備え、
前記第一絶縁部材は、前記ケース内で前記電極体全体を覆う絶縁袋であってもよい。

かかる構成によれば、絶縁袋がケース内で電極体全体を覆うため、電極体とケースとの絶縁性が確保される。

前記蓄電素子では、
前記第一絶縁部材の前記第一方向における厚さ寸法は、前記接続部における前記第一方向の起伏の高低差より大きくてもよい。

かかる構成によれば、第一絶縁部材の厚さ寸法が、接続部の表面における起伏の高低差よりも大きいことで、第二絶縁部材と接続部の表面との距離が確保され、これにより、第二絶縁部材が接続部とより接触しにくくなる。

また、本実施形態の蓄電素子の製造方法は、
第一面と該第一面の反対側の第二面とを有するとともに所定位置に開口部又は切欠部を有する第一絶縁部材の前記第一面を電極体又は集電体の接続対象部位の周辺に重ね合わせ、前記開口部又は前記切欠部と対応する位置に接続対象部位を配置することと、
前記開口部又は前記切欠部と対応する位置に前記接続対象部位を配置した後に、前記電極体及び前記集電体の互いの前記接続対象部位を接続することと、
第二絶縁部材を前記第一絶縁部材の前記第二面に重ね合わせ、前記電極体及び前記集電体のそれぞれの前記接続対象部位を接続した接続部を前記第二絶縁部材によって覆うこと、とを含む。

かかる製造方法によれば、完成した蓄電素子において、第一絶縁部材の開口部又は切欠部と対応する位置に接続部が配置されるため、接続部の表面に粗面が含まれていたとしても、この粗面は第一絶縁部材に接触しない。さらに、第二絶縁部材が、第一絶縁部材の開口部又は切欠部と対応する位置において、第一絶縁部材の厚み分、接続部から離れた状態で接続部を覆うため、粗面は第二絶縁部材と接触しにくい。従って、第一絶縁部材及び第二絶縁部材の粗面への接触が抑制され、これにより、第一絶縁部材及び第二絶縁部材の損傷による接続部及びその周辺の絶縁性の低下を防ぐことができる。

また、第一絶縁部材の第一面を接続対象部位の周辺に重ね合わせた状態で、開口部に配置された接続対象部位を接続（加工）することにより、加工に起因する金属粉等が発生しても、第一絶縁部材が存在するため、金属粉等が接続対象部位の周囲（電極体或いは集電体）に付着することを抑制できる。

本実施形態の蓄電素子、及び、前記蓄電素子の製造方法によれば、電極体を覆う第一絶縁部材及び第二絶縁部材の損傷による電極体と集電体との接続部及びその周辺の絶縁性の低下を防ぐことができる蓄電素子、及び、前記蓄電素子の製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の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、同実施形態に係る蓄電素子の一部を組み立てた状態の斜視図である。 図５は、同実施形態に係る蓄電素子の電極体の構成を説明するための図である。 図６は、同実施形態に係る蓄電素子の一部を組み立てた状態の斜視図である。 図７は、図１のＶＩＩ―ＶＩＩ線位置の断面図である。 図８は、図７の一部拡大図である。 図９は、同実施形態に係る蓄電素子の製造方法を示すフローチャート図である。 図１０は、他実施形態に係る蓄電素子の一部を組み立てた状態の斜視図である。 図１１は、他実施形態に係る蓄電素子の一部を組み立てた状態の斜視図である。 図１２は、他実施形態に係る蓄電素子の一部を組み立てた状態の斜視図である。 図１３は、他実施形態に係る蓄電素子の一部を組み立てた状態の斜視図である。 図１４は、本発明の一実施形態に係る蓄電素子を含む蓄電装置の斜視図である。

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８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、電極体２と、電極体２に接続された集電体５と、第一面６１１と第一面６１１の反対側の第二面６１２とをＹ軸方向（第一方向）に有する（図２参照）と共に、Ｙ軸方向（第一方向）に貫通した開口部又は切欠部を有し、電極体２と集電体５とを接続した接続部８（図４参照）が開口部又は切欠部と対応した位置に配置された状態で、少なくとも接続部８の周囲に第一面６１１が重ね合わされた第一絶縁部材６１と、第一絶縁部材６１の第二面６１２に重ね合わされ、開口部又は切欠部と対応した位置で接続部８を覆う第二絶縁部材６２と、を備える。また、蓄電素子１は、電極体２を収容するケース３と、ケース３の外側に配置されると共に電極体２と導通する外部端子４と、を備える。

図５に示すように、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ると共に巻芯２１の周囲に巻回された積層体２２と、を備える。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。

巻芯２１は、通常、絶縁材料によって形成される。巻芯２１は、筒形状である。本実施形態の巻芯２１は、偏平な筒形状である。本実施形態の巻芯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。

正極２３は、金属箔と、金属箔の上に形成された正極活物質層と、を有する。金属箔は帯状である。本実施形態の金属箔は、例えば、アルミニウム箔である。正極２３は、帯形状の短手方向である幅方向の一方の端縁部に、正極活物質層の非被覆部（正極活物質層が形成されていない部位）２３１を有する。正極２３において正極活物質層が形成される部位を被覆部２３２と称する。

前記正極活物質層は、正極活物質と、バインダーと、を有する。

前記正極活物質は、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は、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２である。

前記正極活物質層に用いられるバインダーは、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エチレンとビニルアルコールとの共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）である。本実施形態のバインダーは、ポリフッ化ビニリデンである。

前記正極活物質層は、ケッチェンブラック（登録商標）、アセチレンブラック、黒鉛等の導電助剤をさらに有してもよい。本実施形態の正極活物質層は、導電助剤としてアセチレンブラックを有する。

負極２４は、金属箔と、金属箔の上に形成された負極活物質層と、を有する。金属箔は帯状である。本実施形態の金属箔は、例えば、銅箔である。負極２４は、帯形状の短手方向である幅方向の他方（正極２３の非被覆部２３１と反対側）の端縁部に、負極活物質層の非被覆部（負極活物質層が形成されていない部位）２４１を有する。負極２４の被覆部（負極活物質層が形成される部位）２４２の幅は、正極２３の被覆部２３２の幅よりも大きい。

前記負極活物質層は、負極活物質と、バインダーと、を有する。

前記負極活物質は、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は、難黒鉛化炭素である。

負極活物質層に用いられるバインダーは、正極活物質層に用いられたバインダーと同様のものである。本実施形態のバインダーは、ポリフッ化ビニリデンである。

前記負極活物質層は、ケッチェンブラック（登録商標）、アセチレンブラック、黒鉛等の導電助剤をさらに有してもよい。本実施形態の負極活物質層は、導電助剤を有していない。

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が巻回される。セパレータ２５は、絶縁性を有する部材である。セパレータ２５は、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、リチウムイオンが、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との間を移動する。

セパレータ２５は、帯状である。セパレータ２５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構成される。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）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。本実施形態のセパレータ２５は、例えば、ポリエチレンによって形成される。セパレータの幅（帯形状の短手方向の寸法）は、負極２４の被覆部２４２の幅より僅かに大きい。セパレータ２５は、被覆部２３２同士が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２３１と負極２４の非被覆部２４１とは重なっていない。即ち、正極２３の非被覆部２３１が、正極２３と負極２４との重なる領域から幅方向に突出し、且つ、負極２４の非被覆部２４１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２３１の突出方向と反対の方向）に突出する。積層された状態の正極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。正極２３の非被覆部２３１又は負極２４の非被覆部２４１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。

非被覆積層部２６は、電極体２における集電体５と導通される部位である。本実施形態の非被覆積層部２６は、巻回された正極２３、負極２４、及びセパレータ２５の巻回中心方向視において、中空部２７（図２、図５参照）を挟んで二つの部位（二分された非被覆積層部）２６１に区分けされる。

以上のように構成される非被覆積層部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２３１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２４１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、図１〜図３に示すように、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、電極体２及び集電体５等と共に、電解液を内部空間３３に収容する（図３参照）。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。ケース３は、ステンレス鋼及びニッケル等の金属材料によって形成されてもよい。

前記電解液は、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、ケース本体３１の開口周縁部３４と、蓋板３２の周縁部とが重ね合わされた状態で接合されることによって形成される。また、ケース３は、ケース本体３１と蓋板３２とによって画定される内部空間３３を有する（図３参照）。本実施形態では、ケース本体３１の開口周縁部３４と蓋板３２の周縁部とは、溶接によって接合される。

ケース本体３１は、板状の閉塞部３１１であってケース３の内側を向く内面とケース３の外側を向く外面とを有する閉塞部３１１と、閉塞部３１１の周縁に接続される胴部３１２であって、閉塞部３１１の内面側に延び且つ該内面を包囲する筒状の胴部３１２とを備える。

閉塞部３１１は、開口が上を向くようにケース本体３１が配置されたときに、ケース本体３１の下端に位置する（即ち、前記開口が上を向いたときのケース本体３１の底壁となる）部位である。閉塞部３１１は、該閉塞部３１１の法線方向視において、矩形状である。

以下では、図２に示すように、閉塞部３１１の長辺方向をＸ軸方向とし、閉塞部３１１の短辺方向をＹ軸方向とし、閉塞部３１１の法線方向をＺ軸方向とする。

本実施形態の胴部３１２は、角筒形状を有する。詳しくは、胴部３１２は、偏平な角筒形状を有する。胴部３１２は、閉塞部３１１の周縁における長辺から延びる一対の長壁部３１３と、閉塞部３１１の周縁における短辺から延びる一対の短壁部３１４とを有する。即ち、一対の長壁部３１３は、Ｙ軸方向に間隔（詳しくは、閉塞部３１１の周縁における短辺に相当する間隔）を空けて対向し、一対の短壁部３１４は、Ｘ軸方向に間隔（詳しくは、閉塞部３１１の周縁における長辺に相当する間隔）を空けて対向する。短壁部３１４が一対の長壁部３１３の対応（詳しくは、Ｙ軸方向に対向）する端部同士をそれぞれ接続することによって、角筒状の胴部３１２が形成される。

以上のように、ケース本体３１は、開口方向（Ｚ軸方向）における一方の端部が塞がれた角筒形状（即ち、有底角筒形状）を有する。

蓋板３２は、ケース本体３１の開口を塞ぐ板状の部材である。具体的に、蓋板３２は、ケース本体３１の開口を塞ぐようにケース本体３１に当接する。より具体的に、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とにより、ケース３が構成される。

蓋板３２の輪郭は、Ｚ軸方向視において、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は、Ｚ軸方向視において、Ｘ軸方向に長い矩形状の板材である。

蓋板３２は、ケース３内のガスを外部に排出可能なガス排出弁３２１を有する。ガス排出弁３２１は、ケース３の内部圧力が所定の圧力まで上昇したときに、該ケース３内から外部にガスを排出する。本実施形態のガス排出弁３２１は、Ｘ軸方向における蓋板３２の中央部に設けられる。

具体的に、ガス排出弁３２１は、破断溝が形成された薄肉部を有する。ガス排出弁３２１の破断溝は、Ｚ軸方向視において、例えば、Ｙ字状である。ガス排出弁３２１は、ケース３の内部圧力（ガス圧）が所定の値よりも大きくなったときに薄肉部が破断溝から裂けることによって、ケース３の内部（内部空間３３）と外部（外部空間）とを連通させる。これにより、ガス排出弁３２１は、ケース３の内部のガスを外部へ排出する。このようにして、ガス排出弁３２１は、上昇したケース３の内部圧力を下げる。

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。

外部端子４は、バスバ等が溶接可能な面４１を有する。本実施形態の面４１は、平面であり、蓋板３２に沿って拡がる。詳しくは、外部端子４の面４１は、Ｚ軸方向視において矩形状である。

集電体５は、ケース３内に配置され、電極体２と通電可能に直接又は間接に接続される。本実施形態では、集電体５と電極体２とが通電可能に直接接続される。即ち、電極体２と集電体５とは、電気的且つ物理的に接続されている。なお、集電体５と電極体２とは、例えば、非被覆積層部２６をＹ軸方向において挟み込むクリップ部材等を介して間接に接続されてもよい。

集電体５は、導電性を有する部材によって形成される。図３に示すように、集電体５は、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、外部端子４と電極体２とを通電可能に接続する。具体的に、集電体５は、図２に示すように、外部端子４と通電可能に接続される第一接続部５１と、電極体２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。集電体５では、屈曲部５３がケース３内の蓋板３２と短壁部３１４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から短壁部３１４に沿って延びる。即ち、集電体５は、Ｌ字状に形成される。本実施形態の集電体５は、所定形状に裁断された板状の金属材料を曲げ加工することによって形成される。

第一接続部５１は、外部端子４に通電可能に接続される部位である。具体的に、第一接続部５１は、ケース３（詳しくは蓋板３２）と絶縁された状態でケース３（蓋板３２）の内面に沿って屈曲部５３から延びる。第一接続部５１は、板状の部位である。第一接続部５１の先端部には、外部端子４が接続される。

第二接続部５２は、電極体２（本実施形態では、電極体２の非被覆積層部２６）に導通可能に接続される。具体的に、第二接続部５２は、ケース３（詳しくは短壁部３１４）と絶縁された状態でケース３（短壁部３１４）の内面に沿って屈曲部５３から延びる。第二接続部５２は、短壁部３１４の近傍から非被覆積層部２６に向けて延びると共に第二接続部５２と同方向に延びる、少なくとも一つの接合片５５を有する。接合片５５は、電極体２と接合される。本実施形態の接合片５５は、例えば、超音波接合によって電極体２と接合される。

第二接続部５２は、二つの接合片５５，５５を有する。具体的に、第二接続部５２は、Ｙ軸方向の中央に設けられた開口５６を画定するように該開口５６の両側においてＺ軸方向に延びる二つの接合片５５を有する。即ち、第二接続部５２は、各非被覆積層部２６における二分された非被覆積層部２６３のうちの一方に接合される接合片５５と、前記二分された非被覆積層部２６３のうちの他方に接合される接合片５５と、を有する。開口５６及び二つの接合片５５は、例えば、第二接続部５２を形成する前の帯板に、Ｚ軸方向（長手方向）の切れ込みを入れ、前記切れ込みの両側を捻ることによって形成される。

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、集電体５は、電極体２の正極非被覆積層部２６と、負極非被覆積層部２６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、異なる材料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。

電極体２と集電体５とは、少なくとも一箇所で接続される。これにより、電極体２と集電体５との接続部８は、少なくとも一つ設けられる。本実施形態では、電極体２と集電体５とが複数個所で接続されることにより、接続部８が複数設けられている。具体的に、接続部８は、二つの接合片５５それぞれに二つずつ設けられている。このように、本実施形態の蓄電素子１では、接続部８は、合計八つ設けられている。接続部８が複数設けられることにより、電極体２と集電体５（本実施形態では接合片５５）とを安定的に接続することができる。本実施形態の蓄電素子１では、各接合片５５に設けられる二つの接続部８が、Ｚ軸方向（接合片５５の長尺方向）に並んで配置されている。

電極体２と集電体５とは、超音波接合、レーザー溶接、抵抗溶接等により接合される。本実施形態では、電極体２と集電体５とは、超音波接合により接合される。

電極体２と集電体５とが超音波接合により接合されるため、接続部８の表面は粗面８１を含む。本実施形態では、図７、図８に示すように、接続部８における外表面が粗面８１である。

蓄電素子１は、電極体２とケース３とを絶縁する絶縁体６等を備える。図２、図３に示すように、絶縁体６は、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。絶縁体６は、第一絶縁部材６１及び第二絶縁部材６２を備える。第一絶縁部材６１は、図７に示すように、第一面６１１と第一面６１１の反対側の第二面６１２とをＹ軸方向（第一方向）に有するとともに、Ｙ軸方向（第一方向）に貫通した開口部又は切欠部を有する。第二絶縁部材６２は、第一絶縁部材６１の第二面６１２に重ね合わされる。本実施形態の蓄電素子１では、電極体２と集電体５とを接続した接続部８が、開口部又は切欠部と対応する位置に配置された状態において、第一絶縁部材６１の第一面６１１は、少なくとも接続部８の周囲に重ね合わされている。ここでいう「接続部８が開口部又は切欠部と対応する位置に配置される」とは、「接続部８が開口部又は切欠部とＹ軸方向（第一方向）に重なるよう配置されること」を言う。また、第二絶縁部材６２は、開口部又は切欠部（本実施形態では開口部６１０）と対応する位置で接続部８を覆う。

第一絶縁部材６１及び第二絶縁部材６２は、絶縁性を有する部材によって形成される。本実施形態の第一絶縁部材６１及び第二絶縁部材６２は、シート状の部材によって構成される。また、本実施形態の第一絶縁部材６１及び第二絶縁部材６２は、例えば、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド等の樹脂によって形成される。

本実施形態の第一絶縁部材６１は、複数の開口部６１０を有する。本実施形態の開口部６１０は、矩形状であり、例えば、正方形状である。また、本実施形態の開口部６１０は、接続部８と同じ数だけ存在している、即ち、各接続部８に一対一で対応して存在している。本実施形態の開口部６１０は、八つ存在している。

本実施形態の第一絶縁部材６１は、ケース３内で電極体２全体を覆う絶縁袋であり、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を折り曲げることによって袋状に形成される。なお、第一絶縁部材６１は、シート状の部材を単に折り曲げて袋状に形成せずに、シート状の部材を、例えば、融着又は溶着して袋状に形成してもよい。また、第一絶縁部材６１は、初めから袋状に形成した部材であってもよい。

本実施形態の蓄電素子１では、図８に示すように、第一絶縁部材６１のY軸方向（第一方向）における厚さ寸法αが、接続部８の表面（粗面８１）におけるY軸方向（第一方向）の起伏の高低差βよりも大きい。なお、図８において、粗面８１の形状は、模式的に表されている。接続部８における第一方向の起伏の高低差とは、接続部８の粗面８１のうち内側から最も突出している部分と最も没入している部分との距離を言う。第一絶縁部材６１の厚さ寸法αが接続部８における起伏の高低差βよりも大きく、且つ、第二絶縁部材６２が第一絶縁部材６１に重ねられているため、粗面８１のうち最も没入している部分が、Ｚ軸方向において第一絶縁部材６１の内表面と一直線上に並ぶように配置されていても、第二絶縁部材６２と接続部８との第一方向における距離γが確保される。距離γとは、粗面８１のうち内側から最も突出している部分と第二絶縁部材６２の内表面との距離を言う。また、「距離γが確保される」とは、第二絶縁部材６２のいずれの部位も、接続部８と接触しないことを言う。

第二絶縁部材６２は、少なくとも一つ存在する。本実施形態の第二絶縁部材６２は、複数存在する。本実施形態の第二絶縁部材６２は、例えば、八つ存在する。本実施形態において、各第二絶縁部材６２は、矩形状である。第二絶縁部材６２が第一絶縁部材６１に重ね合わせられた状態において、第二絶縁部材６２の面積は、第一絶縁部材６１の開口部６１０の面積よりも大きい。なお、開口部６１０とは、開口周縁部６１３により囲まれた内側の空間である。第二絶縁部材６２の面積が第一絶縁部材６１の開口部６１０の面積よりも大きいため、第二絶縁部材６２は、第一絶縁部材６１の開口部６１０全体を覆うことができる。これにより、第二絶縁部材６２は、粗面８１との間に少なくとも距離γをあけた状態で、接続部８を覆うことになる。なお、本実施形態では、接続部８が第二絶縁部材６２により覆われた状態で、第二絶縁部材６２における第一絶縁部材６１と重なる部分は第一絶縁部材６１に接着される。

本実施形態の蓄電素子１では、袋状の第一絶縁部材６１に収容されると共に、接続部８が第二絶縁部材６２で覆われた状態の電極体２及び集電体５が、ケース３内に収容される。

なお、本実施形態の蓄電素子１の製造は、例えば、図９のフローチャート図で示す工程を経て、以下のように行われる。まず、蓋板３２に、外部端子４と集電体５が組みつけられる。そして、電極体２に対して、集電体５が配置される（Ｓ０１）。次に、第一絶縁部材６１の第一面６１１が電極体２又は集電体５の接続対象部位の周辺に重ね合わせられ、開口部又は切欠部と対応する位置に接続対象部位が配置される（Ｓ０２）。その後、電極体２及び集電体５の互いの接続対象部位が接続される（Ｓ０３）。さらに、第二絶縁部材６２が第一絶縁部材６１の第二面６１２に重ね合わせられ、電極体２及び集電体５のそれぞれの接続対象部位を接続した接続部８が第二絶縁部材６２により覆われた状態で、第二絶縁部材６２の周縁部は第一絶縁部材６１と接着等される（Ｓ０４）。最後に、第一絶縁部材６１等が組みつけられた電極体２をケース本体３１に収納し（Ｓ０５）、ケース本体３１と蓋板３２とを接合することで、ケース３を密閉する（Ｓ０６）。

以上の蓄電素子１によれば、第一絶縁部材６１の開口部又は切欠部と対応する位置に接続部８が配置されるため、接続部８の表面に粗面８１が含まれていたとしても、粗面８１は第一絶縁部材６１に接触しない。また、第二絶縁部材６２が、第一絶縁部材６１の開口部又は切欠部と対応する位置において、第一絶縁部材６１の厚み分、接続部８から離れた状態で接続部８を覆っているため、粗面８１は第二絶縁部材６２に接触しにくい。

従って、第一絶縁部材６１及び第二絶縁部材６２の粗面８１への接触が抑制され、第一絶縁部材６１及び第二絶縁部材６２の損傷による接続部８及びその周囲の絶縁性の低下を防ぐことができる。

本実施形態の蓄電素子１では、絶縁袋である第一絶縁部材６１がケース３内で電極体２全体を覆うため、電極体２とケース３との絶縁性が確保される。

本実施形態の蓄電素子１では、第一絶縁部材６１の厚さ寸法αが、接続部８における起伏の高低差βよりも大きいことで、第二絶縁部材６２と接続部８との距離が確保され、これにより、第二絶縁部材６２が接続部８とより接触しにくくなる。

本実施形態の蓄電素子１の製造方法によれば、完成した蓄電素子１において、第一絶縁部材６１の開口部又は切欠部と対応する位置に接続部８が配置されるため、粗面８１は第一絶縁部材６１に接触しない。さらに、第二絶縁部材６２が、第一絶縁部材６１の開口部又は切欠部と対応する位置において、第一絶縁部材６１の厚み分、接続部８から離れた状態で接続部８を覆うため、粗面８１は第二絶縁部材６２と接触しにくい。従って、第一絶縁部材６１及び第二絶縁部材６２の粗面８１への接触が抑制され、これにより、第一絶縁部材６１及び第二絶縁部材６２の損傷による接続部８及びその周辺の絶縁性の低下を防ぐことができる。

また、第一絶縁部材６１の第一面６１１を接続対象部位の周辺に重ね合わせた状態で、開口部に配置された接続対象部位を接続（加工）することにより、加工に起因する金属粉等が発生しても、第一絶縁部材６１が存在するため、金属粉等が接続対象部位の周囲（電極体或いは集電体）に付着することを抑制できる。

尚、本発明の蓄電素子１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。

上記実施形態においては、第一絶縁部材６１が絶縁袋であり、各第二絶縁部材６２が１つの開口部６１０を覆う矩形のシート状である場合について説明したが、第一絶縁部材６１及び第二絶縁部材６２の形状は任意である。

例えば、図１０に示すように、絶縁体１６０は、絶縁袋である第一絶縁部材６１と、複数の開口部を覆う帯状の第二絶縁部材１６２とを備えてもよい。本実施形態の第二絶縁部材１６２は、Ｚ軸方向に延びる二つの長尺部１６３と、二つの長尺部１６３を接続すると共にＹ軸方向に延びる湾曲部１６４とで構成される。また、本実施形態の第二絶縁部材１６２は、二つ存在する。

各第二絶縁部材１６２は、その長尺部１６３が第一絶縁部材６１において第一方向（電極体２の巻回中心軸方向に直交する方向）に並んで設けられた二つの開口部６１０を覆うように配置されている。また、第二絶縁部材１６２が第一絶縁部材６１に重ね合わせられた状態において、第二絶縁部材１６２の長尺部１６３の幅（長尺部１６３の長尺方向と交差する方向の幅）は、第一絶縁部材６１の開口部６１０の幅（長尺部１６３の長尺方向と交差する方向の幅）よりも広い。そのため、第二絶縁部材１６２は、第一絶縁部材６１の開口部６１０全体を覆うことができる。これにより、第二絶縁部材１６２は、接続部８を覆うことになる。

また、図１１に示すように、絶縁体２６０は、長尺状の第一絶縁部材２６１と、絶縁袋である第二絶縁部材２６２とを備えてもよい。本実施形態の第一絶縁部材２６１は、四つ存在する。本実施形態の各第一絶縁部材２６１には、それぞれ二つの開口部２６１０が設けられている。第二絶縁部材２６２は、絶縁袋であるため、第一絶縁部材２６１の開口部２６１０全体を覆うことができる。これにより、第二絶縁部材２６２は、接続部８を覆うことになる。

これらのような絶縁体１６０，２６０であっても、第一絶縁部材６１，２６１及び第二絶縁部材１６２，２６２の粗面８１への接触が抑制され、第一絶縁部材６１，２６１及び第二絶縁部材１６２，２６２の損傷による接続部８及びその周囲の絶縁性の低下を防ぐことができる。

なお、第一絶縁部材２６１の幅（第一絶縁部材２６１の長尺方向と直交する方向の幅）は、図１１に示すように、電極体２の非被覆積層部２６の幅（電極体２の巻回中心軸方向の幅）よりも広くてもよい。即ち、第一絶縁部材２６１は、電極体２におけるセパレータ２５と非被覆積層部２６との境界を覆っていてもよい。かかる構成によれば、電極体２と集電体５との接続対象部位を接続（加工）することにより、加工に起因する金属粉等が発生しても、セパレータ２５と電極２３，２４との間の隙間に入り込むことを抑制できる。

上記実施形態においては、開口部６１０が設けられた第一絶縁部材６１について説明したが、図１２に示すように、第一絶縁部材３６１には、それぞれ１つの接続部８と対応する位置に切欠部３６１０が設けられていてもよい。なお、ここでいう切欠部とは、第一絶縁部材３６１における少なくとも一辺まで延びたスリット状の空間を言う。本実施形態の切欠部３６１０は、第一絶縁部材３６１においてＸ軸方向に延びている。

絶縁体３６０は、第一絶縁部材３６１と、第二絶縁部材６２とを備える。切欠部３６１０が設けられた第一絶縁部材３６１に対して、第二絶縁部材６２が切欠部３６１０を覆うように配置されることで、第一絶縁部材３６１及び第二絶縁部材３６２の粗面８１への接触が抑制され、第一絶縁部材３６１及び第二絶縁部材３６２の損傷による接続部８及びその周囲の絶縁性の低下を防ぐことができる。

上記実施形態では、絶縁体６が第一絶縁部材６１及び第二絶縁部材６２という二種類の絶縁部材を備えていたが、三種類以上の絶縁部材を備えてもよい。例えば、図１３に示すように、絶縁体４６０が、帯状の第一絶縁部材４６１、矩形状の第二絶縁部材４６２、及び絶縁袋である第三絶縁部材４６３を備えてもよい。第一絶縁部材４６１には、開口部４６１０が設けられている。接続部８は、開口部４６１０と対応する位置に配置されている。第二絶縁部材４６２は、第一絶縁部材４６１の開口部４６１０を覆った状態で第一絶縁部材４６１に接着されている。第三絶縁部材４６３は、蓋板３２、第一絶縁部材４６１、及び第二絶縁部材４６２が取り付けられた電極体２全体を覆っている。

このような絶縁体４６０であっても、第一絶縁部材４６１及び第二絶縁部材４６２の損傷による接続部８及びその周囲の絶縁性の低下を防ぐことができる。また、第三絶縁部材４６３により電極体２の全体が覆われるため、電極体２とケース３との絶縁性が確保される。

また、上記実施形態においては、各開口部６１０が各接続部８に一対一で対応して設けられる場合について説明したが、例えば、各開口部が、二つ以上の接続部８に対応して設けられていてもよい。即ち、複数の接続部８が、一つの開口部と対応する位置に（一つの開口部と重なるように）配置されてもよい。

上記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）は、図１４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、２１…巻芯、２２…積層体、２３…正極（電極）、２３１…非被覆部、２３２…被覆部、２４…負極（電極）、２４１…非被覆部、２４２…被覆部、２５…セパレータ、２６…非被覆積層部、２７…中空部、３…ケース、３１…ケース本体、３１１…閉塞部、３１２…胴部、３１３…長壁部、３１４…短壁部、３２…蓋板、３２１…ガス排出弁、３３…内部空間、３４…開口周縁部、４…外部端子、５…集電体、６…絶縁体、６１…第一絶縁部材、６２…第二絶縁部材、６１０…開口部、６１１…第一面、６１２…第二面、１１…蓄電装置、１２…バスバ部材

Claims (4)

1. 電極体と、
   前記電極体に接続された集電体と、
   第一面と該第一面の反対側の第二面とを第一方向に有するとともに、第一方向に貫通した開口部又は切欠部を有し、前記電極体と前記集電体とを接続した接続部が前記開口部又は前記切欠部と対応した位置に配置された状態で、少なくとも前記接続部の周囲に前記第一面が重ね合わされた第一絶縁部材と、
   前記第一絶縁部材の前記第二面に重ね合わされ、前記開口部又は前記切欠部と対応した位置で前記接続部を覆う第二絶縁部材と、を備える、蓄電素子。
2. 前記電極体を収容するケースを備え、
   前記第一絶縁部材は、前記ケース内で前記電極体全体を覆う絶縁袋である、請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記第一絶縁部材の前記第一方向における厚さ寸法は、前記接続部における前記第一方向の起伏の高低差より大きい、請求項１又は２に記載の蓄電素子。
4. 第一面と該第一面の反対側の第二面とを有するとともに所定位置に開口部又は切欠部を有する第一絶縁部材の前記第一面を電極体又は集電体の接続対象部位の周辺に重ね合わせ、前記開口部又は前記切欠部と対応する位置に接続対象部位を配置することと、
   前記開口部又は前記切欠部と対応する位置に前記接続対象部位を配置した後に、前記電極体及び前記集電体の互いの前記接続対象部位を接続することと、
   第二絶縁部材を前記第一絶縁部材の前記第二面に重ね合わせ、前記電極体及び前記集電体のそれぞれの前記接続対象部位を接続した接続部を前記第二絶縁部材によって覆うこと、とを含む、蓄電素子の製造方法。

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