JP2020145118A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】省スペース化を図ることができる蓄電素子を提供する。【解決手段】電極体６００と、電極体６００に接続される集電体５００とを備える蓄電素子１０であって、電極体６００は、電極体本体部６０１と、電極体本体部６０１から突出して集電体５００に沿う延設方向に延びる複数のタブ部６１２が積層されたタブ束６１０と、を有し、タブ束６１０と集電体５００とは、互いに接合された接合部７００を有し、接合部７００は、当該延設方向における異なる位置に、複数のタブ部６１２が接合された第一接合部７１０と、複数のタブ部６１２のうちの少なくとも１つのタブ部６１２が接合されていない第二接合部７２０と、を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、電極体と集電体とを備える蓄電素子に関する。

従来、電極体と集電体とを備え、電極体のタブ部が積層されたタブ束が集電体に接合された構成の蓄電素子が広く知られている。例えば、特許文献１には、電極組立体（電極体）の複数のタブ（タブ部）が積層されたタブ群（タブ束）が、導電部材（集電体）に接合された蓄電装置（蓄電素子）が開示されている。

特開２０１８−６１１２号公報

しかしながら、上記従来の蓄電素子では、省スペース化を図ることができないおそれがある。つまり、上記従来の蓄電素子では、電極体の複数のタブ部を寄せ集めて積層しタブ束を形成しているが、複数のタブ部を寄せ集めると、寄せ集めた位置に近いタブ部が突出して配置される等、タブ部の先端が揃わない。このため、タブ束を集電体に接合する際に接合する領域を確保するために、タブ部の突出長さをある程度長くしておく必要がある。本願発明者は、このようにタブ部の突出長さを長くすることで、タブ部を配置するのに比較的大きなサイズのスペースが必要になるため、比較的大きなサイズの集電体が必要になる等、蓄電素子の省スペース化を図ることができないことを見出した。

本発明は、本願発明者が上記課題に新たに着目することによってなされたものであり、省スペース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、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、前記本体部から突出して前記集電体に沿う延設方向に延びる複数のタブ部が積層されたタブ束と、を有し、前記タブ束と前記集電体とは、互いに接合された接合部を有し、前記接合部は、前記延設方向における異なる位置に、前記複数のタブ部が接合された第一接合部と、前記複数のタブ部のうちの少なくとも１つのタブ部が接合されていない第二接合部と、を有する。

これによれば、蓄電素子において、電極体のタブ束と集電体との接合部は、タブ束の延設方向における異なる位置に、複数のタブ部が接合された第一接合部と、複数のタブ部のうちの少なくとも１つのタブ部が接合されていない第二接合部と、を有している。このように、接合部において、複数のタブ部が接合された第一接合部に加え、少なくとも１つのタブ部が接合されていない第二接合部を形成することで、タブ部の突出長さが比較的短くても、タブ束を集電体に接合する領域を確保することができる。これにより、タブ部の突出長さが長くなるのを抑制することができるため、タブ部を配置するためのスペースを低減することができ、蓄電素子の省スペース化を図ることができる。

また、前記延設方向において、前記第二接合部の長さは、前記第一接合部の半分の長さ以上、かつ、前記第一接合部の長さ以下であることにしてもよい。

これによれば、電極体のタブ束と集電体との接合部において、タブ束の延設方向における第二接合部の長さは、第一接合部の半分の長さ以上、かつ、第一接合部の長さ以下である。このように、第二接合部の長さを、第一接合部の半分の長さ以上とすることで、タブ部の突出長さが比較的短くても、タブ束を集電体に接合する領域を確保することができる。また、第二接合部の長さを、第一接合部の長さ以下とすることで、第二接合部を形成することによる接合部の接合強度や導通経路の大きさ等に及ぼす影響を抑制することができる。これにより、蓄電素子の性能に及ぼす影響を抑制しつつ、蓄電素子の省スペース化を図ることができる。

また、前記第二接合部は、前記複数のタブ部のうち、前記集電体から最も遠い位置に配置されたタブ部が接合されていないことにしてもよい。

これによれば、電極体のタブ束と集電体との接合部において、第二接合部は、集電体から最も遠い位置に配置されたタブ部が接合されていない。このように、第二接合部において、集電体から最も遠いタブ部を接合しないことで、タブ部の突出長さが比較的短くても、タブ束を集電体に接合する領域を確保することができる。これにより、蓄電素子の省スペース化を図ることができる。

また、前記第二接合部は、前記複数のタブ部のうち、前記集電体に最も近い位置に配置されたタブ部が接合されていないことにしてもよい。

これによれば、電極体のタブ束と集電体との接合部において、第二接合部は、集電体に最も近い位置に配置されたタブ部が接合されていない。このように、第二接合部において、集電体に最も近いタブ部を接合しないことで、タブ部の突出長さが比較的短くても、タブ束を集電体に接合する領域を確保することができる。これにより、蓄電素子の省スペース化を図ることができる。

また、前記タブ束は、前記延設方向において、先端部が前記集電体から突出していないことにしてもよい。

これによれば、電極体のタブ束は、先端部が集電体から突出していない。つまり、タブ束と集電体との接合部に第二接合部を形成することで、タブ束と集電体との接合位置をタブ束の先端部側に移動させることができるため、タブ束の先端部が集電体から突出しない構成を実現できる。ここで、タブ束の先端部が集電体から突出していると、タブ部が容器や電極体の本体部等に接触して短絡するのを防ぐために、短絡防止のための絶縁部材等を配置する必要が生じる。このため、タブ束の先端部を集電体から突出させないことで、当該短絡防止のための絶縁部材等を配置する必要がないため、蓄電素子の省スペース化を図ることができる。

本発明に係る蓄電素子によれば、省スペース化を図ることができる。

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を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。 実施の形態に係る電極体の構成を示す分解斜視図及び正面図である。 実施の形態に係る電極体のタブ束と集電体との接合構成を示す断面図である。 実施の形態に係る電極体のタブ束と集電体との接合部の構成を示す断面図である。 実施の形態の変形例１に係る電極体のタブ束と集電体との接合部の構成を示す断面図である。 実施の形態の変形例２に係る電極体のタブ束と集電体との接合部の構成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、製造工程の順序等は、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、以下の説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対（正極側及び負極側）の電極端子の並び方向、一対の集電体の並び方向、電極体が有する一対のタブ束の並び方向、または、容器の短側面の対向方向を、Ｘ軸方向と定義する。容器の長側面の対向方向、または、容器の厚さ方向を、Ｙ軸方向と定義する。電極端子と集電体と電極体との並び方向、容器の容器本体と蓋体との並び方向、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、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。図２は、本実施の形態に係る蓄電素子１０を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。

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等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）若しく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、または、電車、モノレール若しくはリニアモーターカー等の電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用若しくはエンジン始動用、または、家庭用若しくは発電機用に使用される定置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。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１００と、一対（正極側及び負極側）の電極端子２００と、一対（正極側及び負極側）の上部ガスケット３００と、を備えている。また、図２に示すように、容器１００の内方には、一対（正極側及び負極側）の下部ガスケット４００と、一対（正極側及び負極側）の集電体５００と、電極体６００とが収容されている。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。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６００の側方や上方に配置されるスペーサ、または、電極体６００等を包み込む絶縁フィルム等が配置されていてもよい。

容器１００は、開口が形成された容器本体１１０と、容器本体１１０の当該開口を閉塞する蓋体１２０とを有する直方体形状（角形または箱形）のケースである。このような構成により、容器１００は、電極体６００等を容器本体１１０の内部に収容後、容器本体１１０と蓋体１２０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造となっている。なお、容器本体１１０及び蓋体１２０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。

容器本体１１０は、容器１００の本体部を構成する矩形筒状で底を備える部材であり、Ｚ軸プラス方向側に開口が形成されている。つまり、容器本体１１０は、Ｙ軸方向両側の側面に一対の矩形状かつ平板状の長側面部を有し、Ｘ軸方向両側の側面に一対の矩形状かつ平板状の短側面部を有し、Ｚ軸マイナス方向側に矩形状かつ平板状の底面部を有している。蓋体１２０は、容器１００の蓋部を構成する矩形状の板状部材であり、容器本体１１０のＺ軸プラス方向側にＸ軸方向に延設されて配置されている。また、蓋体１２０には、容器１００内部に電解液を注入するための注液部１２１、及び、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１２２等が配置されている。

電極体６００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６００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て形成されている。これにより、電極体６００において、正極板の正極タブが積層されて正極側のタブ束６１０が形成され、負極板の負極タブが積層されて負極側のタブ束６２０が形成されている。つまり、電極体６００は、電極体本体部６０１と、電極体本体部６０１の一部からＺ軸プラス方向に突出するタブ束６１０及び６２０とを有している。電極体６００の構成の詳細な説明については、後述する。

また、電極体６００には、正極板、負極板及びセパレータを互いに固定する固定部材６０２が取り付けられている。本実施の形態では、固定部材６０２は、電極体６００のＸ軸方向両側に２箇所ずつ配置された絶縁性のテープであり、積層された正極板と負極板とセパレータとを、これらの積層方向（Ｙ軸方向）で挟んで固定する。なお、固定部材６０２の材質、数及び配置位置は、特に限定されない。また、固定部材６０２は、テープではなく、例えば剛性のある板状部材等を用いてもよいし、正極板、負極板及びセパレータは、固定部材６０２を用いることなく、ヒートプレス等によって積層方向に固定されていることにしてもよい。

電極端子２００は、集電体５００を介して、電極体６００に電気的に接続される電極端子である。電極端子２００は、かしめ等によって、集電体５００に接続され、かつ、蓋体１２０に取り付けられている。具体的には、電極端子２００は、下方（Ｚ軸マイナス方向）に延びる軸部（リベット部）を有しており、この軸部が、上部ガスケット３００、蓋体１２０、下部ガスケット４００及び集電体５００の貫通孔に挿入されて、かしめられる。これにより、電極端子２００は、上部ガスケット３００、下部ガスケット４００及び集電体５００とともに、蓋体１２０に固定される。なお、電極端子２００は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属等の導電部材で形成されている。

集電体５００は、電極体６００と電極端子２００とを電気的に接続する矩形状かつ平板状の部材である。具体的には、正極側の集電体５００は、電極体６００の正極側のタブ束６１０と溶接等により接続（接合）されるとともに、上述の通り、正極側の電極端子２００とかしめ等により接続（接合）される。負極側についても同様である。集電体５００は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属等の導電部材で形成されている。なお、集電体５００と電極端子２００とを接続（接合）する手法は、かしめ接合には限定されず、超音波接合、レーザ溶接、抵抗溶接等の溶接、または、ねじ締結等のかしめ以外の機械的接合等が用いられてもよい。また、集電体５００とタブ束６１０、６２０とを接続（接合）する手法は、超音波接合、レーザ溶接、抵抗溶接等、どのような溶接が用いられてもよい。

上部ガスケット３００は、容器１００の蓋体１２０と電極端子２００との間に配置された、平板状の絶縁性の封止部材である。下部ガスケット４００は、蓋体１２０と集電体５００との間に配置された、平板状の絶縁性の封止部材である。なお、上部ガスケット３００及び下部ガスケット４００は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、及び、それらの複合材料等の樹脂部材等によって形成されている。

［２ 電極体６００の構成の説明］
次に、電極体６００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６００の構成を示す分解斜視図及び正面図である。具体的には、図３の（ａ）は、電極体６００が有する正極板６３０、負極板６４０及びセパレータ６５０を分解して示す斜視図であり、図３の（ｂ）は、正極板６３０、負極板６４０及びセパレータ６５０を重ねて正面（Ｙ軸マイナス方向）から見た図である。

図３の（ａ）に示すように、電極体６００は、複数の平板状の極板が積層されて形成されている。具体的には、電極体６００は、正極板６３０と負極板６４０とが、セパレータ６５０を挟みながら交互に積層されて形成されている。つまり、電極体６００は、Ｙ軸方向両端部にセパレータ６５０が配置され、その内側に負極板６４０が配置されるように、正極板６３０、セパレータ６５０、負極板６４０、セパレータ６５０の順で繰り返し順次積層されて、形成されている。

このように、複数の正極板６３０と複数の負極板６４０とが積層されることにより、複数の正極タブ６３１が積層され、かつ、複数の負極タブ６４１が積層される。その結果、図２に示すように、電極体６００には、複数の正極タブ６３１からなる正極側のタブ束６１０と、複数の負極タブ６４１からなる負極側のタブ束６２０とが形成される。この正極側のタブ束６１０及び負極側のタブ束６２０は、正極側及び負極側の集電体５００と溶接等により接合されて、正極側及び負極側の電極端子２００と電気的に接続される。以下に、これら正極板６３０、負極板６４０及びセパレータ６５０の構成について、さらに詳細に説明する。

図３の（ｂ）に示すように、正極板６３０は、正極本体部６３２と、正極タブ６３１とを有している。正極本体部６３２は、正極板６３０の本体部を構成する矩形状かつ平板状の部位であり、基材の表面に、正極合材層６３２ａが配置されている。本実施の形態では、正極合材層６３２ａは、正極本体部６３２の基材の両面の全面に配置されている。正極タブ６３１は、正極本体部６３２のＸ軸マイナス方向側かつＺ軸プラス方向側の部位からＺ軸プラス方向に突出する矩形状のタブであり、正極本体部６３２の基材と一体に形成されている。

同様に、負極板６４０は、負極本体部６４２と、負極タブ６４１とを有している。負極本体部６４２は、負極板６４０の本体部を構成する矩形状かつ平板状の部位であり、基材の表面に、負極合材層６４２ａが配置されている。本実施の形態では、負極合材層６４２ａは、負極本体部６４２の基材の両面の全面に配置されている。負極タブ６４１は、負極本体部６４２のＸ軸プラス方向側かつＺ軸プラス方向側の部位からＺ軸プラス方向に突出する矩形状のタブであり、負極本体部６４２の基材と一体に形成されている。

正極合材層６３２ａは、正極活物質と、導電助剤と、バインダとを含んでいる。同様に、負極合材層６４２ａは、負極活物質と、導電助剤と、バインダとを含んでいる。この正極合材層６３２ａ及び負極合材層６４２ａに用いられる正極活物質及び負極活物質としては、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。導電助剤及びバインダについても、適宜公知の材料を使用できる。正極本体部６３２の基材及び正極タブ６３１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等からなる集電箔である。負極本体部６４２の基材及び負極タブ６４１は、銅または銅合金などからなる集電箔である。

セパレータ６５０は、平板状かつ矩形状の、例えば樹脂からなる微多孔性のシートである。セパレータ６５０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。なお、負極板６４０の負極本体部６４２（負極合材層６４２ａ）は、正極板６３０の正極本体部６３２（正極合材層６３２ａ）よりも大きく形成され、セパレータ６５０は、負極本体部６４２（負極合材層６４２ａ）よりも大きく形成されている。

以上のような構成によって、電極体６００は、電極体本体部６０１と、電極体本体部６０１の一部から延設されるタブ束６１０及び６２０とを有することとなる。ここで、電極体本体部６０１は、電極体６００の本体を構成する部位であり、具体的には、電極体６００のうちのタブ束６１０及び６２０以外（正極タブ６３１及び負極タブ６４１以外）の部位（合材層が形成されている部位）である。つまり、電極体本体部６０１は、正極本体部６３２と負極本体部６４２とセパレータ６５０とが積層されて形成された扁平な直方体形状の部位である。

また、タブ束６１０及び６２０は、上述の通り、集電体５００と接合される矩形状の部位である。このタブ束６１０及び６２０と集電体５００とが接合される構成について、以下に詳細に説明する。なお、正極側のタブ束６１０及び集電体５００の接合構成と、負極側のタブ束６２０及び集電体５００の接合構成とは、同様の構成を有するため、以下では、正極側の接合構成についての説明を行い、負極側の接合構成についての説明は省略する。

［３ 電極体６００のタブ束６１０と集電体５００との接合構成の説明］
図４は、本実施の形態に係る電極体６００のタブ束６１０と集電体５００との接合構成を示す断面図である。具体的には、図４は、タブ束６１０と集電体５００とを接合した状態を、タブ束６１０と集電体５００との接合部７００を通るＹＺ平面に平行な面で切断した場合の構成を示す断面図である。図５は、本実施の形態に係る電極体６００のタブ束６１０と集電体５００との接合部７００の構成を示す断面図である。具体的には、図５は、図４に示した接合部７００の構成を拡大して示す断面図である。なお、図５では、説明の便宜のため、タブ束６１０の形状を模式的に示している。

図４に示すように、電極体６００のタブ束６１０は、電極体本体部６０１から突出して集電体５００に沿う延設方向（Ｙ軸方向）に延びるように配置されている。つまり、集電体５００は、ＸＹ平面に平行に配置されており、タブ束６１０は、集電体５００のＺ軸マイナス方向側において集電体５００に沿ってＹ軸方向に延設されて配置されている。また、タブ束６１０と集電体５００とは、互いに接合された接合部７００を有している。

具体的には、タブ束６１０は、電極体本体部６０１からＺ軸プラス方向に突出した状態で、集電体５００と接合されて接合部７００が形成され、接合後に、Ｙ軸方向に折り曲げられる。これにより、タブ束６１０は、Ｙ軸方向に延設された状態となる。つまり、当該接合後においては、タブ束６１０は、電極体本体部６０１からＺ軸プラス方向に突出して、Ｙ軸マイナス方向に折り曲げられ、さらに、Ｙ軸プラス方向に折り返されてＹ軸プラス方向に延設された部位となる。

このような構成により、タブ束６１０は、集電体５００のＹ軸マイナス方向側の端部からＹ軸プラス方向側の端部にまで延設されて配置されることとなり、これにより、集電体５００のＹ軸プラス方向側の端部に、タブ束６１０の先端部６１１が配置される。本実施の形態では、先端部６１１は、集電体５００のＹ軸プラス方向側の端縁よりも、Ｙ軸マイナス方向側に配置される。つまり、タブ束６１０は、延設方向（Ｙ軸方向）において、先端部６１１が集電体５００から突出していない。

次に、タブ束６１０及び接合部７００の構成について、さらに詳細に説明する。なお、以下では、説明の便宜のため、タブ束６１０を複数のタブ部６１２に分け、当該複数のタブ部６１２との接合部７００との位置関係を示すことで、接合部７００の構成を簡易的に示している。

具体的には、図５に示すように、タブ束６１０は、複数のタブ部６１２がＺ軸方向に積層されて形成されている。タブ部６１２は、１以上の正極タブ６３１からなる部位である。つまり、タブ部６１２は、１枚の正極タブ６３１、または、Ｚ軸方向に積層された複数枚の正極タブ６３１から構成されている。本実施の形態では、タブ束６１０は、複数のタブ部６１２として、Ｚ軸方向に積層された３つのタブ部６１２ａ、６１２ｂ及び６１２ｃを有している。タブ部６１２ａは、３つのタブ部６１２のうちの集電体５００側、つまり、集電体５００に最も近い位置に配置されたタブ部６１２である。タブ部６１２ｂは、３つのタブ部６１２のうちの真ん中の位置に配置されたタブ部６１２である。タブ部６１２ｃは、３つのタブ部６１２のうちの集電体５００とは反対側、つまり、集電体５００から最も遠い位置に配置されたタブ部６１２である。

そして、これら複数のタブ部６１２（３つのタブ部６１２ａ、６１２ｂ及び６１２ｃ）と集電体５００とが接合されて、接合部７００が形成されている。図５では、接合部７００は、破線内の領域に形成されている。そして、接合部７００は、タブ束６１０の延設方向（Ｙ軸方向）における異なる位置に、第一接合部７１０と第二接合部７２０とを有している。つまり、接合部７００は、Ｙ軸マイナス方向側に第一接合部７１０を有し、Ｙ軸プラス方向側に、第一接合部７１０と連続して配置される第二接合部７２０を有している。

第一接合部７１０は、複数のタブ部６１２が接合された部位である。つまり、第一接合部７１０は、タブ束６１０が有する全てのタブ部６１２が接合された部位である。本実施の形態では、第一接合部７１０は、３つのタブ部６１２ａ、６１２ｂ及び６１２ｃが接合された部位である。言い換えれば、３つのタブ部６１２ａ、６１２ｂ及び６１２ｃは、集電体５００に沿って、第一接合部７１０のＹ軸マイナス方向側の端部からＹ軸プラス方向側の端部に亘って、延設されて配置されている。

第二接合部７２０は、複数のタブ部６１２のうちの少なくとも１つのタブ部６１２が接合されていない部位である。つまり、第二接合部７２０は、タブ束６１０が有する全てのタブ部６１２のうちの、いずれかのタブ部６１２が接合されていない部位である。本実施の形態では、第二接合部７２０は、２つのタブ部６１２ａ及び６１２ｂが接合され、かつ、１つのタブ部６１２ｃが接合されていない部位である。言い換えれば、２つのタブ部６１２ａ及び６１２ｂは、集電体５００に沿って、第二接合部７２０のＹ軸マイナス方向側の端部からＹ軸プラス方向側の端部に亘って、延設されて配置されており、タブ部６１２ｃは、第二接合部７２０にまでは延設されていない。このように、第二接合部７２０は、複数のタブ部６１２のうち、集電体５００から最も遠い位置に配置されたタブ部６１２（タブ部６１２ｃ）が接合されていない。

また、タブ束６１０の延設方向（Ｙ軸方向）において、第二接合部７２０の長さは、第一接合部７１０の半分の長さ以上、かつ、第一接合部７１０の長さ以下である。つまり、図５に示すように、第一接合部７１０のＹ軸方向の長さをＡとし、第二接合部７２０のＹ軸方向の長さをＢとすると、Ｂは、０．５Ａ以上かつＡ以下である。なお、Ｂは、０．６Ａ以上かつ０．９Ａ以下であるのが好ましく、０．７Ａ以上かつ０．８Ａ以下であるのがより好ましく、０．７５Ａ程度であるのがさらに好ましい。

［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６００のタブ束６１０と集電体５００との接合部７００は、タブ束６１０の延設方向における異なる位置に、第一接合部７１０と第二接合部７２０とを有している。第一接合部７１０は、複数のタブ部６１２が接合された部位であり、第二接合部７２０は、複数のタブ部６１２のうちの少なくとも１つのタブ部６１２が接合されていない部位である。このように、接合部７００に、第一接合部７１０に加えて第二接合部７２０を形成することで、タブ部６１２の突出長さ（例えば図３における正極タブ６３１のＺ軸方向の長さ）が比較的短くても、タブ束６１０を集電体５００に接合する領域を確保することができる。これにより、タブ部６１２の突出長さが長くなるのを抑制することができるため、タブ部６１２を配置するためのスペースを低減することができ、蓄電素子１０の省スペース化を図ることができる。

また、接合部７００において、第一接合部７１０に加え、少なくとも１つのタブ部６１２が接合されていない第二接合部７２０を形成することで、タブ束６１０と集電体５００との接合位置をタブ束６１０の先端部６１１側に移動させることができる。これにより、タブ部６１２が集電体５００から突出するのを抑制することができるため、タブ部６１２が容器１００や電極体本体部６０１等に接触して短絡を引き起こすのを抑制することができる。また、タブ部６１２の突出長さが長くなるのを抑制することができるため、コスト低減、及び、生産性向上等に寄与する。さらに、第二接合部７２０では、少なくとも１つのタブ部６１２が接合されていないため、第二接合部７２０におけるタブ束６１０の厚みが薄くなることで、第二接合部７２０における接合強度を向上させることができる。

また、電極体６００のタブ束６１０と集電体５００との接合部７００において、タブ束６１０の延設方向における第二接合部７２０の長さは、第一接合部７１０の半分の長さ以上、かつ、第一接合部７１０の長さ以下である。このように、第二接合部７２０の長さを、第一接合部７１０の半分の長さ以上とすることで、タブ部６１２の突出長さが比較的短くても、タブ束６１０を集電体５００に接合する領域を確保することができる。また、第二接合部７２０の長さを、第一接合部７１０の長さ以下とすることで、第二接合部７２０を形成することによる接合部７００の接合強度や導通経路の大きさ等に及ぼす影響を抑制することができる。これにより、蓄電素子１０の性能に及ぼす影響を抑制しつつ、蓄電素子１０の省スペース化を図ることができる。

また、電極体６００のタブ束６１０と集電体５００との接合部７００において、第二接合部７２０は、集電体５００から最も遠い位置に配置されたタブ部６１２が接合されていない。このように、第二接合部７２０において、集電体５００から最も遠いタブ部６１２を接合しないことで、タブ部６１２の突出長さが比較的短くても、タブ束６１０を集電体５００に接合する領域を確保することができる。これにより、蓄電素子１０の省スペース化を図ることができる。

また、電極体６００のタブ束６１０は、先端部６１１が集電体５００から突出していない。つまり、接合部７００に第二接合部７２０を形成することで、タブ束６１０と集電体５００との接合位置をタブ束６１０の先端部６１１側に移動させることができるため、タブ束６１０の先端部６１１が集電体５００から突出しない構成を実現できる。ここで、タブ束６１０の先端部６１１が集電体５００から突出していると、タブ部６１２が容器１００や電極体本体部６０１等に接触して短絡するのを防ぐために、短絡防止のための絶縁部材等を配置する必要が生じる。このため、タブ束６１０の先端部６１１を集電体５００から突出させないことで、当該短絡防止のための絶縁部材等を配置する必要がないため、蓄電素子１０の省スペース化を図ることができる。

なお、上記では、主に、蓄電素子１０の正極側の部位を対象にして効果を説明したが、負極側の部位における効果についても同様のことが言える。

［５ 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６は、本実施の形態の変形例１に係る電極体６００のタブ束６１０と集電体５００との接合部７０１の構成を示す断面図である。具体的には、図６は、図５に対応する図である。

図６に示すように、本変形例における接合部７０１は、上記実施の形態における接合部７００の第二接合部７２０に代えて、第二接合部７２１を有している。その他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

第二接合部７２１は、複数のタブ部６１２のうちの少なくとも１つのタブ部６１２が接合されていない部位である。本変形例では、第二接合部７２１は、３つのタブ部６１２ａ、６１２ｂ及び６１２ｃのうち、１つのタブ部６１２ｂが接合され、２つのタブ部６１２ａ及び６１２ｃが接合されていない部位である。言い換えれば、タブ部６１２ｂは、集電体５００に沿って、第二接合部７２１のＹ軸マイナス方向側の端部からＹ軸プラス方向側の端部に亘って、延設されて配置されており、２つのタブ部６１２ａ及び６１２ｃは、第二接合部７２１にまでは延設されていない。このように、第二接合部７２１は、複数のタブ部６１２のうち、集電体５００から最も遠い位置に配置されたタブ部６１２（タブ部６１２ｃ）に加え、集電体５００に最も近い位置に配置されたタブ部６１２（タブ部６１２ａ）も接合されていない。

なお、タブ束６１０の延設方向（Ｙ軸方向）において、第二接合部７２１の長さ（Ｂ１）は、第一接合部７１０の半分の長さ（０．５Ａ）以上、かつ、第一接合部７１０の長さ（Ａ）以下である。このように、Ｂ１の値の範囲については、上記実施の形態におけるＢの値の範囲と同様である。

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、接合部７０１において、第二接合部７２１は、集電体５００に最も近い位置に配置されたタブ部６１２が接合されていない。このように、第二接合部７２１において、集電体５００に最も近いタブ部６１２を接合しないことで、タブ部６１２の突出長さが比較的短くても、タブ束６１０を集電体５００に接合する領域を確保することができる。これにより、蓄電素子１０の省スペース化を図ることができる。

（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７は、本実施の形態の変形例２に係る電極体６００のタブ束６１０と集電体５００との接合部７０２の構成を示す断面図である。具体的には、図７は、図５に対応する図である。

図７に示すように、本変形例における接合部７０２は、上記実施の形態における接合部７００の第二接合部７２０に代えて、第二接合部７２２を有している。その他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

第二接合部７２２は、複数のタブ部６１２のうちの少なくとも１つのタブ部６１２（タブ部６１２ｃ）が接合されていない部位である。本変形例では、第二接合部７２２は、３つのタブ部６１２ａ、６１２ｂ及び６１２ｃのうち、２つのタブ部６１２ａ及び６１２ｂが接合された部位と、タブ部６１２ｂしか接合されていない部位とを有している。言い換えれば、タブ部６１２ａは、集電体５００に沿って、第二接合部７２２のＹ軸マイナス方向側の端部からＹ軸方向中央部に亘って、延設されて配置されている。また、タブ部６１２ｂは、集電体５００に沿って、第二接合部７２２のＹ軸マイナス方向側の端部からＹ軸プラス方向側の端部に亘って、延設されて配置されており、タブ部６１２ｃは、第二接合部７２２にまでは延設されていない。

なお、タブ束６１０の延設方向（Ｙ軸方向）において、第二接合部７２２の長さ（Ｂ２）は、第一接合部７１０の半分の長さ（０．５Ａ）以上、かつ、第一接合部７１０の長さ（Ａ）以下である。このように、Ｂ２の値の範囲については、上記実施の形態におけるＢの値の範囲と同様である。

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、接合部７０２において、第二接合部７２２は、２つのタブ部６１２が接合された部位と、１つのタブ部６１２しか接合されていない部位とを有している。このような構成においても、上記実施の形態と同様に、蓄電素子１０の省スペース化を図ることができる。

（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り、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。

例えば、上記実施の形態及びその変形例において、蓄電素子を構成する部材は、１部材が２部材以上の複数部材で構成されていてもよいし、２部材以上の複数部材が１部材で構成されていてもよい。例えば、電極端子２００と集電体５００とが一体化されて１部材で構成されていてもよい。この場合、電極端子２００と集電体５００とが一体化された部材を電極端子と呼ぶとすれば、当該電極端子のタブ束６１０側の部位が集電体の一例となり、タブ束６１０と当該電極端子のタブ束６１０側の部位との接合部が、接合部７００、７０１または７０２となる。負極側（タブ束６２０側）についても同様である。

また、上記実施の形態及びその変形例では、集電体５００は、電極体６００のタブ束６１０と溶接により接続（接合）されていることとした。しかし、集電体５００とタブ束６１０、６２０とを接続（接合）する手法は、溶接には限定されず、かしめ接合やねじ締結等の機械的接合等が用いられてもよい。負極側（タブ束６２０側）についても同様である。

また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体６００のタブ束６１０は、電極体本体部６０１からＺ軸方向に突出して折り曲げられ、Ｙ軸方向に延設されて配置されていることとした。しかし、タブ束６１０は、電極体本体部６０１からＺ軸方向に突出し、折り曲げられることなく、Ｚ軸方向に延設されて配置されていることにしてもよい。負極側（タブ束６２０側）についても同様である。

また、上記実施の形態では、接合部７００の第二接合部７２０は、集電体５００から最も遠い位置に配置されたタブ部６１２であるタブ部６１２ｃが接合されていないこととした。しかし、第二接合部７２０は、集電体５００に最も近い位置に配置されたタブ部６１２であるタブ部６１２ａが接合されていないことにしてもよいし、中央位置のタブ部６１２ｂが接合されていないことにしてもよい。また、変形例１では、接合部７０１の第二接合部７２１は、タブ部６１２ｂしか接合されていないこととした。しかし、第二接合部７２１は、タブ部６１２ａしか接合されていないことにしてもよいし、タブ部６１２ｃしか接合されていないことにしてもよい。また、変形例２では、接合部７０２の第二接合部７２２は、２つのタブ部６１２ａ及び６１２ｂが接合された部位と、１つのタブ部６１２ｂしか接合されていない部位とを有していることとした。しかし、第二接合部７２２において、接合される２つのタブ部６１２及び１つのタブ部６１２の組み合わせは、特に限定されず、どのような組み合わせで接合されていてもよい。負極側（タブ束６２０側）についても同様である。

また、上記実施の形態及びその変形例では、接合部７００、７０１または７０２において、第二接合部７２０、７２１または７２２と第一接合部７１０とは連続して（隣接して）配置されていることとした。しかし、第二接合部７２０、７２１または７２２と第一接合部７１０とは、間隔を空けて、離間して配置されていることにしてもよい。負極側（タブ束６２０側）についても同様である。

また、上記実施の形態及びその変形例では、接合部７００、７０１または７０２において、第二接合部７２０、７２１または７２２の長さは、第一接合部７１０の半分の長さ以上、かつ、第一接合部７１０の長さ以下であることとした。しかし、第二接合部７２０、７２１または７２２の長さは、上記範囲内から外れていてもよい。負極側（タブ束６２０側）についても同様である。

また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体６００のタブ束６１０は、先端部６１１が集電体５００から突出していないこととした。しかし、タブ束６１０は、先端部６１１が集電体５００から突出していることにしてもよい。負極側（タブ束６２０側）についても同様である。

また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体６００のタブ束６１０を、簡易的に、３つのタブ部６１２（タブ部６１２ａ、６１２ｂ及び６１２ｃ）に分けて説明した。しかし、タブ束６１０は、いくつのタブ部６１２に分けられてもよい。つまり、タブ束６１０は、上記実施の形態及びその変形例で示したような長さのタブ部６１２ａ、６１２ｂ及び６１２ｃをいくつ有していてもよいし、これらのタブ部６１２ａ、６１２ｂ及び６１２ｃがどのような順序でＺ軸方向に積層されていてもよい。いずれの場合でも、第一接合部７１０は、タブ束６１０が有する全てのタブ部６１２が接合された部位であり、第二接合部７２０、７２１または７２２は、タブ束６１０が有する全てのタブ部６１２のうちの、少なくとも１つのタブ部６１２が接合されていない部位である。負極側（タブ束６２０側）についても同様である。

また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体６００の正極板６３０及び負極板６４０は、矩形状を有していることとした。しかし、正極板６３０及び負極板６４０の形状は、矩形状には限定されず、矩形状以外の多角形状、長楕円形状、長円形状等でもよい。正極タブ６３１及び負極タブ６４１についても、矩形状には限定されず、矩形状以外の多角形状、半円形状、半長円形状、半楕円形状等、どのような形状でもかまわない。

また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体６００は、複数の平板状の極板（正極板６３０及び負極板６４０）が積層されて形成されたスタック型の電極体であることとした。しかし、電極体６００は、極板を蛇腹状に折り畳んだ蛇腹型の電極体、または、極板が巻回されて扁平形状に形成された巻回型の電極体等であ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。

なお、上記実施の形態及び上記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。

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
２００ 電極端子
５００ 集電体
６００ 電極体
６０１ 電極体本体部
６１０、６２０ タブ束
６１１ 先端部
６１２、６１２ａ、６１２ｂ、６１２ｃ タブ部
６３０ 正極板
６３１ 正極タブ
６３２ 正極本体部
６４０ 負極板
６４１ 負極タブ
６４２ 負極本体部
７００、７０１、７０２ 接合部
７１０ 第一接合部
７２０、７２１、７２２ 第二接合部

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、前記本体部から突出して前記集電体に沿う延設方向に延びる複数のタブ部が積層されたタブ束と、を有し、
   前記タブ束と前記集電体とは、互いに接合された接合部を有し、
   前記接合部は、前記延設方向における異なる位置に、前記複数のタブ部が接合された第一接合部と、前記複数のタブ部のうちの少なくとも１つのタブ部が接合されていない第二接合部と、を有する
   蓄電素子。
2. 前記延設方向において、前記第二接合部の長さは、前記第一接合部の半分の長さ以上、かつ、前記第一接合部の長さ以下である
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記第二接合部は、前記複数のタブ部のうち、前記集電体から最も遠い位置に配置されたタブ部が接合されていない
   請求項１または２に記載の蓄電素子。
4. 前記第二接合部は、前記複数のタブ部のうち、前記集電体に最も近い位置に配置されたタブ部が接合されていない
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
5. 前記タブ束は、前記延設方向において、先端部が前記集電体から突出していない
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電素子。

Images