JP2020149896A - 蓄電素子及びその製造方法 - 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】容器１００と、電極端子２００と、電極体６００と、容器１００の壁部の第一方向側に配置されて電極端子２００及び電極体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６１０と、電極体本体部６１０から突出し、集電体５００の第一方向側に接合されるタブ部６２０と、を有し、電極端子２００は、当該壁部を第一方向に貫通する軸部２０１と、軸部２０１から第一方向と交差する第二方向に突出し、かつ、集電体５００の第一方向側に配置されて当該壁部とで集電体５００を挟み込む突出部２０２と、を有し、タブ部６２０は、第一方向から見て突出部２０２と隣接して配置される、または、突出部２０２の第一方向側に配置される。【選択図】図４

Description

本発明は、容器と、電極端子と、電極体と、電極端子及び電極体に接続される集電体とを備える蓄電素子、及び、その製造方法に関する。

従来、容器と、電極端子と、電極体と、電極端子及び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、蓋（容器）と、リード部材（集電体）と、リード部材と電気的に接続された電極タブ（電極体のタブ部）と、蓋の貫通孔及びリード部材の貫通孔にかしめ固定された軸部を有する出力端子（電極端子）とを具備する電池（蓄電素子）が開示されている。

特開２００９−８７７２８号公報

しかしながら、上記従来のような構成の蓄電素子では、省スペース化を図ることができない場合がある。すなわち、本願発明者は、上記従来のような構成の蓄電素子において、電極体のタブ部が電極端子の軸部から離れた位置に配置されると、集電体を大きくしたりしてスペースを確保する必要があり、省スペース化を図ることができない場合があることを見出した。

本発明は、上記問題に鑑み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及びその製造方法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、容器と、電極端子と、電極体と、前記容器の壁部の第一方向側に配置されて前記電極端子及び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、前記集電体の前記第一方向側に接合されるタブ部と、を有し、前記電極端子は、前記壁部を前記第一方向に貫通する軸部と、前記軸部から前記第一方向と交差する第二方向に突出し、かつ、前記集電体の前記第一方向側に配置されて前記壁部とで前記集電体を挟み込む突出部と、を有し、前記タブ部は、前記第一方向から見て前記突出部と隣接して配置される、または、前記突出部の前記第一方向側に配置される。

これによれば、蓄電素子において、電極端子は、容器の壁部を第一方向に貫通する軸部から第二方向に突出し、かつ、壁部とで集電体を挟み込む突出部を有し、電極体のタブ部は、第一方向から見て突出部と隣接して配置、または、突出部の第一方向側に配置されている。このように、電極体のタブ部を、第一方向から見て、電極端子の突出部と隣接するか当該突出部と重なる位置に配置する。これにより、第二方向において、タブ部を電極端子の突出部寄り（軸部寄り）に配置することができるため、蓄電素子の第二方向におけるサイズを小さくすることができ、省スペース化を図ることができる。

また、前記タブ部は、前記第一方向において、前記突出部と当接して配置されることにしてもよい。

これによれば、電極体のタブ部は、第一方向において、電極端子の突出部と当接して配置されている。このように、電極体のタブ部を、第一方向において電極端子の突出部と当接して配置することで、タブ部が第一方向において突出部と重なる位置に配置されても、蓄電素子の第一方向におけるサイズが大きくなるのを抑制することができる。これにより、蓄電素子において、第二方向のみならず、第一方向におけるサイズの低減も図ることができるため、省スペース化をさらに図ることができる。

また、前記壁部の前記第一方向とは反対方向側の面には、前記集電体及び前記タブ部の接合部と前記第一方向から見て重なる位置に、凹凸形状の接合痕が形成されていることにしてもよい。

これによれば、容器の壁部の第一方向とは反対方向側の面には、集電体及び電極体のタブ部の接合部と第一方向から見て重なる位置に、凹凸形状の接合痕が形成されている。このように、壁部の、集電体及びタブ部の接合部と対応する位置に、接合痕が形成されているため、壁部と集電体とタブ部とを重ねた状態で、集電体及びタブ部が接合されたのが分かる。つまり、例えば、電極端子と集電体との接合後に、タブ部が集電体に接合された構成であるなど、タブ部の位置の自由度を向上させることができている。これにより、タブ部を電極端子の突出部寄り（軸部寄り）に配置することができるため、省スペース化を図ることができる。

また、容器と、電極端子と、電極体と、前記容器の壁部の第一方向側に配置されて前記電極端子及び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、前記集電体の前記第一方向側に接合されるタブ部と、を有し、前記電極端子は、前記壁部を前記第一方向に貫通する軸部と、前記軸部から前記第一方向と交差する第二方向に突出し、かつ、前記集電体の前記第一方向側に配置されて前記壁部とで前記集電体を挟み込む突出部と、を有し、前記集電体と前記タブ部との接合部は、前記集電体の前記第二方向側の端縁よりも前記突出部の前記第二方向側の端縁に近い位置に配置されることにしてもよい。

これによれば、蓄電素子において、電極端子は、軸部から第二方向に突出し、かつ、容器の壁部とで集電体を挟み込む突出部を有し、集電体と電極体のタブ部との接合部は、集電体の第二方向側の端縁よりも突出部の第二方向側の端縁に近い位置に配置されている。このように、集電体とタブ部との接合部を、集電体の第二方向側の端縁よりも突出部の第二方向側の端縁に近い位置に配置することで、第二方向において、タブ部を電極端子の突出部寄り（軸部寄り）に配置することができる。これにより、蓄電素子の第二方向におけるサイズを小さくすることができるため、省スペース化を図ることができる。

また、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の製造方法は、容器と、電極端子と、電極体と、前記容器の壁部の第一方向側に配置されて前記電極端子及び前記電極体に接続される集電体と、を備える蓄電素子の製造方法であって、前記電極体の本体部から突出したタブ部を、前記集電体の前記第一方向側に配置して、前記壁部とで前記集電体を挟み込んだ状態で、前記集電体の前記第一方向側の面に接合するタブ部接合工程を含む。

これによれば、蓄電素子の製造方法において、電極体のタブ部を、集電体の第一方向側に配置して、容器の壁部とで集電体を挟み込んだ状態で、タブ部を集電体の第一方向側の面に接合するタブ部接合工程が行われる。つまり、タブ部接合工程では、壁部と集電体とタブ部とを重ねた状態で、タブ部を集電体の第一方向側の面に接合する。これにより、例えば、集電体を壁部に対して固定するような他の工程の後にタブ部を集電体に接合することができるなど、他の工程に制約されずにタブ部を配置することができる。したがって、タブ部の位置の自由度を向上させることができるため、省スペース化を図ることができる。

また、さらに、前記壁部を前記第一方向に貫通させた前記電極端子の軸部から前記第一方向と交差する第二方向に突出し、かつ、前記集電体の前記第一方向側に配置される突出部と、前記壁部とで、前記集電体を挟み込む端子接合工程を含み、前記タブ部接合工程は、前記端子接合工程の後に行われることにしてもよい。

これによれば、蓄電素子の製造方法において、電極端子の軸部から第二方向に突出する突出部と容器の壁部とで集電体を挟み込む端子接合工程の後に、タブ部接合工程が行われる。このように、電極端子と集電体とを接合（端子接合工程）した後に、電極体のタブ部を集電体に接合（タブ部接合工程）することで、端子接合工程での電極端子の突出部の位置に制約されずにタブ部を配置することができる。これにより、タブ部の位置の自由度を向上させることができるため、省スペース化を図ることができる。

本発明によれば、省スペース化を図ることができる蓄電素子等を提供することができる。

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。 実施の形態に係る蓄電素子の製造方法のうち端子接合工程を説明する下面図及び断面図である。 実施の形態に係る蓄電素子の製造方法のうちタブ部接合工程を説明する下面図及び断面図である。 実施の形態に係るタブ部接合工程において接合部が形成される工程を説明する断面図である。 実施の形態に係る容器の蓋体に形成される接合痕を示す上面図である。

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）に係る蓄電素子及びその製造方法について説明する。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。容器の長側面の対向方向、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。電極端子と集電体と電極体との並び方向、蓄電素子の容器本体と蓋との並び方向、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。さらに、以下では、Ｚ軸方向またはＺ軸マイナス方向を第一方向、第一方向と交差する方向（Ｘ軸プラス方向等）を第二方向とも呼ぶ場合がある。

（実施の形態）
［１ 蓄電素子の全般的な説明］
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板状部材である蓋体１２０とで構成された直方体形状（箱形）のケースである。また、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成となっている。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。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のＸ軸マイナス方向側には、容器１００内部に電解液を注入するための円形状の貫通孔である注液口１２１が形成され、蓋体１２０の注液口１２１の位置には、注液口１２１を塞ぐ注液栓１３０が配置されている。さらに、蓋体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１２２が配置されている。なお、蓋体１２０は、容器１００の壁部の一例である。

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。正極板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等からなる平板状かつ矩形状の正極集電箔と、正極集電箔の表面に形成された正極活物質層とを有している。負極板は、銅または銅合金等からなる平板状かつ矩形状の負極集電箔と、負極集電箔の表面に形成された負極活物質層とを有している。なお、正極活物質層及び負極活物質層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活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。

また、正極集電箔及び負極集電箔は、ともに、上方（Ｚ軸プラス方向）に突出する矩形状のタブを有している。そして、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを挟んで積層されることにより、正極板及び負極板ともに複数のタブが積層される。その結果、電極体６００には、電極体本体部６１０から突出した一対（正極側及び負極側）のタブ部６２０が形成される。電極体本体部６１０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のうちのタブ部６２０以外の部位である。つまり、電極体本体部６１０は、正極板及び負極板の活物質層が形成（活物質が塗工）された部分とセパレータとが積層されて形成された扁平な直方体形状の部位（活物質層形成部または活物質塗工部）である。

なお、タブ部６２０は、集電体５００と接合される際には、Ｙ軸方向に折り曲げられる。具体的には、タブ部６２０は、電極体本体部６１０の一部からＺ軸プラス方向に突出した状態で集電体５００と接合され、接合後に、例えば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、タブ部６２０は、電極体本体部６１０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複数のタブがＺ軸方向に積層された部位となる。

また、積層された正極板及び負極板は、電極体６００の周囲に絶縁テープ６３０が配置されて、積層方向（Ｙ軸方向）に挟まれることで、固定されている。なお、当該正極板及び負極板は、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。また、正極板及び負極板は、矩形状を有していることとしたが、正極板及び負極板の形状は、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。正極板及び負極板のタブについても、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。

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。つまり、電極端子２００は、電極体６００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６００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。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。

また、電極端子２００は、かしめ接合等によって、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２０１（リベット部）を有している。そして、軸部２０１が、上部ガスケット３００の貫通孔３０１と、蓋体１２０の貫通孔１２３と、下部ガスケット４００の貫通孔４０１と、集電体５００の貫通孔５０１とに挿入されて、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。

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の正極側のタブ部６２０と超音波接合等により接続（接合）されるとともに、正極側の電極端子２００とかしめ接合等により接続（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。また、集電体５００は、容器１００の蓋体１２０と電極体６００のタブ部６２０との間に、蓋体１２０とタブ部６２０とに挟まれて配置される。具体的には、集電体５００は、蓋体１２０とで下部ガスケット４００を挟む位置に配置され、かつ、下部ガスケット４００とタブ部６２０との間に、下部ガスケット４００とタブ部６２０とに挟まれて配置される。

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 蓄電素子の製造方法、及び、電極体のタブ部の配置位置の説明］
以下、蓄電素子１０の製造方法を説明し、その説明中に、電極体６００のタブ部６２０の配置位置についても説明する。なお、以下では、説明の便宜のため、蓄電素子１０のＸ軸マイナス方向側の構成を対象に説明を行うが、蓄電素子１０のＸ軸プラス方向側の構成についても同様である。

まず、蓄電素子１０の製造方法のうち、電極端子２００と集電体５００とを接合する端子接合工程について、詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係る蓄電素子１０の製造方法のうち端子接合工程を説明する下面図及び断面図である。具体的には、図３の（ａ）は、容器１００の蓋体１２０に集電体５００と電極端子２００とが固定された状態をＺ軸マイナス方向側から見た場合の図であり、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）の構成をＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ断面で切断した場合の構成を示す断面図である。

端子接合工程は、蓋体１２０を第一方向に貫通させた電極端子２００の軸部２０１から第一方向と交差する第二方向に突出し、かつ、集電体５００の第一方向側に配置される突出部２０２と、蓋体１２０とで、集電体５００を挟み込む工程である。以下に具体的に説明する。

まず、図３に示すように、電極体６００のタブ部６２０が集電体５００に接合される前においては、集電体５００が、容器１００の蓋体１２０（壁部）のＺ軸マイナス方向（第一方向）側に配置されて、蓋体１２０に電極端子２００と集電体５００とが固定される。

具体的には、蓋体１２０のＺ軸プラス方向側に上部ガスケット３００が配置され、蓋体１２０のＺ軸マイナス方向側に下部ガスケット４００が配置され、下部ガスケット４００のＺ軸マイナス方向側に集電体５００が配置される。なお、下部ガスケット４００及び集電体５００は、Ｚ軸方向から見て、注液口１２１及びガス排出弁１２２と重ならない位置に配置される。

そして、上部ガスケット３００のＺ軸プラス方向側に、電極端子２００の矩形状かつ平板状の端子本体部２０３が配置され、かつ、軸部２０１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をＺ軸マイナス方向（第一方向）に貫通する。つまり、電極端子２００の軸部２０１が、上部ガスケット３００の貫通孔３０１と、蓋体１２０の貫通孔１２３と、下部ガスケット４００の貫通孔４０１と、集電体５００の貫通孔５０１とに挿入されて、かしめられる。これにより、軸部２０１の先端部に、突出部２０２が形成される。

突出部２０２は、軸部２０１からＺ軸方向と交差する方向（第一方向と交差する第二方向）に突出し、かつ、集電体５００のＺ軸マイナス方向（第一方向）側に配置されて蓋体１２０とで集電体５００を挟み込む部位である。本実施の形態では、突出部２０２は、軸部２０１の外周の全周から外方（Ｚ軸方向と直交するＸＹ平面内の全方向）に突出した円環状の部位である。つまり、突出部２０２は、電極端子２００の端子本体部２０３とで、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を挟み込むことで、蓋体１２０に対して、電極端子２００と集電体５００とを固定する機能を有している。

次に、蓄電素子１０の製造方法のうち、電極体６００のタブ部６２０と集電体５００とを接合するタブ部接合工程について、詳細に説明する。図４は、本実施の形態に係る蓄電素子１０の製造方法のうちタブ部接合工程を説明する下面図及び断面図である。具体的には、図４の（ａ）は、図３の（ａ）における集電体５００に電極体６００のタブ部６２０が接合された状態をＺ軸マイナス方向側から見た場合の図であり、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構成を示す断面図である。なお、図４の（ａ）では、説明の便宜のために、タブ部６２０を破線で示し、タブ部６２０によって隠れる部分も図示している。

図５は、本実施の形態に係るタブ部接合工程において接合部７００が形成される工程を説明する断面図である。具体的には、図５の（ａ）は、図３の（ａ）の構成をＶａ−Ｖａ断面で切断した場合の構成を示す断面図であり、図５の（ｂ）は、図４の（ａ）の構成をＶｂ−Ｖｂ断面で切断した場合の構成を示す断面図である。図６は、本実施の形態に係る容器１００の蓋体１２０に形成される接合痕７３０を示す上面図である。具体的には、図６は、蓋体１２０をＺ軸プラス方向側から見た場合の図である。

タブ部接合工程は、電極体６００の電極体本体部６１０から突出したタブ部６２０を、集電体５００の第一方向側に配置して、蓋体１２０とで集電体５００を挟み込んだ状態で、集電体５００の第一方向側の面に接合する工程である。タブ部接合工程は、上述の端子接合工程の後に行われる。

まず、図４に示すように、集電体５００に電極体６００のタブ部６２０が接合される。つまり、タブ部６２０は、集電体５００のＺ軸マイナス方向（第一方向）側に配置されて、集電体５００のＺ軸マイナス方向（第一方向）側の面に接合される。具体的には、図４の（ａ）に示すように、タブ部６２０は、Ｚ軸マイナス方向（第一方向）から見て突出部２０２と隣接して配置される、または、突出部２０２のＺ軸マイナス方向（第一方向）側に配置される。

本実施の形態では、タブ部６２０は、突出部２０２のＺ軸マイナス方向側かつＸ軸プラス方向寄り、つまり、Ｚ軸方向から見て突出部２０２のＸ軸プラス方向側の一部と重なる位置に配置される。具体的には、タブ部６２０は、Ｘ軸方向においては、中心位置が集電体５００の中心位置からＸ軸プラス方向側にずれて配置され、Ｙ軸方向においては、集電体５００のＹ軸マイナス方向側の端部からＹ軸プラス方向に延設されて配置される。また、タブ部６２０は、Ｚ軸方向から見て、注液口１２１及びガス排出弁１２２と重ならない位置に配置される。

また、図４の（ｂ）に示すように、タブ部６２０は、Ｚ軸方向（第一方向）において、突出部２０２と当接して配置される。つまり、突出部２０２は、集電体５００のＺ軸マイナス方向側の面よりもＺ軸マイナス方向に突出しているため、タブ部６２０は、集電体５００のＺ軸マイナス方向側の面に接合された場合には、突出部２０２のＺ軸マイナス方向側の面と当接することとなる。

なお、タブ部６２０は、Ｘ軸方向において、中心位置が、集電体５００の中心位置と重なるように配置されていてもよいし、集電体５００の中心位置からＸ軸マイナス方向側にずれた位置に配置されていてもよい。また、タブ部６２０は、Ｙ軸方向において、集電体５００のＹ軸方向中央部からＹ軸プラス方向に延設されて配置されていてもよいし、集電体５００のＹ軸プラス方向側の端部または中央部からＹ軸マイナス方向に延設されて配置されていてもよい。また、タブ部６２０は、Ｚ軸方向から見て、突出部２０２のＹ軸プラス方向側の一部と重なる位置に配置されていてもよいし、突出部２０２の全部と重なる位置に配置されていてもよいし、突出部２０２と重なることなく、突出部２０２と隣接して配置されていてもよい。

また、タブ部６２０は、超音波接合等によって、集電体５００と接合されて、接合部７００が形成される。具体的には、図５の（ａ）に示すような端子接合工程が行われた状態の後に、図５の（ｂ）に示すように、接合機器７１０及び７２０が配置されてタブ部接合工程が行われる。ここで、接合機器７１０及び７２０は、例えば、超音波接合用のアンビル及びホーンである。つまり、蓋体１２０とタブ部６２０とで集電体５００を挟み込んだ状態で、蓋体１２０のＺ軸プラス方向側の面に接合機器７１０（アンビル）を設置し、タブ部６２０のＺ軸マイナス方向側から接合機器７２０（ホーン）を当てて、超音波接合を行う。これにより、集電体５００とタブ部６２０との接合部７００が形成される。

ここで、図４の（ａ）に示すように、接合部７００は、集電体５００のＸ軸プラス方向（第二方向の一例）側の端縁である集電体端縁５０２よりも、突出部２０２のＸ軸プラス方向（第二方向の一例）側の端縁である突出部端縁２０２ａに近い位置に配置される。つまり、接合部７００は、Ｘ軸方向において、集電体５００のＸ軸プラス方向側の集電体端縁５０２との距離Ｂよりも、突出部２０２のＸ軸プラス方向側の突出部端縁２０２ａとの距離Ａの方が、短くなるように配置されている。また、接合部７００は、Ｙ軸方向においては、集電体５００のＹ軸プラス方向側の端部に配置されている。なお、接合部７００は、Ｙ軸方向においては、集電体５００のＹ軸マイナス方向側の端部または中央部に配置されていてもよい。

また、図６に示すように、蓋体１２０のＺ軸プラス方向（第一方向とは反対方向）側の面には、集電体５００及びタブ部６２０の接合部７００とＺ軸マイナス方向（第一方向）から見て重なる位置に、凹凸形状の接合痕７３０が形成される。つまり、タブ部接合工程時に、蓋体１２０のＺ軸プラス方向側の面に接合機器７１０が配置されることで、接合機器７１０が配置された位置に接合機器７１０による接合痕７３０が形成される。接合機器７１０が超音波接合用のアンビルの場合には、アンビルの凹凸形状に応じて、細かい凹凸部が面状に広がる接合痕７３０が形成される。

なお、本実施の形態では、上部ガスケット３００は、Ｘ軸プラス方向側の端部に、Ｙ軸方向中央部がＸ軸プラス方向に突出したガスケット突出部３１０（図６参照）を有している。このため、接合部７００は、ガスケット突出部３１０のＹ軸方向側（本実施の形態では、Ｙ軸プラス方向側）に配置される（図４参照）。これにより、接合痕７３０も、ガスケット突出部３１０のＹ軸方向側（本実施の形態では、Ｙ軸プラス方向側）に配置される（図６参照）。

［３ 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、電極端子２００は、容器１００の蓋体１２０（壁部）を第一方向に貫通する軸部２０１から第二方向に突出し、かつ、蓋体１２０とで集電体５００を挟み込む突出部２０２を有している。そして、電極体６００のタブ部６２０は、第一方向から見て突出部２０２と隣接して配置、または、突出部２０２の第一方向側に配置されている。このように、電極体６００のタブ部６２０を、第一方向から見て、電極端子２００の突出部２０２と隣接するか突出部２０２と重なる位置に配置する。これにより、第二方向において、タブ部６２０を電極端子２００の突出部２０２寄り（軸部２０１寄り）に配置することができるため、蓄電素子１０の第二方向におけるサイズを小さくすることができ、省スペース化を図ることができる。

また、タブ部６２０を突出部２０２寄りに配置することができれば、集電体５００及び下部ガスケット４００のＸ軸方向における長さを短くすることができるため、集電体５００及び下部ガスケット４００の作製が容易になったり、コスト低減を図ったりすることができる。また、タブ部６２０を突出部２０２寄りに配置することができれば、タブ部６２０のＸ軸方向における長さを長くすることができるため、接合部７００のＸ軸方向における幅を大きくすることができ、安全性の向上を図ることができる。さらに、タブ部６２０を突出部２０２寄りに配置することができれば、タブ部６２０を注液口１２１と重ならない位置に配置して注液性を向上させたりすることもできる。

また、電極体６００のタブ部６２０は、第一方向において、電極端子２００の突出部２０２と当接して配置されている。このように、電極体６００のタブ部６２０を、第一方向において電極端子２００の突出部２０２と当接して配置することで、タブ部６２０が第一方向において突出部２０２と重なる位置に配置されても、蓄電素子１０の第一方向におけるサイズが大きくなるのを抑制することができる。これにより、蓄電素子１０において、第二方向のみならず、第一方向におけるサイズの低減も図ることができるため、省スペース化をさらに図ることができる。

また、蓋体１２０の第一方向とは反対方向側の面には、集電体５００及びタブ部６２０の接合部７００と第一方向から見て重なる位置に、凹凸形状の接合痕７３０が形成されている。このように、蓋体１２０の接合部７００と対応する位置に、接合痕７３０が形成されているため、蓋体１２０と集電体５００とタブ部６２０とを重ねた状態で、集電体５００及びタブ部６２０が接合されたのが分かる。つまり、電極端子２００と集電体５００との接合後に、タブ部６２０が集電体５００に接合された構成であることが分かるため、タブ部６２０の位置の自由度を向上させることができている。これにより、タブ部６２０を電極端子２００の突出部２０２寄り（軸部２０１寄り）に配置することができるため、省スペース化を図ることができる。

また、集電体５００とタブ部６２０との接合部７００は、集電体５００の第二方向側の集電体端縁５０２よりも突出部２０２の第二方向側の突出部端縁２０２ａに近い位置に配置されている。このように、接合部７００を、集電体端縁５０２よりも突出部端縁２０２ａに近い位置に配置することで、第二方向において、タブ部６２０を電極端子２００の突出部２０２寄り（軸部２０１寄り）に配置することができる。これにより、蓄電素子１０の第二方向におけるサイズを小さくすることができるため、省スペース化を図ることができる。

また、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０の製造方法によれば、タブ部６２０を、集電体５００の第一方向側に配置して、蓋体１２０とで集電体５００を挟み込んだ状態で、タブ部６２０を集電体５００の第一方向側の面に接合するタブ部接合工程が行われる。つまり、タブ部接合工程では、蓋体１２０と集電体５００とタブ部６２０とを重ねた状態で、タブ部６２０を集電体５００の第一方向側の面に接合する。これにより、集電体５００を蓋体１２０に対して固定するような他の工程の後にタブ部６２０を集電体５００に接合することができるため、他の工程に制約されずにタブ部６２０を配置することができる。したがって、タブ部６２０の位置の自由度を向上させることができる。これにより、例えば、第二方向において、タブ部６２０を電極端子２００の突出部２０２寄り（軸部２０１寄り）に配置することができるため、蓄電素子１０の第二方向におけるサイズを小さくすることができ、省スペース化を図ることができる。

また、蓄電素子１０の製造方法において、電極端子２００の軸部２０１から第二方向に突出する突出部２０２と容器１００の蓋体１２０とで集電体５００を挟み込む端子接合工程の後に、タブ部接合工程が行われる。このように、電極端子２００と集電体５００とを接合（端子接合工程）した後に、タブ部６２０を集電体５００に接合（タブ部接合工程）することで、端子接合工程での電極端子２００の突出部２０２の位置に制約されずにタブ部６２０を配置することができる。これにより、タブ部６２０の位置の自由度を向上させることができるため、省スペース化を図ることができる。

［４ 変形例の説明］
以上、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０について説明したが、本発明は、この実施の形態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は、全ての点で例示であって制限的なものではなく、本発明の範囲は、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、上記実施の形態では、集電体５００と電極端子２００とをかしめ接合により接合し、集電体５００と電極体６００のタブ部６２０とを超音波接合により接合することとした。しかし、集電体５００と電極端子２００とを接合する手法は、かしめ接合には限定されず、例えば、電極端子２００の軸部２０１がボルト部を有しており、当該ボルト部にナット部が締結される構成でもよい。この場合、当該ボルト部の頭部またはナット部が、電極端子２００が有する突出部の一例となる。または、軸部２０１の先端に突出部が形成されるのであれば、超音波接合、レーザ溶接、抵抗溶接等の溶接、または、上記以外の機械的接合等が用いられてもよい。また、集電体５００とタブ部６２０とを接合する手法は、超音波接合には限定されず、例えば、レーザ溶接が用いられてもよいし、蓋体１２０と集電体５００とタブ部６２０とを重ねた状態で接合できるのであれば、その他のどのような手法が用いられてもよい。

また、上記実施の形態では、蓄電素子１０は、容器１００の蓋体１２０を挟む位置に、上部ガスケット３００及び下部ガスケット４００を備えている。しかし、蓄電素子１０は、蓋体１２０を正極または負極の電位に落とすような場合等には、上部ガスケット３００及び下部ガスケット４００の一方または双方を備えていないことにしてもよい。

また、上記実施の形態では、電極端子２００の軸部２０１は、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に貫通して配置されていることとした。しかし、上部ガスケット３００、下部ガスケット４００及び集電体５００の形状によっては、軸部２０１は、上部ガスケット３００、下部ガスケット４００及び集電体５００の少なくとも１つに貫通することなく当該少なくとも１つの側方を通過するような構成であってもよい。

また、上記実施の形態では、電極端子２００の突出部２０２は、軸部２０１から第一方向と直交する全方向に突出して配置されていることとした。しかし、突出部２０２は、軸部２０１から第一方向と交差する方向に突出していればよく、また、軸部２０１から第一方向と交差（直交）する一部の方向にしか突出していない構成でもよい。

また、上記実施の形態では、タブ部６２０は、第一方向において、電極端子２００の突出部２０２と当接して配置されることとした。しかし、タブ部６２０は、第一方向において、電極端子２００の突出部２０２と離間して配置されていることにしてもよい。

また、上記実施の形態では、蓋体１２０の第一方向とは反対方向側の面に接合痕７３０が形成されていることとしたが、蓋体１２０には接合痕７３０は形成されていなくてもよい。例えば、集電体５００とタブ部６２０とがレーザ溶接で接合される場合には、蓋体１２０には接合痕７３０は形成されない。

また、上記実施の形態では、集電体５００とタブ部６２０との接合部７００は、集電体５００の第二方向側の集電体端縁５０２よりも突出部２０２の第二方向側の突出部端縁２０２ａに近い位置に配置されていることとした。しかし、接合部７００は、突出部端縁２０２ａよりも集電体端縁５０２に近い位置に配置されていることにしてもよいし、集電体端縁５０２及び突出部端縁２０２ａから同じ距離の位置に配置されていることにしてもよい。この場合でも、タブ部６２０が、第一方向から見て突出部２０２と隣接して配置、または、突出部２０２の第一方向側に配置されていれば、省スペース化を図ることができるとの効果を奏することができる。

また、上記実施の形態では、タブ部６２０は、第一方向から見て突出部２０２と隣接して配置、または、突出部２０２の第一方向側に配置されていることとした。しかし、タブ部６２０は、第一方向から見て突出部２０２と重ならない位置に配置されていることにしてもよい。この場合でも、集電体５００とタブ部６２０との接合部７００が、集電体５００の第二方向側の集電体端縁５０２よりも突出部２０２の第二方向側の突出部端縁２０２ａに近い位置に配置されていれば、省スペース化を図ることができるとの効果を奏することができる。

また、上記実施の形態では、電極体６００は、複数枚の平板状極板を積層し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の形状は特に限定されず、例えば、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たものが巻回されて形成された巻回型の電極体であることにしてもよい。また、電極体６００は、極板を蛇腹状に折り畳んだ蛇腹型の電極体であることにしてもよい。また、電極体６００の個数は１つには限定されず、２つ以上設けられていてもよい。

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
１２０ 蓋体
１２３、３０１、４０１、５０１ 貫通孔
２００ 電極端子
２０１ 軸部
２０２ 突出部
２０２ａ 突出部端縁
２０３ 端子本体部
５００ 集電体
５０２ 集電体端縁
６００ 電極体
６１０ 電極体本体部
６２０ タブ部
７００ 接合部
７３０ 接合痕

Claims (6)

1. 容器と、電極端子と、電極体と、前記容器の壁部の第一方向側に配置されて前記電極端子及び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、前記集電体の前記第一方向側に接合されるタブ部と、を有し、
   前記電極端子は、
   前記壁部を前記第一方向に貫通する軸部と、
   前記軸部から前記第一方向と交差する第二方向に突出し、かつ、前記集電体の前記第一方向側に配置されて前記壁部とで前記集電体を挟み込む突出部と、を有し、
   前記タブ部は、前記第一方向から見て前記突出部と隣接して配置される、または、前記突出部の前記第一方向側に配置される
   蓄電素子。
2. 前記タブ部は、前記第一方向において、前記突出部と当接して配置される
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記壁部の前記第一方向とは反対方向側の面には、前記集電体及び前記タブ部の接合部と前記第一方向から見て重なる位置に、凹凸形状の接合痕が形成されている
   請求項１または２に記載の蓄電素子。
4. 容器と、電極端子と、電極体と、前記容器の壁部の第一方向側に配置されて前記電極端子及び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、前記集電体の前記第一方向側に接合されるタブ部と、を有し、
   前記電極端子は、
   前記壁部を前記第一方向に貫通する軸部と、
   前記軸部から前記第一方向と交差する第二方向に突出し、かつ、前記集電体の前記第一方向側に配置されて前記壁部とで前記集電体を挟み込む突出部と、を有し、
   前記集電体と前記タブ部との接合部は、前記集電体の前記第二方向側の端縁よりも前記突出部の前記第二方向側の端縁に近い位置に配置される
   蓄電素子。
5. 容器と、電極端子と、電極体と、前記容器の壁部の第一方向側に配置されて前記電極端子及び前記電極体に接続される集電体と、を備える蓄電素子の製造方法であって、
   前記電極体の本体部から突出したタブ部を、前記集電体の前記第一方向側に配置して、前記壁部とで前記集電体を挟み込んだ状態で、前記集電体の前記第一方向側の面に接合するタブ部接合工程を含む
   蓄電素子の製造方法。
6. さらに、
   前記壁部を前記第一方向に貫通させた前記電極端子の軸部から前記第一方向と交差する第二方向に突出し、かつ、前記集電体の前記第一方向側に配置される突出部と、前記壁部とで、前記集電体を挟み込む端子接合工程を含み、
   前記タブ部接合工程は、前記端子接合工程の後に行われる
   請求項５に記載の蓄電素子の製造方法。

Images