JP2021026911A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】捲回電極体の捲回状態を維持し易い蓄電装置を提供すること【解決手段】捲回電極体３０は、一対の扁平面３３と、複数の正極塗工部４３及び複数の負極塗工部５３が積層される塗工積層部３１と、複数の正極未塗工部４４及び複数の負極未塗工部５４が積層される未塗工積層部３２と、を有し、塗工積層部３１は、積層方向Ｘの両側に扁平面３３を形成し、未塗工積層部３２は、幅方向Ｚにおいて、塗工積層部３１を挟み込むように配置され、捲回電極体３０の最外層に位置するとともに負極電極５０の捲き終わりである捲回終端部５５は、負極未塗工部５４により構成され、捲回終端部５５と第２未塗工積層部３２ｂとは、長手方向に沿って貼り付けられたテープ材８０により固定され、テープ材８０は、一対の扁平面３３から外れた位置に配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電装置に関する。

従来から、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、電動機などへの供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などが搭載されている。二次電池は、電極組立体と、電解液と、電極組立体及び電解液を収容するケースとを備える。電極組立体として、例えば、複数のシート状の正極電極と複数のシート状の負極電極とが交互に積層された積層型の電極組立体や、長尺シート状の正極電極と長尺シート状の負極電極とが積層されて捲回された捲回型の電極組立体である捲回電極体が知られている。

例えば、特許文献１には、捲回電極体が開示されている。捲回電極体は、長尺シート状の正極電極と長尺シート状の負極電極との間にセパレータを介在させた状態で捲回されることにより構成されている。捲回電極体は、扁平形状をなしている。捲回電極体は、一対の扁平面を有している。捲回電極体のセパレータの捲回終端部は、捲回電極体の外表面にテープ材により固定されている。当該テープ材は、捲回電極体の一対の扁平面から外れた位置に配置されている。

特開２００８−７８００８号公報

ところで、上記のテープ材が剥がれてしまうと、捲回電極体の捲回状態が緩くなる虞がある。ひいては、シート状正極集電体とシート状負極集電体との反応が不均一となり、寿命が低下する虞がある。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、捲回電極体の捲回状態を維持し易い蓄電装置を提供することにある。

上記課題を解決する蓄電装置は、長尺シート状の正極電極と長尺シート状の負極電極との間にセパレータを介在させた状態で捲回されることにより構成される扁平形状をなす捲回電極体を備える蓄電装置であって、前記正極電極及び前記負極電極は、金属により構成され、長尺シート状をなす集電体と、前記集電体の少なくとも片面に形成された複数の活物質層と、前記集電体上に前記活物質層が存在する複数の塗工部と、前記集電体上に前記活物質層が存在せず、前記集電体が露出する複数の未塗工部と、を有し、前記塗工部と前記未塗工部とは、前記正極電極及び前記負極電極の長手方向に沿って交互に設けられ、前記捲回電極体は、一対の扁平面と、複数の前記塗工部が積層される塗工積層部と、複数の前記未塗工部が積層される未塗工積層部と、を有し、捲回軸の延びる方向を軸方向とし、複数の前記塗工部が積層される方向を積層方向とし、前記軸方向と前記積層方向とに直交する方向を幅方向とすると、前記塗工積層部は、前記積層方向の両側に前記扁平面を形成し、前記未塗工積層部は、前記幅方向において、前記塗工積層部を挟み込むように配置され、前記捲回電極体の最外層に位置するとともに前記正極電極及び前記負極電極のいずれか一方の捲き終わりである捲回終端部は、前記未塗工部により構成され、前記捲回終端部と前記未塗工積層部とは、前記長手方向に沿って貼り付けられたテープ材により固定され、前記テープ材は、前記一対の扁平面から外れた位置に配置されている。

これによれば、テープ材が貼り付けられる捲回終端部の表面及び未塗工積層部の表面は、金属面である。よって、テープ材が貼り付け易く、且つ剥がれ難い。したがって、捲回電極体の捲回状態を維持し易い。

上記の蓄電装置において、前記セパレータは、前記捲回終端部と前記未塗工積層部との間に介在しているとよい。
これによれば、セパレータにより捲回終端部と未塗工積層部との摩擦による摩耗粉が発生することを抑制できる。したがって、捲回電極体の短絡を抑制することができる。

上記の蓄電装置において、前記捲回電極体の最外層の次に前記捲回軸から離間した位置に配置される前記正極電極及び前記負極電極のいずれか一方の捲き終わりである次捲回終端部は、前記未塗工部により構成され、前記次捲回終端部は、前記捲回軸を捲回中心とする捲回方向において捲回終端部と同じ位置に配置され、前記セパレータは、前記次捲回終端部と前記未塗工積層部との間、及び前記次捲回終端部と前記捲回終端部との間に介在しているとよい。

これによれば、セパレータにより次捲回終端部と未塗工積層部との摩擦による摩耗粉が発生することを抑制できる。また、セパレータにより次捲回終端部と捲回終端部との接触による捲回電極体の短絡を抑制できる。

上記の蓄電装置において、前記次捲回終端部の先端は、絶縁材料から構成された第１絶縁部により覆われているとよい。
これによれば、次捲回終端部の先端がエッジとなり、セパレータが破れることを抑制できる。

上記の蓄電装置において、前記捲回終端部の先端は、絶縁材料から構成された第２絶縁部により覆われているとよい。
これによれば、捲回終端部の先端がエッジとなり、セパレータが破れることを抑制できる。

上記の蓄電装置において、前記捲回終端部の先端は、前記捲回軸を捲回中心とする捲回方向において前記第１絶縁部を越える位置に配置されるとよい。
これによれば、テープ材が第１絶縁部に重なることがないため、テープ材の変形が抑制される。そのため、テープ材をより滑らかな状態で貼り付けることができる。よって、テープ材が剥がれ難くなる。したがって、捲回電極体の捲回状態をより維持しやすくなる。

この発明によれば、捲回電極体の捲回状態を維持し易い。

蓄電装置の第１実施形態の分解斜視図。 第１実施形態の捲回電極体の上面図。 （ａ）は、負極電極の構成を示した概略図、（ｂ）は、正極電極の構成を示した概略図。 電極の構成を示した斜視図。 捲回電極体の側面図。 蓄電装置の第２実施形態における捲回電極体の上面図。 蓄電装置の第３実施形態における捲回電極体の上面図。 蓄電装置の変更例における捲回電極体の上面図。 変更例における分解斜視図。 （ａ），（ｂ）は、変更例における圧力開放弁の配置を示した部分斜視図。 （ａ），（ｂ）は、変更例における圧力開放弁の配置を示した部分斜視図。

＜第１実施形態＞
以下、蓄電装置を二次電池に具体化した第１実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。

図１に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、直方体状のケース２０と、ケース２０に収容される扁平形状の捲回電極体３０と、ケース２０に収容される図示しない電解液とを備えている。ケース２０は、例えばアルミニウム等の金属により構成されている。また、本実施形態の二次電池１０は、リチウムイオン二次電池である。

ケース２０は、有底四角筒状のケース本体２１と、ケース本体２１の開口部２１ｃを閉塞する蓋体２２とを有している。ケース本体２１は、四角板状の底壁２１ａと、底壁２１ａの外縁から立設する側壁２１ｂとを有している。ケース本体２１における底壁２１ａと側壁２１ｂとに囲まれた空間には、捲回電極体３０が収容される。ケース本体２１の側壁２１ｂは、ケース本体２１の開口部２１ｃを形成している。

図２に示すように、捲回電極体３０は、長尺シート状の正極電極４０と長尺シート状の負極電極５０との間にセパレータ６０を介在させた状態で捲回させることにより構成されている。正極電極４０及び負極電極５０は、捲回軸Ｏを捲回中心として捲回されている。正極電極４０及び負極電極５０は、図２中の右回り方向に示す捲回軸Ｏを捲回中心とする捲回方向Ｃに沿って捲回されている。本実施形態の捲回電極体３０は、捲回軸Ｏがケース本体２１の底壁２１ａに交わるように配置される縦捲回型をなしている。

図３（ｂ）に示すように、正極電極４０は、集電体としての正極集電体４１と、複数の活物質層としての正極活物質層４２とを有している。正極集電体４１は、アルミニウム箔である。正極集電体４１は、長尺シート状の正極本体部４１ａと、正極本体部４１ａの長手方向に沿う一縁部から突出する複数の正極タブ４１ｂとを有している。正極本体部４１ａの長手方向は、正極電極４０の長手方向であり、正極本体部４１ａの短手方向は、正極電極４０の短手方向である。

図２に示すように、正極活物質層４２は、正極本体部４１ａの両面に形成されている。正極本体部４１ａの両面に存在する複数の正極活物質層４２は、正極本体部４１ａの長手方向に間隔を空けて配置されている。ここで、正極電極４０の長手方向と正極電極４０の捲回方向Ｃとは一致しているため、正極本体部４１ａの両面に存在する複数の正極活物質層４２は、捲回方向Ｃに沿って間隔を空けて配置されている。正極活物質層４２の形状は、全ての正極活物質層４２において同じであり、本実施形態では長方形状である。

図３（ｂ）に示すように、各正極活物質層４２の長手方向は、正極本体部４１ａの長手方向と一致し、各正極活物質層４２の短手方向は、正極本体部４１ａの短手方向と一致している。正極活物質層４２の長手方向の塗工幅Ｗ１は、全ての正極活物質層４２において同じである。また、正極活物質層４２の短手方向の寸法は、全ての正極活物質層４２において同じである。なお、正極活物質層４２の短手方向の寸法は、正極集電体４１の正極本体部４１ａの短手方向の寸法と同じである。

図２に示すように、正極電極４０は、正極集電体４１上に正極活物質層４２が存在する複数の塗工部としての正極塗工部４３と、正極集電体４１上に正極活物質層４２が存在せず、正極集電体４１が露出する複数の未塗工部としての正極未塗工部４４とを有している。正極塗工部４３と正極未塗工部４４とは、正極電極４０の長手方向に沿って交互に設けられている。

図３（ｂ）に示すように、正極電極４０の長手方向における正極未塗工部４４の幅Ｗ１２は、正極未塗工部４４毎に異なる。詳しくは、各正極未塗工部４４の幅Ｗ１２は、正極電極４０の長手方向の第１端４０ａ側に位置する正極未塗工部４４ほど小さく、正極電極４０の長手方向の第２端４０ｂ側に位置する正極未塗工部４４ほど大きくなっている。つまり、正極電極４０の第１端４０ａから第２端４０ｂに向けて正極未塗工部４４の幅Ｗ１２は、徐々に大きくなっている。

各正極タブ４１ｂは、正極活物質層４２が存在せず、正極集電体４１が露出した部分である。正極タブ４１ｂの形状は、全ての正極タブ４１ｂにおいて同じであり、本実施形態では矩形状である。各正極タブ４１ｂは、正極本体部４１ａにおける正極塗工部４３を構成する部分の一縁部から突出している。つまり、各正極タブ４１ｂは、正極本体部４１ａの長手方向において各正極塗工部４３に対応する位置に配置されている。さらに、各正極タブ４１ｂは、正極活物質層４２の長手方向の一端寄りに位置する正極タブ４１ｂと、正極活物質層４２の長手方向の他端寄りに位置する正極タブ４１ｂとが正極本体部４１ａの長手方向において交互に存在するように配置されている。

図３（ａ）に示すように、負極電極５０は、集電体としての負極集電体５１と、複数の活物質層としての負極活物質層５２とを有している。負極集電体５１は、銅箔である。負極集電体５１は、長尺シート状の負極本体部５１ａと、負極本体部５１ａの長手方向に沿う一縁部から突出する複数の負極タブ５１ｂとを有している。負極本体部５１ａの長手方向は、負極電極５０の長手方向であり、負極本体部５１ａの短手方向は、負極電極５０の短手方向である。

図２に示すように、負極活物質層５２は、負極本体部５１ａの両面に形成されている。負極本体部５１ａの両面に存在する複数の負極活物質層５２は、負極本体部５１ａの長手方向に間隔を空けて配置されている。ここで、負極電極５０の長手方向と負極電極５０の捲回方向Ｃとは一致しているため、負極本体部５１ａの両面に存在する複数の負極活物質層５２は、捲回方向Ｃに沿って間隔を空けて配置されている。負極活物質層５２の形状は、全ての負極活物質層５２において同じであり、本実施形態では長方形状である。

図３（ａ）に示すように、各負極活物質層５２の長手方向は、負極本体部５１ａの長手方向と一致し、各負極活物質層５２の短手方向は、負極本体部５１ａの短手方向と一致している。負極活物質層５２の長手方向の塗工幅Ｗ２は、全ての負極活物質層５２において同じである。また、負極活物質層５２の短手方向の寸法は、全ての負極活物質層５２において同じである。なお、負極活物質層５２の塗工幅Ｗ１は、正極活物質層４２の塗工幅Ｗ２よりも大きい。また、負極活物質層５２の短手方向の寸法は、負極集電体５１の負極本体部５１ａの短手方向の寸法と同じである。

図２に示すように、負極電極５０は、負極集電体５１上に負極活物質層５２が存在する複数の塗工部としての負極塗工部５３と、負極集電体５１上に負極活物質層５２が存在せず、負極集電体５１が露出する複数の未塗工部としての負極未塗工部５４とを有している。負極塗工部５３と負極未塗工部５４とは、負極電極５０の長手方向に沿って交互に設けられている。

図３（ａ）に示すように、負極電極５０の長手方向における負極未塗工部５４の幅Ｗ２２は、負極未塗工部５４毎に異なる。詳しくは、各正極未塗工部４４の幅Ｗ２２は、負極電極５０の長手方向の第１端４０ａ側に位置する負極未塗工部５４ほど小さく、負極電極５０の長手方向の第２端４０ｂに位置する負極未塗工部５４ほど大きくなっている。つまり、負極電極５０の第１端４０ａから第２端４０ｂに向けて負極未塗工部５４の幅Ｗ２２は徐々に大きくなっている。なお、後述するが、捲回電極体３０の最外層は、負極電極５０により構成されている。そして、負極電極５０の捲き終わりである捲回終端部５５は、負極未塗工部５４により構成されている。すなわち、負極電極５０の第２端５０ｂは、負極未塗工部５４に位置しており、第２端５０ｂを有する負極未塗工部５４が捲回終端部５５となる。

各負極タブ５１ｂは、負極活物質層５２が存在せず、負極集電体５１が露出した部分である。負極タブ５１ｂの形状は、全ての負極タブ５１ｂにおいて同じであり、本実施形態では矩形状である。各負極タブ５１ｂは、負極本体部５１ａにおける負極塗工部５３を構成する部分の一縁部から突出している。つまり、各負極タブ５１ｂは、負極本体部５１ａの長手方向において各負極塗工部５３に対応する位置に配置されている。さらに、各負極タブ５１ｂは、負極活物質層５２の長手方向の一端寄りに位置する負極タブ５１ｂと、負極活物質層５２の長手方向の他端寄りに位置する負極タブ５１ｂとが負極本体部５１ａの長手方向において交互に存在するように配置されている。

図２に示すように、捲回電極体３０は、複数の正極塗工部４３及び複数の負極塗工部５３がセパレータ６０を介して積層された塗工積層部３１と、複数の正極未塗工部４４及び複数の負極未塗工部５４がセパレータ６０を介して積層された未塗工積層部３２とを有している。複数の正極塗工部４３及び複数の負極塗工部５３が積層される方向を積層方向Ｘとし、捲回軸Ｏの延びる方向を軸方向Ｙとし、軸方向Ｙと積層方向Ｘとに直交する方向を幅方向Ｚとすると、未塗工積層部３２は、幅方向Ｚにおいて、塗工積層部３１を挟み込むように配置されている。本実施形態の未塗工積層部３２は、円弧状に湾曲している。塗工積層部３１は、積層方向Ｘにおいて正極塗工部４３と負極塗工部５３とがセパレータ６０を介して交互に積層されている。また、捲回電極体３０は、積層方向Ｘの両側に一対の扁平面３３を有しており、扁平面３３は、塗工積層部３１により形成されている。なお、上記したように正極電極４０の第１端４０ａから第２端４０ｂに向けて正極未塗工部４４の幅Ｗ１２は徐々に大きくなっており、且つ負極電極５０の第１端５０ａから第２端５０ｂに向けて負極未塗工部５４の幅Ｗ２２は徐々に大きくなっている。そのため、軸方向Ｙにおいて捲回電極体３０を見たとき、複数の正極未塗工部４４及び複数の負極未塗工部５４の捲回方向Ｃに沿った長さは、捲回電極体３０の捲回軸Ｏから離れるほど長くなる。

本実施形態において、セパレータ６０は２枚採用されている。セパレータ６０は、電気導電にかかるリチウムイオンが通過可能な多孔質膜である。２枚のセパレータ６０は、正極電極４０の両面を覆うように配置されている。そのため、塗工積層部３１において、２枚のセパレータ６０は、正極電極４０の正極活物質層４２と負極電極５０の負極活物質層５２との間に配置されている。また、未塗工積層部３２において、２枚のセパレータ６０は、正極電極４０の正極未塗工部４４と負極電極５０の負極未塗工部５４との間に配置されている。本実施形態では、捲回電極体３０の最外層は、負極電極５０により構成されている。したがって、セパレータ６０は、捲回電極体３０の最外層に位置せず、捲回電極体３０の内部に位置している。

捲回電極体３０は、正極電極４０と、負極電極５０と、２枚のセパレータ６０との捲回体を積層方向Ｘにおいて押しつぶして拉げさせることにより扁平形状に形成される。そのため、捲回電極体３０の塗工積層部３１における正極活物質層４２と負極活物質層５２とは、セパレータ６０に対して密着させた状態に維持されている。なお、本実施形態では、未塗工積層部３２は、円弧状に湾曲しているが、上記したように捲回電極体３０を拉げさせたときになりゆきで変形が生じることがある。そのため、未塗工積層部３２は、円弧状に湾曲していることに限らず、幅方向Ｚにおいて塗工積層部３１を挟み込むように配置されていれば、どのような形状であってもよい。

図１に示すように、捲回電極体３０は、正極タブ群３６と、負極タブ群３７とを有している。正極タブ群３６は、正極電極４０と、負極電極５０と、２枚のセパレータ６０を捲回することにより捲回電極体３０を構成したとき、正極集電体４１における塗工積層部３１に位置する複数の正極タブ４１ｂを積層方向Ｘに寄り集めることにより構成されている。負極タブ群３７は、正極電極４０と、負極電極５０と、２枚のセパレータ６０を捲回することにより捲回電極体３０を構成したとき、負極集電体５１における塗工積層部３１に位置する複数の負極タブ５１ｂを積層方向Ｘに寄り集めることにより構成されている。

二次電池１０は、捲回電極体３０と電気を授受するための正極端子構造１５及び負極端子構造１６を備えている。正極端子構造１５は、正極タブ群３６と接続された板状の正極導電部材１５ａと、正極導電部材１５ａから突出する棒状の正極端子１５ｂとを有している。負極端子構造１６は、負極タブ群３７と接続された板状の負極導電部材１６ａと、負極導電部材１６ａから突出する棒状の負極端子１６ｂとを有している。正極端子１５ｂ及び負極端子１６ｂはそれぞれ、蓋体２２を貫通してケース２０の外部に突出する。正極端子１５ｂには、蓋体２２と正極端子１５ｂとを絶縁するための絶縁リング１９が取り付けられる。負極端子１６ｂには、蓋体２２と負極端子１６ｂとを絶縁するための絶縁リング１９が取り付けられる。

図２に示すように、捲回電極体３０の未塗工積層部３２を構成する複数の正極未塗工部４４及び複数の負極未塗工部５４には、保護層７０が設けられている。保護層７０は、アルミナを主成分とする絶縁材料により構成されている。アルミナは、絶縁性金属酸化物である。保護層７０は、いわゆる耐熱層（ＨＲＬ：Heat Resistance Layer）である。保護層７０は、未塗工積層部３２の最内層における正極未塗工部４４の外面に設けられている。保護層７０は、未塗工積層部３２の最内層における負極未塗工部５４の外面に設けられている。保護層７０は、未塗工積層部３２の最外層において、負極未塗工部５４における内面に設けられている。保護層７０は、未塗工積層部３２の最内層と最外層との間に位置する中層において、正極未塗工部４４及び負極未塗工部５４の両面に設けられている。すなわち、捲回電極体３０の未塗工積層部３２において、セパレータ６０を介して対向する正極電極４０の正極未塗工部４４と負極電極５０の負極未塗工部５４のいずれか一方には、保護層７０が設けられている。軸方向Ｙにおいて捲回電極体３０を見たとき、保護層７０は、正極未塗工部４４及び負極未塗工部５４の全域に設けられている。

保護層７０の構成について図４にしたがってより詳細に説明する。なお、図４に示す保護層７０は、上記した捲回電極体３０の中層に位置する部分の一部を抜き出して示しているが、捲回電極体３０の最内層及び最外層であっても同様の構成を有している。

図４に示すように、保護層７０の厚さは、正極活物質層４２及び負極活物質層５２よりも薄い。保護層７０は、正極未塗工部４４及び負極未塗工部５４において、正極集電体４１及び負極集電体５１の短手方向の全長に亘って設けられている。すなわち、正極電極４０及び負極電極５０を捲回方向Ｃに沿って捲回して捲回電極体３０を構成したとき、保護層７０は、図２に示す軸方向Ｙの全長に亘って設けられている。なお、保護層７０は、正極集電体４１及び負極集電体５１に対して正極活物質層４２及び負極活物質層５２が形成された後に正極未塗工部４４及び負極未塗工部５４に対してアルミナを主成分とするスラリーを塗工することにより形成される。

図２に示すように、捲回電極体３０の最外層は、負極電極５０により構成されている。捲回電極体３０において、負極電極５０の捲き終わりである捲回終端部５５は、負極電極５０の負極未塗工部５４により構成されている。一対の扁平面３３の一方を第１扁平面３３ａ、他方を第２扁平面３３ｂとする。未塗工積層部３２のうち、第１扁平面３３ａに連続する未塗工積層部３２を第１未塗工積層部３２ａとし、幅方向Ｚにおいて第１未塗工積層部３２ａと反対側に位置する未塗工積層部３２を第２未塗工積層部３２ｂとする。捲回終端部５５は、負極電極５０の長手方向に沿って第２未塗工積層部３２ｂに重なる位置まで延びている。すなわち、捲回終端部５５は、捲回電極体３０の一対の扁平面３３から外れた位置に配置されている。ここで、捲回電極体３０の最外層に位置する負極電極５０と正極電極４０とを絶縁しているセパレータ６０は、捲回終端部５５と第２未塗工積層部３２ｂとの間に介在している。そして、第２未塗工積層部３２ｂにセパレータ６０と捲回終端部５５が積層された状態となる。捲回終端部５５と第２未塗工積層部３２ｂとは、負極電極５０の長手方向に沿って貼り付けられた長尺状のテープ材８０により固定されている。捲回終端部５５は、負極未塗工部５４により構成されていることから、テープ材８０の長手方向における一端部８１は、負極未塗工部５４の金属面に貼り付けられている。テープ材８０の長手方向における他端部８２は、第２未塗工積層部３２ｂの表面をなす負極電極５０の負極集電体５１の金属面に貼り付けられている。すなわち、テープ材８０は、一対の扁平面３３から外れた位置に配置されている。

図５に示すように、テープ材８０は、捲回電極体３０の軸方向Ｙにおいて、捲回電極体３０の中央部を挟み込むように２つ設けられている。
本実施形態の作用及び効果について説明する。

（１−１）テープ材８０が貼り付けられる捲回終端部５５の表面及び第２未塗工積層部３２ｂの表面は、金属面である。よって、テープ材８０が貼り付け易く、且つ剥がれ難い。したがって、捲回電極体３０の捲回状態を維持し易い。

（１−２）セパレータ６０により捲回終端部５５と第２未塗工積層部３２ｂとの摩擦による摩耗粉が発生することを抑制できる。したがって、捲回電極体３０の短絡を抑制することができる。

（１−３）未塗工積層部３２に位置するセパレータ６０が破れても正極未塗工部４４と負極電極５０の負極未塗工部５４との間に保護層７０が介在している。この保護層７０により正極未塗工部４４と負極未塗工部５４とが接触することを抑制できる。したがって、捲回電極体３０の未塗工積層部３２における短絡を抑制できる。

（１−４）保護層７０は、正極集電体４１及び負極集電体５１に対して正極活物質層４２及び負極活物質層５２が形成された後にアルミナを主成分とするスラリーを塗工することにより形成される。そのため、正極未塗工部４４及び負極未塗工部５４に保護層７０を形成するときに、隣り合う正極塗工部４３又は隣り合う負極塗工部５３により保護層７０を形成するスラリーの塗工位置決めができる。そのため、保護層７０の位置ずれを抑制できる。

（１−５）正極塗工部４３の正極活物質層４２の塗工幅Ｗ１は全ての正極活物質層４２において同じであり、且つ負極塗工部５３の負極活物質層５２の塗工幅Ｗ２は全ての負極活物質層５２において同じである。そのため、正極電極４０と、負極電極５０と、２枚のセパレータ６０との捲回体を扁平形状となるように拉げさせたとき、捲回電極体３０の塗工積層部３１における正極活物質層４２及び負極活物質層５２に均一に面圧が作用するため、捲回電極体３０の電気導電にかかる反応むらを抑制できる。

＜第２実施形態＞
以下、蓄電装置を二次電池に具体化した第２実施形態を図６にしたがって説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は割愛する。

図５に示すように、捲回電極体３０の最外層の次に捲回軸Ｏから離間した位置に配置される正極電極４０の捲き終わりを次捲回終端部５６とする。次捲回終端部５６は、正極電極４０の正極未塗工部４４により構成されている。次捲回終端部５６は、捲回方向Ｃにおいて捲回終端部５５と同じ位置に配置されている。次捲回終端部５６は、捲回方向Ｃに沿って第２未塗工積層部３２ｂに重なる位置まで延びている。すなわち、次捲回終端部５６は、一対の扁平面３３から外れた位置に配置されている。ここで、捲回電極体３０の正極電極４０のうち、最も捲回軸Ｏから離間している正極電極４０を挟み込んでいる２枚のセパレータ６０のうち捲回軸Ｏの近くに位置するセパレータ６０は、次捲回終端部５６と第２未塗工積層部３２ｂとの間に介在している。また、捲回電極体３０の正極電極４０のうち、最も捲回軸Ｏから離間している正極電極４０を挟み込んでいる２枚のセパレータ６０のうち捲回軸Ｏから遠くに位置するセパレータ６０は、次捲回終端部５６と捲回終端部５５との間に介在している。捲回電極体３０の正極電極４０のうち、最も捲回軸Ｏから離間している正極電極４０を挟み込んでいる２枚のセパレータ６０のうち捲回軸Ｏから遠くに位置するセパレータ６０は、第１実施形態における捲回電極体３０の最外層に位置する負極電極５０と正極電極４０とを絶縁しているセパレータ６０と同義である。

また、次捲回終端部５６の先端５６ａは、絶縁材料からなる第１絶縁部５７により覆われている。第１絶縁部５７は、例えば樹脂により構成されている。第１絶縁部５７は、軸方向Ｙにおいて次捲回終端部５６の先端５６ａの全長に亘って設けられている。捲回終端部５５の先端５５ａは、絶縁材料からなる第２絶縁部５８により覆われている。第２絶縁部５８は、例えば樹脂により構成されている。第２絶縁部５８は、軸方向Ｙにおいて捲回終端部５５の先端５５ａの全長に亘って設けられている。上記のように構成することにより、第２未塗工積層部３２ｂにセパレータ６０、第１絶縁部５７、次捲回終端部５６、第２絶縁部５８、及び捲回終端部５５が積層された状態となる。ここで、第１絶縁部５７及び第２絶縁部５８は、正極集電体４１及び負極集電体５１と比較して非常に薄く形成されている。そのため、第１絶縁部５７及び第２絶縁部５８の表面は、次捲回終端部５６及び捲回終端部５５の表面をなす金属面と同程度に滑らかな平面となる。

テープ材８０の一端部８１は、捲回終端部５５の先端５５ａを覆う第２絶縁部５８に貼り付けられている。第２絶縁部５８の表面が捲回終端部５５の表面をなす金属面と同程度に滑らかな平面をなしているため、テープ材８０の一端部８１は貼り付け易く、且つ剥がれ難い。テープ材８０の他端部８２は、第２未塗工積層部３２ｂの表面をなす負極電極５０の負極集電体５１の金属面に貼り付けられている。よって、捲回終端部５５と第２未塗工積層部３２ｂとは、負極電極５０の長手方向に沿って貼り付けられたテープ材８０により固定されている。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
（２−１）セパレータ６０により次捲回終端部５６と第２未塗工積層部３２ｂとの摩擦による摩耗粉が発生することを抑制できる。また、セパレータ６０により次捲回終端部５６と捲回終端部５５との接触による捲回電極体３０の短絡を抑制できる。

（２−２）第１絶縁部５７により次捲回終端部５６の先端５６ａがエッジとなり、セパレータ６０が破れることを抑制できる。
（２−３）第２絶縁部５８により捲回終端部５５の先端５５ａがエッジとなり、セパレータ６０が破れることを抑制できる。

（２−４）捲回終端部５５が負極未塗工部５４により構成され、且つ次捲回終端部５６が正極未塗工部４４により構成されていることにより正極電極４０及び負極電極５０を捲回方向Ｃに沿って捲回させるときに正極活物質層４２及び負極活物質層５２を把持する必要がなくなる。したがって、捲回終端部５５及び次捲回終端部５６により捲回電極体３０の生産工程における正極活物質層４２及び負極活物質層５２の歪みを抑制できる。

＜第３実施形態＞
以下、蓄電装置を二次電池に具体化した第３実施形態を図７にしたがって説明する。なお、基本的な構成は第２実施形態と同じであるが、第２実施形態との主な相違点は、第２絶縁部が割愛され、捲回終端部の配置が変更された点である。第２実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明は割愛する。

図７に示すように、捲回電極体３０の捲回終端部５５は、捲回方向Ｃにおいて第１絶縁部５７を越える位置に配置されている。捲回終端部５５の先端５５ａと第２未塗工積層部３２ｂとは、テープ材８０により固定されている。

本実施形態の作用及び効果について説明する。
（３−１）テープ材８０が第１絶縁部５７に重なることがないため、テープ材８０の変形が抑制される。そのため、テープ材８０をより滑らかな状態で貼り付けることができる。よって、テープ材８０が剥がれ難くなる。したがって、捲回電極体３０の捲回状態をより維持しやすくなる。

なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

〇 第１実施形態においても第２実施形態と同様に捲回終端部５５の先端５５ａを第２絶縁部５８で覆うように変更してもよい。
〇 第１の実施形態において、捲回電極体３０の最外層に位置する負極電極５０と正極電極４０とを絶縁しているセパレータ６０は、捲回終端部５５と第２未塗工積層部３２ｂとの間に介在しているが、これに限らない。例えば、捲回電極体３０の正極電極４０のうち、最も捲回軸Ｏから離間している正極電極４０を挟み込んでいる２枚のセパレータ６０のうち捲回軸Ｏの近くに位置するセパレータ６０を捲回終端部５５と第２未塗工積層部３２ｂとの間に介在されてもよい。

〇 第１実施形態において、セパレータ６０が捲回終端部５５と第２未塗工積層部３２ｂとの間に介在されていたが、これに限らない。例えば、捲回終端部５５を第２未塗工積層部３２ｂに直接積層するように変更してもよい。

〇 図８に示すように、第２実施形態における第２絶縁部５８を割愛してもよい。このように変更した場合、第２未塗工積層部３２ｂにセパレータ６０、第１絶縁部５７、次捲回終端部５６、及び捲回終端部５５が積層された状態となる。

テープ材８０の一端部８１は、捲回終端部５５を構成する負極未塗工部５４の金属面に貼り付けられている。テープ材８０の他端部８２は、第２未塗工積層部３２ｂの表面をなす負極電極５０の負極集電体５１の金属面に貼り付けられている。なお、本変更例を採用する場合、捲回終端部５５の先端５５ａが第１絶縁部５７に対応する位置にあることが好ましい。このように変更することにより、捲回終端部５５の先端５５ａがエッジとなりセパレータ６０を破ったとしても捲回終端部５５の先端５５ａは、第１絶縁部５７に接触するため、捲回終端部５５と次捲回終端部５６との接触による捲回電極体３０の短絡を抑制できる。

〇 また、図８に示す変更例において、第１絶縁部５７を割愛してもよい。このように変更した場合、第２未塗工積層部３２ｂにセパレータ６０、次捲回終端部５６、及び捲回終端部５５が積層された状態となる。ただし、捲回終端部５５と次捲回終端部５６との間には、セパレータ６０を必ず介在させる。

〇 第１実施形態において、正極電極４０と負極電極５０との位置を入れ替えてもよい。この場合、捲回電極体３０の最外層は、正極電極４０により構成される。捲回電極体３０において、正極電極４０の巻き終わりである捲回終端部５５は、正極電極４０の正極未塗工部４４により構成される。捲回終端部５５は、正極未塗工部４４により構成されていることから、テープ材８０の一端部８１は、捲回終端部５５を構成する正極未塗工部４４の金属面に貼り付けられる。テープ材８０の他端部８２は、第２未塗工積層部３２ｂの表面をなす正極電極４０の正極集電体４１の金属面に貼り付けられる。

〇 第２及び第３実施形態において、正極電極４０と負極電極５０とを入れ替えてもよい。この場合、上記の変更例と同様に、捲回終端部５５は、正極未塗工部４４により構成される。また、次捲回終端部５６は、負極電極５０の捲き終わりを示している。次捲回終端部５６は、負極電極５０の負極未塗工部５４により構成される。

〇 第１絶縁部５７及び第２絶縁部５８は、樹脂で構成されていなくてもよい。第１絶縁部５７及び第２絶縁部５８は、絶縁材料により構成されていればどのような材質で構成されていてもよい。

〇 テープ材８０は、捲回方向Ｃの軸方向Ｙにおいて、捲回電極体３０の中央部を含むように１つ設けられていてもよい。
〇 図９に示すように、捲回電極体３０には、積層方向Ｘにおいて塗工積層部３１を固定する積層固定テープ材１００が貼り付けられていてもよい。積層固定テープ材１００は、２つ採用されている。２つの積層固定テープ材１００は、幅方向Ｚにおいて捲回電極体３０の中央部を挟み込むように配置されている。２つの積層固定テープ材１００の両端部は、一対の扁平面３３のうち第２扁平面３３ｂに位置している。すなわち、２つの積層固定テープ材１００は、捲回電極体３０の軸方向Ｙにおける上面及び下面を覆うように貼り付けられている。２つの積層固定テープ材１００により第１扁平面３３ａと第２扁平面３３ｂとから塗工積層部３１の積層状態を維持するように拘束力が発生する。よって、捲回電極体３０の捲回状態をより維持しやすくなる。また、上記各実施形態では、説明を割愛したが、ケース２０の蓋体２２には、電解液をケース２０に注液するための注液口１４が設けられている。２つの積層固定テープ材１００は、軸方向Ｙにおいて注液口１４に重ならない位置に配置されている。よって、注液口１４から注液される電解液を２つの積層固定テープ材１００に干渉されることなく、捲回電極体３０に含侵させることができる。なお、二次電池１０において、注液口１４から電解液が注液された後、注液口１４は注液栓１７により閉塞される。なお、注液口１４は、蓋体２２ではなくケース本体２１に設けられていてもよい。このように変更しても、注液口１４は、軸方向Ｙにおいて２つの積層固定テープ材１００に重ならない位置に配置される。

〇 また、図９に示すように、上記各実施形態では、説明を割愛したが、ケース２０の蓋体２２には、圧力開放弁１８が設けられている。圧力開放弁１８は、ケース２０内でガスが発生した際、ケース２０内の圧力が上昇し過ぎないように、ケース２０内の圧力が所定の圧力である開放圧に達した場合に開裂する。よって、ケース２０の内外が連通された状態になるため、ケース２０内の圧力がケース２０外に開放される。

圧力開放弁１８が開放された状態で放置されると、開放された圧力開放弁１８からケース２０の内部に異物が入り込む虞がある。当該異物は、捲回電極体３０を短絡させる虞があることから、圧力開放弁１８が開放されたときにケース２０の内部の可燃性の電解液がケース２０外に排出されることが好ましい。そこで、圧力開放弁１８の配置を以下のように変更してもよい。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、圧力開放弁１８は、捲回電極体３０の幅方向Ｚに対応するケース本体２１の側壁２１ｂに設けられていてもよい。ただし、電解液は、ケース本体２１の底壁２１ａに溜まるため、圧力開放弁１８は、ケース本体２１の高さ方向における中央部ｍよりもケース本体２１の底壁２１ａ寄りに配置されているとよい。このように変更することにより、ケース２０内の圧力が所定の圧力である開放圧に達した場合に開裂すると同時に、ケース２０の内部の電解液をケース２０外に排出できる。なお、圧力開放弁１８は、捲回電極体３０の積層方向Ｘに対応するケース本体２１の側壁２１ｂに設けられていてもよい。すなわち、圧力開放弁１８は、ケース本体２１の側壁２１ｂにおいて中央部ｍよりもケース本体２１の底壁２１ａ寄りに配置されていればよい。

〇 また、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、圧力開放弁１８は、ケース本体２１の底壁２１ａに設けられていてもよい。圧力開放弁１８は、捲回電極体３０の幅方向Ｚにおいて、底壁２１ａの両端に設けられるように変更してもよい。このように変更してもケース２０内の圧力が所定の圧力である開放圧に達した場合に開裂すると同時に、ケース２０の内部の電解液をケース２０外に排出できる。

〇 保護層７０の配置は、以下のように変更してもよい。未塗工積層部３２の最内層において、保護層７０を割愛する。未塗工積層部３２の最外層において、保護層７０は、負極未塗工部５４における内面に設けられている。未塗工積層部３２の中層において、保護層７０は、正極未塗工部４４及び負極未塗工部５４における内面に設けられている。

〇 また、保護層７０の配置を次のように変更してもよい。保護層７０は、未塗工積層部３２の最内層における正極未塗工部４４の外面に設けられている。保護層７０は、未塗工積層部３２の最内層における負極未塗工部５４の外面に設けられている。未塗工積層部３２の最外層において、保護層７０は、負極未塗工部５４における外面に設けられている。未塗工積層部３２の中層において、正極未塗工部４４及び負極未塗工部５４における外面に設けられている。すなわち、捲回電極体３０の未塗工積層部３２においてセパレータ６０を介して対向する正極未塗工部４４と負極未塗工部５４のいずれか一方に保護層７０が設けられていればよい。

〇 保護層７０は、正極電極４０及び負極電極５０の長手方向の全長に亘って設けられていてもよい。このように変更しても、保護層７０を構成するアルミナは、電気導電にかかるリチウムイオンが通過可能な特性を有している。そのため、保護層７０を正極電極４０及び負極電極５０の長手方向の全長に亘って設けるように変更しても、保護層７０が正極活物質層４２と負極活物質層５２との間のイオン交換を妨げることがないため、二次電池１０の機能を損なうことなく、保護層７０を設けることができる。

〇 また、保護層７０を絶縁材料としての樹脂により構成してもよい。ただし、樹脂には、電気導電にかかるリチウムイオンを通過させる特性を有していない。そのため、保護層７０を樹脂により構成する場合、保護層７０は正極未塗工部４４及び負極未塗工部５４にのみ配置する。

〇 保護層７０は、正極集電体４１及び負極集電体５１に対して正極活物質層４２及び負極活物質層５２が形成された後にアルミナを主成分とするスラリーを塗工することにより形成されていたが、これに限らない。例えば、正極集電体４１及び負極集電体５１に対してアルミナを主成分とするスラリーを塗工して保護層７０を形成した後に、正極活物質層４２及び負極活物質層５２を形成するように変更してもよい。このように変更する場合、アルミナを主成分とするスラリーの塗工厚さを可能な限り薄くする。当該スラリーの塗工厚さを薄くすることにより、保護層７０が必要以上に拡散することなく保護層７０の位置決め精度を向上させることができる。そして、保護層７０の位置決め精度が向上することにより、正極活物質層４２及び負極活物質層５２の位置決め精度も向上させることができる。なお、保護層７０を構成する上記スラリーを薄くすることが可能であれば、例えば一般的なグラビア塗工等の精度の高い塗工技術を用いることができる。

〇 捲回電極体３０において、未塗工積層部３２に設けられている保護層７０を割愛してもよい。
〇 複数の正極塗工部４３における正極活物質層４２の塗工幅Ｗ１が全ての正極活物質層４２において同じであり、複数の負極塗工部５３における負極活物質層５２の塗工幅Ｗ２が全ての負極活物質層５２において同じであったが、これに限らない。捲回電極体３０の電気導電にかかる正極活物質層４２と負極活物質層５２との反応を妨げない範囲であれば、塗工幅Ｗ１，Ｗ２は適宜変更してもよい。

〇 正極電極４０において、正極活物質層４２は正極集電体４１の片面にのみ存在してもよい。負極電極５０において、負極活物質層５２は負極集電体５１の片面にのみ存在してもよい。ただし、捲回電極体３０の塗工積層部３１において、セパレータ６０を介して正極活物質層４２と負極活物質層５２とを互いに対向させる。

〇 正極活物質層４２の短手方向の寸法は、正極集電体４１の正極本体部４１ａの短手方向の寸法と同じであり、負極活物質層５２の短手方向の寸法は、負極集電体５１の負極本体部５１ａの短手方向の寸法と同じであったが、これに限らない。例えば、正極活物質層４２の短手方向の寸法を正極本体部４１ａの短手方向の寸法よりも短くし、負極活物質層５２の短手方向の寸法を負極本体部５１ａの短手方向の寸法よりも短くしてもよい。すなわち、正極タブ４１ｂが突出する正極本体部４１ａの長手方向に沿う一縁部は、正極活物質層４２が塗工されていない未塗工の部分が形成され、負極タブ５１ｂが突出する負極本体部５１ａの長手方向に沿う一縁部は、負極活物質層５２が塗工されていない未塗工の部分が形成されていてもよい。

〇 捲回電極体３０は、捲回軸Ｏがケース本体２１の底壁２１ａに交わるように配置される縦捲回型をなしていたが、これに限らない。捲回電極体３０は、捲回軸Ｏがケース本体２１の側壁２１ｂに交わるように配置される横捲回型をなしていてもよい。

〇 捲回電極体３０が横捲回型をなしている場合、捲回電極体３０の捲回終端部５５をケース本体２１の開口部２１ｃ側に位置させることが好ましい。一般的に二次電池１０は、ケース本体２１の底壁２１ａ側から冷却されることが知られている。例えば捲回電極体３０の捲回終端部５５がケース本体２１の底壁２１ａ側に位置していると、テープ材８０が捲回電極体３０とケース本体２１の底壁２１ａとの間に介在されてしまい、二次電池１０の冷却の妨げとなる虞がある。よって、捲回電極体３０の捲回終端部５５をケース本体２１の開口部２１ｃ側に位置させることにより二次電池１０の冷却効果を向上させることができる。

〇 捲回電極体３０を横捲回型に変更した場合、捲回電極体３０は、正極タブ群３６及び負極タブ群３７の構成を適宜変更することが好ましい。
〇 捲回電極体３０と電気を授受できるのであれば、正極端子構造１５及び負極端子構造１６の構成は適宜変更してもよい。

〇 二次電池１０は、リチウムイオン二次電池に限らず、他の二次電池であってもよい。要は、正極用の活物質と負極用の活物質との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。

〇 蓄電装置は、例えばキャパシタなどの二次電池１０以外の蓄電装置にも適用できる。

１０…二次電池、３０…捲回電極体、３１…塗工積層部、３２…未塗工積層部、３３…一対の扁平面、３３ａ…第１扁平面、３３ｂ…第２扁平面、４０…正極電極、４１…正極集電体、４２…正極活物質層、４３…正極塗工部、４４…正極未塗工部、５０…負極電極、５１…負極集電体、５２…負極活物質層、５３…負極塗工部、５４…負極未塗工部、５５…捲回終端部、５５ａ…捲回終端部の先端、５６…次捲回終端部、５６ａ…次捲回終端部の先端、５７…第１絶縁部、５８…第２絶縁部、６０…セパレータ、７０…保護層、８０…テープ材、Ｃ…捲回方向、Ｏ…捲回軸、Ｘ…積層方向、Ｙ…軸方向、Ｚ…幅方向。

Claims (6)

1. 長尺シート状の正極電極と長尺シート状の負極電極との間にセパレータを介在させた状態で捲回されることにより構成される扁平形状をなす捲回電極体を備える蓄電装置であって、
   前記正極電極及び前記負極電極は、
   金属により構成され、長尺シート状をなす集電体と、
   前記集電体の少なくとも片面に形成された複数の活物質層と、
   前記集電体上に前記活物質層が存在する複数の塗工部と、
   前記集電体上に前記活物質層が存在せず、前記集電体が露出する複数の未塗工部と、を有し、
   前記塗工部と前記未塗工部とは、前記正極電極及び前記負極電極の長手方向に沿って交互に設けられ、
   前記捲回電極体は、
   一対の扁平面と、
   複数の前記塗工部が積層される塗工積層部と、
   複数の前記未塗工部が積層される未塗工積層部と、を有し、
   捲回軸の延びる方向を軸方向とし、複数の前記塗工部が積層される方向を積層方向とし、前記軸方向と前記積層方向とに直交する方向を幅方向とすると、
   前記塗工積層部は、前記積層方向の両側に前記扁平面を形成し、
   前記未塗工積層部は、前記幅方向において、前記塗工積層部を挟み込むように配置され、
   前記捲回電極体の最外層に位置するとともに前記正極電極及び前記負極電極のいずれか一方の捲き終わりである捲回終端部は、前記未塗工部により構成され、
   前記捲回終端部と前記未塗工積層部とは、前記長手方向に沿って貼り付けられたテープ材により固定され、
   前記テープ材は、前記一対の扁平面から外れた位置に配置されていることを特徴とする蓄電装置。
2. 前記セパレータは、前記捲回終端部と前記未塗工積層部との間に介在していることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記捲回電極体の最外層の次に前記捲回軸から離間した位置に配置される前記正極電極及び前記負極電極のいずれか一方の捲き終わりである次捲回終端部は、前記未塗工部により構成され、
   前記次捲回終端部は、前記捲回軸を捲回中心とする捲回方向において捲回終端部と同じ位置に配置され、
   前記セパレータは、前記次捲回終端部と前記未塗工積層部との間、及び前記次捲回終端部と前記捲回終端部との間に介在していることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
4. 前記次捲回終端部の先端は、絶縁材料から構成された第１絶縁部により覆われていることを特徴とする請求項３に記載の蓄電装置。
5. 前記捲回終端部の先端は、絶縁材料から構成された第２絶縁部により覆われていることを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
6. 前記捲回終端部の先端は、前記捲回軸を捲回中心とする捲回方向において前記第１絶縁部を越える位置に配置されることを特徴とする請求項４に記載の蓄電装置。