JP2019169331A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】極板を折り畳む際の作業性を高めつつ、電極体のコンパクト化を図ることができる蓄電素子を提供する。【解決手段】極板（負極板４２０）を有する電極体４００を備える蓄電素子１０であって、極板は、導電性の長尺な基材層４２１と、基材層４２１の第一面４２１ａに形成された第一合材層４３１と、基材層４２１における第一面４２１ａとは反対側の第二面４２１ｂに形成された第二合材層４３２と、を有し、第一合材層４３１には、基材層４２１の長手方向に所定の間隔で配置された複数の第一薄肉部４３３が形成されており、第二合材層４３２には、複数の第一薄肉部４３３に対して、長手方向で互い違いとなる位置に配置された複数の第二薄肉部４３４が形成されており、極板は、複数の第一薄肉部４３３と、複数の第二薄肉部４３４とのそれぞれを起点にして蛇腹状に折られて積層されている。【選択図】図４

Description

本発明は、極板及びセパレータが積層された電極体を備える蓄電素子に関する。

従来、正極板及び負極板がセパレータを挟んで積層されることで形成された電極体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、負極板が葛折状に折り畳まれることで積層され、この負極板の積層部分に正極板が介在された電極体が開示されている。

特開２０１４−１０３０８２号公報

ところで、上述した積層型の電極体においては、極板を折り畳む際の作業性の向上が望まれている。また、より密集した電極体を容器に収容するべく、折り畳み後の極板をコンパクトにすることも望まれている。

このため、本発明は、極板を折り畳む際の作業性を高めつつ、電極体のコンパクト化を図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、極板を有する電極体を備える蓄電素子であって、極板は、導電性の長尺な基材層と、基材層の第一面に形成された第一合材層と、基材層における第一面とは反対側の第二面に形成された第二合材層と、を有し、第一合材層には、基材層の長手方向に所定の間隔で配置された複数の第一薄肉部が形成されており、第二合材層には、複数の第一薄肉部に対して、長手方向で互い違いとなる位置に配置された複数の第二薄肉部が形成されており、極板は、複数の第一薄肉部と、複数の第二薄肉部とのそれぞれを起点にして蛇腹状に折られて積層されている。

これによれば、蛇腹状に積層された極板が、複数の第一薄肉部と、複数の第二薄肉部とのそれぞれを起点にして折られている。つまり、第一薄肉部及び第二薄肉部よりも肉厚な部分を起点にして折る場合と比べても容易に折り曲げることが可能である。また折り曲げ部分においては、薄肉となっているので、折り曲げ部が膨らむことも抑えることができる。これにより、電極体をコンパクトにすることができる。したがって、極板を折り畳む際の作業性を高めつつ、電極体のコンパクト化を図ることができる。

また、複数の第一薄肉部及び複数の第二薄肉部は、それぞれ山折の起点とされている。

これによれば、複数の第一薄肉部及び複数の第二薄肉部が、それぞれ山折の起点であるので、折り曲げ時に伸ばされる部分が薄肉となる。伸ばされる部分の合材層が厚いと、折り曲げによって当該部分が弱まって、容器収容後に基材層から剥落するおそれがあるが、当該部分が薄肉であるので剥落する可能性を小さくすることができる。これにより、剥落を防止するための作業を省略することができ、極板を折り畳む際の作業性を高めることができる。

また、例えば、蛇腹状に積層された極板が負極板である場合には、積層部分の間に正極板を介在させることとなる。このとき、負極板の谷折り部分の合材層が薄肉となっていると、その合材層だけでは金属イオンを吸収できずに、電析が生じやすくなる。一方、負極板の山折り部分の合材層が薄肉である場合、つまり負極板の谷折り部分には十分な厚みの合材層が存在しているので、電析の発生を抑えることができる。

また、第一薄肉部及び第二薄肉部の少なくとも一方は、長手方向に直交する幅方向に沿って、極板の全幅にわたって連続している。

これによれば、第一薄肉部及び第二薄肉部の少なくとも一方が、極板の全幅にわたって連続しているので、より容易に折り曲げることができる。また、折り曲げ時に伸ばされる部分の全体が薄肉部であるので、折り曲げによって弱まる部分を少なくすることができる。したがって、合材層が容器収容後に基材層から剥落する可能性をより小さくすることができる。

また、第一薄肉部及び第二薄肉部の少なくとも一方は、基材層を露出させている。

これによれば、第一薄肉部及び第二薄肉部の少なくとも一方が、基材層を露出させているので、折り曲げ性を高めつつ、剥落の可能性をより抑えることができる。折り曲げ性が高くなっていることで、極板を折り畳む際の作業性を高めることが可能である。

また、第一合材層における第二薄肉部に対向する第一箇所は、隣接する箇所よりも薄くて、第一薄肉部よりも厚い肉厚となっており、第二合材層における第一薄肉部に対向する第二箇所は、隣接する箇所よりも薄くて、第二薄肉部よりも厚い肉厚となっている。

これによれば、第一合材層における第二薄肉部に対向する第一箇所が、隣接する箇所よりも薄くて、第一薄肉部よりも厚い肉厚となっているので、第二薄肉部を起点に極板を折り曲げる際に、より折り曲げやすくなる。また、第二合材層における第一薄肉部に対向する第二箇所が、隣接する箇所よりも薄くて、第二薄肉部よりも厚い肉厚となっているので、第一薄肉部を起点に折り曲げる際においても、より折り曲げやすくなる。したがって、極板を折り畳む際の作業性をより高めることができる。

また、極板は負極板であり、蓄電素子は、負極板の積層部分の間に介在する正極板を有する。

これによれば、蛇腹状に折られて積層された極板が負極板であるので、負極板の面積を正極板の面積よりも大きくすることができる。このため、例えばリチウムイオン蓄電池などのような、負極板の面積を正極板の面積よりも大きくすることが求められる蓄電素子に対して、好適である。

本発明によれば、極板を折り畳む際の作業性を高めつつ、電極体のコンパクト化を図ることが可能な蓄電素子を提供することができる。

図１は、実施の形態に係る蓄電素子の外観を示す斜視図である。 図２は、実施の形態に係る蓄電素子の分解斜視図である。 図３は、実施の形態に係る電極体の構成概要を示す分解斜視図である。 図４は、実施の形態に係る負極板の折り畳む前の状態を示す断面図である。 図５は、実施の形態に係る第一薄肉部の折り畳み時の状態を示す断面図である。 図６は、実施の形態に係る第二薄肉部の折り畳み時の状態を示す断面図である。 図７は、実施の形態に係る負極板の製造時の状態を示す模式図である。 図８は、変形例に係る負極板の折り畳む前の状態を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、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。以下の実施の形態及びその変形例で示される数値、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、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態及びその変形例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、各図は、模式図であり、寸法等は必ずしも厳密に図示したものではない。

また、以下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の並び方向、電極体の一対の集束部の並び方向、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、電極体の極板の積層方向をＹ軸方向と定義する。また、蓄電素子の容器本体と蓋板との並び方向、容器の短側面の長手方向、電極端子の軸部の軸方向、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軸方向プラス側とは、Ｘ軸の矢印方向側を示し、Ｘ軸方向マイナス側とは、Ｘ軸方向プラス側とは反対側を示す。Ｙ軸方向やＺ軸方向についても同様である。

（実施の形態）
［１．蓄電素子の全般的な説明］
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、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、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）等の自動車用（または移動体用）電源、電子機器用電源、または電力貯蔵用電源などに適用される。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。蓄電素子１０は、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。

これらの図に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、電極体４００と、正極端子２００と、上ガスケット５００と、負極端子３００と、上ガスケット６００とを備えている。また、蓄電素子１０の容器１００の内部には電解液（非水電解質）が封入されているが、図示は省略する。

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の開口を閉塞する蓋板１２０とで構成されている。容器１００は、電極体４００等を内部に収容後、蓋板１２０と容器本体１１０とが溶接等されることにより、内部を密封する構造を有している。また、容器１００（蓋板１２０及び容器本体１１０）は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、またはアルミニウム合金などの溶接可能な金属で形成されている。なお、蓋板１２０と容器本体１１０とは、同じ材質で形成されているのが好ましいが、異なる材質で形成されていてもかまわない。また、蓋板１２０には、容器１００内部に電解液を注入するための注液口１２５が設けられている。注液口１２５は、注液栓１２６によって塞がれている。蓋板１２０には、容器１００の内圧が上昇したときに容器１００内部のガスを排出するガス排出弁等が配置されていてもよい。

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）であり、容器１００の内方に配置される。具体的には、電極体４００は、正極板と負極板とがセパレータを挟んで交互に並べられた積層型の電極体である。電極体４００は、発電及び蓄電する部分である電極体本体４０１と、電極体本体４０１と外部との電力のやり取りを行う部分である正極集束部４１５及び負極集束部４２５とを有する。正極集束部４１５は、正極端子２００と接合され、負極集束部４２５は、負極端子３００と接合されている。集束部と端子との接合には周知の接合方法を用いることが可能である。接合方法の一例としては、超音波溶接、レーザ溶接などの溶接、カシメまたはネジ止めなどの締結などが挙げられる。この接合によって、電極体４００は、正極端子２００及び負極端子３００を介して、外部の装置等との間で電力のやり取りを行うことができる。電極体４００の構成については図３〜図５を用いて後述する。

上ガスケット５００、６００は、容器１００の蓋板１２０と正極端子２００及び負極端子３００との間に配置される絶縁性の封止部材である。上ガスケット５００、６００は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、または、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等の樹脂などによって形成されている。なお、蓋板１２０を挟んで上ガスケット５００、６００それぞれに対向する位置には下ガスケットが配置されている。

正極端子２００及び負極端子３００は、電極体４００の正極板及び負極板に電気的に接続される部材である。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部材である。例えば、正極端子２００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、負極端子３００は、銅または銅合金などで形成されている。また、正極端子２００は上ガスケット５００を介して蓋板１２０に固定されており、負極端子３００は、上ガスケット６００を介して蓋板１２０に固定されている。

［２．電極体の構成］
次に、本実施の形態に係る電極体４００の構成について、図３〜図５を用いて説明する。

図３は、実施の形態に係る電極体４００の構成概要を示す分解斜視図である。図３に示すように、電極体４００は、正極板４１０及び負極板４２０がセパレータ４８０（図５等参照）を介して積層されることで形成されている。具体的には、電極体４００においては、長尺な負極板４２０が蛇腹状に折られて積層されている。セパレータ４８０は、負極板４２０の両面に対して重なった状態で、当該負極板４２０と同様に蛇腹状に折られている。正極板４１０は、負極板４２０の積層部分に対して、セパレータ４８０を介して配置されている。つまり、電極体４００においては、一つの負極板４２０に対して、複数の正極板４１０が介在している。

以下、電極体４００をなす各部材について詳細に説明する。

図４は、実施の形態に係る負極板４２０の折り畳む前の状態を示す断面図である。図４においては、負極板４２０の長手方向がＸ軸方向に沿っているものとする。また、図４では、負極板４２０の一部のみを示している。図４においては、負極板４２０の各部の位置関係を強調して図示しているために、実際の寸法とは大きく異なっている。

図４に示すように、負極板４２０は、基材層４２１と、第一合材層４３１と、第二合材層４３２とを備えている。基材層４２１は、銅または銅合金などからなる長尺なシート体である。第一合材層４３１は、基材層４２１の第一面４２１ａに形成されている。第二合材層４３２は、基材層４２１における第一面４２１ａとは反対側の第二面４２１ｂに形成されている。

第一合材層４３１及び第二合材層４３２は、負極活物質層である。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−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）、金属酸化物、リチウム金属酸化物（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２等）、ポリリン酸化合物などが挙げられる。

第一合材層４３１には、基材層４２１の長手方向（Ｘ軸方向）に所定の間隔で配置された複数の第一薄肉部４３３が形成されている。第一薄肉部４３３は、長手方向に直交する幅方向（Ｚ軸方向）に沿って、負極板４２０の全幅にわたって連続している。

第一合材層４３１は、第一薄肉部４３３以外の部分が、概ね均等な肉厚に形成されている。一方、第一薄肉部４３３では、第一合材層４３１における第一薄肉部４３３以外の部分よりも、薄い肉厚となっている。本実施の形態では、第一合材層４３１における第一薄肉部４３３での肉厚をゼロとする。これにより第一薄肉部４３３では、基材層４２１が露出している。

第二合材層４３２には、複数の第一薄肉部４３３に対して、長手方向で互い違いとなる位置に配置された複数の第二薄肉部４３４が形成されている。具体的には、複数の第二薄肉部４３４のそれぞれは、複数の第一薄肉部４３３のそれぞれの長手方向の中央であって、基材層４２１を挟んで反対側に配置されている。第二薄肉部４３４は、長手方向に直交する幅方向に沿って、負極板４２０の全幅にわたって連続している。

第二合材層４３２は、第二薄肉部４３４以外の部分が、概ね均等な肉厚に形成されている。一方、第二薄肉部４３４では、第二合材層４３２における第二薄肉部４３４以外の部分よりも、薄い肉厚となっている。本実施の形態では、第二合材層４３２における第二薄肉部４３４での肉厚をゼロとする。これにより第二薄肉部４３４では、基材層４２１が露出している。

ここで、図３に示すように、負極板４２０は、蛇腹状（葛折り状）に折り畳まれるが、折り畳み時においては、複数の第一薄肉部４３３及び複数の第二薄肉部４３４のそれぞれが折り目部分となる。

図５は、実施の形態に係る第一薄肉部４３３の折り畳み時の状態を示す断面図である。図６は、実施の形態に係る第二薄肉部４３４の折り畳み時の状態を示す断面図である。図５は、負極板４２０におけるＸ軸方向プラス側の折り目部分（図３における円Ｃ１内）の断面図であり、図６は、負極板４２０におけるＸ軸方向マイナス側の折り目部分（図３における円Ｃ２内）の断面図である。

図５及び図６に示すように、複数の第一薄肉部４３３及び複数の第二薄肉部４３４は、それぞれ山折りの起点とされている。つまり、負極板４２０が折られる際には、複数の第一薄肉部４３３及び複数の第二薄肉部４３４は、基材層４２１に対して外側に配置されることになる。負極板４２０が折られる際には、基材層４２１の外側の方が内側よりも伸ばされる。折り曲げ時に伸ばされる部分の合材層（第一合材層４３１、第二合材層４３２）が厚いと、折り曲げによる引張応力によって、当該部分の合材層が弱まってしまう。これは、折り曲げ時だけでなく、容器１００に電極体４００を収容した後であっても、合材層が基材層４２１から剥落する要因となる。本実施の形態では、負極板４２０における折り目部分の外側部分が、第一薄肉部４３３及び第二薄肉部４３４となっているので、折り曲げによる引張応力が合材層に作用しにくくなっている。特に、第一薄肉部４３３及び第二薄肉部４３４では、合材層の肉厚がゼロであるので、折り曲げによる引張応力が合材層に作用しない。このため、基材層４２１からの合材層の剥落を抑制することができる。

図３に示すように、負極板４２０が蛇腹状に折り畳まれると、負極板４２０には複数の平板部４２２が形成されることとなる。複数の平板部４２２は、Ｙ軸方向に沿って積層された状態となっている。平板部４２２は、隣り合う折り目部分の間の部位である。つまり、平板部４２２は、隣り合う第一薄肉部４３３と第二薄肉部４３４との間の部位である。このため、図４に示すように、長手方向における第一薄肉部４３３と第二薄肉部４３４との間隔Ｈが、平板部４２２の長さとなる。

図３に示すように、複数の平板部４２２におけるＸ軸方向プラス側の端部には、それぞれＺ軸方向プラス側に突出したタブ部４２３が設けられている。このタブ部４２３は、負極活物質層が形成されていない活物質層非形成部である。換言するとタブ部４２３の両面では、基材層４２１が露出している。タブ部４２３は、負極活物質層を塗工する前に基材層を切断して形成されていることが、コンタミネーション対策の観点から好ましい。また、複数の平板部４２２のそれぞれのタブ部４２３は、Ｙ軸方向に沿って積層された状態となる。これらのタブ部４２３によって、電極体４００の負極集束部４２５が形成されている。なお、タブ部４２３は、複数の平板部４２２の全てに設けられていなくてもよい。

複数の平板部４２２のうち、隣り合う平板部４２２同士がなす積層部分には、正極板４１０がセパレータ４８０を介して介在されている。なお、複数の平板部４２２のうち、最も外側に位置する平板部４２２では、その外側の表面が正極板４１０と対向しない。つまり、最も外側に位置する平板部４２２の外表面は、蓄電（発電）に寄与しない部位であるので、当該部位には、負極活物質層を形成しなくてもよい。これにより、電極体４００のコンパクト化を図ることができる。

正極板４１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などからなる平板状かつ矩形状の基材層と、基材層の両面に形成された正極活物質層とを有している。なお、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、Ｌｉ_２ＭＳｉＯ_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、マンガン酸リチウム等のスピネル化合物、ＬｉＭＯ_２（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）等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。

正極板４１０におけるＸ軸方向マイナス側の端部には、それぞれＺ軸方向プラス側に突出したタブ部４１３が設けられている。このタブ部４１３は、正極活物質層が形成されていない活物質層非形成部である。換言するとタブ部４１３の両面では、基材層が露出している。タブ部４１３は、正極活物質層を塗工する前に基材層を切断して形成されていることが、コンタミネーション対策の観点から好ましい。

図５に示すように、セパレータ４８０は、例えば樹脂からなる微多孔性の長尺なシートである。セパレータ４８０は、２つ設けられており、一方が負極板４２０における第一合材層４３１側に重ねられ、他方が負極板４２０における第二合材層４３２側に重ねられている。２つのセパレータ４８０は、負極板４２０とともに蛇腹状に折り畳まれている。なお、セパレータ４８０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。

［３．蓄電素子の製造方法］
次に、蓄電素子１０の製造方法について説明する。なお、以降の説明においては、主に、作業者が蓄電素子１０を組み立てる場合を例示するが、組立装置が蓄電素子１０を組み立てることも可能である。

まず、負極板４２０における第一薄肉部４３３及び第二薄肉部４３４の形成方法について説明する。図７は、実施の形態に係る負極板４２０の製造時の状態を示す模式図である。図７に示すように、負極板４２０における第一薄肉部４３３及び第二薄肉部４３４は、ロールプレス装置９００によってプレスされることで、形成される。

具体的には、ロールプレス装置９００には、一対のローラ９０１、９０２が設けられている。一対のローラ９０１、９０２のうち、一方のローラ９０１が負極板４２０の上方に位置し、他方のローラ９０２が負極板４２０の下方に位置する。一対のローラ９０１、９０２は、互いに逆方向に回転しながら負極板４２０を挟んでプレスしてから送り出す。また、一対のローラ９０１、９０２のそれぞれには、突起９０３が設けられている。一対のローラ９０１、９０２は、一方のローラ９０１の突起９０３が負極板４２０に当接した状態では、他方のローラ９０２の突起９０３が負極板４２０から最も離れた位置となるように回転する。例えば、一方のローラ９０１の突起９０３が最下点に位置して負極板４２０に当接した状態では、他方のローラ９０２の突起９０３も最下点に位置する。逆に、他方のローラ９０１の突起９０３が最上点に位置して負極板４２０に当接した状態では、一方のローラ９０１の突起９０３も最上点に位置する。

負極板４２０は、ロールプレス装置９００でプレスされる前には、基材層４２１の第一面４２１ａの全面に第一合材層４３１が積層されて、第二面４２１ｂの全面に第二合材層４３２が積層された状態となっている。この負極板４２０をロールプレス装置９００でプレスすると、負極板４２０の第一合材層４３１では、一方のローラ９０１の突起９０３によって複数の第一薄肉部４３３が等間隔で形成され、負極板４２０の第二合材層４３２では、他方のローラ９０２の突起９０３によって複数の第二薄肉部４３４が等間隔で形成される。

次に、電極体４００の組み立てについて説明する。作業者は、図３に示すように、長尺な負極板４２０を蛇腹状に折り畳む。具体的には、作業者は、複数の第一薄肉部４３３と複数の第二薄肉部４３４とのそれぞれが山折りの起点となるように、負極板４２０を折り畳む。このとき、負極板４２０の第一合材層４３１側の表面と、第二合材層４３２側の表面とには、それぞれセパレータ４８０が重ねられており、このセパレータ４８０も負極板４２０とともに蛇腹状に折り畳まれる。

その後、作業者は、正極板４１０を、セパレータ４８０及び負極板４２０の積層部分に対して差し込む。これにより、正極板４１０及び負極板４２０がセパレータ４８０を介して積層される。その後、作業者は、積層された正極板４１０、負極板４２０及びセパレータ４８０の最外周に絶縁シートを巻きつけることで、電極体４００を完成させる。

次いで、作業者は、図２に示すように、蓋板１２０に対して、上ガスケット５００、６００と、下ガスケット（図示省略）と、正極端子２００と、負極端子３００とを組み付ける。組み付け後、作業者は、複数の正極板４１０のタブ部４１３からなる正極集束部４１５に対して、正極端子２００を接合する。同様に、作業者は、負極板４２０に備わる複数のタブ部４２３からなる負極集束部４２５に対して、負極端子３００を接合する。これにより、電極体４００と、蓋板１２０とが一体化される。

次いで、作業者は、容器１００の容器本体１１０に電極体４００を収容してから、蓋板１２０を容器本体１１０に溶接することで容器１００を組み立てる。その後、作業者は、注液口１２５から電解液を注入して、容器１００内に電解液を充填する。電解液の注入後においては、作業者は、図１に示すように、注液口１２５を注液栓１２６で塞ぐことで、蓄電素子１０を完成させる。

［４．効果等］
以上説明したように、本実施の形態によれば、負極板４２０（極板の一例）を有する電極体４００を備える蓄電素子１０であって、負極板４２０は、導電性の長尺な基材層４２１と、基材層４２１の第一面４２１ａに形成された第一合材層４３１と、基材層４２１における第一面４２１ａとは反対側の第二面４２１ｂに形成された第二合材層４３２と、を有し、第一合材層４３１には、基材層４２１の長手方向に所定の間隔で配置された複数の第一薄肉部４３３が形成されており、第二合材層４３２には、複数の第一薄肉部４３３に対して、長手方向で互い違いとなる位置に配置された複数の第二薄肉部４３４が形成されており、負極板４２０は、複数の第一薄肉部４３３と、複数の第二薄肉部４３４とのそれぞれを起点にして蛇腹状に折られて積層されている。

これによれば、蛇腹状に積層された負極板４２０が、複数の第一薄肉部４３３と、複数の第二薄肉部４３４とのそれぞれを起点にして折られている。つまり、第一薄肉部４３３及び第二薄肉部４３４よりも肉厚な部分を起点にして折る場合と比べても容易に折り曲げることが可能である。また折り曲げ部分においては、平板部４２２よりも薄肉となっているので、折り曲げ部が膨らむことも抑えることができる。これにより、電極体４００をコンパクトにすることができる。したがって、負極板４２０を折り畳む際の作業性を高めつつ、電極体４００のコンパクト化を図ることができる。

また、複数の第一薄肉部４３３及び複数の第二薄肉部４３４は、それぞれ山折の起点とされている。

これによれば、複数の第一薄肉部４３３及び複数の第二薄肉部４３４が、それぞれ山折の起点であるので、折り曲げ時に伸ばされる部分が薄肉となる。伸ばされる部分の合材層が厚いと、折り曲げによって当該部分が弱まって、容器１００に収容した後に基材層４２１から剥落するおそれがあるが、当該部分が薄肉であるので剥落する可能性を小さくすることができる。これにより、剥落を防止するための作業を省略することができ、負極板４２０を折り畳む際の作業性を高めることができる。

また、複数の第一薄肉部４３３及び複数の第二薄肉部４３４が、それぞれ山折の起点であると谷折り部分には第一合材層４３１または第二合材層４３２が存在している。このため、負極板４２０における谷折り部分に配置された正極板４１０の基材層と、負極板４２０の基材層４２１とが接触しにくくなり、当該接触に基づく短絡を抑制することができる。

また、本実施の形態のように、蛇腹状に積層された極板が負極板４２０である場合には、積層部分の間に正極板４１０を介在させることとなる。このとき、負極板４２０の谷折り部分の合材層が薄肉となっていると、その合材層だけでは金属イオン（本実施の形態ではリチウムイオン）を吸収できずに、電析が生じやすくなる。電析によって金属イオンは、樹枝状晶の金属（本実施の形態ではリチウム）として析出するために、セパレータ４８０を損傷させる可能性がある。一方、負極板４２０の山折り部分の合材層が薄肉である場合、つまり負極板４２０の谷折り部分には十分な厚みの合材層が存在しているので、電析の発生を抑えることができる。つまり、電析を起因としたセパレータ４８０の損傷や、電極体４００の膨張を抑えることができる。

ここで、折り曲げ部分においてセパレータ４８０が万が一、破損して孔があいた場合を想定する。正極板４１０の端部では基材層が露出しているため、当該基材層がセパレータ４８０の孔を介して露出する場合もある。例えば、第一薄肉部４３３が負極板４２０の谷折りの起点とされていると、セパレータ４８０から露出した正極板４１０の基材層と、第一薄肉部４３３から露出した負極板４２０の基材層４２１とが接触し、短絡してしまうおそれがある。しかしながら、本実施の形態では、谷折り部分では十分な厚みの合材層が存在しているので、正極板４１０の基材層と、負極板４２０の基材層４２１とが接触することが抑えられている。

また、第一薄肉部４３３及び第二薄肉部４３４の少なくとも一方は、長手方向に直交する幅方向に沿って、負極板４２０の全幅にわたって連続している。

これによれば、第一薄肉部４３３及び第二薄肉部４３４の少なくとも一方が、負極板４２０の全幅にわたって連続しているので、より容易に折り曲げることができる。また、折り曲げ時に伸ばされる部分の全体が薄肉部であるので、折り曲げによって弱まる部分を少なくすることができる。したがって、合材層が容器１００に収容した後に基材層４２１から剥落する可能性をより小さくすることができる。

また、第一薄肉部４３３及び第二薄肉部４３４の少なくとも一方は、基材層４２１を露出させている。

これによれば、第一薄肉部４３３及び第二薄肉部４３４の少なくとも一方が、基材層４２１を露出させているので、折り曲げ性を高めつつ、剥落の可能性をより抑えることができる。

また、極板は負極板４２０であり、蓄電素子１０は、負極板４２０の積層部分の間に介在する正極板４１０を有する。折り曲げ性が高くなっていることで、負極板４２０を折り畳む際の作業性を高めることが可能である。

これによれば、蛇腹状に折られて積層された極板が負極板４２０であるので、負極板４２０の面積を正極板４１０の面積よりも大きくすることができる。このため、例えばリチウムイオン蓄電池などのような、負極板４２０の面積を正極板４１０の面積よりも大きくすることが求められる蓄電素子１０に対して、好適である。

［５．変形例］
以上、上記実施の形態に係る蓄電素子１０について説明したが、蓄電素子１０は、上述した態様とは異なる負極板を備えてもよい。そこで、以下に、蓄電素子１０が備える負極板についての変形例を、上記実施の形態との差分を中心に説明する。なお、以降の説明において、上記実施の形態と同一部分については、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

上記実施の形態では、第一合材層４３１における第一薄肉部４３３以外の部分が概ね均等な肉厚に形成されているとともに、第二合材層４３２における第二薄肉部４３４以外の部分が概ね均等な肉厚に形成されている場合を例示した。この変形例では、第一薄肉部４３３及び第二薄肉部４３４以外の箇所も、他の箇所よりも薄肉に形成された負極板４２０Ａを例示して説明する。

図８は、変形例に係る負極板４２０Ａの折り畳む前の状態を示す断面図である。具体的には、図８は図４に対応する図である。図８に示す負極板４２０Ａでは、第一合材層４３１ａにおける第二薄肉部４３４に対向する第一箇所４３５が、当該第一箇所４３５に隣接する箇所よりも薄くて、第一薄肉部４３３よりも厚い肉厚となっている。同様に、第二合材層４３２ａにおける第一薄肉部４３３に対向する第二箇所４３６は、当該第二箇所４３６に隣接する箇所よりも薄くて、第二薄肉部４３４よりも厚い肉厚となっている。

これによれば、第一合材層４３１ａの第一箇所４３５が、隣接する箇所よりも薄くて、第一薄肉部４３３よりも厚い肉厚となっているので、第二薄肉部４３４を起点に負極板４２０Ａを折り曲げる際に、より折り曲げやすくなる。また、第二合材層４３２ａにおける第一薄肉部４３３に対向する第二箇所４３６が、隣接する箇所よりも薄くて、第二薄肉部４３４よりも厚い肉厚となっているので、第一薄肉部４３３を起点に折り曲げる際においても、より折り曲げやすくなる。したがって、負極板４２０Ａを折り畳む際の作業性をより高めることができる。

（他の実施の形態）
以上、本発明に係る蓄電素子について、実施の形態及びその変形例に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態または変形例に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を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。

例えば、上記実施の形態では、第一薄肉部４３３及び第二薄肉部４３４が、それぞれ負極板４２０の山折りの起点となっている場合を例示した。しかしながら、第一薄肉部及び第二薄肉部のそれぞれは負極板の谷折りの起点となってもよい。つまり、第一薄肉部及び第二薄肉部のそれぞれは、負極板が折られる際には、基材層に対して内側に配置されてもよい。この場合においても、第一薄肉部及び第二薄肉部よりも肉厚な部分を起点にして負極板を折る場合と比べても、容易に折り曲げることが可能である。

また、上記実施の形態では、第一薄肉部４３３及び第二薄肉部４３４が、負極板４２０の幅方向に沿って、負極板４２０の全幅にわたって連続している場合を例示した。しかし、第一薄肉部及び第二薄肉部は、負極板の全幅にわたって断続的に形成されていてもよい。また、第一薄肉部及び第二薄肉部は、負極板の幅方向の少なくとも一部に形成されていてもよい。

また、上記実施の形態では、負極板４２０が蛇腹状に折られて、正極板４１０が負極板４２０の積層部分の間に介在している場合を例示したが、正極板が蛇腹状に折られて、負極板が正極板の積層部分の間に介在していてもよい。

また、上記実施の形態では、負極板４２０の両面にセパレータ４８０が重ねられた状態で、負極板４２０及びセパレータ４８０が蛇腹状に折られた場合を例示した。しかし、セパレータは、正極板と負極板との間に介在して、両者の接触を防ぐのであれば、如何なる形態のセパレータを採用することも可能である。例えば、正極板を収容する袋状のセパレータや正極板を間に挟むＵ字状のセパレータであってもよい。これらの場合、正極板は、セパレータとともに、負極板の積層部分に差し込まれることとなる。

また、上記実施の形態では、第一薄肉部４３３及び第二薄肉部４３４が、ロールプレス装置９００によって形成される場合を例示したが、第一薄肉部及び第二薄肉部の成形方法は、その他、周知の方法を採用することができる。例えば、レーザ加工によって第一薄肉部及び第二薄肉部を形成してもよいし、マスキングによって第一薄肉部及び第二薄肉部を形成してもよい。

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 蓋板
１２５ 注液口
１２６ 注液栓
２００ 正極端子
３００ 負極端子
４００ 電極体
４０１ 電極体本体
４１０ 正極板
４１３、４２３ タブ部
４１５ 正極集束部
４２０、４２０Ａ 負極板
４２１ 基材層
４２１ａ 第一面
４２１ｂ 第二面
４２２ 平板部
４２５ 負極集束部
４３１、４３１ａ 第一合材層
４３２、４３２ａ 第二合材層
４３３ 第一薄肉部
４３４ 第二薄肉部
４３５ 第一箇所
４３６ 第二箇所
４８０ セパレータ
５００、６００ 上ガスケット
９００ ロールプレス装置
９０１、９０２ ローラ
９０３ 突起

Claims (6)

1. 極板を有する電極体を備える蓄電素子であって、
   前記極板は、
   導電性の長尺な基材層と、
   前記基材層の第一面に形成された第一合材層と、
   前記基材層における第一面とは反対側の第二面に形成された第二合材層と、を有し、
   前記第一合材層には、前記基材層の長手方向に所定の間隔で配置された複数の第一薄肉部が形成されており、
   前記第二合材層には、複数の前記第一薄肉部に対して、前記長手方向で互い違いとなる位置に配置された複数の第二薄肉部が形成されており、
   前記極板は、複数の前記第一薄肉部と、複数の前記第二薄肉部とのそれぞれを起点にして蛇腹状に折られて積層されている
   蓄電素子。
2. 複数の前記第一薄肉部及び複数の前記第二薄肉部は、それぞれ山折の起点とされている
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記第一薄肉部及び前記第二薄肉部の少なくとも一方は、前記長手方向に直交する幅方向に沿って、前記極板の全幅にわたって連続している
   請求項１または２に記載の蓄電素子。
4. 前記第一薄肉部及び前記第二薄肉部の少なくとも一方は、前記基材層を露出させている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電素子。
5. 前記第一合材層における前記第二薄肉部に対向する第一箇所は、隣接する箇所よりも薄くて、前記第一薄肉部よりも厚い肉厚となっており、
   前記第二合材層における前記第一薄肉部に対向する第二箇所は、隣接する箇所よりも薄くて、前記第二薄肉部よりも厚い肉厚となっている
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電素子。
6. 前記極板は負極板であり、
   前記蓄電素子は、
   前記負極板の積層部分の間に介在する正極板を有する
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電素子。

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