JP2019106256A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電極群における劣化の偏りを防止することができる蓄電素子を提供する。【解決手段】外部端子４と、所定方向に並ぶ複数の電極群２と、少なくとも、前記外部端子と前記複数の電極群のうちのいずれかの電極群の所定部位である第１部位２０３とを直接又は間接に導通させると共に、前記外部端子と前記複数の電極群全体における第１部位よりも前記所定方向の中心側の部位である第２部位２０４とを直接又は間接に導通させる導通部５と、を備え、前記導通部における前記外部端子と前記第２部位との間の抵抗値は、前記外部端子と前記第１部位との間の抵抗値より大きい。【選択図】図４

Description

本発明は、複数の電極体がケースに収容されている蓄電素子に関する。

従来から複数の電極体がケースに収容されて構成された電池が知られている（特許文献１参照）。この電池は、外部端子が設けられたケースと、複数の発電要素と、外部端子と複数の発電要素とを電気的に接続する集電体と、を備える。

特許文献１の電池では、発電要素は、帯状の正負の電極を帯状のセパレータを介して長円筒形に巻回された巻回型を成し、平坦に形成されている。複数の発電要素は、平坦な側面同士が合わせられて並べられた状態でケース内に収容されている。

特許文献１の電池では、複数の発電要素同士が並べられた方向における中心側が外側よりも高温になり易く、外側と比較して早く劣化してしまうという問題がある。

特開２０００−２２３１０９号公報

そこで、本実施形態は、複数の電極群における劣化の偏りを防止することができる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、
外部端子と、
所定方向に並ぶ複数の電極群と、
少なくとも、前記外部端子と前記複数の電極群のうちのいずれかの電極群の所定部位である第１部位とを直接又は間接に導通させると共に、前記外部端子と前記複数の電極群全体における第１部位よりも前記所定方向の中心側の部位である第２部位とを直接又は間接に導通させる導通部と、を備え、
前記導通部における前記外部端子と前記第２部位との間の抵抗値は、前記外部端子と前記第１部位との間の抵抗値より大きい、
蓄電素子。

かかる構成によれば、複数の電極群が並ぶ方向における中心側に電流を流れにくくすることができ、該中心側が集中的に使用されるのを防止することができる。このように、かかる構成の蓄電素子によれば、複数の電極群の中心側が集中的に使用されるのを防止することで該中心側の劣化を抑え、複数の電極群における劣化の偏りを防止することができる。

前記蓄電素子では、
前記導通部は、前記外部端子と前記第１部位とを導通する第１導通部と、前記第１部位と前記第２部位とを導通する第２導通部と、を有し、
前記外部端子と前記第２部位とは、第１導通部及び第２導通部を介して導通していてもよい。

かかる構成によれば、外部端子と第２部位とは、第１導通部及び第２導通部を介して導通しているので、外部端子と第２部位との間に第２導通部が介在する分、外部端子から第２部位への導通距離を外部端子から第１部位への導通距離よりも長くすることができる。そのため、外部端子と第２部位との間の抵抗を外部端子と第１部位との間の抵抗よりも確実に高くすることができる。

本実施形態の蓄電素子は、
外部端子と、
所定方向に並び、且つ前記外部端子とそれぞれ接続される複数の電極群と、を備え、
前記複数の電極群のうちの所定の電極群の内部抵抗の値は、該所定の電極群よりも前記所定方向における中心側に位置する電極群の内部抵抗よりも小さい、
蓄電素子。

かかる構成によれば、前記複数の電極群のうちの所定の電極群の内部抵抗を該電極群よりも複数の電極群が並ぶ方向における中心側に位置する電極群の内部抵抗よりも小さくすることで、外側に位置する電極群に電流が流れ易くなるので中心側に位置する電極群を流れる電流の量を抑えることができ、該中心側が集中的に使用されるのを防止することができる。このように、かかる構成の蓄電素子によれば、複数の電極群の中心側が集中的に使用されるのを防止することで該中心側の劣化を抑え、複数の電極群における劣化の偏りを防止することができる。

以上より、本実施形態によれば、複数の電極群における劣化の偏りを防止することができる蓄電素子を提供することができる。

図１は、第一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、電極体を説明するための図である。 図４は、図１のＩＶ−ＩＶ位置における断面図である。 図５は、第二実施形態に係る蓄電素子における導通部を説明するための図である。 図６は、第三実施形態に係る蓄電素子における導通部を説明するための図である。 図７は、第四実施形態に係る蓄電素子における導通部を説明するための図である。 図８は、第四実施形態に係る電極体及び導通部の拡大平面図である。 図９は、第五実施形態に係る蓄電素子の分解斜視図である。 図１０は、第一から第五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第一実施形態について、図１〜図４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４に示すように、所定の方向に並ぶ複数（本実施形態では三つ）の電極体（電極群）２と、電解液と、複数の電極体２を前記電解液とともに収容するケース３と、ケース３の外面から突出する外部端子４と、を備える。また、蓄電素子１は、複数の電極体２のそれぞれと、外部端子４と、を導通させる導通部５と、複数の電極体２とケース３との間に配置される絶縁材６等も、備える。本実施形態では、導通部５は、集電体５である。

複数の電極体２のそれぞれは、いわゆる巻回型の電極体である。具体的に、図３に示すように、複数の電極体２のそれぞれは、電極２３、２４とセパレータ２５とを有し、且つこれら電極２３、２４とセパレータ２５とが積層された状態で巻回されている。本実施形態の電極は、正極２３と負極２４とを有する。より具体的に、複数の電極体２のそれぞれは、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た積層体２２であって、巻芯２１の周囲に巻回された積層体２２と、を備える。そして、複数の電極体２の各外周面は、セパレータ２５によって構成されている。即ち、複数の電極体２（巻回された積層体２２）のそれぞれの最外層は、セパレータ２５である。これら複数の電極体２のそれぞれ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。本実施形態の巻芯２１は、筒状、より詳しくは、扁平な筒形状である。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、巻回された状態で、径方向で対向する面同士が接近するように径方向に押し付けられ、湾曲する部分と平坦な部分とが連続した扁平形状を成している。以下、湾曲する部分を湾曲部２０１と称し、平坦な部分を平坦部２０２と称するものとする。また、平坦部２０２、２０２が対向する方向を厚み方向と称するものとする。

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、ＳｉＯ２粒子、Ａｌ２Ｏ３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、本実施形態の複数の電極体２のそれぞれでは、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。

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。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。

以上のように構成される複数の電極体２は、巻回中心軸Ｃが互いに並行な状態で、電極体２の厚み方向（後述するＹ軸方向）に並んでいる。複数の電極体２のそれぞれの非被覆積層部２６は、集電体５に接続されている。具体的に、複数の電極体２のそれぞれの正極の非被覆積層部２６は、一方の集電体５（図２における左側の集電体５）に接続されている。また、複数の電極体２のそれぞれの負極の非被覆積層部２６は、他方の集電体５（図２における右側の集電体５）に接続されている。

本実施形態では、三つの電極体２が電極体２の厚み方向に並んでいる。前記厚み方向に並ぶ複数の電極体２において、隣り合う電極体２同士は、外周面（即ち、積層体２２における最外層のセパレータ２５）同士が互いに合わせられた状態で配置されている。本実施形態の電極体２は、一対の湾曲部２０１、２０１が電極体２の厚み方向及び巻回中心軸Ｃ方向に直交する方向（後述するＺ軸方向）で対向し、一対の平坦部２０２、２０２が厚み方向（Ｙ軸方向）で対向している。本実施形態の隣り合う電極体２同士は、外周面における平坦部２０２（詳しくは、外周面を構成するセパレータ２５）同士が互いに合わせられた状態で配置されている。以下、図２及び図４に示すように、厚み方向に並んだ三つの電極体２のうちの外側に位置する一対の電極体２を外側電極体２０ａと称し、該一対の外側電極体２０ａに挟まれて、該外側電極体２０ａよりも厚み方向における中心側に位置する電極体２を内側電極体２０ｂと称するものとする。

図４に示すように、本実施形態では、複数の電極体２のうちの所定部位を第１部位２０３と称し、該第１部位２０３よりも厚み方向における中心側の部位を第２部位２０４と称するものとする。例えば、１つの電極体２において、所定部位を第１部位２０３として定めた場合には、複数の電極体２が厚み方向に並んだ状態で、該第１部位２０３よりも厚み方向中心側に位置する部位が第２部位２０４となる。また、図３及び図４に示すように、厚み方向に並んだ三つの電極体２のうちの外側電極体２０ａにおいて所定部位を第１部位２０３として定めた場合には、該外側電極体２０ａに挟まれた内側電極体２０ｂにおいて定められた部位が第２部位２０４となる。

図１及び図２に示すように、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３３に収容する。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、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、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の法線方向から見て、矩形状である。

以下では、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。即ち、本実施形態では、複数の電極体２が並ぶ方向と閉塞部３１１の短辺方向とが一致するように、複数の電極体２がケース本体３１内に収容される。

胴部３１２は、角筒形状、詳しくは、扁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）をあけて対向し、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）をあけて対向する。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。このケース本体３１には、上述のように、複数の電極体２のそれぞれが、巻回中心軸Ｃ方向をＸ軸方向に向け且つＹ軸方向に並んだ状態で収容される。

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、Ｚ軸方向から見て、ケース本体３１の開口周縁部３４に対応した輪郭形状を有する。即ち、蓋板３２は、Ｚ軸方向から見て、Ｘ軸方向に長い矩形状の板材である。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２及び図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、少なくとも、外部端子４と複数の電極体２のうちのいずれかの電極体２の所定部位である第１部位２０３（図４参照）とを直接又は間接に導通させると共に、外部端子４と複数の電極体２全体における第１部位２０３よりも厚み方向（Ｙ軸方向）の中心側の部位である第２部位２０４（図４参照）とを直接又は間接に導通させる。そして、集電体５における外部端子４と第２部位２０４との間の抵抗値は、外部端子４と第１部位２０３との間の抵抗値より大きい。本実施形態では、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。本実施形態の集電体５は、複数の電極体２のそれぞれの非被覆積層部２６と直接接続されている。この集電体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、外部端子４と複数の電極体２とを通電可能に接続する。

具体的に、集電体５は、図２及び図４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、複数の電極体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。第二接続部５２は、複数（本実施形態では三つ）の電極体２の非被覆積層部２６と導通状態で接続されている。本実施形態の第二接続部５２は、例えば、レーザ溶接によって複数の電極体２のそれぞれの非被覆積層部２６と接合される。

図２及び図４に示すように、第二接続部５２は、ケース３の長壁部３１３側（電極体２の厚み方向における外側）に位置する外接続部５２１と、該外接続部５２１よりも厚み方向における中心側に位置する内接続部５２２と、を有する。本実施形態では、第二接続部５２は、厚み方向における内接続部５２２の両側に一対の外接続部５２１を有する。

外接続部５２１は、外側電極体２０ａに接続されている。具体的に、外接続部５２１は、外側電極体２０ａにおける巻回中心側（平坦部２０２同士が対向する対向面側）に接続されている。外接続部５２１は、電極体２側に延出する外延出部５２１ａを有し、該外延出部５２１ａが外側電極体２０ａの非被覆積層部２６に接続されている。即ち、外側電極体２０ａの非被覆積層部２６において、外延出部５２１ａが接続される部分が第１部位２０３である。本実施形態では、第１部位２０３の位置及び大きさは、外延出部５２１ａと非被覆積層部２６との接続位置及び接続面積に対応している。

内接続部５２２は、内側電極体２０ｂに接続されている。具体的に、内接続部５２２は、内側電極体２０ｂにおける巻回中心側（平坦部２０２同士が対向する対向面側）に接続されている。内接続部５２２は、電極体２側に延出する内延出部５２２ａを有し、該内延出部５２２ａが内側電極体２０ｂの非被覆積層部２６に接続されている。即ち、内側電極体２０ｂの非被覆積層部２６において、内延出部５２２ａが接続される部分が第２部位２０４である。本実施形態では、第２部位２０４の位置及び大きさは、内延出部５２２ａと非被覆積層部２６との接続位置及び接続面積に対応している。

本実施形態では、内接続部５２２の抵抗値が、外接続部５２１の抵抗値よりも大きい。具体的に、図４に示すように、内接続部５２２は、外接続部５２１よりもＺ軸方向に長く形成され、外部端子４と第２部位２０４との間の長さが、外部端子４と第１部位２０３との間の長さよりも長くなっている。本実施形態では、外接続部５２１の外延出部５２１ａは、内接続部５２２の内延出部５２２ａよりもＺ軸方向における上側に位置し、内延出部５２２ａよりも外部端子４に近い位置に形成されている。このように、本実施形態では、外部端子４と第２部位２０４との間の長さを外部端子４と第１部位２０３との間の長さよりも長くして、内接続部５２２に流れる電流量を外接続部５２１に流れる電流量よりも小さくなるようにし、集電体５における外部端子４と第２部位２０４との間の抵抗値を外部端子４と第１部位２０３との間の抵抗値より大きくしている。

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、集電体５は、ケース３内において、電極体２の正極側の非被覆積層部２６と、負極側の非被覆積層部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。

図１及び図２に示すように、絶縁材６は、ケース３（詳しくはケース本体３１）と、複数の電極体２と、の間に配置される。この絶縁材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袋状に形成されている。

上述のように、ケース３内に、電解液が注液されている。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。

以上の蓄電素子１によれば、複数の電極体２が並ぶ方向における中心側に電流を流れにくくすることができ、該中心側が集中的に使用されるのを防止することができる。このように、かかる構成の蓄電素子１によれば、複数の電極体２の中心側が集中的に使用されるのを防止することで該中心側の劣化を抑え、複数の電極体２における劣化の偏りを防止することができる。

具体的に説明する。複数の電極体２が電極体２の厚み方向に並んだ状態でケース３に収容され、使用により各電極体２の温度が上昇すると、厚み方向における外側に位置する電極体２は、一対の平坦部２０２のうちの厚み方向における外側に位置する平坦部２０２がケース３の長壁部３１３に隣接し、該長壁部３１３を介して比較的、冷えやすい。これに対して、厚み方向における中心側に位置する電極体２は、自身の発熱、及び厚み方向における両側に電極体２が存在することによって冷えにくい。そのため、中心側に位置する電極体２は、使用時に外側に位置する電極体２よりも高温となり易く、その分、電極体２自身の抵抗及び外部端子４と電極体２とを導通する集電体５の抵抗が下がり、電流が流れ易くなる。そうすると、厚み方向における外側に位置する電極体２よりも中心側に位置する電極体２へ流れる電流が多くなり、複数の電極体２において、中心側が、外側よりも劣化が進行してしまう。

更に、外部端子４は、厚み方向における蓋板３２の中央部に位置している場合が多いので、外部端子４と中心側に位置する電極体２との導通距離は、外部端子４と外側に位置する電極体２との導通距離よりも短くなる。そうすると、導通距離が短い分、更に中心側に位置する電極体２に電流が流れ易くなる。以上のように、複数の電極体２は、厚み方向における中心側が外側と比較して劣化が進行し易いが、本実施形態の蓄電素子１によれば、外部端子４と第２部位２０４との間の抵抗値を外部端子４と第１部位２０３との間の抵抗値より大きくすることで、中心側に電流を流れにくくして、複数の電極体２における劣化の偏りを防止することができる。

上記実施形態では、集電体５の長さ及び集電体５と電極体２との接続位置を設定することで、集電体５における外部端子４と第２部位２０４との間の抵抗値を外部端子４と第１部位２０３との間の抵抗値より大きくしている。そのため、集電体５の抵抗値を設定し易く、且つ容易に変更することができる。

次に、本発明の第二実施形態から第五実施形態について図面を参照しつつ説明するが、上記第一実施形態と同様の構成には同一符号を用いて詳細な説明を繰り返さず、異なる構成についてのみ詳細に説明する。

図５に示すように、第二実施形態では、蓄電素子１Ａは、四つの電極体２と、電解液と、ケース３（図示していない）と、外部端子４と、集電体５と、絶縁材６（図示していない）と、を備える。本実施形態の四つの電極体２は、厚み方向（Ｙ軸方向）に並んで配置されている。本実施形態では、複数の電極体２は、一対の外側電極体２０ａ、及び該一対の外側電極体２０ａに挟まれた二つの内側電極体２０ｂから構成されている。

本実施形態では、第二接続部５２は、一対の外側電極体２０ａ及び二つの内側電極体２０ｂのそれぞれに接続されており、外接続部５２１及び内接続部５２２を二つずつ有する。外接続部５２１の形状は第一実施形態における外接続部５２１の形状と同様である。また、二つの内接続部５２２は同形状を成し、且つ第一実施形態における内接続部５２２の形状と同様である。即ち、内接続部５２２は、外接続部５２１よりもＺ軸方向に長く形成され、外部端子４と第２部位２０４との間の長さが、外部端子４と第１部位２０３との間の長さよりも長くなっている。

図６に示すように、第三実施形態では、蓄電素子１Ｂは、二つの電極体２と、電解液と、ケース３（図示していない）と、外部端子４と、集電体５と、絶縁材６（図示していない）と、を備える。本実施形態の二つの電極体２は、その厚み方向（Ｙ軸方向）に並んで配置されている。本実施形態では、第一実施形態に係る内側電極体２０ｂに相当する電極体２を備えるものではない。電極体２における一対の平坦部２０２のうちのケース３側（厚み方向における外側）に位置する平坦部２０２を外平坦部２０２ａ、二つの電極体２における互いに合わせられた内側に位置する平坦部２０２を内平坦部２０２ｂとすると、内平坦部２０２ｂは外平坦部２０２ａに対して厚み方向中心側に位置し、高温となり易い。即ち、同一電極体２内においても、電流が集中する部位や、発生した熱が逃げにくい部位がある場合には、該部位が高温になりやすい。そのため、第三実施形態では一つの電極体２に複数（図６に示す例では二つ）の集電体５との接合点を設け、各接合点と外部端子４との間の抵抗を調整して蓄電素子１Ｂの中央部側の抵抗を大きくする、即ち、二つの電極体２が厚み方向に並べられた蓄電素子１Ｂにおいて、外平坦部２０２ａに比べて内平坦部２０２ｂに電流を流れにくくすることで、各電極体２における蓄電素子１Ｂの中心側の部分（内平坦部２０２ｂ）の発熱量が外側の部分（外平坦部２０２ａ）の発熱量に比べて抑えられる。これにより、前記中心側の部分が前記外側の部分より高温になることが抑えられ、複数の電極体２において中心側が偏って劣化するのを防止することができる。

本実施形態では、集電体５は、各電極体２に接続されている。外接続部５２１は、外平坦部２０２ａに接続され、内接続部５２２は、内平坦部２０２ｂに接続されている。本実施形態では、第１部位２０３及び第２部位２０４は、一つの電極体２に形成されている。具体的に、第１部位２０３は、外平坦部２０２ａにおけるＺ軸方向上方側に形成され、第２部位２０４は、該第１部位２０３よりも内平坦部２０２ｂにおけるＺ軸方向下方側に形成されている。

図７及び図８に示すように、第四実施形態では、蓄電素子１Ｃは、三つの電極体２を有する点で第一実施形態と共通するが、集電体５の形状が第一実施形態の集電体５の形状とは異なる。

第四実施形態では、集電体５は、外部端子４と第１部位２０３とを導通する第１導通部５ａと、第１部位２０３と第２部位２０４とを導通する第２導通部５ｂと、を有し、外部端子４と第２部位２０４とは、第１導通部５ａ及び第２導通部５ｂを介して導通している。

蓄電素子１Ｃによれば、外部端子４と第２部位２０４とは、第１導通部５ａ及び第２導通部５ｂを介して導通しているので、外部端子４と第２部位２０４との間に第２導通部５ｂが介在する分、外部端子４から第２部位２０４への導通距離を外部端子４から第１部位２０３への導通距離よりも長くすることができる。そのため、外部端子４と第２部位２０４との間の抵抗を外部端子４と第１部位２０３との間の抵抗よりも確実に高くすることができる。

本実施形態では、第１導通部５ａは、外側電極体２０ａにおける外側に位置する平坦部２０２に接続されている。また、第１導通部５ａは、該平坦部２０２の外側面（長壁部３１３に対向する面）に接続されている。第２導通部５ｂは、外側電極体２０ａにおける中心側に位置する平坦部２０２に接続されている。また、第２導通部５ｂは、該平坦部２０２における巻回中心側の面に接続されている。更に、第２導通部５ｂは、内側電極体２０ｂにおける該外側電極体２０ａに隣接する平坦部２０２に接続されている。第２導通部５ｂは、外側電極体２０ａの平坦部２０２と内側電極体２０ｂの平坦部２０２とを跨ぐようにして接続されている。

本実施形態に係る蓄電素子１Ｃの使用状態では、外部端子４は、第１導通部５ａを介して外側電極体２０ａと導通し、第１導通部５ａ、外側電極体２０ａ、及び第２導通部５ｂを介して内側電極体２０ｂと導通する。

図９に示すように、第五実施形態では、蓄電素子１Ｄは、外部端子４と、所定方向に並び、且つ外部端子４とそれぞれ接続される複数の電極群２００と、を備える。複数の電極群２００のうちの所定の電極群２００の内部抵抗の値は、該所定の電極群２００よりも前記所定方向における中心側に位置する電極群２００の内部抵抗よりも小さい。

蓄電素子１Ｄによれば、複数の電極群２００のうちの所定の電極群２００ａの内部抵抗を電極群２００が並ぶ方向における中心側に位置する電極群２００ｂの内部抵抗よりも小さくすることで、外側に位置する電極群２００ａに電流が流れ易くなるので、中心側に位置する電極群２００ｂを流れる電流の量を抑えることができ、該中心側が集中的に使用されるのを防止することができる。このように、かかる構成の蓄電素子１Ｄによれば、複数の電極群２００の中心側が集中的に使用されるのを防止することで該中心側の劣化を抑え、複数の電極群２００における劣化の偏りを防止することができる。

第五実施形態は、電極群２００がスタック型に形成されている。即ち、第五実施形態の電極群２００では、電極が積層されており、複数の電極群２００は、電極の積層方向（Ｙ軸方向）に並んでいる。第五実施形態では、積層方向における中心側に位置する電極群２００の金属箔の厚みが積層方向における外側に位置する電極群２００の金属箔の厚みよりも薄く形成されている。本実施形態では、金属箔が所定の厚さで形成された電極群２００を外側電極群２００ａ、金属箔が該外側電極群２００ａの金属箔よりも薄く形成された電極群２００を内側電極群２００ｂとして規定することができ、内側電極群２００ｂは、外側電極群２００ａよりも積層方向における中心側に位置している。このように、第五実施形態では、内側電極群２００ｂの各電極の内部抵抗より、外側電極群２００ａの各電極の内部抵抗を小さくすることで、外側電極群２００ａよりも内側電極群２００ｂの各電極を流れる電流の大きさ（発熱量）を抑え、これにより、蓄電素子１ＤのＹ軸方向の中心側（内側電極群２００ｂ）が高温になることを防いでいる。その結果、複数の電極群２００において内側電極群２００ｂが偏って劣化するのを防止することができる。ここで、外側電極群２００ａと内側電極群２００ｂとにおける各電極の内部抵抗は、例えば、外部端子４と各電極から延びるタブ２１０の根元との間のＡＣＲ（交流インピーダンス）を測定することによって得られる。

本実施形態では、電極から延びるタブ２１０が外部端子４と接続されることで、外部端子４と電極群２００とは、集電体５等の導通部材を介さずに接続されているが、この構成に限定されない。即ち、第五実施形態の蓄電素子１Ｄでは、電極群２００を構成する各電極の内部抵抗を適宜設定することによって、各電極群２００に流れる電流の大きさを調整しているため、外部端子４と各電極群２００とが、集電体５等の導通部材を介して導通していてもよく、前記導通部材を介さず直接導通していてもよい。

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。

上記第一から第四実施形態では、集電体５は、複数の電極体２のそれぞれの非被覆積層部２６と直接接続されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。集電体５と複数の電極体２のそれぞれの非被覆積層部２６とは、平坦部２０２を挟持するように構成されたクリップ部材等の導電性を有する部材を介して接続されていてもよい。

上記第一から第五実施形態では、電極体２が、二つから四つの場合について説明したが、この構成に限定されない。電極体２は、五つ以上でもよい。この場合、厚み方向中心に近い位置に配置された電極体２ほど集電体５の抵抗値を高くして、他の部分に位置する電極体２よりも電流を流れにくくしてもよい。

また、上記第一から第三実施形態では、内接続部５２２は、外接続部５２１よりもＺ軸方向に長く形成されている場合について説明したがこれに限定されるものではない。内接続部５２２が外接続部５２１よりも細く形成される（即ち、断面積を小さく形成する）ことで、集電体５における外部端子４と第２部位２０４との間の抵抗値を外部端子４と第１部位２０３との間の抵抗値より大きくしてもよい。

上記第一から第四実施形態では特に言及するものではないが、集電体５の素材として、内接続部５２２の素材を、外接続部５２１の素材に対して抵抗の大きい素材を使用してもよい。これにより、外部端子４と第２部位２０４との間の抵抗値を外部端子４と第１部位２０３との間の抵抗値より大きくしてもよい。例えば、内接続部５２２の素材としてニッケルを採用し、外接続部５２１の素材としてアルミニウムを採用してもよい。

上記第一から第四実施形態では特に言及するものではないが、内接続部５２２と内側電極体２０ｂとの接続面積は、外接続部５２１と外側電極体２０ａとの接続面積よりも小さく形成されていてもよい。これにより、外部端子４と第２部位２０４との間の抵抗値を外部端子４と第１部位２０３との間の抵抗値より大きくしてもよい。

上記第一から第四実施形態では、蓄電素子１〜１Ｃが巻回型の電極体２を有し、導通部５としての集電体５を備えている場合について説明したが、スタック型の電極群２００（電極体２）が導通部５としての集電体５を備える構成としてもよい。具体的に、集電体５は、外部端子４と複数の電極群２００のうちの所定部位である第１部位２０３とを導通させると共に、外部端子４と複数の電極群２００全体における第１部位２０３よりも積層方向の中心側の部位である第２部位２０４とを導通させてもよい。この場合でも、集電体５おける外部端子４と第２部位２０４との間の抵抗値を外部端子４と第１部位２０３との間の抵抗値より大きくすることで、積層方向における中心側に位置する電極群２００（電極体２）が集中的に使用されるのを防止することができる。

上記実施形態では特に言及するものではないが、第五実施形態と同様に、第一から第四実施形態における巻回型の電極体２において、厚み方向における中心側に位置する電極体２の内部抵抗を該電極体２よりも外側に位置する電極体２の内部抵抗よりも大きくしてもよい。例えば、中心側に位置する電極体２の厚み方向における金属箔の厚みを該電極体２よりも外側に位置する電極体２の厚み方向における金属箔の厚みよりも薄くすることで、中心側の電極体２に電流が流れにくくしてもよい。

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、１Ａは、図１０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、１Ａと、二つの（異なる）蓄電素子１、１Ａ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、１Ａに適用されていればよい。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ…蓄電素子、２、２Ａ、２Ｂ…電極体（電極群）、２０ａ…外側電極体、２０ｂ…内側電極体、２０１…湾曲部、２０２…平坦部、２０２ａ…外平坦部、２０２ｂ…内平坦部、２０３…第１部位、２０４…第２部位、２１…巻芯、２２…積層体、２３…正極、２３１…金属箔、２３２…正極活物質層、２４…負極、２４１…金属箔、２４２…負極活物質層、２５…セパレータ、２５０…外側領域、２６…非被覆積層部、２９…電極体の下端、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、３３…内部空間、３４…開口周縁部、４…外部端子、４１…面、５…集電体（導通部）、５１…第一接続部、５２…第二接続部、５２１…外接続部、５２１ａ…外延出部、５２２…内接続部、５２２ａ…内延出部、５３…屈曲部、６…絶縁材、２００，２００ａ，２００ｂ…電極群、２１０…タブ、１１…蓄電装置、１２…バスバ部材、Ｃ…巻回中心軸

Claims (3)

1. 外部端子と、
   所定方向に並ぶ複数の電極群と、
   少なくとも、前記外部端子と前記複数の電極群のうちのいずれかの電極群の所定部位である第１部位とを直接又は間接に導通させると共に、前記外部端子と前記複数の電極群全体における第１部位よりも前記所定方向の中心側の部位である第２部位とを直接又は間接に導通させる導通部と、を備え、
   前記導通部における前記外部端子と前記第２部位との間の抵抗値は、前記外部端子と前記第１部位との間の抵抗値より大きい、
   蓄電素子。
2. 前記導通部は、前記外部端子と前記第１部位とを導通する第１導通部と、前記第１部位と前記第２部位とを導通する第２導通部と、を有し、
   前記外部端子と前記第２部位とは、第１導通部及び第２導通部を介して導通している、請求項１に記載の蓄電素子。
3. 外部端子と、
   所定方向に並び、且つ前記外部端子とそれぞれ接続される複数の電極群と、を備え、
   前記複数の電極群のうちの所定の電極群の内部抵抗の値は、該所定の電極群よりも前記所定方向における中心側に位置する電極群の内部抵抗よりも小さい、
   蓄電素子。