JP2019087324A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】電極とセパレータの位置ずれを抑制した蓄電素子の提供。【解決手段】セパレータを含む第一部材２１と、第一の電極を含む第二部材２２と、を有する電極体、を備え、第一部材２１は、第一方向における一方側が開放するように、第一部材２１が折り返された折り返し部を有し、折り返し部の内側には、第二部材２２が配置され、前記折り返し部は、前記折り返し部の互いに対向する部位の少なくとも一部同士が接合した接合部２１０，２１１を含み、接合部２１０，２１１は、第二部材２２の前記第一方向における一方側の端縁２２Ａよりも前記第一方向における一方側、及び、第二部材２２の前記折り返し部の折り目方向である第二方向における一方側の端縁２２Ｂよりも前記第二方向における一方側のうち少なくとも一方に配置されている蓄電素子。【選択図】図９

Description

本発明は、電極とセパレータとを有する電極体を備えた蓄電素子に関する。

従来、セパレータと正極及び負極の一方とが重ねられた状態でつづら折りされて積層されているリチウムイオン二次電池（以下、単に「電池」と称する）が知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的に、この電池は、図２１に示すように、つづら折りされた正極−セパレータ体１２０と負極１２４とを組み合わせて構成された積層体を備える。

正極−セパレータ体１２０は、正極集電体と正極活物質層とにより構成される正極１２２を含む。また、正極−セパレータ体１２０は、溶着部と、溶着部間に位置する直線状の未溶着部と、を有する。さらに、正極−セパレータ体１２０は、未溶着部に折り目が位置するようつづら折りされている。正極−セパレータ体１２０を製造する際には、まず、帯状のセパレータ１２５を複数準備し、隣り合うセパレータ１２５の端部を溶着し、正極１２２を溶着部に沿って装填すればよい。

負極１２４は、負極集電体と負極活物質層とにより構成される。また、負極１２４は、正極−セパレータ体１２０の間に配置されている。

ところで、前記積層体を備えた電池では、負極１２４の周辺には、正極−セパレータ体１２０に対する折り目と反対側への相対移動や折り目の方向での相対移動を規制するような構成が何ら存在しないため、負極２４の正極−セパレータ体１２０に対するこのような相対移動は規制されない。これにより、前記電池では、振動等によって、負極２４と正極−セパレータ体１２０との相対位置が想定された位置からずれることがある。例えば、負極１２４が正極−セパレータ体１２０に対して折り目の反対側にずれていると、積層体をケース等に収容する際に負極１２４が損傷するおそれがある。

特開２００９−１１７２９１号公報

そこで、本実施形態は、セパレータを含む部材を折り返した折り返し部を有する蓄電素子であって、電極とセパレータとの位置ずれを抑制し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、
セパレータを含む第一部材と、第一の電極を含む第二部材と、を有する電極体、を備え、
前記第一部材は、第一方向における一方側が開放するように、前記第一部材が折り返された折り返し部を有し、
前記折り返し部の内側には、前記第二部材が配置され、
前記折り返し部は、前記折り返し部の互いに対向する部位の少なくとも一部同士が接合した接合部を含み、
前記接合部は、前記第二部材の前記第一方向における一方側の端縁よりも前記第一方向における一方側、及び、前記第二部材の前記折り返し部の折り目方向である第二方向における一方側の端縁よりも前記第二方向における一方側のうち少なくとも一方に配置されている。

かかる構成によれば、折り返し部の接合部が、折り返し部の開放側における第二部材の端縁や、折目方向における第二部材の端縁よりも外側に位置しているため、第二部材の移動（開放側や折り目方向における移動）を抑制でき、第一の電極はセパレータに対して位置ずれしにくい。

前記蓄電素子では、
前記第一部材は、金属箔を含み、
前記接合部では、前記セパレータ及び前記金属箔がかしめ接合されていてもよい。

かかる構成によれば、セパレータと金属箔とをまとめてかしめ接合することで、接合部の接合が強固になるため、第一の電極のセパレータに対する位置ずれをより防ぐことができる。

前記蓄電素子では、
前記第一部材は、前記セパレータに重ねられ且つ前記第一の電極と極性の異なる第二の電極を含み、
前記第二の電極は、前記金属箔を含み、
前記接合部では、前記第二の電極が前記金属箔を露出させていてもよい。

かかる構成によれば、第二の電極の一部をかしめ接合に利用することができる。

本実施形態の蓄電素子によれば、セパレータを含む部材を折り返した折り返し部を有する蓄電素子であって、電極とセパレータとの位置ずれを抑制した蓄電素子を提供できる。

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、電極体の構成を説明するための斜視図である。 図５は、電極体の構成を説明するための斜視図である。 図６は、つづら折り状態の第一部材の構成を説明するための斜視図である。 図７は、第一部材の折り返し部を説明するための斜視図である。 図８は、負極の構成を説明するための図である。 図９は、図４のＩＸ―ＩＸ線位置の断面図である。 図１０は、図９の接合部周辺の拡大図である。 図１１は、図９の接合部周辺の拡大図である。 図１２は、他実施形態に係る電極体の構成を説明するための斜視図である。 図１３は、他実施形態に係る負極の構成を説明するための図である。 図１４は、他実施形態に係る折り返し部を説明するための断面模式図である。 図１５は、図１４の接合部周辺の拡大図である。 図１６は、他実施形態に係る電極体の構成を説明するための斜視図である。 図１７は、他実施形態に係る電極体の構成を説明するための斜視図である。 図１８は、他実施形態に係る折り返し部を説明するための斜視図である。 図１９は、図１８の折り返し部における接合部周辺の断面模式図である。 図２０は、前記蓄電素子を備えた蓄電装置の斜視図である。 図２１は、従来の蓄電素子の断面図である。

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１１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、第一部材２１と第二部材２２とを有する電極体２を備える。本実施形態の蓄電素子１は、電解液と、電極体２及び電解液を収容するケース３と、少なくとも一部が外部に露出した状態でケース３に取り付けられる外部端子４と、電極体２と外部端子４とを接続する集電体５と、電極体２とケース３との間に配置される絶縁部材６等も備える。

本実施形態の電極体２では、第二部材２２は、第一の電極で構成されている。また、第一部材２１は、第一の電極２２と極性の異なる第二の電極２４と、セパレータ２５と、を含む。第一の電極２２は正極であり、第二の電極２４は負極である。

また、本実施形態の電極体２では、正極２２は枚葉状（短冊状）である。負極２４及びセパレータ２５は、それぞれ長尺の帯状をしており、互いに重ねられた状態で折り返された折り返し部２３を有する。折り返し部２３の内側には、正極２２が配置されている。尚、各図においては、構造を示すために、電極体２を構成する電極等の厚さを誇張して表す等、電極体２の構成を模式的に表している。

本実施形態の第一部材２１は、図４〜図７に示すように、一対の延在部２３３と、延在部２３３の延びる方向における一方側の端縁同士を接続する接続部２３４とを含む折り返し部２３を有する。本実施形態の折り返し部２３では、延在部２３３は略平坦な平坦部であり、接続部２３４は湾曲したターン部である。具体的に、第一部材２１は、複数の折り返し部２３を有するつづら折り状態（蛇腹状）に折り畳まれている。換言すると、第一部材２１は、ターン部２３４を反対に向けた状態で隣り合う折り返し部２３同士がその一部を共通させた状態で連続するつづら折り状態である。尚、折り返し部２３の内側には、正極２２が配置されているため、負極２４におけるＸ軸方向において隣り合う部位（負極２４の延在部２３３を構成する部位）に正極２２が挟まれる。

本実施形態の第一部材２１では、複数の折り返し部２３が、一対の平坦部２３３の延びる方向を揃えた状態で、一対の平坦部２３３が並ぶ方向に並んで設けられる。具体的に、一対の平坦部２３３は、図６に示すように、谷折り面２３１及び山折り面２３２（即ち、谷折り面２３１と反対側の面）をそれぞれ有し且つ谷折り面２３１同士を対向させている。また、一つの折り返し部（第一折り返し部）２３Ａに着目したときに、第一折り返し部２３Ａと、その隣（図７における後ろ側）の折り返し部（第二折り返し部）２３Ｂとでは、第一折り返し部２３Ａのターン部２３４Ａと、第二折り返し部２３Ｂのターン部２３４Ｂとの間の平坦部２３３Ａ、２３３Ｂを共通させている。これにより、第一折り返し部２３Ａと第二折り返し部２３Ｂとは、平坦部２３３が延びる方向における反対側に配置されている。

以下では、平坦部２３３が並ぶ方向（負極２４が正極２２を挟む方向）を直交座標系におけるＸ軸方向（第三方向）とし、平坦部２３３が延びる方向（図６における左右方向）を直交座標系におけるＹ軸方向（第一方向）とし、ターン部２３４のターン軸Ｓの延びる方向（折り返し部２３の折り目方向、図６における上下方向）を直交座標系のＺ軸方向（第二方向）とする。

本実施形態の第一部材２１では、帯状の第一部材２１が長尺方向において所定間隔で交互に折り返されることによって、平坦部２３３とターン部２３４とが交互に形成されている。具体的に、長尺な負極２４及び長尺なセパレータ２５が、互いに重ねられた状態で、山折りと谷折りとが交互に繰り返されることによって、つづら折り状態となる。これにより、第一部材２１は、複数の平坦部２３３と複数のターン部２３４とを有し、複数の平坦部２３３のそれぞれは、平行若しくは略平行に並び、複数のターン部２３４のそれぞれは、隣り合う平坦部２３３の前記長尺方向の一端側の端部同士と他端側の端部同士とを交互に接続している。

複数の平坦部２３３のそれぞれは、矩形状の平坦部本体２３３１と、平坦部本体２３３１の矩形状の輪郭を構成する一辺から突出する（本実施形態の例では、Ｚ軸方向の端縁からＺ軸方向に延びる）平坦部タブ２３３２と、を有する（図６及び図７参照）。

本実施形態の平坦部２３３の平坦部本体２３３１は、Ｙ軸方向に長い矩形状である。また、平坦部本体２３３１は、負極２４及びセパレータ２５で構成される。尚、平坦部本体２３３１では、負極２４は、セパレータ２５よりもＹ−Ｚ面（Ｙ軸とＺ軸とを含む平面）方向において小さい。具体的に、セパレータ２５の平坦部本体２３３１を構成する部位は、負極２４の平坦部本体２３３１を構成する部位よりも、Ｚ軸方向の一方側及び他方側のいずれにおいても外側まで延びている。換言すると、セパレータ２５の平坦部本体２３３１を構成する部位のＺ軸方向の一方側の端縁は、負極２４の平坦部本体２３３１を構成する部位のＺ軸方向の一方側の端縁よりも、Ｚ軸方向における一方側に位置するとともに、セパレータ２５の平坦部本体２３３１を構成する部位のＺ軸方向の他方側の端縁は、負極２４の平坦部本体２３３１を構成する部位のＺ軸方向の他方側の端縁よりも、Ｚ軸方向における他方側に位置している。平坦部タブ２３３２は、Ｚ軸方向に長い矩形状である。また、平坦部タブ２３３２は、負極２４のみで構成される。

つづら折り状態の第一部材２１において、各平坦部２３３の平坦部タブ２３３２は、Ｘ軸方向から見て重なっている。本実施形態の第一部材２１では、各平坦部タブ２３３２は、平坦部本体２３３１のＺ軸方向の他方（図６における上側）の端縁におけるＹ軸方向の他方（図６における左側）の端部からＺ軸方向に延びている。この複数の平坦部本体２３３１のそれぞれから延びている平坦部タブ２３３２は、束ねられ、集電体５を介して外部端子４と接続されている（図３参照）。本実施形態の平坦部タブ２３３２の束は、集電体５に溶接されている。

複数のターン部２３４のそれぞれは、つづら折り状態の第一部材２１において、Ｚ軸方向に延びるターン軸Ｓ（図６参照）周りで帯状の第一部材２１が旋回（方向転換）している部位である。換言すると、複数のターン部２３４のそれぞれは、湾曲している部位である。本実施形態のターン部２３４は、第一部材２１の湾曲の開始位置よりも外側の部位である。尚、本実施形態の一対の平坦部２３３は、折り返し部２３のうちターン部２３４を除く部位、換言すると、第一部材２１の湾曲の開始位置より内側の部位である。本実施形態の第一部材２１では、各ターン部２３４は、負極２４及びセパレータ２５で構成される。尚、各ターン部２３４においても、負極２４は、セパレータ２５よりもＹ−Ｚ面（Ｙ軸とＺ軸とを含む平面）方向において小さい。

負極２４は、図８に示すように、金属箔２４１と、金属箔２４１の両面のそれぞれに重ねられる負極活物質層２４２と、を有する。即ち、負極２４は、一つの金属箔２４１と一対の負極活物質層２４２とを有する。本実施形態の金属箔２４１は、例えば、銅箔である。

負極活物質層２４２は、負極活物質と、バインダーと、を有する。

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、グラファイトである。

負極活物質層２４２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。

負極活物質層２４２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２４２は、導電助剤を有していない。

本実施形態の負極２４は、図８に示す長手方向に所定間隔で交互に設定された山折り線２４Ａの位置と谷折り線２４Ｂの位置とで山折りと谷折りとが交互に繰り返されることによって、つづら折り状態となる。また、本実施形態の負極２４は、長尺状の負極本体２４３と、負極本体２４３の一方（図７における上側）の端縁から延びる負極タブ２４４とを有する。負極本体２４３の負極タブ２４４側の部位２４３０を除く部位２４３１では、金属箔２４１の両面が負極活物質層２４２に覆われている。換言すると、負極本体２４３の負極タブ２４４側の部位２４３０では、金属箔２４１が露出している（負極本体２４３の負極タブ２４４側の部位２４３０は、負極活物質の未塗工部となっている）。また、負極タブ２４４においても、金属箔２４１が露出している。即ち、負極本体２４３の負極タブ２４４側の部位２４３０や負極タブ２４４は、負極活物質層２４２を有していない。

さらに、本実施形態のつづら折り状態の負極２４において、負極本体２４３は、Ｙ軸方向に長い矩形状をしている（図６参照）。また、負極本体２４３のそれぞれから延びている負極タブ２４４のＺ軸方向における他方側の部分が、上述した平坦部タブ２３３２である。具体的に、負極タブ２４４のうちセパレータ２５が重ねられていない部分（セパレータ２５から突出した部分）が、平坦部タブ２３３２である。

本実施形態のセパレータ２５は、図５及び図６に示すように、負極２４の一方の面に重ねられる長尺状の第一セパレータ２５Ａと、負極２４の他方の面（一方の面と反対側の面）に重ねられる長尺状の第二セパレータ２５Ｂとを有する。本実施形態のセパレータ２５では、第一セパレータ２５Ａ及び第二セパレータ２５Ｂは、それぞれ、別体として形成されている。

第一セパレータ２５Ａ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。本実施形態の第一セパレータ２５Ａ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いる。本実施形態の第一セパレータ２５Ａの基材は、例えば、ポリエチレンによって形成される。尚、本実施形態のセパレータ２５では、第一セパレータ２５Ａの構成（形状や材料等）と、第二セパレータ２５Ｂの構成とは同じである。

第一セパレータ２５Ａは、第一折り返し部２３Ａにおいて、負極２４の外側を覆った状態で、折り返されている。また、第一セパレータ２５Ａは、第二折り返し部２３Ｂにおいて、負極２４の内側を覆った状態で、折り返されている。これにより、第一セパレータ２５Ａは、負極２４に沿った状態で、つづら折り状態に折り畳まれている。

第二セパレータ２５Ｂは、第一折り返し部２３Ａにおいて、負極２４の内側を覆った状態で、折り返されている。また、第二セパレータ２５Ｂは、第二折り返し部２３Ｂにおいて、負極２４の外側を覆った状態で、折り返されている。これにより、第二セパレータ２５Ｂは、第一セパレータ２５Ａと同様に、負極２４に沿った状態で、つづら折り状態に折り畳まれている。

以上の構成により、第一セパレータ２５Ａや第二セパレータ２５Ｂは、正極２２と負極２４との間に配置される。これにより、電極体２において、正極２２と負極２４とが互いに絶縁される。尚、第一セパレータ２５Ａ及び第二セパレータ２５Ｂは、いずれも、各折り返し部２３に連続して配置されている。

また、第一セパレータ２５Ａ及び第二セパレータ２５Ｂは、いずれも、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、第一セパレータ２５Ａや第二セパレータ２５Ｂを挟んで対向する正極２２と負極２４との間を、リチウムイオンが移動可能となる。

折り返し部２３は、図４、図９、及び図１１にも示すように、折り返し部２３の互いに対向する部位の少なくとも一部同士が接合した接合部２１０、２１１を含む。本実施形態の接合部２１０は、Ｚ軸方向の一方側に配置されている。また、接合部２１０は、正極２２のＺ軸方向における一方側の端縁２２ＡよりもＺ軸方向における一方側に配置されている（図９参照）。本実施形態の接合部２１１は、Ｚ軸方向の他方側に配置されている。また、接合部２１１は、正極２２のＺ軸方向における他方側の端縁２２ＢよりもＺ軸方向における他方側に位置している。尚、正極２２のＺ軸方向における端縁は、後述する正極本体２２３のＺ軸方向における端縁である。

本実施形態の接合部２１０は、折り返し部２３のＺ軸方向における一方側の端部に、Ｙ軸方向において間隔をあけて三つ配置されている。接合部２１０は、それぞれ、ドット状（点状）をしている。具体的に、接合部２１０は、折り返し部２３のＹ軸方向における両端に位置するターン部２３４Ａ、２３４Ｂの両方に配置されると共に、平坦部２３３の中央にも配置されている。換言すると、接合部２１０は、Ｙ軸方向における一方側に位置する接合部２１０Ａと、Ｙ軸方向における中央に位置する接合部２１０Ｂと、Ｙ軸方向における他方側に位置する接合部２１０Ｃと、を含む。

また、本実施形態の接合部２１０では、負極２４の金属箔２４１及びセパレータ２５がかしめ接合（クリンチ接合）されている（図１０参照）。具体的に、接合部２１０では、隣り合う第一部材２１において、二枚の金属箔２４１と、各金属箔２４１の両面に重なる合計４枚のセパレータ２５と、がかしめ接合されている。このかしめ接合は、例えば、ＴＯＸ（登録商標）により行われている。

この場合、接合部２１０の第一部材２１のＸ軸方向における厚みは、接合部２１０を囲む領域の第一部材２１のＸ軸方向における厚みよりも薄い。換言すると、接合部２１０における第一部材２１の厚み（第一部材２１のＸ軸方向における厚み）の合計Ｔ１は、接合部２１０を囲む領域における第一部材２１の厚み（第一部材２１のＸ軸方向における厚み）の合計Ｔ２より薄い（図９参照）。具体的に、接合部２１０における金属箔２４１の厚みとセパレータ２５の厚み（金属箔２４１のＸ軸方向における厚みとセパレータ２５のＸ軸方向における厚み）との合計Ｔ３は、接合部２１０を囲む領域における金属箔２４１の厚みとセパレータ２５の厚み（金属箔２４１のＸ軸方向における厚みとセパレータ２５のＸ軸方向における厚み）との合計Ｔ４より薄い（図１０参照）。

この場合、接合部２１０におけるＸ軸方向の一方側の面が、接合部２１０を囲む領域と比べて凹むとともに、その反対側（Ｘ軸方向の他方側）の面は、接合部２１０を囲む領域と比べて突出している（凹部と対応して突出している）。

接合部２１０Ａでは、第一折り返し部２３Ａのターン部２３４ＡのＸ軸方向において互いに対向する部位の少なくとも一部同士が接合している（図４参照）。接合部２１０Ｂでは、各折り返し部２３を構成する一対の平坦部２３３のＸ軸方向において互いに対向する部位の少なくとも一部同士が接合している。接合部２１０Ｃでは、第二折り返し部２３Ｂのターン部２３４ＢのＸ軸方向において互いに対向する部位の少なくとも一部同士が接合している。

本実施形態の接合部２１１は、折り返し部２３のＺ軸方向における他方側の端部において、Ｙ軸方向の一方側の端縁から他方側の端縁まで長尺状に延びている（図１１参照）。換言すると、接合部２１１は、折り返し部２３のＺ軸方向における他方側の端部において、折り返し部２３の全体に延びている。

また、本実施形態の接合部２１１では、セパレータ２５が溶着されている。具体的に、接合部２１１では、４枚のセパレータ２５が熱溶着されている。この場合、接合部２１１のセパレータ２５のＸ軸方向における厚みＴ５は、接合部２１１と隣接する領域のセパレータ２５のＸ軸方向における厚みＴ６より薄い。

正極２２は、図５に示すように、金属箔２２１と、金属箔２２１の両面のそれぞれに重ねられる正極活物質層２２２と、を有する。即ち、正極２２は、一つの金属箔２２１と一対の正極活物質層２２２とを有する。本実施形態の金属箔２２１は、例えば、アルミニウム箔である。この正極２２は、つづら折り状態の第一部材２１において、Ｘ軸方向に隣り合う平坦部２３３間のそれぞれに配置されている。このため、本実施形態の電極体２は、複数の正極２２を有している。

正極活物質層２２２は、正極活物質と、バインダーと、を有する。

本実施形態の正極活物質は、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、ＬｉａＭｅｂＯｃ（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（ＬｉａＣｏｙＯ_２、ＬｉａＮｉｘＯ_２、ＬｉａＭｎｚＯ_４、ＬｉａＮｉｘＣｏｙＭｎｚＯ_２等）、ＬｉａＭｅｂ（ＸＯｃ）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（ＬｉａＦｅｂＰＯ_４、ＬｉａＭｎｂＰＯ_４、ＬｉａＭｎｂＳｉＯ_４、ＬｉａＣｏｂＰＯ_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。

正極活物質層２２２に用いられるバインダーは、負極活物質層２４２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。

正極活物質層２２２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２２２は、導電助剤としてアセチレンブラックを有する。

正極本体２２３における正極活物質層２２２は、Ｘ軸方向に対向する（詳しくは、セパレータ２５を介して対向する）負極本体２４３の平坦部２３３を構成する部位の負極活物質層２４２よりＹ−Ｚ面方向において小さい。即ち、正極本体２２３の正極活物質層２２２は、全域において負極本体２４３の平坦部２３３を構成する部位の負極活物質層２４２と対向し、負極本体２４３の平坦部２３３を構成する部位の負極活物質層２４２は、周縁部を除いた領域において正極本体２２３の正極活物質層２２２と対向する。

電極体２において、各正極２２の正極タブ２２４は、Ｘ軸方向から見て重なっている。本実施形態の正極２２では、各正極タブ２２４は、正極本体２２３のＺ軸方向の一方（図５における上側）の端縁におけるＹ軸方向の一方（平坦部本体２３３１に対する平坦部タブ２３３２の位置とは反対側：図５における左側）の端部からＺ軸方向に延びている。この複数の正極本体２２３のそれぞれから延びている正極タブ２２４は、束ねられ、集電体５を介して外部端子４と接続されている。本実施形態の正極タブ２２４の束は、平坦部タブ２３３２の束（負極タブ２４４の束）と同様に、集電体５に溶接されている（図３参照）。

尚、本実施形態の電極体２は、例えば、以下のような工程を経て製造される。上述のように、長尺な負極２４及び長尺なセパレータ２５が、互いに重ねられた状態で、山折りと谷折りと、が交互に繰り返されることによって、つづら折り状態の第一部材２１（折り返し部２３を有する第一部材２１）を形成する。次に、第一部材２１の折り返し部２３の内側に、それぞれ正極２２を配置する。さらに、第一部材２１に含まれる全ての折り返し部２３のＺ軸方向における一方側の端部において、接合部２１０となる部位（第一折り返し部２３Ａのターン部２３４ＡのＸ軸方向において互いに対向する部位の少なくとも一部同士、一対の平坦部２３３のＸ軸方向において互いに対向する部位の少なくとも一部同士、及び、第二折り返し部２３Ｂのターン部２３４ＢのＸ軸方向において互いに対向する部位の少なくとも一部同士）を、まとめてかしめ接合することで、接合部２１０を形成する。また、第一部材２１に含まれる折り返し部２３のＺ軸方向における他方側の端部において熱溶着を行うことで、接合部２１１を形成する。

図１〜図３に戻り、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。このケース３では、ケース本体３１と蓋板３２とによって内部空間が画定される。ケース３は、この内部空間に、電極体２と共に電解液を収容する。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。

ケース本体３１は、板状の閉塞部３１１と、閉塞部３１１の周縁に接続される筒状の胴部（周壁）３１２と、を備える。

閉塞部３１１は、ケース本体３１が開口を上に向けた姿勢で配置されたときにケース本体３１の下端（底）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の底壁部となる）部位である。本実施形態の閉塞部３１１は、矩形状である。

胴部３１２は、角筒形状、より詳しくは、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。短壁部３１４が一対の長壁部３１３の対応（詳しくは、Ｘ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。このケース本体３１には、負極２４の各平坦部２３３が長壁部３１３と平行（略平行）となる（即ち、各ターン部２３４が短壁部３１４と対向する）ように、電極体２が収容される（図２参照）。

蓋板３２は、ケース本体３１の開口を塞ぐ部材である。この蓋板３２の輪郭形状は、ケース本体３１の開口周縁部３１０に対応した形状である。即ち、蓋板３２は、Ｘ軸方向に長い矩形状の板材である。

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。このため、外部端子４は、導電性を有する部材によって形成される。また、外部端子４は、溶接性の高い金属材料によって形成される。例えば、正極の外部端子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によって形成され、負極の外部端子４は、銅又は銅合金等の銅系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、少なくとも一部がケース３の外部に露出した状態で蓋板３２に取り付けられる。

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。具体的に、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を折り曲げることによって蓋板３２側が開口した袋状に形成されている（図２参照）。本実施形態の絶縁部材６は、ケース本体３１に沿った形の袋状である。この袋状の絶縁部材６には、折り返し部２３の延在部２３３及び正極２２が絶縁部材６における長壁部３１３と対応する部位（Ｘ軸方向に対向する壁状の部位）と略平行となり、各ターン部２３４が絶縁部材６における短壁部３１４と対応する部位（Ｙ軸方向に対向する壁状の部位）と対向するように、電極体２が収容される。

以上の蓄電素子１によれば、折り返し部２３の接合部２１０が、Ｚ軸方向における正極２２の端縁２２Ａよりも外側に位置するとともに、折り返し部２３の接合部２１１が、Ｚ軸方向における正極２２の端縁２２Ｂよりも外側に位置している。そのため、正極２２の移動（Ｚ軸方向における移動）を抑制でき、正極２２はセパレータ２５に対して位置ずれしにくい。

また、第一の電極のセパレータに対する位置ずれを確実に防ぎたいという要請に対して、本実施形態の電極体２では、セパレータ２５と負極２４の金属箔２４１とをまとめてかしめ接合することで、接合部２１０の接合が強固になるため、正極２２のセパレータ２５に対する位置ずれをより防ぐことができる。

さらに、本実施形態の電極体２では、負極２４の一部である金属箔２４１をかしめ接合に利用することができる。

本実施形態の電極体２では、接合部２１０Ａにおいて、Ｘ軸方向に並ぶターン部２３４Ａ同士が接合されるとともに、接合部２１０Ｃにおいて、Ｘ軸方向に並ぶターン部２３４Ｂ同士が接合されている。また、接合部２１０Ａ、２１０Ｃでは、負極２４の金属箔２４１とセパレータ２５とが接合されている。そのため、長尺状の負極２４と長尺状のセパレータ２５とを重ねた状態で折り返した場合に、負極２４からセパレータ２５が剥がれやすいターン部２３４においても、負極２４にセパレータ２５を固定することができる。

また、本実施形態の電極体２では、接合部２１０、２１１が折り返し部２３のＺ軸方向における端部に位置するため、接合部が折り返し部２３の端部以外の領域（例えば、中央の領域）に位置する構成よりも、折り返し部２３の内側に配置される正極２２の面積を広くすることができ、正極２２と負極２４との対向面積が小さくなることを抑制できる。

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。

例えば、接合部は、正極２２のＺ軸方向における端縁２２Ａや端縁２２Ｂの外側に配置されるだけでなく、正極２２のＹ軸方向における端縁の外側に配置されていてもよい。

具体的に、折り返し部２３は、図１２及び図１４に示すように、第一折り返し部２３Ａのターン部２３４ＡのＸ軸方向において互いに対向する部位の少なくとも一部同士が接合した接合部２１２であって、正極２２のＹ軸方向における一方側の端縁２２ＣよりもＹ軸方向における一方側に配置された接合部２１２を含んでいてもよい。本実施形態の接合部２１２は、Ｚ軸方向における一方側に配置された接合部２１２Ａ、Ｚ軸方向における他方側に配置された接合部２１２Ｃ、及び、接合部２１２Ａ、２１２Ｃの間に配置された接合部２１２Ｂを含んでもよい。接合部２１２は、それぞれ、ドット状（点状）をしていてもよい。また、折り返し部２３は、第二折り返し部２３Ｂのターン部２３４ＢのＸ軸方向において互いに対向する部位の少なくとも一部同士が接合した接合部２１３であって、正極２２のＹ軸方向における他方側の端縁２２ＣよりもＹ軸方向における他方側に配置された接合部２１３を含んでいてもよい。

この場合、負極２４は、図１３に示すように、山折り線２４Ａの位置と谷折り線２４Ｂの位置周辺で、負極活物質層２４２を含まず金属箔２４１を露出していてもよい。これにより、図１５に示すように、接合部２１２では、負極２４の金属箔２４１とセパレータ２５と、がかしめ接合されていてもよい。同様に、接合部２１３（例えば、接合部２１３Ａ、２１３Ｂ、２１３Ｃ）においても、負極２４の金属箔２４１とセパレータ２５と、がかしめ接合されていてもよい。

この構成では、折り返し部２３の接合部２１２が、Ｙ軸方向における正極２２の端縁２２Ｃよりも外側に位置しているため（図１４参照）、Ｙ軸方向における一方側への正極２２の移動を抑制でき、正極２２はセパレータ２５に対して位置ずれしにくい。また、折り返し部２３の接合部２１３が、Ｙ軸方向における正極２２の端縁２２Ｄよりも外側に位置しているため、Ｙ軸方向における他方側への正極２２の移動を抑制でき、正極２２はセパレータ２５に対して位置ずれしにくい。

このように、第一折り返し部２３Ａのターン部２３４Ａ、及び、第二折り返し部２３Ｂのターン部２３４Ａ側のいずれにも接合部が配置されているため、正極２２はセパレータ２５に対して、Ｙ軸方向における一方側及び他方側のいずれにおいても位置ずれしにくい。

この構成の電極体２を製造する際には、まず、つづら折り状態の第一部材２１（折り返し部２３を有する第一部材２１）を準備し、第一部材２１の折り返し部２３の内側に、それぞれ、正極２２を配置すればよい。さらに、第一部材２１に含まれる全ての折り返し部２３において、接合部２１２、２１３を形成すればよい。具体的に、全ての第一折り返し部２３Ａのターン部２３４Ａの接合部２１２となる部位（第一折り返し部２３Ａのターン部２３４ＡのＸ軸方向において互いに対向する部位の少なくとも一部同士）を同時にまとめてかしめ接合することで、まとめて接合部２１２を形成した後に、全ての第二折り返し部２３Ｂのターン部２３４Ａの接合部２１３となる部位（第二折り返し部２３Ｂのターン部２３４ＢのＸ軸方向において互いに対向する部位の少なくとも一部同士）を同時にまとめてかしめ接合することで、まとめて接合部２１３を形成すればよい。尚、全ての第一折り返し部２３Ａのターン部２３４Ａの接合部２１２となる部位と、全ての第二折り返し部２３Ｂのターン部２３４Ａの接合部２１３となる部位とを同時にまとめてかしめ接合することで、まとめて接合部２１２、２１３を形成してもよい。

上記実施形態の蓄電素子１では、正極２２のＺ軸方向における一方側の端縁２２Ａ及び他方側の端縁２２Ｂの外側の両方に接合部が配置されていたが、正極２２のＺ軸方向における一方側の端縁２２Ａ及び他方側の端縁２２Ｂの外側のうちの一方に接合部が配置されていてもよい。また、正極２２のＺ軸方向における一方側の端縁２２Ａの外側、正極２２のＺ軸方向における他方側の端縁２２Ｂの外側、正極２２のＹ軸方向における一方側の端縁２２Ｃの外側、及び、正極２２のＹ軸方向における他方側の端縁２２Ｄの外側のうち少なくともいずれか一つに接合部が配置されてもよい。

上記実施形態の蓄電素子１を製造する際には、つづら折り状態の第一部材２１を準備し、折り返し部２３の内側に正極２２を配置した後に、全ての折り返し部２３において接合部をまとめて形成していたが、各折り返し部２３に正極２２を配置する度に各接合部を形成するとの工程を繰り返してもよい。また、一つの接合部を形成した後にこの接合部に対応する折り返し部２３の内側に正極２２を配置するとの工程を繰り返してもよい。全ての折り返し部２３において接合部をまとめて形成した後に、全ての折り返し部２３の内側に正極２２をまとめて配置してもよい。このような場合、全ての接合部を形成され且つ全ての折り返し部２３の内側に正極２２を配置した後に、再び全ての接合部をまとめて接合してもよい。

例えば、図１６に示すように、つづら折り状態の第一部材２１の第一折り返し部２３Ａに正極２２をＹ軸方向における他方側から一方側に差し込むことで、第一折り返し部２３Ａの内側に正極２２を配置し、接合部を形成した後、この第一折り返し部２３ＡとＸ軸方向において並ぶ第二折り返し部２３Ｂに正極２２をＹ軸方向における一方側から他方側に差し込むことで、第二折り返し部２３Ｂの内側に正極２２を配置して接合部を形成する、との工程を繰り返すことで、電極体２を製造してもよい。

また、正極２２は、Ｙ軸方向以外にＺ軸方向に差し込まれることで、折り返し部２３の内側に配置されてもよい。例えば、図１７に示すように、正極２２は、Ｚ軸方向における一方側から他方側に折り返し部２３に差し込まれることで、折り返し部２３の内側に配置されてもよい。この製造方法では、接合部２１２は、製造後の電極体２において正極２２のセパレータ２５に対する位置ずれを防止することに加えて、折り返し部２３に正極２２を差し込む際のガイドとなる。さらに、負極本体２４３の負極タブ２４４側の部位２４３０では、金属箔２４１が露出していたが（負極本体２４３の負極タブ２４４側の部位２４３０は、負極活物質の未塗工部となっていたが）、負極本体２４３全体において、金属箔２４１の両面が負極活物質層２４２に覆われていてもよい。この場合、接合部は負極活物質層２４２を含む領域に形成されていてもよい（例えば、負極活物質層２４２を含んでかしめ接合されてもよいし、負極活物質層２４２を含む領域において熱溶着により接合部が形成されていてもよい）。

上記実施形態の蓄電素子１では、接合部は、かしめ接合又は熱溶着により形成されていたが、針なしステープラ、接着剤による接着等により形成されていてもよい。

上記実施形態の電極体２では、第一セパレータ２５Ａと第二セパレータ２５Ｂとが別体として形成されていたが、これらが一体的に形成されていてもよい。また、セパレータ２５は、負極２４の両面のうち少なくとも一方に重ねられていてもよい。

また、上記実施形態の蓄電素子１では、負極２４及びセパレータ２５で構成される第一部材２１がつづら折り状態で、正極のみで構成される第二部材２２が枚葉状（短冊状）であるが、この構成に限定されない。第一部材２１は、つづら折り状態でなくてもよく、少なくとも一つの折り返し部２３を有していればよい。第一部材２１は、例えば、互いに離間した複数の折り返し部２３を有していてもよい。この場合に、各折り返し部の内側に第二部材２６が配置されていてもよい。また、正極２２及びセパレータ２５で構成される第一部材２１がつづら折り状態で、負極２４が枚葉状であってもよい。

さらに、図１８及び図１９に示すように、セパレータ２５のみで構成される第一部材２１がつづら折り状態で、正極２２及び負極２４が枚葉状であってもよい。この場合、接合部２１２が、正極２２のＹ軸方向における一方側の端縁２２Ｃよりも、Ｙ軸方向における一方側に位置し、接合部２１３が、負極のＹ軸方向における他方側の端縁２４Ｄよりも、Ｙ軸方向における他方側に位置していてもよい。この場合においても、正極２２や負極２４がセパレータ２５に対して位置ずれしにくい。また、例えば、セパレータ２５のみで構成される第一部材２１を用いる場合にも、接合部が、接着剤（例えば、ドット状に塗布された接着剤）により形成されていてもよい。

尚、上記実施形態のセパレータ２５は、各折り返し部２３を構成していたが、少なくとも正極２２と負極２４との間に配置されていればよい。換言すると、セパレータ２５は、少なくとも平坦部２３３を構成していればよい。

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２０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…第一部材、２２…正極、第一の電極、第二部材、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ…端縁、２２１…金属箔、２２２…正極活物質層、２２３…正極本体、２２４…正極タブ、２３…折り返し部、２３Ａ…第一折り返し部、２３Ｂ…第二折り返し部、２３１…谷折り面、２３２…山折り面、２３３、２３３Ａ、２３３Ｂ…延在部、平坦部、２３４…接続部、ターン部、Ｓ…ターン軸、２４…負極、第二の電極、２４Ａ…山折り線、２４Ｂ…谷折り線、２４Ｄ…端縁、２４１…金属箔、２４２…負極活物質層、２４３…負極本体、２４４…負極タブ、２５…セパレータ、２５Ａ…第一セパレータ、２５Ｂ…第二セパレータ、３…ケース、３１…ケース本体、３１０…開口周縁部、３１１…閉塞部、３１２…胴部、３１３…長壁部、３１４…短壁部、３２…蓋板、４…外部端子、５…集電体、６…絶縁部材、１１…蓄電装置、１２…バスバ部材、１２０…正極−セパレータ体、１２２…正極、１２４…負極、１２５…セパレータ

Claims (3)

1. セパレータを含む第一部材と、第一の電極を含む第二部材と、を有する電極体、を備え、
   前記第一部材は、第一方向における一方側が開放するように、前記第一部材が折り返された折り返し部を有し、
   前記折り返し部の内側には、前記第二部材が配置され、
   前記折り返し部は、前記折り返し部の互いに対向する部位の少なくとも一部同士が接合した接合部を含み、
   前記接合部は、前記第二部材の前記第一方向における一方側の端縁よりも前記第一方向における一方側、及び、前記第二部材の前記折り返し部の折り目方向である第二方向における一方側の端縁よりも前記第二方向における一方側のうち少なくとも一方に配置されている、蓄電素子。
2. 前記第一部材は、金属箔を含み、
   前記接合部では、前記セパレータ及び前記金属箔がかしめ接合されている、請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記第一部材は、前記セパレータに重ねられ且つ前記第一の電極と極性の異なる第二の電極を含み、
   前記第二の電極は、前記金属箔を含み、
   前記接合部では、前記第二の電極が前記金属箔を露出させている、請求項２に記載の蓄電素子。