JP2022023105A - 蓄電素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】電極シートのタブ側の縁部に沿って活物質非形成部が設けられた蓄電素子において、前記活物質非形成部における短絡の発生を抑制する。【解決手段】第１電極シートと、第１電極シートとは異なる極性の第２電極シートと、を備えた蓄電素子であって、第１電極シートは、第１方向に延びる縁部、及び、該縁部から第１方向に交差する第２方向に突出した第１タブを有する金属箔と、金属箔の表面に形成された活物質層と、金属箔の表面に形成された絶縁層と、を備え、第２電極シートは、第１方向に延びる縁部、及び、該縁部から第２方向に延びる第２タブを有し、第１タブと第２タブは、第２方向の同じ側に突出しており、金属箔における縁部に沿う部分及び第１タブは、活物質層が形成されていない活物質非形成部とされ、絶縁層は、活物質非形成部における第１タブの基部を含む領域に設けられ、第１タブは、絶縁層が設けられた基部において折り曲げられている。【選択図】図５

Description

本発明は、セパレータを介して積層される正極シートおよび負極シートを有する蓄電素子に関する。
リチウムイオン電池のような蓄電素子には、セパレータを介して交互に積層された正極シート及び負極シートを有する電極体が用いられることがある。一般に、正極シート及び負極シートは、金属箔の両面に活物質層が塗工されることで形成される。
特許文献１に開示されているように、蓄電素子の正極シート及び負極シートには、該シートの幅方向の一方側における直線状の縁部から幅方向の外側に突出したタブが設けられることがある。タブの少なくとも一部は、活物質層が形成されていない活物質非形成部とされ、該活物質非形成部は、集電体を介して外部端子に電気的に接続される。
この種の蓄電素子において、正極シートには、タブだけでなく、該タブ側の縁部に沿った部分にも活物質非形成部が形成されることがある。また、このように正極シートの縁部に沿って形成された活物質非形成部は、セパレータを介して負極シートの活物質層に対向配置されることがある。
特許第５３５４０４２号公報
しかしながら、上記のように正極シートのタブ側の縁部に沿って形成された活物質非形成部がセパレータを介して負極活物質層に対向配置された蓄電素子では、セパレータの位置ずれ、収縮又は破損のような何らかの原因によって、正極活物質非形成部と負極活物質層が直接対向する状態になった場合に、これらの間で短絡が生じる可能性がある。
そこで、本発明は、電極シートのタブ側の縁部に沿って活物質非形成部が設けられた蓄電素子において、前記活物質非形成部における短絡の発生を抑制することを目的とする。
本発明に係る蓄電素子は、第１電極シートと、セパレータを介して前記第１電極シートに積層され、前記第１電極シートとは異なる極性を有する第２電極シートと、を備えた蓄電素子であって、前記第１電極シートは、第１方向に延びる縁部、及び、該縁部から前記第１方向に交差する第２方向に突出した第１タブを有する金属箔と、前記金属箔の表面に形成された活物質層と、前記金属箔の表面に形成された絶縁層と、を備え、前記第２電極シートは、前記第１方向に延びる縁部、及び、該縁部から前記第２方向に延びる第２タブを有し、前記第１タブと前記第２タブは、前記第２方向の同じ側に突出しており、前記金属箔における前記縁部に沿う部分及び前記第１タブは、前記活物質層が形成されていない活物質非形成部とされ、前記絶縁層は、前記活物質非形成部における前記第１タブの基部を含む領域に設けられ、前記第１タブは、前記絶縁層が設けられた前記基部において折り曲げられていることを特徴とする。または、本発明に係る蓄電素子は、電極体を備えた蓄電素子であって、前記電極体は、第１電極シートと、前記第１電極シートとは異なる極性を有する第２電極シートと、を有し、前記第１電極シートは、金属箔と、前記金属箔に設けられた活物質層と、前記金属箔に設けられた絶縁層と、を備え、前記金属箔は、前記活物質層が設けられていない活物質非形成部を有し、前記活物質非形成部は、前記金属箔の縁部に沿って延びる第１活物質非形成部と、前記第１活物質非形成部から突出した第１タブと、を有し、前記絶縁層は、前記活物質非形成部における前記第１タブの基部を含む領域に設けられ、前記第２電極シートは、縁部、及び、該縁部から突出した第２タブを有し、前記第１タブと前記第２タブは、前記電極体の同一端面部から突出しており、前記第１タブは、前記絶縁層が設けられた前記基部において折り曲げられていることを特徴とする。
これにより、セパレータの位置ずれ、収縮又は破損等によって第１電極シートが第２電極シートに直接対向する状態になった場合でも、第１電極シートの活物質非形成部と第２電極シートとの間に絶縁層が介在することで、第１電極シートの活物質非形成部における短絡の発生を抑制できる。
本発明において、前記絶縁層は、前記活物質非形成部における前記第１タブの基部を含む領域に設けられることが好ましい。これにより、第１タブの基部における短絡の発生を抑制しつつ、該基部を絶縁層によって補強することができる。
本発明において、前記第１タブは、前記基部においてアールが付けられていることが好ましい。これにより、第１タブの基部にかかる応力を分散させて、第１タブの強度を向上させることができる。
本発明に係る蓄電素子が、前記第１電極シートを外部端子に電気的に接続させる集電体を更に備える場合、前記第１タブは、折り曲げられた状態で前記集電体に接続されてもよい。この場合、折り曲げによって応力が集中する第１タブの基部が絶縁層によって補強されていることで、第１タブの剛性、耐久性の向上を図ることができる。
本発明において、前記絶縁層における前記第１タブの表面に形成された部分は、前記第２方向において前記セパレータの縁部よりも突出していることが好ましい。これにより、セパレータの位置ずれ、収縮又は破損等によって第１タブがセパレータを介することなく第２電極シートに対向する状態になった場合でも、第１タブの金属箔と第２電極シートとの間に絶縁層が介在することで、第１タブにおける短絡の発生を抑制できる。
本発明では、前記活物質非形成部において、前記金属箔の端面にも前記絶縁層が形成されていることが好ましい。これにより、第１電極シートの活物質非形成部における短絡の発生をより効果的に抑制できる。また、第１電極シートの前記縁部の端面が絶縁層で被覆されていることにより、この縁部の端面での短絡の抑制を図りつつ、第１電極シートの縁部よりも第２方向の外側に位置するセパレータの縁部に対して、第１電極シートの縁部を近づけて配置しやすくなる。そのため、第１電極シートを第２方向に拡大することができ、これにより、電池容量の増大を図ることができる。
本発明において、前記第２電極シートが、前記第１方向に直線状に延びる縁部、及び、該縁部から前記第２方向に延びる第２タブを有する場合、前記第１タブと前記第２タブは、前記第２方向の同じ側に突出すると共に、前記第１方向に間隔を空けて配置されてもよい。この場合、この種の蓄電素子において上述の効果を得ることができる。
本発明において、前記第１電極シートが、前記第１方向に間隔を空けて配置された複数の前記第１タブを備え、前記第１電極シートと前記第２電極シートが、前記セパレータを介して相互に重ねられながら前記第２方向に平行な軸周りに巻回されることで、巻回体を形成している場合、前記巻回体は、前記複数の第１タブを積層してなる第１タブ束を備えてもよい。この場合、第１タブの基部の剛性が絶縁層によって高められていることにより、第１電極シートを巻回する際に、該第１電極シートの厚み方向に反るような第１タブの撓みが抑制される。そのため、第１電極シートを巻回して複数の第１タブを重ねるときに、第１タブ同士が引っ掛かり難くなり、これにより、各第１タブの折れが抑制される。
本発明において、前記巻回体が、前記軸の延びる方向から見て相互に平行な直線状に延びる一対のフラット部と、該一対のフラット部間を繋ぐ一対の湾曲部とを備える場合、前記第１タブ束は、前記フラット部に設けられてもよい。この場合、この種の蓄電素子において上述の効果を得ることができる。
本発明に係る蓄電素子が、複数の前記第１電極シートと複数の前記第２電極シートが前記セパレータを介して交互に積層されてなる積層体を備える場合、前記積層体は、前記複数の第１電極シートのそれぞれに設けられた前記第１タブを積層してなる第１タブ束を備えてもよい。この場合、この種の蓄電素子において上述の効果を得ることができる。
本発明によれば、セパレータの位置ずれ、収縮又は破損等によって第１電極シートが第２電極シートに直接対向する状態になった場合でも、第１電極シートの活物質非形成部と第２電極シートとの間に絶縁層が介在することで、第１電極シートの活物質非形成部における短絡の発生を抑制できる。
本発明の実施形態に係る蓄電素子を示す斜視図である。 図１のＡ－Ａ線で破断して蓄電素子の内部を示す一部破断斜視図である。 図１に示す蓄電素子の電極体の斜視図である。 図３に示す電極体の展開図である。 正極シートの正極タブ及びその周辺部を示す図４の拡大図である。 正極シートの絶縁層の第１絶縁部及びその周辺部を正極シートの長手方向から見た図５のＢ－Ｂ線断面図である。 正極シートの絶縁層の第２絶縁部及びその周辺部を正極シートの長手方向から見た図５のＣ－Ｃ線断面図である。 正極シートの絶縁層の第２絶縁部及びその周辺部を正極タブの突出方向から見た図５のＤ－Ｄ線断面図である。 本発明の別の実施形態に係る蓄電素子の電極体を模式的に示す分解斜視図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、本願明細書において方向を示すために使用される「上」及び「下」を含む用語及びこれらに関連する方向を示す用語は、添付図面に図示された蓄電素子の姿勢における方向を示すものであり、必ずしも実際の使用状態における方向と一致するものでない。
図１は、本発明の実施形態に係る蓄電素子１を示している。蓄電素子１は、例えばリチウムイオン電池等の非水電解質二次電池である。ただし、本発明は、リチウムイオン電池以外にも、キャパシタを含む種々の蓄電素子に適用できる。
図１に示すように、蓄電素子１は、例えば略直方体のケース２を有する。ケース２は、上面開口部を有するケース本体３と、ケース本体３の上面開口部を塞ぐ蓋体４とを有する。
ケース本体３の材料には、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金等の金属が用いられる。なお、ケース本体３の表面は、例えば樹脂からなる絶縁層（図示せず）で全体的に覆われるようにしてもよい。
蓋体４は例えば矩形の金属板である。蓋体４は、ケース本体３の開口縁部に溶接されている。蓋体４の表面には、正極の外部端子１１と負極の外部端子１２が固定されている。
各外部端子１１，１２は、蓋体４の上面に上ガスケット１３を介して例えばかしめによって固定されている。外部端子１１，１２の材料には、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル等の金属が用いられる。
また、蓋体４には、ケース本体３内で発生したガスをケース２の外側へ排出するためのガス排出弁８と、注液口（図示せず）が設けられている。注液口は、注液栓１０にて閉鎖されている。
図２に示すように、ケース２には、少なくとも１つの電極体２０（特許請求の範囲の「巻回体」に相当）と、電極体２０を正極及び負極の外部端子１１，１２に電気的に接続する集電体１５と、電解液（図示せず）とが収容される。
図２に図示された集電体１５は、正極の外部端子１１に接続される正極集電体であり、図２を参照する以下の説明は、正極集電体１５の構成について行われ、負極の外部端子１２に接続される負極集電体の図示及び説明は省略される。
なお、負極集電体は、以下に説明される正極集電体１５と同様に構成されているが、正極集電体１５とは異なる構成を有してもよい。また、正極集電体１５及び負極集電体は互いに異なる材料で構成されてもよい。具体的に、正極集電体１５の材料には、例えば、アルミニウム等の金属が用いられ、負極集電体の材料には、例えば、銅等の金属が用いられる。
集電体１５は、蓋体４の下面に下ガスケット１４を介して例えばかしめによって固定されている。集電体１５は、例えば、蓋体４に固定された第１平板部１５ａと、該第１平板部１５ａの縁部から湾曲しながら下方へ延びる連絡部１５ｂと、該連絡部１５ｂを介して第１平板部１５ａに連なり、該第１平板部１５ａの下方に対向配置される第２平板部１５ｃとを備えている。
第１平板部１５ａは、例えば外部端子１１から下方に延びるリベット部（図示せず）を介して、外部端子１１に電気的に接続されている。第２平板部１５ｃの下面には、電極体２０に設けられた後述のタブ３５が例えば超音波溶接により接合されており、これにより、電極体２０に電気的に接続されている。
図３及び図４を併せて参照すると、電極体２０は、いずれも一定幅の長尺な帯状である正極シート（特許請求の範囲の「第１電極シート」に相当）２１、負極シート２２（特許請求の範囲の「第２電極シート」に相当）及び微多孔性樹脂シートからなる２枚のセパレータ２３，２３を重ね合わせて、概ね高平率の長円状に巻回したものである。正極シート２１の一つの層と、それに隣接する負極シート２２の一つの層との間には、２枚のセパレータ２３，２３のうちのいずれか一方が介在している。セパレータ２３，２３は、正極シート２１及び負極シート２２よりも長尺である。これにより、電極体２０の最外層は、いずれか一方のセパレータ２３で構成されている。
正極シート２１、負極シート２２及び２枚のセパレータ２３，２３の巻回の軸線（巻回軸）は、図３において符号Ｘで概念的に示されている。電極体２０は、巻回軸Ｘが概ね、図１に示すケース本体３の底壁部と上面開口部が対向する方向（図１における上下方向）に延びる姿勢で、ケース本体３内に収容されている。
図３に示すように、巻回軸Ｘの延びる方向における電極体２０の各端部は、正極シート２１、負極シート２２及びセパレータ２３，２３の幅方向（短手方向）の端部が配置された端面部２０ａ，２０ｂとなっている。電極体２０は、巻回軸Ｘを挟んで対向配置され、巻回軸Ｘの延びる方向から見て相互に平行な直線状に延びる一対のフラット部２０ｃ，２０ｃと、巻回軸Ｘの延びる方向から見て半円状に湾曲するように延びて一対のフラット部２０ｃ，２０ｃ間を繋ぐ一対の湾曲部２０ｄ，２０ｄとを有する。
なお、フラット部２０ｃは、設計上において直線状に延びる部分である。実際にケース２に電極体２０が収容された状態において、フラット部２０ｃは、完全な直線状に配置されるとは限らず、全体的には直線に近い形状となるように撓んだ状態で配置されることもある。
図３及び図４に示すように、正極シート２１は、帯状の正極金属箔２４と、この正極金属箔２４の両面に形成された正極活物質層２５とを備える。正極金属箔２４の幅方向（短手方向）両側の縁部は、正極金属箔２４の長手方向に沿って直線状に延びるように形成されている。正極金属箔２４の幅方向の一方側（図３及び図４において下側）においては、正極金属箔２４の縁部まで正極活物質層２５が設けられている。正極金属箔２４の幅方向の他方側（図３及び図４において上側）の縁部には、正極活物質層２５を設けずに、正極金属箔２４を露出させた第１活物質非形成部３４が設けられている。正極金属箔２４の第１活物質非形成部３４は、後述する絶縁層４０（図５～図８参照）で覆われている。なお、図３においては絶縁層４０の図示が省略されている。
正極金属箔２４の材料には、例えばアルミニウムが用いられるが、これ以外の金属を用いてもよい。正極活物質としては、例えば、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、ニッケルコバルトマンガン酸リチウム（ＬｉＮｉｘＣｏｙＭｎ１－ｘ－ｙＯ２）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）、リン酸マンガンリチウム（ＬｉＭｎＰＯ４）、これらに置換添加物を用いたもの、又は、これらの混合物などが用いられるが、他のリチウム含有遷移金属酸化物を用いてもよい。
負極シート２２は、帯状の負極金属箔２６と、この負極金属箔２６の両面に形成された負極活物質層２７とを備える。負極金属箔２６の幅方向（短手方向）両側の縁部は、負極金属箔２６の長手方向に沿って直線状に延びるように形成されている。負極金属箔２６の幅方向の両側（図３及び図４において上側及び下側）において、負極活物質層２７は負極金属箔２６の縁部まで設けられている。これにより、負極金属箔２６の各面の全体が負極活物質層２７で被覆されている。
負極金属箔２６の材料には、例えば銅が用いられるが、これ以外の金属を用いてもよい。負極活物質としては、例えばグラファイトが用いられるが、他の炭素材料、リチウム金属、リチウム合金、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）、ケイ素、一酸化ケイ素、スズ等のリチウム吸蔵可能な材料、またはこれらの混合物を用いてもよい。
以下の説明では、正極シート２１、負極シート２２及びセパレータ２３の長手方向（図４～図８における矢印Ｐ方向）を単に「長手方向Ｐ」、正極シート２１、負極シート２２及びセパレータ２３の短手方向（図４～図８における矢印Ｑ方向）を単に「短手方向Ｑ」、正極シート２１、負極シート２２及びセパレータ２３の厚み方向（図５～図８における矢印Ｒ方向）を単に「厚み方向Ｒ」という。なお、長手方向Ｐは、特許請求の範囲の「第１方向」に相当するものである。短手方向Ｑは、特許請求の範囲の「第２方向」に相当するものであり、電極体２０の巻回軸Ｘ（図３参照）に平行な幅方向である。
図４に示すように、正極シート２１及び負極シート２２の短手方向Ｑにおいて、負極シート２２の幅は、正極シート２１の幅よりも大きい。負極シート２２は、短手方向Ｑの両側において正極シート２１の縁部よりも外側に突出している。セパレータ２３の幅は、負極シート２２の幅よりも大きい。セパレータ２３は、短手方向Ｑの両側において負極シート２２の縁部よりも外側に突出している。
図３及び図４に示すように、正極金属箔２４には、短手方向Ｑの一方側（図３及び図４における上側）の縁部に沿って直線状に延びる上記の第１活物質非形成部３４から短手方向Ｑ外向きに突出する複数の正極タブ（特許請求の範囲の「第１タブ」に相当）３５が、長手方向Ｐに間隔をあけて設けられている。第１活物質非形成部３４と複数の正極タブ３５は、１枚の正極金属箔２４で構成されており、各正極タブ３５は、第１活物質非形成部３４に一体に連なっている。正極タブ３５は、正極金属箔２４の表面に活物質層が形成されていない第２活物質非形成部とされている。
図５に示すように、正極タブ３５の基部３５ａにおいて、長手方向Ｐにおける正極タブ３５の縁部と短手方向Ｑにおける第１活物質非形成部３４の縁部とのコーナ部にアール３５ｆが付けられている。アール３５ｆ，３５ｆは、長手方向Ｐにおける基部３５ａの両縁部に設けられている。これにより、長手方向Ｐにおける基部３５ａの幅は、第１活物質非形成部３４に近づくにつれて次第に大きくなっている。このようなアール３５ｆ，３５ｆが設けられていることにより、正極タブ３５の基部３５ａ、特にコーナ部にかかる応力集中を分散させることができ、基部３５ａでの破断が抑制される。つまり、正極タブ３５の基部３５ａの強度が高められている。
図３及び図４に示すように、負極金属箔２６にも、正極タブ３５と同様の複数の負極タブ（特許請求の範囲の「第２タブ」に相当）３７が設けられている。負極タブ３７は、短手方向Ｑにおいて、正極タブ３５と同じ側に突出して設けられている。負極タブ３７における基端部を除く大部分は、負極金属箔２６の表面に活物質層が形成されていない活物質非形成部とされている。
図３に示すように、正極シート２１と負極シート２２がセパレータ２３，２３を介して重ね合わされて巻回されてなる電極体２０は、複数の正極タブ３５を積層してなる正極タブ束（特許請求の範囲の「第１タブ束」に相当）５５を備えている。正極タブ束５５は、電極体２０の一方のフラット部２０ｃに設けられている。
負極タブ３７は、長手方向Ｐにおいて正極タブ３５から間隔を空けて配置されており、正極タブ３５と負極タブ３７が相互に重なり合うことはない。巻回状態の電極体２０において、複数の負極タブ３７は互いに重ね合わされ、これにより、第２タブ束としての負極タブ束５７が形成されている。
正極タブ束５５と負極タブ束５７は、電極体２０の一方の端面部２０ａ（図３において上側の端面部）から突出している。また、電極体２０の端面部２０ａを巻回軸Ｘの延びる方向から見たときの長手方向の中心線Ｙに対し、一対のフラット部２０ｃ，２０ｃのうちの一方側（図３において手前側）から、正極タブ束５５と負極タブ束５７が突出している。
図２に示すように、電極体２０の一方のフラット部２０ｃから突出した正極タブ束５５は、電極体２０の厚み方向Ｚ（巻回軸Ｘと中心線Ｙに直角な方向）における他方のフラット部２０ｃ側に倒されるように折り曲げられた状態で正極集電体１５に接続されている。
この状態において、正極タブ束５５を構成する各正極タブ３５は、その基部（基端から中間部に亘る部分）３５ａにおいて湾曲しており、各正極タブ３５の先端側部分（先端３５ｃから中間部に亘る部分）３５ｂは、電極体２０の端面部２０ａの上方に対向すると共に、正極集電体１５の第２平板部１５ｃの下面に沿って配置されている。
正極タブ束５５は、正極集電体１５の第２平板部１５ｃの下面に例えば超音波溶接により接合されている。これにより、各正極タブ３５は、正極集電体１５を介して正極の外部端子１１に電気的に接続されている。
図示は省略するが、負極タブ３７も同様に折り曲げられた状態で、負極集電体（図示せず）を介して負極の外部端子１２（図１参照）に電気的に接続されている。
以下、図５～図８を参照しながら、正極シート２１の絶縁層４０及びこれに関連する構成について説明する。
図５は、正極シート２１の一方の面側から見た正極タブ３５及びその周辺部を示す拡大図、図６は、長手方向Ｐにおいて正極タブ３５からずれた部分における第１活物質非形成部３４及びその周辺部を長手方向Ｐから見た図５のＢ－Ｂ線断面図、図７は、正極タブ３５及びその周辺部を長手方向Ｐから見た図５のＣ－Ｃ線断面図、図８は、正極タブ３５及びその周辺部を正極タブ３５の突出方向（短手方向Ｑ）から見た図５のＤ－Ｄ線断面図である。
図６及び図７に示すように、短手方向Ｑにおいて、負極活物質層２７は、正極活物質層２５よりも外側に突出して配置されている。これにより、蓄電素子１がリチウムイオン電池である場合、充電時に正極活物質層２５から放出されたリチウムイオンを負極活物質層２７に吸蔵させやすくなっている。
図５～図８に示すように、絶縁層４０は、短手方向Ｑにおける正極活物質層２５の一方の縁部に沿って、正極活物質層２５の縁部に隣接するように、正極金属箔２４の表面に設けられている。絶縁層４０は、正極金属箔２４の両面に設けられている。絶縁層４０は、正極金属箔２４の第１活物質非形成部３４に設けられた第１絶縁層部４１と、第２活物質非形成部である正極タブ３５に設けられた第２絶縁層部４２とを備えている。
図５及び図６に示すように、第１絶縁層部４１は、第１活物質非形成部３４の両側の表面において同様に設けられている。第１活物質非形成部３４の各表面において、第１絶縁層部４１は、短手方向Ｑにおける正極活物質層２５の上縁部に沿って形成されており、該正極活物質層２５の上縁部を覆っている。
第１絶縁層部４１は、短手方向Ｑにおいて正極金属箔２４の上端面２４ａよりも突出して形成されており、該上端面２４ａを覆っている。第１絶縁層部４１は、長手方向Ｐにおいて第１活物質非形成部３４の全長に亘って設けられている。これにより、第１活物質非形成部３４の両側の表面及び上端面２４ａは、第１絶縁層部４１によって完全に覆われている。
図５に示すように、第２絶縁層部４２は、正極タブ３５の基部３５ａを含む領域に設けられている。より具体的に、第２絶縁層部４２は、正極タブ３５の基端から中間部に亘って設けられている。正極タブ３５の先端側部分３５ｂは、絶縁層４０に覆われることなく露出しており、これにより、先端側部分３５ｂにおける上述の集電体１５との接続が可能となっている。
図７に示すように、第２絶縁層部４２は、正極タブ３５の両側の表面において同様に設けられている。正極タブ３５の各表面において、第２絶縁層部４２は、短手方向Ｑにおいて第１絶縁層部４１の外側に一体に連なっている。短手方向Ｑにおいて、第２絶縁層部４２の上縁部４２ａは、負極シート２２の上縁部２２ａ及びセパレータ２３の上縁部２３ａよりも外側に位置している。
このように、正極タブ３５の基部３５ａが絶縁層４０によって被覆されていることにより、短絡の発生を抑制しつつ、該基部３５ａを絶縁層４０によって補強することができる。正極タブ３５は、上述のように集電体１５との接続のために折り曲げられることから（図２参照）、該折り曲げによって湾曲した基部３５ａに応力が集中しやすいが、該基部３５ａが絶縁層４０によって補強されていることで、正極タブ３５の剛性を高め、耐久性の向上を図ることができる。
また、正極タブ３５の基部３５ａの剛性が絶縁層４０によって高められていることにより、正極シート２１を巻回する際に、厚み方向Ｒに反るような正極タブ３５の撓みが抑制される。そのため、正極シート２１を巻回して複数の正極タブ３５を重ねるときに、正極タブ３５同士が引っ掛かり難くなり、これにより、各正極タブ３５の折れが抑制される。さらに、上述のように、基部３５ａにアール３５ｆ，３５ｆが付いているため、巻回時に正極シート２１にテンションがかかっても、基部３５ａへの応力集中が緩和され、基部３５ａの強度が更に向上する。
図８に示すように、絶縁層４０の第２絶縁層部４２は、長手方向Ｐの両側において正極タブ３５よりも外側に突出しており、正極タブ３５の両側の側端面３５ｄ，３５ｅを覆っている。これにより、正極タブ３５の基部３５ａは、正極タブ３５の両側の表面及び両側の側端面３５ｄ，３５ｅが第２絶縁層部４２によって覆われている。
絶縁層４０の材料には、電気抵抗率が高い絶縁材料が用いられる。絶縁層４０の具体的な材料としては、例えば、無機および／または有機の粒子と結着剤とを混合したものが用いられる。無機物粒子としては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＭｇＯが用いられ、有機物粒子としては、例えば、ポリイミド粉末が用いられる。結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリイミド、ポリアミドイミドが用いられる。
図６及び図７に示すように、絶縁層４０は、セパレータ２３を介して負極活物質層２７に対向配置されている。特に、絶縁層４０の第２絶縁層部４２は、短手方向Ｑにおいて、セパレータ２３の上縁部２３ａよりも突出している。そのため、セパレータ２３の位置ずれ、収縮又は破損を含む何らかの原因により正極シート２１における第１活物質非形成部３４及び正極タブ３５の基部３５ａと負極活物質層２７との間にセパレータ２３が介在しない部分が生じて、万一、正極シート２１と負極シート２２が接触しても、正極シート２１の金属部分を覆う絶縁層４０が、第１活物質非形成部３４及び正極タブ３５における金属箔２４と負極活物質層２７との間に介在することにより、短絡の防止が図られる。
また、図６及び図８に示すように、絶縁層４０は、第１活物質非形成部３４及び正極タブ３５の基部３５ａの両側の表面だけでなく、これらの端面２４ａ，３５ｄ，３５ｅも被覆しているため、短絡の発生をより効果的に抑制できる。
仮に正極金属箔２４上に、正極電位で溶解する銅のような金属が混入した場合、該金属は、正極金属箔２４上で溶解する。このように溶解した金属が負極シート２２上に析出し、該金属の析出物が成長して正極シート２１に接触すると短絡を引き起こす。
しかしながら、本実施形態によれば、図６及び図７に示すように正極金属箔２４が絶縁層４０で覆われていることにより、負極シート２２の近傍に位置する正極金属箔２４上での金属の溶解が防止され、ひいては負極シート２２上での金属の析出を抑制でき、これにより、金属の析出物を起因とする短絡を防止できる。
さらに、第１活物質非形成部３４の上端面２４ａが絶縁層４０で被覆されることにより、この上端面２４ａでの短絡の抑制を図りつつ、該上端面２４ａよりも短手方向Ｑの外側に位置するセパレータ２３の上縁部２３ａに対して、上端面２４ａを近づけて配置しやすくなる。そのため、正極金属箔２４を短手方向Ｑに拡大することができ、これにより、電池容量の増大を図ることができる。
ところで、正極タブ３５は、正極金属箔２４を所定形状にカットすることで形成される。より具体的には、正極金属箔２４における短手方向Ｑの一端部において、正極タブ３５に相当する部分を除いた残りの部分を切除することで、正極タブ３５が形成される。
このような正極金属箔２４のカットにより、上記の第１活物質非形成部３４の上端面２４ａ及び正極タブ３５の側端面３５ｄ，３５ｅが形成され、その後、絶縁層４０の形成が行われる。このように、絶縁層４０の形成が、正極金属箔２４のカットの後に行われることにより、第１活物質非形成部３４及び正極タブ３５の端面２４ａ，３５ｄ，３５ｅを絶縁層４０によって被覆することができる。
絶縁層４０の形成は、例えばスロットダイ方式によるペースト状材料の塗布によって行われる。ただし、絶縁層４０の形成方法はこれに限定されるものでなく、例えば、静電粉体塗装によって、絶縁層４０を形成するようにしてもよい。
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
例えば、上述の実施形態では、いわゆる巻回型の電極体２０を有する蓄電素子１について説明したが、本発明は、例えば図９に示すような所謂スタック型の電極体１２０（特許請求の範囲の「積層体」に相当）を有する蓄電素子にも適用できる。
図９に示す電極体１２０は、複数の正極シート（特許請求の範囲の「第１電極シート」に相当）１２１と複数の負極シート（特許請求の範囲の「第２電極シート」に相当）１２２がセパレータ１２３を介して交互に積層されてなる積層体である。各正極シートは、上記と同様の第１活物質非形成部３４と第２活物質非形成部である正極タブ３５とを備え、各負極シート１２２は、上記と同様の負極タブ３７を備えている。電極体１２０は、各正極シート１２１に設けられた正極タブ３５を積層してなる正極タブ束と、各負極シート１２２に設けられた負極タブ３７を積層してなる負極タブ束とを備えている。
このようなスタック型の電極体１２０においても、各正極シート１２１の第１活物質非形成部３４及び正極タブ３５に上記と同様の絶縁層４０が形成されることで、正極タブ３５の折り曲げによって応力が集中しやすい該タブ３５の基部を絶縁層によって補強できるなど、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、上述の実施形態では、第１活物質非形成部３４を構成する正極シート２１の縁部が延びる「第１方向」と、該縁部から正極タブ３５が突出する「第２方向」とが直角である例を説明したが、本発明において、第２方向は、第１方向に直角な方向に対して傾斜していてもよい。
さらに、上述の実施形態では、絶縁層が設けられる第１電極シートが正極シートである例を説明したが、本発明は、第１電極シートが負極シートである場合にも適用可能である。
本発明において、第１電極シートの金属箔は、必ずしも金属のみで構成されたものでなくてもよく、樹脂等からなる導電性のコート層（被膜）が金属の表面に形成されたものであってもよい。
また、本発明において、第１電極シートの金属箔の表面に形成される絶縁層は、活物質層の縁部の表面に重なって形成されてもよく、或いは、活物質層の表面全体にオーバコートされてもよい。
さらに、上述の実施形態では、第１電極シートの金属箔の表面だけでなく端面にも絶縁層が形成される例を説明したが、本発明において、絶縁層は、必ずしも金属箔の端面に形成されなくてもよい。金属箔の端面に絶縁層を形成しない場合は、金属箔の表面に絶縁層を形成した後に、第１タブを形成するための第１電極シートのカットを行ってもよい。
またさらに、上述の実施形態では、第１タブの基部にアールが付けられる例を説明したが、本発明において、第１タブの基部には、必ずしもアールを付けなくてもよい。
１ ：蓄電素子
１１ ：正極外部端子
１５ ：正極集電体
２０ ：電極体（巻回体）
２０ｃ ：フラット部
２０ｄ ：湾曲部
２１ ：正極シート（第１電極シート）
２２ ：負極シート（第２電極シート）
２２ａ ：負極シートの縁部
２３ ：セパレータ
２３ａ ：セパレータの縁部
２４ ：正極金属箔
２４ａ ：正極金属箔の端面
２５ ：正極活物質層
３４ ：第１活物質非形成部
３５ ：正極タブ（第１タブ）（第２活物質非形成部）
３５ａ ：正極タブの基部
３５ｃ ：正極タブの先端
３５ｄ，３５ｅ ：正極タブの側端面
３７ ：負極タブ（第２タブ）
４０ ：絶縁層
４１ ：第１絶縁層部
４２ ：第２絶縁層部
４２ａ ：第２絶縁層部の縁部
５５ ：正極タブ束（第１タブ束）
５７ ：負極タブ束（第２タブ束）
１２０ ：電極体（積層体）
１２１ ：正極シート（第１電極シート）
１２２ ：負極シート（第２電極シート）
１２３ ：セパレータ
Ｐ ：シートの長手方向（第１方向）
Ｑ ：シートの短手方向（第２方向）
Ｘ ：巻回軸

Claims (7)

  1. 第１電極シートと、セパレータを介して前記第１電極シートに積層され、前記第１電極シートとは異なる極性を有する第２電極シートと、を備えた蓄電素子であって、
    前記第１電極シートは、
    第１方向に延びる縁部、及び、該縁部から前記第１方向に交差する第２方向に突出した第１タブを有する金属箔と、
    前記金属箔の表面に形成された活物質層と、
    前記金属箔の表面に形成された絶縁層と、
    を備え、
    前記第２電極シートは、前記第１方向に延びる縁部、及び、該縁部から前記第２方向に延びる第２タブを有し、
    前記第１タブと前記第２タブは、前記第２方向の同じ側に突出しており、
    前記金属箔における前記縁部に沿う部分及び前記第１タブは、前記活物質層が形成されていない活物質非形成部とされ、
    前記絶縁層は、前記活物質非形成部における前記第１タブの基部を含む領域に設けられ、
    前記第１タブは、前記絶縁層が設けられた前記基部において折り曲げられていることを特徴とする蓄電素子。
  2. 前記絶縁層における前記基部に設けられた部分は、前記第２方向において前記活物質層と並んで配置されることを特徴とする請求項１に記載の蓄電素子。
  3. 前記絶縁層における前記第１タブの表面に形成された部分は、前記第２方向において前記セパレータの縁部よりも突出していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蓄電素子。
  4. 電極体を備えた蓄電素子であって、
    前記電極体は、第１電極シートと、前記第１電極シートとは異なる極性を有する第２電極シートと、を有し、
    前記第１電極シートは、
    金属箔と、
    前記金属箔に設けられた活物質層と、
    前記金属箔に設けられた絶縁層と、
    を備え、
    前記金属箔は、前記活物質層が設けられていない活物質非形成部を有し、
    前記活物質非形成部は、前記金属箔の縁部に沿って延びる第１活物質非形成部と、前記第１活物質非形成部から突出した第１タブと、を有し、
    前記絶縁層は、前記活物質非形成部における前記第１タブの基部を含む領域に設けられ、
    前記第２電極シートは、縁部、及び、該縁部から突出した第２タブを有し、
    前記第１タブと前記第２タブは、前記電極体の同一端面部から突出しており、
    前記第１タブは、前記絶縁層が設けられた前記基部において折り曲げられていることを特徴とする蓄電素子。
  5. 前記絶縁層は、前記活物質層上、及び、前記活物質非形成部における前記第１タブの基部を含む領域に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の蓄電素子。
  6. 前記第１タブは、前記基部において前記縁部と連続するアールが付けられており、
    前記絶縁層は、前記第１タブの前記アールを含む領域に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の蓄電素子。
  7. 前記第１電極シートを外部端子に電気的に接続させる集電体を更に備え、
    前記第１タブは、折り曲げられた状態で前記集電体に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の蓄電素子。
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