JP2020526863A

JP2020526863A - 蓄電素子

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Publication number: JP2020526863A
Application number: JP2019524346A
Authority: JP
Inventors: 行生榎本; 謙志河手
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-01-30
Filing date: 2018-01-25
Publication date: 2020-08-31
Also published as: WO2018138227A1; CN110366786A; EP3571731B1; US20190393453A1; EP3571731A1; JP6673858B2; JP2018125065A; CN110366786B

Abstract

組み立てが容易でありながら、電極アセンブリの内部短絡を防ぐことができる蓄電素子を提供する。本発明の一態様にかかる蓄電素子は、正極板、セパレータ及び負極板を積層させて形成された電極アセンブリ本体、並びに正極板及び負極板から延びるタブを有する電極アセンブリと、内部に電極アセンブリを収容するケース本体及びケース本体を閉塞する蓋板から形成されたケースと、蓋板に固定されるとともにタブに電気的に接続された外部端子と、電極アセンブリ本体と蓋板との間に配設された剛性を有するスペーサと、スペーサと電極アセンブリ本体との間に配設された緩衝性を有する多孔性のクッションシートとを備え、クッションシートはスペーサに溶着されている。

Description

本発明は、蓄電素子に関する。

蓄電素子は、一般に、ケースと、該ケースの内部に収容された電極アセンブリと、ケースに取り付けられるとともに電極アセンブリの正極及び負極にそれぞれ接続された一対の外部端子とを備える。通常、外部端子と電極アセンブリとの接続構造は、ケース内部に突出している。蓄電素子は、落下などによる衝撃を受けたときにも、その一部が強く圧迫されることがなく、電極アセンブリを外部端子に接続するための構造に内部短絡が生じないように設計されていることが望ましい。

このような観点から、一対の外部端子を蓋体に取り付け、蓋体の一対の外部端子間の部分の内面を突出させ、この突出部と電極アセンブリとの間にクッションシート（緩衝材）を配設した蓄電素子が提案されている（特開２００４−２０７０８９号公報参照）。このように構成すれば、蓄電素子に衝撃が加わったとき、電極アセンブリがクッションシートを介して蓋体の突出部に押し付けられる。これにより、クッションシートに衝撃が吸収されるとともに突出部の比較的大きい面積に圧力が分散され、内部短絡を防ぐことができる。

特開２００４−２０７０８９号公報

上記公報に記載されている構成においては、蓋体に突出部が形成されているため、蓋体の製造コストが高くなり、蓋体を製造するための材料が制限される。代替方法として、突出部を別個にしたスペーサを使用することも考えられる。しかしながら、この場合、ケースの内部の電極アセンブリ上にクッションシート及びスペーサを配設した後にケースを蓋体で封止する必要がある。これにより、蓄電素子の組み立て作業が煩雑になる。また、クッションシートは剛性が低く、不安定であり、そのため、スペーサを配設するときにクッションシートが動いてしまいやすい。

本発明は、組み立てが容易でありながら、電極アセンブリの内部短絡を防ぐことができる蓄電素子の提供を目的とする。

本発明の一態様にかかる蓄電素子は、正極板、セパレータ及び負極板を積層させて形成された電極アセンブリ本体、並びに前記正極板及び負極板から延びるタブを有する電極アセンブリと、内部に前記電極アセンブリを収容するケース本体及び該ケース本体を閉塞する蓋板から形成されたケースと、前記蓋板に固定されるとともに前記タブに電気的に接続された外部端子と、前記電極アセンブリ本体と前記蓋板との間に配設された剛性を有するスペーサと、前記スペーサと前記電極アセンブリ本体との間に配設された緩衝性を有する多孔性のクッションシートとを備え、前記クッションシートは前記スペーサに溶着されている。

本態様にかかる蓄電素子においては、クッションシートがスペーサに溶着されているため、該蓄電素子の組み立てが容易でありながら、クッションシートを正確に配設することができる。また、クッションシートを設けたことで、蓄電素子に衝撃が加わったときに電極アセンブリが外部端子等によって圧迫されて内部短絡が生じるという現象の発生を防ぐことができる。

本発明の一実施形態にかかる蓄電素子の構成を示した概略分解斜視図である。図１に示した構成とは異なる実施形態にかかる蓄電素子の構成を示した概略分解斜視図である。

この蓄電素子においては、クッションシートがスペーサに溶着されているため、該蓄電素子の組み立てが容易でありながら、クッションシートを正確に配設することができる。また、クッションシートを設けたことで、蓄電素子に衝撃が加わったときに電極アセンブリが外部端子のケース内部に位置する端部及び外部端子への接続構造（以下、「外部端子等」と呼ぶ）によって圧迫されて内部短絡が生じるという現象の発生を防ぐことができる。

前記スペーサと前記クッションシートがともにポリプロピレンを含むことが好ましい。このように構成すれば、スペーサとクッションシートとを比較的容易に溶着させることができる。これにより、蓄電素子の製造コストの上昇を抑えることができる。

前記電極アセンブリ本体は、複数の板状の正極板、複数のセパレータ及び複数の負極板を積層させて形成してもよい。複数の板状（シート状）の正極板、複数のセパレータ及び複数の負極板を積層させて形成した電極板では、正極板、セパレータ又は負極板の一部が衝撃によって位置ずれしてしまいやすい。よって、積層電極アセンブリにおいては、前記クッションシートによって内部短絡を防ぐという効果をより顕著に得ることができる。

前記ケースは、各面が矩形状の箱形であってもよい。箱形のケースを用いる場合、フレキシブルなケースを用いる場合と比較して、該ケースは、前記電極アセンブリを前記外部端子に接続するための構造を堅牢に保持する。箱形のケースを用いた場合、衝撃により電極アセンブリが外部端子等によって圧迫されてしまいやすいため、前記クッションシートによって内部短絡を防ぐという効果をより顕著に得ることができる。

前記クッションシートは、前記電極アセンブリ本体の積層方向から見たときに前記タブと重ならないように配設してもよい。前記クッションシートを前記タブと重ならないように配設した場合、該クッションシートは、小さくなり、位置ずれしやすくなる。この場合、前記クッションシートが前記スペーサに溶着されていることによる、前記クッションシートをより高い精度で配設することができるという効果がより顕著になる。

前記スペーサ及び前記クッションシートは、前記タブが配設される切欠きを有していてもよい。前記スペーサ及び前記クッションシートが切欠きを有する場合、該クッションシートが該スペーサに溶着されていなければ、該クッションシートがねじれてその位置決めが不正確になりやすい。このような場合、前記クッションシートを前記スペーサに溶着させることによって、前記クッションシートを正確に配設するという効果がより顕著になる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１に、本発明の一実施形態にかかる蓄電素子を示す。この実施形態では、リチウムイオン二次電池を例示する。しかしながら、本発明にかかる蓄電素子は、一次電池、又はリチウムイオン二次電池以外の非水電解質二次電池であってもよく、また、キャパシタなどの電解セルであってもよい。

当該蓄電素子は、正極板、セパレータ及び負極板を積層させて形成された電極アセンブリ本体１、並びに正極板及び負極板からそれぞれ延びるタブ（正極タブ２及び負極タブ３）を備えた電極アセンブリ４と、該電極アセンブリ４を収容するケース本体５及び該ケース本体５を閉塞する蓋板６を備えたケース７とを備える。当該蓄電素子は、蓋板６に固定されるとともに負極タブ３に電気的に接続された外部端子８と、電極アセンブリ本体１と蓋板６との間に配設された剛性を有するスペーサ９と、該スペーサ９と電極アセンブリ本体１との間に配設された緩衝性を有する多孔性のクッションシート１０とを備える。スペーサ９は、クッションシート１０よりも高い剛性を有する。クッションシート１０は、スペーサ９よりも高い緩衝性を有する。

当該蓄電素子において、クッションシート１０はスペーサ９に溶着されている。

当該蓄電素子は、ケース７に電極アセンブリ４とともに電解液が封入されるように構成されている。当該蓄電素子の内部では、電極アセンブリ４は電解液に浸漬されている。

当該蓄電素子は、電極アセンブリ本体１の周囲に巻き付けられる絶縁シート、ケース本体５の底部と電極アセンブリ本体１との間に配設されるさらなるクッションシート等をさらに備えてもよい。

電極アセンブリ本体１は、複数の正極板、複数のセパレータ及び複数の負極板を積層させて形成されている。すなわち、当該蓄電素子の電極アセンブリ４は、積層型の電極アセンブリである。より具体的には、電極アセンブリ本体１は、それぞれ略矩形板状の複数の正極板と複数の負極板を、正極板と負極板がその間にセパレータを介在させて交互に配設されるように積層させて形成されている。

正極板は、導電性を有する箔状又はシート状の正極集電体と、該正極集電体の両面に積層された正極活物質層とを備える。

正極板の正極集電体を形成するための材料として、アルミニウム、銅、鉄又はニッケルなどの金属材料、又はこれら金属材料の合金が用いられる。これらの金属材料のうち、導電性とコストとの兼ね合いから、アルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金を用いることが好ましく、アルミニウム及びアルミニウム合金を用いることがより好ましい。また、正極集電体の形状としては、箔や蒸着膜などから形成してもよい。コストの面から、正極集電体は箔から形成してもよい。すなわち、正極集電体は、アルミニウム箔から形成することが好ましい。アルミニウム又はアルミニウム合金として、ＪＩＳ−Ｈ４０００（２０１４）に規定されているＡ１０８５ＰやＡ３００３Ｐなどを例示することができる。

正極板の正極活物質層は、正極活物質を含むいわゆる合材からなる多孔性の層である。正極活物質層を形成する合材は、必要に応じて、導電剤、結着剤（バインダ）、増粘剤、フィラーなどの任意の成分を含む。

正極活物質として、例えば、Ｌｉ_ｘＭｏ_ｙ（Ｍは少なくとも一種の遷移金属を示す）で表される複合酸化物（Ｌｉ_ｘＣｏＯ_２、Ｌｉ_ｘＮｉＯ_２、Ｌｉ_ｘＭｎ_２Ｏ_４、Ｌｉ_ｘＭｎＯ_３、Ｌｉ_ｘＮｉ_αＣｏ（_１−α）Ｏ_２、Ｌｉ_ｘＮｉ_αＭｎ_βＣｏ（_{１−α−β}）Ｏ_２、Ｌｉ_ｘＮｉ_αＭｎ（_２−α）Ｏ_４等）、又はＬｉ_ｗＭｅ_ｘ（ＸＯ_ｙ）_ｚ（Ｍｅは少なくとも一種の遷移金属を示し、Ｘは、例えば、Ｐ、Ｓｉ、Ｂ又はＶ等である）で表されるポリアニオン化合物（ＬｉＦｅＰＯ_４、ＬｉＭｎＰＯ_４、ＬｉＮｉＰＯ_４、ＬｉＣｏＰＯ_４、Ｌｉ_３Ｖ_２（ＰＯ_４）_３、Ｌｉ_２ＭｎＳｉＯ_４、Ｌｉ_２ＣｏＰＯ_４Ｆ等）を挙げることができる。これらの化合物中の元素又はポリアニオンは、一部を他の元素又は他のアニオン種で置き換えてもよい。正極活物質層では、これらの化合物の一種を単独で用いても、２種以上の化合物を混合して化合物にした状態で用いてもよい。また、正極活物質の結晶構造は、層状構造又はスピネル構造であることが好ましい。

負極板は、導電性を有する箔状又はシート状の負極集電体と、該負極集電体の両面に積層された多孔性の負極活物質層とを備える。

負極板の負極集電体を形成するための材料としては、銅又は銅合金を用いることが好ましい。また、負極集電体の形状としては、箔が好ましい。すなわち、負極板の負極集電体は、銅箔から形成することが好ましい。負極集電体の形成に用いられる銅箔として、例えば、圧延銅箔や電解銅箔などが例示される。

負極活物質層は、負極活物質を含むいわゆる合材からなる多孔性の層である。また、負極活物質層を形成する合材は、必要に応じて、導電剤、結着剤（バインダ）、増粘剤、フィラーなどの任意の成分を含む。

負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材料を用いることが好ましい。具体的な負極活物質として、例えば、リチウムやリチウム合金などの金属、金属酸化物、ポリリン酸化合物、黒鉛や非晶質炭素（易黒鉛化炭素や難黒鉛化炭素）などの炭素材料を挙げることができる。

上記の負極活物質のうち、正極板と負極板との単位対向面積当たりの放電容量を好ましい範囲内に設定するという観点から、Ｓｉ、Ｓｉ酸化物、Ｓｎ、Ｓｎ酸化物又はこれらの材料を組み合わせたものを用いることが好ましい。Ｓｉ酸化物を用いることが特に好ましい。Ｓｉ及びＳｎは、酸化物として用いた場合、黒鉛の放電容量の約３倍の放電容量を有することができる。

セパレータは、該セパレータに電解液を浸潤させることができるシート状又はフィルム状の材料からなる。セパレータを形成するための材料としては、織布や不織布などを用いることもできるが、一般的にシート状又はフィルム状の多孔性樹脂が用いられる。セパレータは、正極板と負極板とを分離させるとともに正極板と負極板との間に電解液を保持するものである。

セパレータの主成分として、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、塩素化ポリエチレンなどのポリオレフィン誘導体又はエチレン−プロピレン共重合体などのポリオレフィンや、ポリエチレンテレフタレートや共重合ポリエステルなどのポリエステル等を適合させることができる。これらのセパレータの主成分のうち、耐電解液性、耐久性及び溶着性が優れているポリエチレン及びポリプロピレンを用いることが特に好ましい。

セパレータは、その両面又は片面（好ましくは、正極板に対向する面）に耐熱層を有することが好ましい。このように構成すれば、熱によるセパレータの破損を防ぐことができるため、正極板と負極板との間の短絡をより確実に防ぐことができる。

セパレータの耐熱層は、多数の無機粒子及び該無機粒子間を接続するバインダを含むように構成してもよい。

無機粒子の主成分として、例えば、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄などの酸化物、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素などの窒化物、炭化ケイ素、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレイ、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム等を挙げることができる。これらの主成分のうち、耐熱層の無機粒子の主成分としては、アルミナ、シリカ及びチタニアが特に好ましい。

タブ２，３は、正極板の正極集電体及び負極板の負極集電体をそれぞれ活物質層が積層されている矩形状の領域から帯状に突出するように延長して形成することができる。正極板から延びる正極タブ２は、蓋板６に電気的に接続されている。一方、負極板から延びる負極タブ３は、外部端子８に電気的に接続されている。タブ２，３は、複数の正極板から延びる複数の正極集電体又は複数の負極板から延びる複数の負極集電体を束ねて形成してもよい。タブ２，３は、複数の集電体を束ねて該集電体をケース７の内部でＣ形状に湾曲させて形成された状態で蓋板又は外部端子に接続してもよい。束ねる集電体（タブ）の数は、４０〜６０としても、蓄電素子の高容量化への需要の観点から５０程度としてもよい。

本実施形態では、タブ２，３は、積層方向から見て矩形状の電極アセンブリ本体１の一辺から、前記積層方向から見たときに互いに重ならないように突出している。

ケース７に電極アセンブリ４とともに封入する電解液として、蓄電素子に通常用いられる公知の電解液を用いることができる。例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）などの環状カーボネート、又はジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）などの鎖状カーボネートを含有する溶媒にヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）などが溶解された溶液を用いることができる。

前述のように、ケース７は、ケース本体５と、外部端子８が取り付けられた蓋板６とを備える。蓋板６は、ケース本体５に気密に固定されており、これにより、該ケース本体５内の電解液が漏れ出さないように該ケース５を密封している。

ケース７の形状としては、該ケース７は各面が矩形状である箱形（直方体状）であることが好ましい。箱形のケース７に電極アセンブリ４を収容する場合、蓋板６に固定されている外部端子８又は負極タブ３を外部端子８に接続するための接続構造がケース７の内部に突出し、電極アセンブリ４が該外部端子８又は接続構造によって局所的に圧迫されやすくなる。よって、クッションシート１０を正確に配置することによって得られる、電極アセンブリ４を保護するという効果がより顕著になる。

ケース７はケース本体５の底部又は蓋板６に破壊弁（ラプチャバルブ）を備えることが好ましい。このラプチャバルブは、ケース７の内圧が上昇すると開いて圧力を逃がすものである。

ケース７のケース本体５は、電極アセンブリ４を収容できるような有底筒状に形成されている。すなわち、ケース本体５は、筒状部及び該筒状部の底部を閉塞する底板から形成されている。ケース本体５を形成するための材料としては、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属や樹脂などを用いることができる。

本実施形態では、ケース７の蓋板６に正極タブ２が電気的に接続され、該蓋板６は正極外部端子として使用される。よって、蓋板６は、強度及び導電性を有する板部材から形成されていればよい。蓋板６は、例えば、金属めっき鋼板、ステンレス鋼板又はアルミニウム板などを用いて形成してもよい。蓋板６の形成には一般的にアルミニウム板が用いられる。

正極タブ２を蓋板６に接続する方法は特に限定されないが、一般的に溶接が用いられる。

外部端子８に負極タブ３は接続され、該外部端子８は負極外部端子として使用される。よって、外部端子８は、正極外部端子として使用される蓋板６と電気的に接触しないように且つ電解液が漏れ出さないように、絶縁性の外側ガスケット１１及び絶縁性の内側ガスケット１２を挟んで蓋板６に気密に固定されている。

外部端子８を形成するための材料としては、導電性を有する材料が用いられる。また、少なくとも外部端子８のケース７の内部に露出する部分は負極集電体と同種の材料からなることが好ましい。

外部端子８は、蓋板６の外側に配設される板状の端子部１３と、蓋板６を貫通する軸部１４と、蓋板６の内側に該蓋板６に略平行に配設され、負極タブ３が接続される板状の接続部１５とから形成してもよい。このように板状の接続部１５を蓋板６に沿って延長することによって、電極アセンブリ本体１上の負極タブ３の配設位置を設定する際の自由度を高めることができる。

本実施形態では、負極タブ３は、外部端子８の接続部１５の電極アセンブリ本体１と反対側の面に接続されている。よって、接続部１５は、その負極タブ３が接続される領域が電極アセンブリ本体１側にオフセットされるように僅かに屈曲している。

スペーサ９は、電極アセンブリ本体１と蓋板６との間、好ましくは、タブ２，３が延びる場所を避けて外部端子８と電極アセンブリ本体１との間に配設される。本実施形態では、例えば、スペーサ９は、電極アセンブリ本体１の積層方向から見たときにタブ２，３と重ならないように配設される。

スペーサ９は、電極アセンブリ本体１と蓋板６及び外部端子８との間隔を維持することによって短絡の発生を防ぐために設けられるものである。

よって、スペーサ９は、絶縁性を有する材料からなり、好ましくは、樹脂組成物からなる。より具体的には、スペーサ９は、ポリプロピレンを含むことが好ましい。スペーサ９がポリプロピレンを含むことから、クッションシート１０をスペーサ９に比較的容易に溶着させることができる。

本実施形態の場合のように、スペーサ９は、外部端子８（接続部１５）に嵌合して位置決めできる形状に成形してもよい。このようにすれば、スペーサ９に外部端子８に対する嵌合構造を持たせることによって、スペーサ９を、電極アセンブリ本体１の積層方向から見たときにタブ２，３と重ならず、ケース本体５の四方の壁によって位置決めできない構成とした場合でも、スペーサ９のずれを防ぐことができる。また、スペーサ９を電極アセンブリ本体１の積層方向から見て部分的に配設することによって、タブ２，３を容易に配置することができるため、電極アセンブリ本体１と蓋板６との間の間隔を小さくすることができ、これにより、蓄電素子の小型化が可能となる。

スペーサ９の有効厚さ（スペーサ９の電極アセンブリ本体１及び外部端子８と重なる部分の厚さ）は、例えば、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲で設定することができる。このように構成すれば、電極アセンブリ本体１と外部端子８との間を確実に絶縁することができる。

クッションシート１０は、独立気孔を有するスポンジ状の発泡体からなることが好ましい。このように構成にすれば、クッションシート１０は弾性圧縮可能に形成される。クッションシート１０は、スペーサ９の電極アセンブリ本体１に対向する面に溶着されている。

このようにすれば、クッションシート１０がスペーサ９に溶着されていることから、クッションシート１０をケース７の内部の所定の位置に正確に配設することができる。クッションシート１０がスポンジ状のシートである場合、蓄電素子の組み立て時に真空パッドなどに吸収されるという懸念があり、クッションシート１０の扱いが難しくなる。しかしながら、本実施形態では、クッションシート１０はスペーサ９に溶着されており、クッションシート１０をスペーサ９とともに扱うことができるため、蓄電素子を容易に且つ正確に組み立てることができる。

クッションシート１０は、蓋板６の法線方向から見たときにスペーサ９と実質的に重なる範囲に配設することが好ましい。すなわち、クッションシート１０は、電極アセンブリ本体１の積層方向から見たときにタブ２，３と重ならないように配設されていることが好ましい。本実施形態では、積層方向から見て矩形状の電極アセンブリ本体１の一辺が、正極タブ２が配設される領域と、負極タブ３が配設される領域と、クッションシート１０が配設される領域とに分割されている。このようにすれば、クッションシート１０を電極アセンブリ本体１の積層方向から見たときにタブ２，３と重ならないように配設することによって、タブ２，３を容易に配置することができるため、電極アセンブリ本体１と蓋板６と間の間隔を小さくすることができ、これにより、蓄電素子の小型化が可能になる。

クッションシート１０の平均厚さは、例えば、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の範囲で設定することができる。このように構成すれば、電極アセンブリ本体１に作用する力を分散させることができ、これにより、電極アセンブリ本体１の内部短絡の発生を確実に防ぐことができる。

クッションシート１０を形成するための材料としては、スペーサ９を形成するための樹脂と同種の樹脂、すなわち、ポリプロピレン又はプロピレン単位を有する重合体を含む樹脂が一般的に用いられる。クッションシート１０とスペーサ９は同じ材料を含むため、超音波溶接によって容易に溶着させることができる。よって、発生した熱によりスペーサ９が変形するという欠点を防ぐことができる。また、クッションシート１０はポリプロピレン又はプロピレン単位を有する重合体を含むため、多孔性体に容易に成形することができる。

クッションシート１０を形成するための材料は、変形能が大きいために緩衝性を高めることができる樹脂を含む材料とする、或いは、クッションシート１０の可塑性を高めることができる構造単位を有する樹脂とすることが好ましい。緩衝性を高めることができる樹脂としては、例えば、ポリエチレンなどを挙げることができる。可塑性を高めることができる構造体を有する樹脂としては、例えば、エチレン−プロピレン共重合体などを挙げることができる。

クッションシート１０のアスカーＣ硬度は、５以上４０以下の範囲で設定されていることが好ましい。クッションシート１０の見かけ密度は、０．０９ｇ／ｃｍ^３以上０．１８ｇ／ｃｍ^３以下の範囲で設定されていることが好ましい。

より具体的には、クッションシート１０として、例えば、イノアックコーポレーション社が製造するゴムスポインジ「Ｅ４０８８」、「Ｅ４４８８」等を用いることができる。

クッションシート１０のスペーサ９への溶着は、スッポト溶接によって行ってもよい。クッションシート１０をスペーサ９に溶着させる方法として、超音波溶接も好適に用いられる。超音波溶接を用いると、クッションシート１０の温度上昇が抑えられるため、クッションシート１０が緩衝性を失うことを防止することができる。

このようなクッションシート１０のスペーサ９への溶接は、例えば、アドウェルズ社が製造する超音波溶接機「ＡＧ３９５３００」を用いて、発振周波数を３９．５ｋＨｚに設定し、出力を１５０Ｗ以上３６０Ｗ以下の範囲で設定して行うことができる。

以上のように、クッションシート１０はスペーサ９に溶着されていることから、当該蓄電素子を容易に且つ正確に組み立てることができ、クッションシート１０を設けたことで、電極アセンブリ４の内部短絡の発生を防ぐことができる。

［第２の実施形態］
図２に、図１に示した本発明の蓄電素子とは異なる別の実施形態にかかる蓄電素子を示す。本実施形態にかかる蓄電素子は、電極アセンブリ本体１及びタブ（正極タブ２ａ及び負極タブ３ａ）を有する電極アセンブリ４ａと、内部に前記電極アセンブリ４ａを収容するケース７と、蓋板６に固定されるとともに前記負極タブ３ａに電気的に接続された外部端子８ａと、前記電極アセンブリ本体１と前記蓋板６との間に配設された剛性を有するスペーサ９ａと、該スペーサ９ａと前記電極アセンブリ本体１との間に配設されるとともに前記スペーサ９ａに溶着された緩衝性を有する多孔性のクッションシート１０ａとを備える。

図２に示した蓄電素子については、図１に示した蓄電素子の構成要素を同一の構成要素には同じ符号を付し、これらの構成要素についての繰り返しの説明は省略する。

図２に示した蓄電素子の電極アセンブリ４ａは、タブ２ａ，３ａの配置の違いを除いて、図１に示した蓄電素子の電極アセンブリ４と略同じ構成を有する。

タブ２ａ，３ａは、積層方向から見て矩形状の電極アセンブリ本体１ａの一辺から、該一辺の中心を基準として略対称に配置されるように突出している。

図２に示した蓄電素子の外部端子８ａでは、接続部１５ａが上述した負極タブ３ａが延びる位置に対応して配設されている。よって、図２に示した蓄電素子の外部端子８ａの接続部１５ａは、図１に示した蓄電素子の外部端子８の接続部１５よりも短くなっている。

本実施形態では、負極タブ３ａは、外部端子８ａの接続部１５ａの電極アセンブリ本体１側の面に接続されている。よって、図１に示した蓄電素子の外部端子８の接続部１５とは異なり、図２に示した蓄電素子の外部端子８ａの接続部１５ａは屈曲していない。

図２に示した蓄電素子のスペーサ９ａは、タブ２ａ，３ａが配設される空間を画定する一対の切欠き１６を備える。図２に示した蓄電素子のスペーサ９ａの他の構成は、図１に示した蓄電素子のスペーサ９の対応する構成と略等しく形成することができる。

本実施形態では、上述したように、スペーサ９ａの切欠き１６によって、タブ２ａ，３ａを貫通させる空間が確保される。よって、スペーサ９ａは、ケース本体５の四方の壁に当接させることによって位置決めすることができる。また、スペーサ９ａの面積を比較的大きくすることができるため、電極アセンブリ本体１を比較的安定して保持することができる。

図２に示した蓄電素子では、クッションシート１０ａは、上述したスペーサ９ａの電極アセンブリ本体１側の面に溶着されている。

クッションシート１０ａは、蓋板６の法線方向から見たときにスペーサ９ａと略等しい形状をしており、スペーサ９ａの切欠き１６と対応する、タブ２ａ，３ａが配設される一対の切欠き１７を備える。図２に示した蓄電素子のクッションシート１０ａの他の構成は、図１に示した蓄電素子のクッションシート１０の対応する構成と略等しく形成することができる。

図２に示した蓄電素子は、図１に示した蓄電素子と同様に、クッションシート１０ａがスペーサ９ａに溶着されている。よって、図２に示した蓄電素子は、容易に且つ正確に組み立てることができる。また、クッションシート１０ａを設けたことで、電極アセンブリ４ａの内部短絡の発生を防ぐことができる。

［その他の実施形態］
上記の実施形態は、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。よって、上記の実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいてその各部の構成要素の省略、置換又は追加によって変更することができ、このような変更もすべて本発明の範囲に含まれると解釈されるべきである。

上記の蓄電素子の電極アセンブリ本体は、長尺の正極板、長尺のセパレータ、長尺の負極板及び長尺のセパレータから形成された積層体を巻いて形成された巻回型のものであってもよい。

上記の蓄電素子は、蓋板に固定される正極外部端子をさらに備え、該正極外部端子に正極タブを電気的に接続した構成であってもよい。

上記の蓄電素子は、固体電解質を用いた蓄電素子であってもよい。

このような蓄電素子では、外部端子及び蓋板とタブとの間に、電気的接続を補助する付加的な部材を介在させてもよい。

上記の蓄電素子において、タブは、電極板の集電体を延長して形成したタブに限定されず、電極板とセパレータとの間に挟まれる別の導電性部材から形成してもよい。また、正極タブと負極タブの配置は、適宜決定してもよい。

本発明は、例えば、リチウムイオン二次電池等に好適に適用可能である。

１電極アセンブリ本体
２，２ａ正極タブ
３，３ａ負極タブ
４，４ａ電極アセンブリ
５ケース本体
６蓋板
７ケース
８，８ａ外部端子
９，９ａスペーサ
１０，１０ａクッションシート
１１，１２ガスケット
１３端子部
１４軸部
１５，１５ａ接続部
１６切欠き
１７切欠き

Claims

正極板、セパレータ及び負極板を積層させて形成された電極アセンブリ本体、並びに前記正極板及び前記負極板から延びるタブを有する電極アセンブリと、
内部に前記電極アセンブリを収容するケース本体及び該ケース本体を閉塞する蓋板から形成されたケースと、
前記蓋板に固定されるとともに前記タブに電気的に接続された外部端子と、
前記電極アセンブリ本体と前記蓋板との間に配設された剛性を有するスペーサと、
前記スペーサと前記電極アセンブリ本体との間に配設された緩衝性を有する多孔性のクッションシートとを備え、
前記クッションシートは前記スペーサに溶着された蓄電素子。
前記スペーサと前記クッションシートはともにポリプロピレンを含む請求項１記載の蓄電素子。
前記電極アセンブリ本体は、複数の板状の正極板、複数のセパレータ及び複数の負極板を積層させて形成された請求項１又は請求項２記載の蓄電素子。
前記ケースは、各面が矩形状の箱形である請求項１、請求項２又は請求項３記載の蓄電素子。
前記クッションシートは、前記電極アセンブリ本体の積層方向から見たときに前記タブと重ならないように配設された請求項１乃至４のいずれかに記載の蓄電素子。
前記スペーサ及び前記クッションシートは、前記タブが配設される切欠きを有する請求項１乃至４のいずれかに記載の蓄電素子。