JP2019160544A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】電極体と集電体との接合作業を容易にすることができる蓄電素子を提供する。【解決手段】電極体４００と、電極体４００に接続される集電体１３０とを備える蓄電素子１０であって、電極体４００は、本体部４０１と、本体部４０１の一部から突出して第一方向に延びる複数のタブ４３１が第一方向と直交する第二方向に積層された集束部４１０と、を有し、集束部４１０と集電体１３０とは、第一方向及び第二方向と交差する第三方向における集束部４１０の両端部において、互いに接合された接合部５１０、５２０を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、電極体と、当該電極体に接続される集電体とを備える蓄電素子に関する。

従来、電極体と、当該電極体に接続される集電体とを備える蓄電素子が広く知られている。例えば、特許文献１には、複数のタブを有する極板を捲回して電極体を構成し、積層された複数のタブにリード（集電体）を接合した捲回型電極電池（蓄電素子）が開示されている。

特開２０１３−７３７５７号公報

しかしながら、上記従来の蓄電素子では、電極体と集電体との接合作業が困難になる場合があるという問題がある。つまり、上記特許文献１に開示されたような構成の蓄電素子では、積層された複数のタブに集電体が接合されるため、当該タブの積層枚数が多い場合には、接合箇所の厚みが厚くなり、接合作業が困難になるおそれがある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電極体と集電体との接合作業を容易に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。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、電極体と、前記電極体に接続される集電体とを備える蓄電素子であって、前記電極体は、本体部と、前記本体部の一部から突出して第一方向に延びる複数のタブが前記第一方向と直交する第二方向に積層された集束部と、を有し、前記集束部と前記集電体とは、前記第一方向及び前記第二方向と交差する第三方向における前記集束部の両端部において、互いに接合された接合部を有する。

これによれば、蓄電素子において、電極体は、第一方向に延びる複数のタブが第二方向に積層された集束部を有しており、集束部と集電体とは、第一方向及び第二方向と交差する第三方向における集束部の両端部に接合部を有している。ここで、集束部の当該両端部においては、タブが重なっている箇所と重なっていない箇所が存在する場合があるため、集束部の中央部と比べて、厚みが薄くなる傾向にある。このため、集束部の当該両端部において集電体と接合することで、接合箇所の厚みを薄くすることができる。これにより、接合作業における接合条件を緩和することができる（接合に必要なエネルギーを小さくすることができる等）ため、電極体と集電体との接合作業を容易にすることができる。

また、前記集束部を形成する前記複数のタブは、前記両端部のうちのいずれかの端部において、前記接合部が形成されている第一タブと、前記接合部が形成されていない第二タブと、を有することにしてもよい。

これによれば、電極体において、集束部は、上記両端部のうちのいずれかの端部に、接合部が形成されている第一タブと、接合部が形成されていない第二タブとを有している。このように、集束部は、当該端部において、第二タブが接合されていないため、接合箇所の厚みを薄くすることができる。これにより、電極体と集電体との接合作業を容易にすることができる。

また、前記第一タブは２つの前記第二タブの間に配置される、または、前記第二タブは２つの前記第一タブの間に配置されることにしてもよい。

これによれば、電極体の集束部において、第一タブは２つの第二タブの間に配置されている、または、第二タブは２つの第一タブの間に配置されている。このように、集束部は、上記端部において、接合部が形成されている第一タブと、接合部が形成されていない第二タブとが交互に配置されているため、接合箇所の厚みを薄くすることができる。これにより、電極体と集電体との接合作業を容易にすることができる。

また、前記集束部は、前記第一タブが複数積層された第一集束部と、前記第二タブが複数積層された第二集束部と、を有し、前記第一集束部と前記第二集束部とは、前記第二方向に隣り合って配置されることにしてもよい。

これによれば、電極体の集束部において、第一タブが複数積層された第一集束部と、第二タブが複数積層された第二集束部とが、第二方向に隣り合って配置されている。このように、集束部は、上記端部において、接合部が形成されていない第二タブが積層された第二集束部を有しているため、接合箇所の厚みを薄くすることができる。これにより、電極体と集電体との接合作業を容易にすることができる。

また、さらに、前記集電体とで前記集束部を挟む当て板を備え、前記接合部は、前記集束部と前記集電体と前記当て板とが接合されて形成された接合部であることにしてもよい。

これによれば、蓄電素子は、集電体とで集束部を挟む当て板を備えており、上記接合部は、集束部と集電体と当て板との接合部である。このように、当て板が設けられていることで、当て板と集電体とで集束部を挟んだ状態で、集電体と集束部とを接合することができる。このため、集束部の端部において接合されないタブを、当て板と集電体とで挟み込むことができるため、当該接合されないタブが外れたり折れ曲がったりするのを抑制することができる。これにより、電極体と集電体との接合作業を容易にすることができる。

なお、本発明は、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、上記接合部を有する電極体及び集電体、または、蓄電素子の製造方法（電極体及び集電体の接合方法）としても実現することができる。

本発明に係る蓄電素子によれば、電極体と集電体との接合作業を容易にすることができる。

実施の形態に係る蓄電素子の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電素子の分解斜視図である。 実施の形態に係る電極体の構成を示す斜視図である。 実施の形態に係る電極体の集束部と正極集電体とが接合された状態での構成を示す平面図及び断面図である。 実施の形態の変形例１に係る電極体の集束部と正極集電体とが接合された状態での構成を示す平面図及び断面図である。 実施の形態の変形例２に係る電極体の集束部と正極集電体とが接合された状態での構成を示す平面図及び断面図である。 実施の形態の変形例３に係る電極体の集束部と正極集電体とが接合された状態での構成を示す平面図である。 実施の形態の変形例４に係る電極体の構成を示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態（及びその変形例）は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程（接合工程）、製造工程（接合工程）の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。

また、以下実施の形態での説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対の電極端子（正極端子及び負極端子）の並び方向、一対の集電体（正極集電体及び負極集電体）の並び方向、または、容器の短側面の対向方向をＸ軸方向と定義する。また、容器の長側面の対向方向、容器の短側面の短手方向、容器の厚さ方向、または、電極体のタブの延設方向をＹ軸方向と定義する。また、蓄電素子の容器本体と蓋体との並び方向、容器の短側面の長手方向、電極体の巻回軸方向、電極体のタブの積層方向、または、上下方向をＺ軸方向と定義する。これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに交差（本実施の形態では直交）する方向である。なお、使用態様によってはＺ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Ｚ軸方向を上下方向として説明する。また、以下の説明において、例えば、Ｘ軸プラス方向とは、Ｘ軸の矢印方向を示し、Ｘ軸マイナス方向とは、Ｘ軸プラス方向とは反対方向を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。

（実施の形態）
［１ 蓄電素子１０の全般的な説明］
まず、図１及び図２を用いて、本実施の形態における蓄電素子１０の全般的な説明を行う。図１は、本実施の形態に係る蓄電素子１０の外観を示す斜視図である。また、図２は、本実施の形態に係る蓄電素子１０の分解斜視図である。

蓄電素子１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子１０は、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）またはプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、スノーモービル、農業機械、建設機械などの移動体の駆動用またはエンジン始動用のバッテリ等として用いられる。なお、蓄電素子１０は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。また、蓄電素子１０は、二次電池ではなく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。さらに、蓄電素子１０は、固体電解質を用いた電池であってもよい。また、本実施の形態では、直方体形状（角形）の蓄電素子１０を図示しているが、蓄電素子１０の形状は、直方体形状には限定されず、直方体形状以外の多角柱形状、円柱形状、長円柱形状等であってもよいし、ラミネート型の蓄電素子とすることもできる。

図１に示すように、蓄電素子１０は、容器本体１１０及び蓋体１２０を有する容器１００と、正極端子２００と、負極端子３００とを備えている。また、図２に示すように、容器１００内方には、正極集電体１３０、負極集電体１４０及び電極体４００等が収容されている。

なお、蓋体１２０と正極端子２００及び負極端子３００との間、並びに、蓋体１２０と正極集電体１３０及び負極集電体１４０との間には、絶縁性及び気密性を高めるためのガスケット等が配置されているが、説明は省略する。また、容器１００の内部には、電解液（非水電解質）が封入されているが、省略して図示している。なお、当該電解液としては、蓄電素子１０の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。また、上記の構成要素の他、電極体４００の側方や上方に配置されるスペーサ、容器１００内の圧力が上昇したときに当該圧力を開放するためのガス排出弁、容器１００内に電解液を注入するための注液部、または、電極体４００等を包み込む絶縁フィルムなどが配置されていてもよい。

容器１００は、矩形筒状で底を備える容器本体１１０と、容器本体１１０の開口を閉塞する板状部材である蓋体１２０とで構成された直方体形状（箱型）のケースである。また、容器１００は、電極体４００等を容器本体１１０の内方に収容後、蓋体１２０と容器本体１１０とが溶接等されることにより、内部を密封することができる構成となっている。なお、蓋体１２０及び容器本体１１０の材質は特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板など溶接可能な金属であるのが好ましい。

電極体４００は、正極板と負極板とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる蓄電要素（発電要素）である。具体的には、電極体４００は、正極板と負極板との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものが巻回されて形成されている。これにより、正極板の複数のタブが積層されて正極側の集束部４１０が形成され、負極板の複数のタブが積層されて負極側の集束部４２０が形成されている。つまり、電極体４００は、本体部４０１と、本体部４０１の一部からＺ軸プラス方向に突出してＹ軸プラス方向に延びる正極側の集束部４１０及び負極側の集束部４２０とを有している。なお、本実施の形態では、電極体４００の断面形状として長円形状を図示しているが、楕円形状、円形状、多角形状などでもよい。この電極体４００の構成の詳細な説明については、後述する。

正極端子２００は、正極集電体１３０を介して、電極体４００の正極板に電気的に接続された電極端子である。負極端子３００は、負極集電体１４０を介して、電極体４００の負極板に電気的に接続された電極端子である。つまり、正極端子２００及び負極端子３００は、電極体４００に蓄えられている電気を蓄電素子１０の外部空間に導出し、また、電極体４００に電気を蓄えるために蓄電素子１０の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。正極端子２００及び負極端子３００は、蓋体１２０に取り付けられている。なお、正極端子２００及び負極端子３００は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金などで形成されている。

正極集電体１３０及び負極集電体１４０は、電極体４００と蓋体１２０との間に配置され、電極体４００と正極端子２００及び負極端子３００とを電気的に接続する板状部材である。本実施の形態では、正極集電体１３０は、電極体４００の正極側の集束部４１０と溶接等により接合され、負極集電体１４０は、電極体４００の負極側の集束部４２０と溶接等により接合されている。また、正極集電体１３０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成され、負極集電体１４０は、銅または銅合金などで形成されている。

［２ 電極体４００の構成の説明］
次に、電極体４００の構成について、詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係る電極体４００の構成を示す斜視図である。なお、図３は、図２に示した電極体４００の巻回状態を一部展開し、かつ、集束部４１０、４２０（タブ４３１、４４１）をＺ軸プラス方向に突出させた状態での構成を図示している。

図３に示すように、電極体４００は、正極板４３０及び負極板４４０と、セパレータ４５０ａ及び４５０ｂとが交互に積層されかつ巻回されることで形成されている。つまり、電極体４００は、正極板４３０と、セパレータ４５０ａと、負極板４４０と、セパレータ４５０ｂとがこの順に積層され、巻回されることで形成されている。

正極板４３０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などからなる長尺帯状の金属箔である正極基材層の表面に、正極活物質層が形成された極板（電極板）である。ここで、正極活物質層に用いられる正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、正極活物質として、ＬｉＭＰＯ_４、ＬｉＭＳｉＯ_４、ＬｉＭＢＯ_３（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のポリアニオン化合物、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４やＬｉＭｎ_１．５Ｎｉ_０．５Ｏ_４等のスピネル型リチウムマンガン酸化物、ＬｉＭＯ_２（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｌ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。

負極板４４０は、銅または銅合金などからなる長尺帯状の金属箔である負極基材層の表面に、負極活物質層が形成された極板（電極板）である。ここで、負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、負極活物質として、リチウム金属、リチウム合金（リチウム−ケイ素、リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、及びウッド合金等のリチウム金属含有合金）の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料（例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボン等）、ケイ素酸化物、金属酸化物、リチウム金属酸化物（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２等）、ポリリン酸化合物、あるいは、一般にコンバージョン負極と呼ばれる、Ｃｏ_３Ｏ_４やＦｅ_２Ｐ等の、遷移金属と第１４族乃至第１６族元素との化合物などが挙げられる。

セパレータ４５０ａ及び４５０ｂは、樹脂からなる微多孔性のシートである。なお、セパレータ４５０ａ及び４５０ｂの素材としては、蓄電素子１０の性能を損なうものでなければ、適宜公知の材料を使用できる。

ここで、正極板４３０は、巻回軸方向の一端において外方に突出する複数の矩形状のタブ４３１を有している。負極板４４０も同様に、巻回軸方向の一端において外方に突出する複数の矩形状のタブ４４１を有している。これら、複数のタブ４３１及び複数のタブ４４１は、活物質が形成（塗工）されず基材層が露出した部分（活物質非形成部または活物質未塗工部）である。なお、巻回軸とは、正極板４３０及び負極板４４０等を巻回する際の中心軸となる仮想的な軸であり、本実施の形態では、電極体４００の中心を通るＺ軸方向に平行な直線である。

そして、複数のタブ４３１と複数のタブ４４１とは、巻回軸方向の同一側の端（図３では、Ｚ軸プラス方向側の端）に配置され、正極板４３０及び負極板４４０が積層されることにより、電極体４００の所定の位置で積層される。その結果、電極体４００には、複数のタブ４３１が積層されることで形成された集束部４１０と、複数のタブ４４１が積層されることで形成された集束部４２０とが形成される。集束部４１０及び４２０は、例えば積層方向（図３ではＹ軸方向）の中央に向かって寄せ集められて、正極集電体１３０及び負極集電体１４０と溶接等により接合される。

ここで、集束部４１０及び４２０は、正極集電体１３０及び負極集電体１４０と接合される際には、図２に示すように、Ｙ軸プラス方向に折り曲げられる。具体的には、集束部４１０及び４２０は、電極体４００の本体部４０１の一部からＺ軸プラス方向に突出した状態で正極集電体１３０及び負極集電体１４０と接合され、接合後に、Ｙ軸プラス方向に折り曲げられて、Ｙ軸プラス方向に延設された状態となる。

このため、当該接合後においては、集束部４１０及び４２０は、電極体４００の本体部４０１の一部から突出してＹ軸プラス方向（第一方向の一例）に延びる複数のタブ４３１、４４１がＺ軸方向（第一方向と直交する第二方向の一例）に積層された部位となる。なお、本体部４０１は、電極体４００の本体を構成する部位であり、具体的には、電極体４００のうちの集束部４１０及び４２０以外（タブ４３１及び４４１以外）の部位である。つまり、本体部４０１は、正極板４３０及び負極板４４０の活物質が形成（塗工）された部分とセパレータ４５０ａ、４５０ｂとが巻回されて形成された長円筒形状の部位（活物質形成部または活物質塗工部）である。

［３ 電極体４００の集束部４１０と正極集電体１３０との接合構成の説明］
次に、電極体４００の集束部４１０と正極集電体１３０とが接合された状態での構成について、詳細に説明する。図４は、本実施の形態に係る電極体４００の集束部４１０と正極集電体１３０とが接合された状態での構成を示す平面図及び断面図である。具体的には、図４の（ａ）は、集束部４１０と正極集電体１３０とが接合された状態をＺ軸プラス方向側（正極集電体１３０側）から見た場合の平面図である。なお、図４の（ａ）では、集束部４１０の構成が分かるように、正極集電体１３０は外縁のみを破線で示している。また、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）の構成をＩＶｂ−ＩＶｂ断面で切断した場合の断面を示す断面図である。

なお、図４では、上述の通り、集束部４１０と正極集電体１３０との接合後における集束部４１０がＹ軸プラス方向に延設されている状態での構成を図示している。また、図４では、正極側（集束部４１０及び正極集電体１３０等）の構成を図示し、以下では当該正極側の構成についての説明を行うが、負極側（集束部４２０及び負極集電体１４０等）についても同様の構成を有している。

図４に示すように、電極体４００の集束部４１０は、Ｚ軸方向において、正極集電体１３０と当て板１５０とに挟まれて配置されている。つまり、本実施の形態では、集束部４１０のＺ軸マイナス方向側には、当て板１５０が配置されている。ここで、当て板１５０は、正極集電体１３０とで集束部４１０を挟む位置に配置された、集束部４１０を保護するカバーである。具体的には、当て板１５０は、集束部４１０に沿ってＸＹ平面に広がる矩形状かつ平板形状の部材である。この当て板１５０は、材質は特に限定されないが、例えば、電極体４００の正極板４３０の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成された金属部材である。なお、負極側にも同様に当て板が配置されており、この負極側の当て板についても、材質は特に限定されないが、例えば、電極体４００の負極板４４０の負極基材層と同様、銅または銅合金などで形成された金属部材である。

そして、集束部４１０と正極集電体１３０と当て板１５０とが接合されて、接合部５１０、５２０が形成されている。具体的には、集束部４１０が、正極集電体１３０及び当て板１５０に挟まれ、かつ、正極集電体１３０及び当て板１５０の両側から押圧された状態で接合作業が行われる。なお、図４では、接合部５１０、５２０として示した破線内には、正極集電体１３０及び当て板１５０の間に空間が生じているが、この空間は、正極集電体１３０及び当て板１５０がＺ軸方向両側から押圧されることで、当て板１５０が湾曲するなどして狭められる。また、接合作業は、接合部５１０、５２０として示した破線内のいずれかの位置で行われる。

つまり、集束部４１０のＸ軸方向の両端部（集束部端部４１１、４１２）において、接合部５１０、５２０として示した破線内の全領域、または、一部の領域が接合されて、接合部が形成される。このように、集束部４１０と正極集電体１３０とは、Ｘ軸方向（第一方向及び第二方向と交差する第三方向の一例）における集束部４１０の両端部において、互いに接合された接合部５１０、５２０を有する。なお、接合部５１０、５２０は、本実施の形態では、抵抗溶接によって形成された溶接部であるが、接合部５１０、５２０における接合方法は、抵抗溶接には限定せず、レーザ溶接、超音波接合、かしめ接合等、種々の接合方法を適用可能である。

ここで、集束部４１０は、複数のタブ４３１がＺ軸方向に積層されて形成されているが、本実施の形態では、複数のタブ４３１がＸ軸方向に少しずつずれて積層されている。つまり、集束部４１０のＸ軸プラス方向側の端部である集束部端部４１１は、Ｚ軸プラス方向に向かうほどＸ軸プラス方向に突出する形状を有している。また、集束部４１０のＸ軸マイナス方向側の端部である集束部端部４１２は、Ｚ軸マイナス方向に向かうほどＸ軸マイナス方向に突出する形状を有している。

これにより、集束部端部４１１において、Ｚ軸プラス方向側のタブ４３１である第一タブ４３１ａが、正極集電体１３０及び当て板１５０に挟まれて接合され、接合部５１０が形成される。つまり、集束部４１０は、第一タブ４３１ａが複数積層された第一集束部４１０ａを有しており、第一集束部４１０ａが、正極集電体１３０及び当て板１５０に挟まれて接合され、接合部５１０が形成されている。また、集束部端部４１２において、Ｚ軸マイナス方向側のタブ４３１である第二タブ４３１ｂが、正極集電体１３０及び当て板１５０に挟まれて接合され、接合部５２０が形成される。つまり、集束部４１０は、第二タブ４３１ｂが複数積層された第二集束部４１０ｂを有しており、第二集束部４１０ｂが、正極集電体１３０及び当て板１５０に挟まれて接合され、接合部５２０が形成されている。

言い換えれば、集束部端部４１１においては、第一タブ４３１ａが複数積層された第一集束部４１０ａには接合部５１０が形成されているが、複数の第二タブ４３１ｂが積層された第二集束部４１０ｂには接合部５１０は形成されていない。つまり、集束部４１０を形成する複数のタブ４３１は、両端部のうちのいずれかの端部（集束部端部４１１）において、接合部５１０が形成されている第一タブ４３１ａと、接合部５１０が形成されていない第二タブ４３１ｂと、を有している。また、集束部端部４１２においては、複数の第二タブ４３１ｂが積層された第二集束部４１０ｂには接合部５２０が形成されているが、複数の第一タブ４３１ａが積層された第一集束部４１０ａには接合部５２０は形成されていない。つまり、集束部４１０を形成する複数のタブ４３１は、上記両端部のうちの他方の端部（集束部端部４１２）においては、接合部５２０が形成されていない第一タブ４３１ａと、接合部５２０が形成されている第二タブ４３１ｂと、を有している。

このようにして、複数の第一タブ４３１ａを有する第一集束部４１０ａと、複数の第二タブ４３１ｂを有する第二集束部４１０ｂとが、Ｚ軸方向（第二方向）に隣り合って配置されている。

なお、図４では、説明の便宜のため、第一集束部４１０ａが有する第一タブ４３１ａの枚数、及び、第二集束部４１０ｂが有する第二タブ４３１ｂの枚数は、いずれも４枚として図示しているが、この枚数は特に限定されない。つまり、第一タブ４３１ａの枚数及び第二タブ４３１ｂの枚数は、何枚であってもよいし、同じ枚数ではなく異なる枚数であってもよい。また、図４では、説明の便宜のため、タブ４３１（第一タブ４３１ａ及び第二タブ４３１ｂ）は、厚みを厚く図示している。

また、上述の集束部４１０の端部（集束部端部４１１または４１２）とは、集束部４１０のＸ軸方向における端縁を含む部分であり、例えば、集束部４１０をＸ軸方向に３等分した場合に、Ｘ軸プラス方向側の部分が集束部端部４１１であり、Ｘ軸マイナス方向側の部分が集束部端部４１２である。または、集束部４１０をＸ軸方向に４等分（またはそれ以上に等分）した場合に、最もＸ軸プラス方向側に位置する部分を集束部端部４１１とし、最もＸ軸マイナス方向側に位置する部分を集束部端部４１２としてもよい。

［４ 効果の説明］
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０によれば、電極体４００は、第一方向（本実施の形態では、Ｙ軸プラス方向）に延びる複数のタブ４３１が第二方向（本実施の形態では、Ｚ軸方向）に積層された集束部４１０を有しており、集束部４１０と正極集電体１３０とは、第一方向及び第二方向と交差する第三方向（本実施の形態では、Ｘ軸方向）における集束部４１０の両端部に接合部５１０、５２０を有している。ここで、集束部４１０の当該両端部においては、タブ４３１が重なっている箇所と重なっていない箇所が存在する場合があるため、集束部４１０の中央部と比べて、厚みが薄くなる傾向にある。このため、集束部４１０の当該両端部において正極集電体１３０と接合することで、接合箇所の厚みを薄くすることができる。これにより、接合作業における接合条件を緩和することができる（接合に必要なエネルギーを小さくすることができる等）ため、電極体４００と正極集電体１３０との接合作業を容易にすることができる。

また、接合箇所の厚みを薄くすることで、接合品質（接合強度等）を向上させることができる。また、接合箇所の厚みが厚いと集束部４１０にクラックが発生するおそれがあるが、接合箇所の厚みを薄くすることで、当該クラックの発生を抑制することができるため、電極体４００の寿命を向上させることができる。さらに、接合に必要なエネルギーを小さくできるため、接合を抵抗溶接で行う場合には、溶接電極棒の寿命を向上させることもできる。

また、電極体４００において、集束部４１０は、上記両端部のうちのいずれかの端部（集束部端部４１１）に、接合部５１０が形成されている第一タブ４３１ａと、接合部５１０が形成されていない第二タブ４３１ｂとを有している。このように、集束部４１０は、集束部端部４１１において、第二タブ４３１ｂが接合されていないため、接合箇所の厚みを薄くすることができる。これにより、電極体４００と正極集電体１３０との接合作業を容易にすることができる。集束部端部４１２においても同様である。

また、電極体４００の集束部４１０において、第一タブ４３１ａが複数積層された第一集束部４１０ａと、第二タブ４３１ｂが複数積層された第二集束部４１０ｂとが、第二方向に隣り合って配置されている。このように、集束部４１０は、集束部端部４１１において、接合部５１０が形成されていない第二タブ４３１ｂが積層された第二集束部４１０ｂを有しているため、接合箇所の厚みを薄くすることができる。これにより、電極体４００と正極集電体１３０との接合作業を容易にすることができる。集束部端部４１２においても同様である。

また、蓄電素子１０は、正極集電体１３０とで集束部４１０を挟む当て板１５０を備えており、接合部５１０、５２０は、集束部４１０と正極集電体１３０と当て板１５０との接合部である。このように、当て板１５０が設けられていることで、当て板１５０と正極集電体１３０とで集束部４１０を挟んだ状態で、正極集電体１３０と集束部４１０とを接合することができる。このため、集束部４１０の端部において接合されないタブ４３１を、当て板１５０と正極集電体１３０とで挟み込むことができるため、当該接合されないタブ４３１が外れたり折れ曲がったりするのを抑制することができる。これにより、電極体４００と正極集電体１３０との接合作業を容易にすることができる。また、これにより、接合品質を向上させることもできる。

なお、上記では正極側（正極集電体１３０及び集束部４１０等）の構成についての効果の説明を行ったが、負極側（負極集電体１４０及び集束部４２０等）の構成についても同様の効果を奏する。

［５ 実施の形態の変形例の説明］
（変形例１）
次に、上記実施の形態の変形例１について、説明する。図５は、本実施の形態の変形例１に係る電極体４００の集束部４１０と正極集電体１３０とが接合された状態での構成を示す平面図及び断面図である。具体的には、図５の（ａ）は、図４の（ａ）に対応する図であり、図５の（ｂ）は、図５の（ａ）の構成をＶｂ−Ｖｂ断面で切断した場合の断面を示す断面図（図４の（ｂ）に対応する図）である。

図５に示すように、本変形例における集束部４１０は、上記実施の形態における第一集束部４１０ａ及び第二集束部４１０ｂに代えて、第一集束部４１０ｃ及び第二集束部４１０ｄを有している。第一集束部４１０ｃは、第一タブ４３１ａがＸ軸方向にずれることなく、Ｚ軸方向に複数積層されて形成されており、第二集束部４１０ｄは、第二タブ４３１ｂがＸ軸方向にずれることなく、Ｚ軸方向に複数積層されて形成されている。また、第一集束部４１０ｃと第二集束部４１０ｄとは、Ｘ軸方向において異なる位置、かつ、Ｚ軸方向に隣り合って配置されている。

このような構成において、集束部端部４１１において第一集束部４１０ｃと正極集電体１３０と当て板１５０とが接合されて、接合部５３０が形成され、集束部端部４１２において第二集束部４１０ｄと正極集電体１３０と当て板１５０とが接合されて、接合部５４０が形成される。つまり、集束部端部４１１においては、接合部５３０が形成されている第一タブ４３１ａが積層された第一集束部４１０ｃと、接合部５３０が形成されていない第二タブ４３１ｂが積層された第二集束部４１０ｄとが設けられている。また、集束部端部４１２については、接合部５４０が形成されている第二タブ４３１ｂが積層された第二集束部４１０ｄと、接合部５４０が形成されていない第一タブ４３１ａが積層された第一集束部４１０ｃとが設けられている。本変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であり、詳細な説明は省略する。

以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、第一タブ４３１ａがＸ軸方向にずれることなく第一集束部４１０ｃを構成し、第二タブ４３１ｂがＸ軸方向にずれることなく第二集束部４１０ｄを構成しているため、集束部４１０のＸ軸方向の幅を小さくすることができる。また、複数の第一タブ４３１ａがＸ軸方向において揃っているため、接合部５３０を形成しやすい構成となっている。また、第一集束部４１０ｃにおける第一タブ４３１ａの枚数、及び、第二集束部４１０ｄにおける第二タブ４３１ｂの枚数を調整することができるため、接合部５３０及び５４０における接合条件を調整することができる。例えば、第一タブ４３１ａの枚数と第二タブ４３１ｂの枚数とを同数にすれば、接合部５３０及び５４０における接合条件を同じにすることができる。これらにより、電極体４００と正極集電体１３０との接合作業を容易にすることができる。接合部５４０についても同様である。

（変形例２）
次に、上記実施の形態の変形例２について、説明する。図６は、本実施の形態の変形例２に係る電極体４００の集束部４１０と正極集電体１３０とが接合された状態での構成を示す平面図及び断面図である。具体的には、図６の（ａ）は、図４の（ａ）に対応する図であり、図６の（ｂ）は、図６の（ａ）の構成をＶＩｂ−ＶＩｂ断面で切断した場合の断面を示す断面図（図４の（ｂ）に対応する図）である。

図６に示すように、本変形例における集束部４１０は、上記実施の形態における第一集束部４１０ａ及び第二集束部４１０ｂに代えて、第一集束部４１０ｅ及び第二集束部４１０ｆを有している。第一集束部４１０ｅは、複数の第一タブ４３１ａを有し、第二集束部４１０ｆは、複数の第二タブ４３１ｂを有しており、第一タブ４３１ａと第二タブ４３１ｂとは交互に配置されている。このように、第一タブ４３１ａは２つの第二タブ４３１ｂの間に配置され、また、第二タブ４３１ｂは２つの第一タブ４３１ａの間に配置されている。また、第一タブ４３１ａはＸ軸プラス方向側に配置され、第二タブ４３１ｂはＸ軸マイナス方向側に配置されている。これにより、第一集束部４１０ｅと第二集束部４１０ｆとは、Ｘ軸方向において異なる位置に配置されている。

このような構成において、集束部端部４１１において第一集束部４１０ｅと正極集電体１３０と当て板１５０とが接合されて、接合部５５０が形成され、集束部端部４１２において第二集束部４１０ｆと正極集電体１３０と当て板１５０とが接合されて、接合部５６０が形成される。つまり、集束部端部４１１においては、接合部５５０が形成されている第一タブ４３１ａを有する第一集束部４１０ｅと、接合部５５０が形成されていない第二タブ４３１ｂを有する第二集束部４１０ｆとが設けられている。また、集束部端部４１２については、接合部５６０が形成されている第二タブ４３１ｂを有する第二集束部４１０ｆと、接合部５６０が形成されていない第一タブ４３１ａを有する第一集束部４１０ｅとが設けられている。本変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であり、詳細な説明は省略する。

以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、電極体４００の集束部４１０において、第一タブ４３１ａは２つの第二タブ４３１ｂの間に配置されている、または、第二タブ４３１ｂは２つの第一タブ４３１ａの間に配置されている。このように、集束部４１０は、集束部端部４１１において、接合部５５０が形成されている第一タブ４３１ａと、接合部５５０が形成されていない第二タブ４３１ｂとが交互に配置されているため、接合箇所の厚みを薄くすることができる。また、第一集束部４１０ｅにおける第一タブ４３１ａの枚数、及び、第二集束部４１０ｆにおける第二タブ４３１ｂの枚数を同数にすることができるため、接合部５３０及び５４０における接合条件を同じにすることができる。これらにより、電極体４００と正極集電体１３０との接合作業を容易にすることができる。接合部５６０についても同様である。

（変形例３）
次に、上記実施の形態の変形例３について、説明する。図７は、本実施の形態の変形例３に係る電極体４００の集束部４１０と正極集電体１３０とが接合された状態での構成を示す平面図である。具体的には、図７は、図４の（ａ）に対応する図である。

図７に示すように、本変形例における集束部４１０は、上記実施の形態における第一集束部４１０ａ及び第二集束部４１０ｂに代えて、第一集束部４１０ｇ及び第二集束部４１０ｈを有している。第一集束部４１０ｇは、複数の第一タブ４３１ａを有し、第二集束部４１０ｈは、複数の第二タブ４３１ｂを有しており、複数の第一タブ４３１ａ及び複数の第二タブ４３１ｂは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に少しずつずれて積層されている。つまり、第一集束部４１０ｇは、Ｚ軸プラス方向に向かうほどＸ軸プラス方向及びＹ軸プラス方向に突出する形状を有しており、第二集束部４１０ｈは、Ｚ軸マイナス方向に向かうほどＸ軸マイナス方向に突出する形状を有している。このように、第一集束部４１０ｇと第二集束部４１０ｈとは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において異なる位置に配置されている。

このような構成において、上記実施の形態と同様に、集束部端部４１２において第二集束部４１０ｈと正極集電体１３０と当て板１５０とが接合されて、接合部５８０が形成される。また、第一集束部４１０ｇについては上記実施の形態と異なり、集束部４１０のＹ軸プラス方向側の端部である集束部端部４１３において、第一集束部４１０ｇと正極集電体１３０と当て板１５０とが接合されて、接合部５７０が形成される。

つまり、上記実施の形態では、Ｘ軸方向を第三方向の一例として例示したが、本変形例では、図７のＷ軸方向が第三方向として、集束部４１０と正極集電体１３０とは、第三方向における集束部４１０の両端部において、互いに接合された接合部５７０、５８０を有することとなる。なお、ＸＹ平面内のＹ軸方向と交差する方向であれば、どの方向を第三方向と定義してもよい。

これにより、集束部端部４１３において、接合部５７０が形成されている第一タブ４３１ａを有する第一集束部４１０ｇと、接合部５７０が形成されていない第二タブ４３１ｂを有する第二集束部４１０ｈとが配置されることとなる。また、集束部端部４１２については、上記実施の形態と同様に、接合部５８０が形成されている第二タブ４３１ｂを有する第二集束部４１０ｈと、接合部５８０が形成されていない第一タブ４３１ａを有する第一集束部４１０ｇとが配置される。本変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であり、詳細な説明は省略する。

以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、本変形例では、上記実施の形態のように接合部を集束部４１０のＸ軸方向における両端部に形成するような必要がないため、接合作業の自由度を向上させることができる。なお、本変形例において、集束部４１０のＸ軸方向における両端部に接合部を形成してもよい。つまり、集束部４１０のＸ軸方向両側の２辺及びＹ軸プラス方向側の１辺の合計３辺のうちのいずれかの２辺または３辺に接合部が形成されていればよい。

（その他の変形例）
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、この実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記実施の形態及びその変形例では、電極体の集束部は、接合後において、電極体の本体部の一部から突出してＹ軸プラス方向（第一方向の一例）に延びる複数のタブがＺ軸方向（第二方向の一例）に積層された部位であることとした。しかし、電極体の集束部は、接合後においても折り曲げられずに、電極体の本体部からＺ軸プラス方向に突出し、かつ、Ｚ軸プラス方向に延びるように配置されていてもよい。つまり、集束部は、電極体の本体部から突出してＺ軸プラス方向に延びる複数のタブがＹ軸方向に積層された部位であることにしてもよい。この場合、Ｚ軸プラス方向が第一方向の一例となり、Ｙ軸方向が、第二方向の一例となる。

また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体のタブは、図４、７等の破線内で接合されて、集束部の両端部のうちのいずれかの端部にしか接合部が形成されないこととした。しかし、電極体のタブは、当該破線外で接合されてもよく、電極体は、集束部の両端部の双方に接合部が形成されたタブを有していてもよい。つまり、例えば、上記実施の形態においては、図４において接合部５１０、５２０として破線で示したよりも内側（接合部５１０の破線よりもＸ軸マイナス方向側、または、接合部５２０の破線よりもＸ軸プラス方向側）で接合されていてもよい。この場合でも、集束部４１０に含まれるタブ４３１の総数よりもタブ４３１の数が少ない位置で接合することで、電極体４００と正極集電体１３０との接合作業を容易にすることができる。このように、集束部４１０に含まれるタブ４３１の総数よりもタブ４３１の数が少ない位置を、集束部４１０の端部（集束部端部４１１または４１２）と定義して、この集束部４１０の端部に接合部を形成することにしてもよい。同様に、変形例３においても、図７における接合部５７０の破線よりもＹ軸マイナス方向側、または、接合部５８０の破線よりもＸ軸プラス方向側で接合されていてもよい。他の変形例についても同様に、集束部の両端部の双方に接合部が形成されたタブが設けられていてもよい。

また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体のタブが規則的にずれているように図示して説明したが、電極体のタブは、不規則にずれていてもよい。この場合でも、集束部の端部を接合することで、接合するタブと接合しないタブとが設けられることになるため、本願の効果を発揮することができる。

また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体は、Ｚ軸方向の巻回軸を有するいわゆる横巻きの巻回型形状であることとした。しかし、電極体は、例えば、Ｘ軸方向の巻回軸を有するいわゆる縦巻きの巻回型形状や、極板を蛇腹状に折り畳んだ形状であってもよい。また、図８に示すように、複数枚の平板状極板を積層したスタック型形状の電極体４００ａであってもよい。つまり、電極体４００ａの本体部４０２の一部から突出した正極側の集束部４６０及び負極側の集束部４７０に、上記実施の形態及びその変形例の構成を適用してもよい。図８は、本実施の形態の変形例４に係る電極体４００ａの構成を示す斜視図である。このように、上記実施の形態における構成は、タブ（集束部）を備えたどのような電極体にも適用可能である。

また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体のタブは、矩形状を有していることとしたが、形状は特に限定されず、例えば、四角形以外の多角形状、半円形状、半長円形状、半楕円形状等であってもよく、また、全てのタブが同じ形状を有していなくてもよい。特に、タブの形状にばらつきがあって集束部の端部が揃わない場合に、当該端部を接合し、接合するタブと接合しないタブとを形成することで、本願の効果を発揮することができる。また、上記変形例３において、集束部が四角形状以外の多角形状の場合には、異なる２辺以上に接合部が形成されていればよい。また、集束部が半円形状、半長円形状、半楕円形状等の直線状の辺がない場合には、集束部の突出方向と交差する方向の両端部に接合部が形成されていればよい。

また、上記実施の形態及びその変形例では、蓄電素子１０は、正極集電体１３０とで電極体の集束部を挟む位置に、当て板１５０を備えていることとした。しかし、蓄電素子１０は、当て板１５０を備えることなく、正極集電体１３０と電極体の集束部とが接合されていることにしてもよい。

また、上記実施の形態及びその変形例では、正極側及び負極側の両方が、上記構成を有していることとした。しかし、正極側または負極側が上記構成を有していないことにしてもよい。

また、上記実施の形態及びその変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

また、本発明は、このような蓄電素子１０として実現することができるだけでなく、接合部を有する電極体及び集電体、または、蓄電素子１０の製造方法（電極体及び集電体の接合方法）としても実現することができる。

本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。

１０ 蓄電素子
１００ 容器
１１０ 容器本体
１２０ 蓋体
１３０ 正極集電体
１４０ 負極集電体
１５０ 当て板
２００ 正極端子
３００ 負極端子
４００、４００ａ 電極体
４０１、４０２ 本体部
４１０、４２０、４６０、４７０ 集束部
４１０ａ、４１０ｃ、４１０ｅ、４１０ｇ 第一集束部
４１０ｂ、４１０ｄ、４１０ｆ、４１０ｈ 第二集束部
４１１、４１２、４１３ 集束部端部
４３０ 正極板
４３１、４４１ タブ
４３１ａ 第一タブ
４３１ｂ 第二タブ
４４０ 負極板
４５０ａ、４５０ｂ セパレータ
５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０ 接合部

Claims (5)

1. 電極体と、前記電極体に接続される集電体とを備える蓄電素子であって、
   前記電極体は、本体部と、前記本体部の一部から突出して第一方向に延びる複数のタブが前記第一方向と直交する第二方向に積層された集束部と、を有し、
   前記集束部と前記集電体とは、前記第一方向及び前記第二方向と交差する第三方向における前記集束部の両端部において、互いに接合された接合部を有する
   蓄電素子。
2. 前記集束部を形成する前記複数のタブは、前記両端部のうちのいずれかの端部において、前記接合部が形成されている第一タブと、前記接合部が形成されていない第二タブと、を有する
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記第一タブは２つの前記第二タブの間に配置される、または、前記第二タブは２つの前記第一タブの間に配置される
   請求項２に記載の蓄電素子。
4. 前記集束部は、前記第一タブが複数積層された第一集束部と、前記第二タブが複数積層された第二集束部と、を有し、
   前記第一集束部と前記第二集束部とは、前記第二方向に隣り合って配置される
   請求項２に記載の蓄電素子。
5. さらに、前記集電体とで前記集束部を挟む当て板を備え、
   前記接合部は、前記集束部と前記集電体と前記当て板とが接合されて形成された接合部である
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電素子。

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