JP2022088648A - 蓄電装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】電極端子に接続された集電体と電極体との間のスペースを小さくし、より体積エネルギ密度の高い蓄電装置を提供することである。【解決手段】蓄電装置は、第１電極体要素及び第２電極体要素を有する電極体と、電極体を収容した外装体と、外装体の開口を塞ぐ蓋と、電極体に電気的に接続され、蓋から外装体の外へ一部を露出させた電極端子と、電極体の第１側第１電極板及び第２側第１電極板と電極端子とを電気的に接続する集電体とを含む。蓋は、外装体内に電解液を注入するための注液孔を有し、第１側第１電極板の第１タブは、第２電極体要素に向かって屈曲し、第２側第１電極板の第２タブは、第１電極体要素に向かって屈曲し、蓋の短手方向において、第１タブの先端と第２タブの先端の間に注液孔が配置される。【選択図】図４

Description

本開示は、蓄電装置に関する。
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）等の駆動用電源や電子機器の電源として、蓄電装置が使われている。この蓄電装置として、例えば、アルカリ二次電池や非水電解質二次電池等が使用されている。
これらの蓄電装置では、例えば、電極体と、この電極体を収容した外装体（ケース）と、外装体の開口を塞ぐ蓋と、電極端子と、蓋に設けられた貫通孔である注液孔と、この注液孔を塞ぐ封止部材とを備えている。電極体は、正極板と負極板とセパレータとを含む。電極端子は、電極体の正極板及び負極板の一方の電極板に接続して、蓋に設けられた挿通孔を貫通する。
特許文献１には、蓋の注液孔から電解液をケース内に供給し、電解液の供給が完了した後に、注液孔を封止部材で塞いだ蓄電装置が開示されている。
特許第５５７４００３号公報
上記のような蓄電装置では、体積エネルギ密度を高くして電池容量を高くすることが望まれている。このために蓋と電極体との距離を小さくすることが考えられる。
本開示の目的は、電極端子に接続された集電体と電極体との間のスペースを小さくし、より体積エネルギ密度の高い蓄電装置を提供することである。
本開示の一様態の蓄電装置は、第１側第１電極板、第１側第２電極板、及び第１側第１電極板と第１側第２電極板との間に介在する第１側セパレータを含む第１電極体要素と、第２側第１電極板、第２側第２電極板、及び第２側第１電極板と第２側第２電極板との間に介在する第２側セパレータを含む第２電極体要素とを有する電極体と、電極体を収容した外装体と、外装体の開口を塞ぐ蓋と、電極体に電気的に接続され、蓋から外装体の外へ一部を露出させた電極端子と、電極体の第１側第１電極板及び第２側第１電極板と電極端子とを電気的に接続する集電体とを備え、第１電極体要素と第２電極体要素は、蓋の短手方向に並び、蓋は、外装体内に電解液を注入するための注液孔を有し、第１電極体要素の第１側第１電極板は、集電体の第１領域と接続する第１タブを有し、第２電極体要素の第２側第１電極板は、集電体の第２領域と接続する第２タブを有し、第１タブは、第２電極体要素に向かって屈曲し、第２タブは、第１電極体要素に向かって屈曲し、短手方向において、第１タブの先端と第２タブの先端の間に注液孔が配置された蓄電装置である。
本開示の一様態によれば、電極端子に接続された集電体と電極体との間のスペースを小さくでき、より体積エネルギ密度の高い蓄電装置を得られる。
本開示の実施形態の一例の蓄電装置を示す斜視図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 図１に示す蓄電装置を構成する正極板を示す図である。 図１に示す蓄電装置を構成する負極板を示す図である。 図１に示す蓄電装置を構成する電極体要素を示す図である。 図１の右端寄り部分を上方から見た図である。 一部を省略して示している図３のＢ－Ｂ断面図である。 図１に示す蓄電装置に用いられる集電体ホルダの斜視図である。 図５の上方から見た図である。 図６のＣ－Ｃ断面図である。 注液孔を通じて電解液を外装体内に供給する状態を示している図２ＡのＤ部拡大図に対応する図である。 本開示の実施形態の別例において、図８のＥ部に対応する図である。 本開示の実施形態の別例において、図８のＥ部に対応する図である。
以下、実施形態の蓄電装置について説明する。実施形態の説明で参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。本明細書において「略～」との記載は、略同一を例に挙げて説明すると、完全に同一はもとより、実質的に同一と認められるものを含む意図である。また、「端部」の用語は対象物の端及びその近傍を意味するものとする。また、以下で説明する形状、材料、個数などは説明のための例示であって、蓄電装置の仕様により変更が可能である。以下では同様の構成には同一の符号を付して説明する。
以下で説明する蓄電装置は、例えば電気自動車またはハイブリッド車の駆動電源、または系統電力のピークシフト用の定置用蓄電システムに利用される。
以下、図１～図８を用いて、実施形態の一例の蓄電装置１０について詳説する。図１は、蓄電装置１０の斜視図である。図２Ａは、図１のＡ－Ａ断面図である。図２Ｂは、蓄電装置１０を構成する正極板１３を示す図であり、図２Ｃは、蓄電装置１０を構成する負極板１６を示す図であり、図２Ｄは、蓄電装置１０を構成する電極体要素１２ａ、１２ｂを示す図である。図３は、図１の右端寄り部分を上方から見た図である。図４は、図３のＢ－Ｂ断面図である。図１～図４では、外装体８０の長手方向（横方向）をＸで示し、厚み方向をＹで示し、高さ方向である上下方向をＺで示している。Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに直交する。以下では、蓄電装置１０において外装体８０の開口側を上とし、外装体８０の底部側を下として説明する。上、下は、説明の便宜上用いる用語である。
図１に示すように、蓄電装置１０は、角型の非水電解質二次電池であり、発電要素としての電極体１２（図２Ａ）と、外装体８０と、蓋２０とを備える。電極体１２は、正極板１３（図２Ｂ）、負極板１６（図２Ｃ）、及び正極板１３と負極板１６との間に介在するセパレータ（図示せず）を含む。正極板１３は第１電極板に相当し、負極板１６は第２電極板に相当する。
外装体８０は、電極体１２を、非水電解質に相当する電解液（図示せず）とともに収容し、上端に開口８１を有する有底の略直方体状である。電極体１２と外装体８０との間には絶縁シート８２（図２Ａ）が介在している。蓋２０は、外装体８０の開口８１を塞ぐ。蓋２０は、長手方向と幅方向とを有した矩形、すなわち長方形の板である。蓋２０の長手方向は、外装体８０の長手方向Ｘと一致し、蓋２０の幅方向は外装体８０の厚み方向Ｙと一致する。蓋２０には、蓋２０から外装体８０の外へ一部を露出させた正極端子３０及び負極端子３２が固定され、互いに蓋２０の長手方向Ｘに離れて配置される。蓋において、長手方向中間部には、注液孔２１と排気弁２５とが形成される。注液孔２１は、排気弁２５より正極端子３０側に配置される。注液孔２１は、外装体８０内に電解液を注入するための孔である。外装体８０及び蓋２０は、それぞれ金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金製とすることが好ましい。
図４に示すように、電極体１２は、隣り合って配置される２つの電極体要素１２ａ、１２ｂを含んでいる。各電極体要素１２ａ、１２ｂは、複数の正極板１３と複数の負極板１６とが１枚ずつ交互にセパレータを介して積層される。これにより、各電極体要素１２ａ、１２ｂは、正極板１３及び負極板１６がセパレータを介して積層される。電極体１２において、正極板１３、セパレータ及び負極板１６の積層方向は、電極体１２から蓋２０に向かう方向に対して直交する方向であり、上下方向に対し直交する方向である厚み方向Ｙである。
セパレータには、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。蓄電装置１０の好適な一例は、リチウムイオン電池である。
図２Ｂに示すように、正極板１３は、例えば、アルミニウム箔からなる矩形状の芯体の両面に活物質合剤層が形成された本体部１４を有する。正極板１３には、正極タブ１５が設けられる。正極板１３の本体部１４の長手方向一方側（図２Ｂの右側）において、一端である上端から正極の芯体が延出しており、この延出した芯体が、延在した正極タブ１５を構成する。正極タブ１５は、後述する正極集電体４０（図４）を介して、蓋２０に固定された正極端子３０に電気的に接続される。
なお、正極タブは、このように芯体の一部であってもよいが、他の部材を正極板１３の本体部１４の芯体に接続し、延在した正極タブとしてもよい。また、図２Ｂに示すように、正極タブ１５において活物質合剤層と隣接する部分には、活物質合剤層よりも電気抵抗の大きい保護層１５ａが設けられることが好ましい。この保護層１５ａは、アルミナ、シリカ、ジルコニア等のセラミック粒子、及びバインダーを含むことが好ましい。また、保護層１５ａは、炭素材料等の導電性粒子を含むことが更に好ましい。
正極板１３の活物質合剤層は、例えば活物質と、導電剤と、結着剤とを含む。正極板１３の活物質としてリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を用い、導電剤として炭素材料、及び分散媒としてＮ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）をそれぞれ用いることができる。
次に、正極板１３の作製方法を説明する。まず、上記の活物質、導電剤、結着剤、分散剤を含むスラリーを作製する。このスラリーを、正極板の芯体の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、スラリー中の分散媒を取り除き、芯体上に活物質合剤層を形成する。その後、活物質合剤層を所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた正極板１３を所定の形状に切断する。
図２Ｃに示すように、負極板１６は、例えば、銅箔からなる矩形状の芯体の両面に活物質合剤層が形成された本体部１７を有する。負極板１６には、負極タブ１８が設けられる。負極板１６の本体部１７の長手方向他方側（図２Ｃの左側）において、一端である上端から負極の芯体が延出しており、この延出した芯体が、延在した負極タブ１８を構成する。負極タブ１８は、後述する負極集電体５０（図２Ａ）を介して、蓋２０に固定された負極端子３２に電気的に接続される。
なお、負極タブは、このように芯体の一部であってもよいが、他の部材を負極板１６の本体部１７の芯体に接続し、延在した負極タブとしてもよい。
負極板１６の活物質合剤層は、例えば活物質と、導電剤と、結着剤、増粘剤とを含む。負極板１６の活物質として、黒鉛、結着剤としてスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、及び分散媒として水をそれぞれ用いることができる。
次に、負極板１６の作製方法を説明する。まず、上記の活物質、導電剤、結着剤、増粘剤を含むスラリーを作製する。このスラリーを、負極板の芯体の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、スラリー中の分散媒を取り除き、芯体上に活物質合剤層を形成する。その後、活物質合剤層を所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた負極板１６を所定の形状に切断する。
複数枚（例えば５０枚）の正極板１３及び複数枚（例えば５１枚）の負極板１６を、上記の方法で作製し、これらの正極板及び負極板を、ポリオレフィン製の矩形状のセパレータを介して積層することで、２つの積層型の電極体要素１２ａ、１２ｂ（図２Ｄ）を作製する。２つの電極体要素１２ａ、１２ｂは、各電極体要素の上端部の長手方向Ｘの一方側において各正極タブ１５が積層され、各電極体要素の上端部の長手方向Ｘの他方側において各負極タブ１８が積層されるように作製される。２つの電極体要素１２ａ、１２ｂの厚み方向Ｙ両側面にはセパレータが配置され、テープ等により正極板１３、負極板１６及びセパレータが積層された状態に固定することができる。あるいは、セパレータに接着層を設け、セパレータと正極板１３、セパレータと負極板１６がそれぞれ接着されるようにしてもよい。図４では、複数の正極タブ１５のうち、一部の正極タブ１５のみを示している。
図２Ａ、図４に示すように、蓄電装置１０はさらに、蓋２０の２つの孔をそれぞれ貫通した正極端子３０及び負極端子３２と、正極集電体４０及び負極集電体５０と、集電体ホルダ６０と、安全装置９０とを備える。正極端子３０及び負極端子３２は電極端子に相当する。正極集電体４０は、安全装置９０を介して、正極端子３０を電極体１２に電気的に接続する。負極集電体５０（図２Ａ）は、負極端子３２を電極体１２に電気的に接続する。
電極体１２の蓋２０側の端部である上端部には、正極タブ１５及び負極タブ１８がそれぞれ複数ずつ重ねられた状態で正極集電体４０及び負極集電体５０に接続される。正極タブ１５は正極集電体４０に接続され、負極タブ１８は負極集電体５０に接続される。
図２Ａに示すように、正極集電体４０は、正極タブ１５に接続される第１集電板４１と、第１集電板４１と安全装置９０とに接続される第２集電板４５とを含む。第１集電板４１と第２集電板４５とは、それぞれの縁どうしを重ねて溶接接合することにより、接続される。
負極集電体５０は、負極タブ１８に接続される第１集電板５１と、第１集電板５１と負極端子３２とに接続される第２集電板５４とを含む。第１集電板５１と第２集電板５４とは、それぞれの縁どうしを重ねて溶接接合することにより、接続される。
正極集電体４０の第１集電板４１における電極体１２と対向する面である下面には正極タブ１５が接続されており、正極タブ１５が湾曲した状態となっている。また、負極集電体５０の第１集電板５１の電極体１２と対向する面である下面には負極タブ１８が接続されており、負極タブ１８が湾曲した状態となっている。これにより、各集電体４０，５０と電極体１２との間のスペースを小さくでき、より体積エネルギ密度の高い二次電池を実現できる。
集電体ホルダ６０は、正極集電体４０の第１集電板４１と蓋２０との間に配置されて設けられる。集電体ホルダ６０は、絶縁部材に相当する。集電体ホルダ６０は、長手方向Ｘにおいて正極タブ１５と一致する位置であり、蓋２０の電極体１２側の面である下面における注液孔２１の開口を包囲するように形成された筒体６６を含む。筒体６６は、蓋２０から電極体１２に向かって延びている。さらに、その筒体６６の電極体１２側端には、電極体１２と蓋２０との間に介在する遮蔽部７０が連結される。これにより、後述のように、体積エネルギ密度が高く、かつ信頼性が高い蓄電装置１０を得られる。集電体ホルダ６０は後で詳しく説明する。
正極端子３０は、樹脂製の外側絶縁部材１００を介して蓋２０に固定されている。正極端子３０には、貫通孔３１が形成されるが、この貫通孔３１は封止部材３３により封止される。負極端子３２は、樹脂製の外側絶縁部材１０１を介して蓋２０に固定されている。正極端子３０及び負極端子３２は例えば、金属製である。正極端子３０は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金製である。負極端子３２は例えば、銅または銅合金製である。負極端子３２は、外装体８０の内部側に銅または銅合金からなる部分を有し、外装体８０の外部側にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる部分を有することがさらに好ましい。
また、負極端子３２の表面にはニッケルメッキ等が施されていることが好ましい。負極集電体５０の第２集電板５４には孔５５が形成され、この孔５５に負極端子３２の下端部が挿入されるとともに、その下端部をかしめることによって、蓋２０に第２集電板５４が固定される。このとき、蓋２０と第２集電板５４と間に絶縁板１０２が介在した状態で蓋２０に第２集電板５４が固定される。この絶縁板１０２は、負極集電体５０の第１集電板５１と蓋２０との間にも介在するように、第１集電板５１側に延在している。
図２Ａに示す安全装置９０は、例えば、外装体８０内の圧力が所定値以上となった際に作動し、電極体１２の正極板１３（図２Ｂ）と正極端子３０との間の導電経路を遮断する電流遮断機構である。
安全装置９０は、正極端子３０の下端部で蓋２０よりも下側に突出する部分に固定される鉢状の導電部材９１と、反転板９３とを有する。導電部材９１は、鉢状の底の部分に孔９２を有し、この孔９２に正極端子３０の下部が挿入され、この下部がかしめられることで、導電部材９１が正極端子３０とともに蓋２０に固定される。このとき、蓋２０と導電部材９１との間に絶縁板１０３が介在した状態で蓋２０に導電部材９１が固定される。
反転板９３は、中心に突起を有する円板である。この反転板９３が導電部材９１の下側にある開口部を塞ぐように配置されるとともに、反転板９３の周縁と導電部材９１の開口端部とが溶接により接合される。反転板９３の中心の突起は、正極集電体４０の第２集電板４５に設けられた孔に嵌合した状態で第２集電板４５に接続されている。これにより、反転板９３は、導電部材９１と第２集電板４５とに電気的に接続される。なお、反転板９３の中心の突起は第２集電板の孔に嵌合している必要はなく、突起が第２集電板４５における蓋２０と対向する面に接合によって電気的に接続されていてもよい。
安全装置９０は、電極体１２の負極板１６と負極端子３２との間の導電経路に設けられてもよい。導電部材９１及び反転板９３は、金属製であり、正極端子３０に接続する場合には、導電部材９１及び反転板９３は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金製である。導電部材及び反転板を負極端子３２に接続する場合には、導電部材及び反転板は、例えば、銅または銅合金製である。
なお、蓄電装置１０において、安全装置を備えていることが好ましいが、本開示において、安全装置を備えることは必須ではなく、安全装置は省略してもよい。
さらに、蓋２０には外装体８０内の圧力が所定値以上となった際に破断し、外装体８０内のガスを外装体８０の外に排出する排気弁２５が設けられる。なお、排気弁２５の作動圧は、安全装置９０の作動圧よりも大きい値に設定する。
蓋２０にはさらに注液孔２１（図４）が設けられる。注液孔２１を通じて、外装体８０内に電解液を注液した後、注液孔２１はリベットである栓２６（図２Ａ）により封止される。電解液の注液時には、注液孔２１にストロー状（管状）のノズル１０５（図４）が差し込まれ、このノズル１０５を通じて電解液が外装体８０内に注入される。
図２Ａ、図４、図８に示すように、蓄電装置１０は、さらに、第１絶縁部６１と第２絶縁部６４とを有する樹脂製の集電体ホルダ６０を備える。図５は、集電体ホルダ６０の斜視図である。図６は、図５の上方から見た図である。図７は、図６のＣ－Ｃ断面図である。図８は、注液孔２１を通じて電解液を外装体８０内に供給する状態を示している図２ＡのＤ部拡大図に対応する図である。
集電体ホルダ６０の第１絶縁部６１は、正極集電体４０の第２集電板４５と反転板９３との間に介在する。集電体ホルダ６０の第２絶縁部６４は、正極集電体４０の第１集電板４１と蓋２０との間に介在する。図５～図７では、集電体ホルダ６０の長手方向をａで示し、幅方向をｂで示し、高さ方向をｃで示す。ａ、ｂ、ｃは互いに直交する。集電体ホルダ６０は、長手方向ａが蓄電装置１０の長手方向Ｘと一致し、幅方向ｂが蓄電装置１０の厚み方向Ｙと一致し、高さ方向ｃが上下方向Ｚと一致した状態で、蓋２０の下側に配置される。
第１絶縁部６１の下側には第２集電板４５（図２Ａ）が支持される。第１絶縁部６１は、絶縁板１０３に形成された筒体１０４の外側に係止される。この筒体１０４には、内側に鉢状の導電部材９１が嵌合される。これにより、正極集電体４０は、蓋２０に固定される。具体的には、第１絶縁部６１には、第２集電板４５に対向する面とは反対側の面である裏面（図２Ａの上側面、図５の下側面）において、複数位置に爪（図示せず）が形成される。複数の爪のそれぞれは、導電部材９１の下端部または反転板９３の外周部に形成された外周鍔部（図示せず）を、第１絶縁部６１の上面の爪とは異なる部分とで上下両側から挟む。これともに、第１絶縁部６１において、上記の裏面の幅方向ｂの両側縁には、蓋２０に向かって立設した壁状の係止部６３（図５）が形成される。そして、これら各係止部６３の内側面に形成された突部（図示せず）によって、係止部６３に絶縁板１０３の筒体１０４の外側面が係止される。これにより、集電体ホルダ６０は、絶縁板１０３を介して蓋２０に固定される。第１絶縁部６１にはさらに高さ方向ｃに貫通する孔６１ａ（図５、図６）が形成されており、この孔６１ａ内を通って、反転板９３の中心の突起と第２集電板４５とが接続される。
さらに、第１絶縁部６１の電極体側面には、孔６１ａの周囲に設けられた複数の円筒状の突部６１ｂが形成される。複数の突部６１ｂは、第２集電板４５に設けられた複数の孔４６（図２Ａ）に挿入される。複数の突部６１ｂが第２集電板４５の複数の孔４６に挿入された後、突部６１ｂの孔４６を貫通した部分が熱かしめで変形されることにより、第２集電板４５が第１絶縁部６１に固定される。
図８に示すように、集電体ホルダ６０の第２絶縁部６４と正極集電体４０の第１集電板４１とは、蓋２０の注液孔２１の周縁部の近傍に配置される。第１集電板４１は、第２絶縁部６４と対向する面に上下方向Ｚに貫通する貫通孔４２を有する。さらに、図６、図８に示すように、第２絶縁部６４は、第１集電板４１の貫通孔４２と整合する位置に高さ方向ｃ及び上下方向Ｚに貫通する孔６５を有する。この孔６５は、集電体ホルダ６０の長手方向ａに長い長円形である。そして、第２絶縁部６４の電極体１２側の面において、孔６５の開口周縁部には、蓋２０側から電極体１２側に向かって延びる筒体６６が形成される。筒体６６は、孔６５の形状に応じて、外周面に平行な２つの平面部６７を有し、断面形状が長手方向ａに長い長円形である。これにより、筒体６６は、蓋２０の電極体側の面である下面における注液孔２１の開口を包囲するように蓋２０から電極体１２に向かう方向である下方向に延びている。また、筒体６６は、蓋２０の外側面である上面と電極体１２との間に配置される。さらに、この筒体６６は、第１集電板４１の貫通孔４２に挿入されている。第１集電板４１の電極体１２と対向した面に正極タブ１５が接合される際には、正極タブ１５の先端は、筒体６６の側面である、外周面における平面部６７に対向する。
このような筒体６６により、第１集電板４１に正極タブ１５が接合される際に、正極タブ１５の先端が誤って第１集電板４１の貫通孔４２の下に入り込むように配置されることを抑制することができる。そして、正極タブ１５が貫通孔４２及び注液孔２１の下側を塞ぐことを抑制することができる。
上記の筒体６６において、電極体１２側の開口端部には、電極体１２と注液孔２１との間に介在する遮蔽部７０が連結される。具体的には、筒体６６の電極体１２側端の１８０度位相が異なる２つの位置から電極体１２側である下方に延出した部分である略平行な２つの板状の突部６８が形成される。そして、これら２つの突部６８の先端には、細長な平板状の遮蔽部７０において、第１方向である幅方向ｂにおける両端が連結され、遮蔽部７０は幅方向ｂに直線的に延在する板からなる。幅方向ｂは、蓋２０（図１、図２Ａ）の幅方向と平行であり、第１方向に相当する。これにより、筒体６６において蓋２０から電極体１２に向かう方向における両端のうち、電極体１２側の端側に、遮蔽部７０が形成される。また、遮蔽部７０は、また、筒体６６の電極体１２側端と遮蔽部７０との間には、２つの開口７３が形成される。各開口７３は、筒体６６内に蓋２０側から電極体１２側に流れる電解質を噴出させる出口である。図４、図８に示すように、蓋２０の下側に集電体ホルダ６０を組み付けた状態で、遮蔽部７０の上下方向Ｚの両側面は、上下方向Ｚに対し直交する平面と平行である。遮蔽部７０は、蓋２０側である上方から衝突した電解液の流れを電極体１２側である真下方向とは異なる方向に変える部分である。
外装体８０内に電解液を、注液孔２１を通じて供給する際には、例えば図８に示すように、ノズル１０５を蓋２０の上側から注液孔２１に挿入する。このとき、ノズル１０５の下端は遮蔽部７０の上面と隙間をあけて対向させる。この状態で、図８の矢印αで示す方向にノズル１０５に上側から電解液を流す。ノズル１０５の下端から噴出した電解液は、遮蔽部７０の上面に衝突し、電解液の流れが図８の矢印α方向から略長手方向Ｘである図８の矢印β方向に変更されて、２つの開口７３を通じて、略長手方向Ｘに筒体の外側に噴出された後、流下する。
次に、図２Ａを用いて、蓋２０に対し正極端子３０、安全装置９０、正極集電体４０を取り付ける方法を説明する。蓋２０の孔に外側絶縁部材１００を介した状態で正極端子３０を挿入し、正極端子３０の電極体１２側の部分を、絶縁板１０３、導電部材９１の孔９２に挿入する。そして、正極端子３０の電極体１２側の端部をかしめて、正極端子３０を蓋２０に固定する。そして、導電部材９１の開口端部に反転板９３の周縁を接合する。その後、集電体ホルダ６０の第１絶縁部６１の爪により、導電部材９１を第１絶縁部６１に固定する。これとともに、第１絶縁部６１の係止部６３（図５）を、絶縁板１０３に係止する。また、第１絶縁部６１の突部６１ｂを正極集電体４０の第２集電板４５の孔４６に挿入した後、突部６１ｂの先端に熱かしめを行う。そして、反転板９３の突起を第２集電板４５の孔に嵌合させ、これらの孔と突起との界面をレーザー溶接によって接合する。
さらに、正極集電体４０の第１集電板４１の電極体１２と対向する面に正極タブ１５を接合する。集電体ホルダ６０の筒体６６が第１集電板４１の貫通孔４２に挿入された状態で、正極タブ１５が接合された第１集電板４１を第２絶縁部６４に配置する。このとき、第１集電板４１の縁の一部は第２集電板４５の縁の一部と重なっており、この重複部分を溶接で接合する。その後、第２集電板４５の電極体１２と対向する面を覆うようにカバー（図示せず）を設けることもできる。
図４に示したように、電極体１２は、２つに分割した電極体要素１２ａ、１２ｂにより構成し、各電極体要素１２ａ、１２ｂを、正極集電体４０及び負極集電体５０（図２Ａ）に接続している。これにより、第１集電板４１では、各電極体要素１２ａ、１２ｂから延びる正極タブ１５を、筒体６６を正極タブ１５間に配置した状態で、第１集電板４１の電極体１２側の面に接合させる。
上記の蓄電装置１０によれば、外装体８０内に電解液を、注液孔２１を通じて供給する際に、電解液は、遮蔽部７０に衝突することで流速が下がった状態で、外装体８０内で電極体１２に向かって流れることができる。このため、外装体８０内において電解液が電極体１２の上端に衝突する際の電解液の流速を低下させることができる。したがって、電極体１２の材料の損傷、剥離及び滑落の発生を抑制できる。さらに、蓋２０と電極体との間隔を小さくできる。この結果、体積エネルギ密度が高く、かつ信頼性が高い蓄電装置１０を得られる。
さらに、電極体１２は、正極板１３及び負極板１６がセパレータを介して積層され、電極体１２において正極板１３、セパレータ及び負極板の積層方向は、電極体から蓋に向かう方向である上下方向Ｚに対し直交する方向である。これにより、電解液は正極板１３、セパレータ及び負極板１６の縁の重ね合わせ部に衝突する傾向となるが、この場合でも、材料の剥離、滑落を抑制できるので、本開示による効果が顕著になる。例えば、正極板１３と負極板１６とセパレータの積層方向が上下方向Ｚに対し直交する構成では、積層された正極板、負極板、セパレータの縁が電極体１２の上端に位置することになる。このような構成で、電極体１２の縁に電解液が高い速度で衝突すると、電極板に接着したセパレータが電極板から剥離したり、電極板の活物質層が滑落する可能性がある。本開示の構成によれば、このような不都合を抑制できる。そのため、本開示の蓄電装置に用いられる電極体は、積層型の電極体ではなく、巻回軸が電極体から蓋に向かって延びるように配置された巻回型の電極体であっても、正極板、負極板、およびセパレータの積層方向は上下方向Ｚに対して直交する方向になるため、電極体のダメージ抑制の効果を十分に得られる。
また、上記の遮蔽部７０において、電極体１２及び注液孔２１と対向する部分は、板状であり、この対向した部分が延在する第１方向は、蓋２０の幅方向と平行である。これにより、筒体６６の下側からの電解液の噴出方向は、蓋２０の形状に応じた直方体状の外装体８０の内側空間における略長手方向Ｘとなるので、外装体８０内のより広い空間に向かって電解液を噴出させることができる。このため、電解液が電極体１２に衝突する際の流速をより低下させることができる。
さらに、筒体６６の電極体１２側の端部に形成された２つの開口７３は、遮蔽部７０によって長手方向Ｘ、ａにおいて隔てられている。この構成により、外装体８０内で電極体１２に向かって流れる電解液を分散させることができ、電極体１２の損傷、剥離及び滑落をさらに抑制することができる。このとき、各開口７３の縁の一部を遮蔽部７０の上面より高くすることにより、開口７３から噴出する電解液をより広い範囲に飛び拡げて分散させた後、電極体１２に向けて流すことができるので、電解液が電極体１２に衝突する際の流速をより低下させやすい。
また、遮蔽部７０は、１本のみにより構成される必要はなく、複数本が筒体６６に連結された形状としてもよい。このとき、複数の遮蔽部が筒体６６において、異なる高さ位置に設けられていてもよい。例えば、遮蔽部は、筒体の２個所位置に第１方向である幅方向における両端が連結され、幅方向に延びていてもよい。また、筒体６６の電極体１２側の端部を板状の遮蔽部７０で塞いで、筒体６６の外周面の少なくとも１つ以上の位置に電解液を噴出させる開口を形成してもよい。
さらに、遮蔽部７０は、筒体６６が延びる上下方向の両端のうち、下側の端側、例えば下側の端部に近い位置に設けてもよい。この構成により、注液孔２１を介して、筒体６６内に電解液を供給する供給源のノズルを入り込ませることができる。そのため、ノズルから供給される電解液が外装体８０の外部で飛散することを抑制することができる。さらに、ノズルを遮蔽部に突き当てないようにすることが容易であり、ノズルと遮蔽部との間隔を確保しやすくなる。このため、ノズルから遮蔽部へ向かう電解液の流路を確保することが容易となり、ノズルから外装体８０内への電解液の供給が妨げられることを抑制できる。
また、筒体６６は、外周面に平行な２つの平面部６７を有する断面長円形としており、正極タブ１５を正極集電体４０の第１集電板４１に接合する際に、筒体６６の平面部６７に接合前の正極タブ１５を当接させることができる。これにより、接合前の正極タブ１５の配置を安定させることができる。また、第１集電板４１の貫通孔４２に筒体６６が挿入された後、第１集電板４１が筒体６６の周囲を回転することを抑制することができる。
図９、図１０は、それぞれ本開示の実施形態の別例において、図８のＥ部に対応する図である。図９に示す別例の構成では、集電体ホルダ６０ａの筒体６６に連結された遮蔽部７０ａは、注液孔２１（図８）と対向する側の面である上面に突出部７４を有する。突出部７４は、上面に、上下方向に対し平行な中間平面部７５ａと、中間平面部７５ａの両側に隣接され上下方向に対し傾斜した２つの外側平面部７５ｂとを有する断面略山形状である。各外側平面部７５ｂは、傾斜面に相当する。これにより、突出部７４は、第１方向（幅方向ｂ）に対して垂直な断面の形状が台形となる。このため、ノズル１０５を流れた電解液の流れが、下方向である矢印α方向から斜め下方向である矢印γ方向に変更されて、２つの開口７３から外装体８０（図２Ａ、図８）内に噴出される。
図１０に示す別例の構成では、集電体ホルダ６０ｂの筒体６６に連結された遮蔽部７０ｂは、注液孔２１（図８）と対向する側の面である上面に突出部７６を有する。突出部７６は、上面に、上下方向に対し逆方向に傾斜した２つの平面部７６ａを有する断面山形状である。これにより、突出部７６は、第１方向（幅方向ｂ）に対して垂直な断面の形状が三角形となる。各平面部７６ａは、傾斜面に相当する。このため、ノズル１０５を流れた電解液の流れが、下方向である矢印α方向から斜め下方向である矢印δ方向に変更されて、２つの開口７３から外装体８０（図２Ａ、図８）内に噴出される。
また、遮蔽部７０において延在方向である第１方向（幅方向ｂ）の端部は、正極タブ１５または負極タブ１８と対向するように配置されていてもよい。この構成により、開口７３から噴出する電解液は、タブにおいて遮蔽部７０と対向する面と平行に噴出しやすくなり、タブに向かって電解液が噴出することを抑制することができる。また、筒体６６からタブに向かって電解液が噴出することが抑制されるため、タブと筒体６６とを対向させて配置させることが容易になる。これにより、タブと筒体６６とを対向させた場合、特にタブにおいて、筒体６６と対向したタブ（複数のタブのうち筒体６６に最も近いタブ）と接続した電極板へのダメージが抑制される。そして、特に、その電極板の筒体６６と対向した面の活物質層または活物質層と対向したセパレータに対してダメージを軽減することができる。
本開示の構造を構成する遮蔽部７０、７０ａ、７０ｂの形状は、上記の各例の構成に限定しない。例えば、遮蔽部は、上面に突出部を有し、その突出部が、上面が曲線に沿って上側に膨らむ曲面等の曲面を有するようにしてもよい。例えば、突出部は、遮蔽部の延在方向である第１方向に対し垂直な断面の形状が円弧形、例えば半円となる曲面を有するようにしてもよい。
上記では、電極体１２を２つに分割した電極体要素１２ａ、１２ｂにより構成し、各電極体要素から正極タブ１５及び負極タブ１８が延びる場合を説明した。一方、電極体１２は、正極タブ及び負極タブを有する１つの電極体要素のみより構成することもできる。
なお、上記の実施形態では、筒体６６及び遮蔽部７０、７０ａ、７０ｂが集電体ホルダ６０、６０ａ、６０ｂの一部である場合を説明したが、本開示の蓄電装置はこの構成に限定されない。例えば、集電体ホルダの第２絶縁部６４と第１集電板４１とが注液孔２１の周縁部の近傍に位置せず、注液孔２１の周縁部から第２絶縁部６４と第１集電板４１とが離れている構成としてもよい。この場合には、筒体及び遮蔽部を有しない集電体ホルダと、筒体と遮蔽部とを有する絶縁部材とを設けて、その絶縁部材を注液孔２１の近傍に配置することで、本開示の蓄電装置を構成してもよい。この場合も、筒体は、蓋の外側面と電極体との間に配置される。また、絶縁板１０２、１０３の一部を注液孔２１の近傍まで延ばし、延ばした部分に筒体６６を固定してもよい。さらに、筒体は絶縁材料から構成されている必要はない。例えば、金属製の筒体および遮蔽部から構成されていてもよい。そのため、筒体は、蓋と一体に電極体側に設けられ、蓋の外側面と電極体との間に配置されて蓋の電極体側の面における注液孔の開口を包囲するように蓋から電極体に向かって延びた筒体としてもよい。このように、筒体は、蓋とは別部材に設けてもよく、または、蓋と一体の部分としてもよい。
１０ 蓄電装置、１２ 電極体、１２ａ,１２ｂ 電極体要素、１３ 正極板、１４ 本体部、１５ 正極タブ、１５ａ 保護層、１６ 負極板、１７ 本体部、１８ 負極タブ、２０ 蓋、２１ 注液孔、２４ 排気弁、２５ 排気弁、２６ 栓、３０ 正極端子、３２ 負極端子、３３ 封止部材、４０ 正極集電体、４１ 第１集電板、４２ 貫通孔、４５ 第２集電板、４６ 孔、５０ 負極集電体、５１ 第１集電板、５４ 第２集電板、５５ 孔、６０,６０ａ,６０ｂ 集電体ホルダ、６１ 第１絶縁部、６１ａ 孔、６１ｂ 突部、６３ 係止部、６４ 第２絶縁部、６５ 孔、６６ 筒体、６７ 平面部、６８ 突部、７０,７０ａ,７０ｂ 遮蔽部、７３ 開口、７４ 突出部、７５ａ 中間平面部、７５ｂ 外側平面部、７６ 突出部、７６ａ 平面部、８０ 外装体、８１ 開口、８２ 絶縁シート、９０ 安全装置、９１ 導電部材、９２ 孔、９３ 反転板、１００，１０１ 外側絶縁部材、１０２，１０３ 絶縁板、１０４ 筒体、１０５ ノズル。

Claims (1)

  1. 第１側第１電極板、第１側第２電極板、及び前記第１側第１電極板と前記第１側第２電極板との間に介在する第１側セパレータを含む第１電極体要素と、第２側第１電極板、第２側第２電極板、及び前記第２側第１電極板と前記第２側第２電極板との間に介在する第２側セパレータを含む第２電極体要素とを有する電極体と、
    前記電極体を収容した外装体と、
    前記外装体の開口を塞ぐ蓋と、
    前記電極体に電気的に接続され、前記蓋から前記外装体の外へ一部を露出させた電極端子と、
    前記電極体の前記第１側第１電極板及び前記第２側第１電極板と前記電極端子とを電気的に接続する集電体とを備え、
    前記第１電極体要素と前記第２電極体要素は、前記蓋の短手方向に並び、
    前記蓋は、前記外装体内に電解液を注入するための注液孔を有し、
    前記第１電極体要素の前記第１側第１電極板は、前記集電体の第１領域と接続する第１タブを有し、
    前記第２電極体要素の前記第２側第１電極板は、前記集電体の第２領域と接続する第２タブを有し、
    前記第１タブは、前記第２電極体要素に向かって屈曲し、
    前記第２タブは、前記第１電極体要素に向かって屈曲し、
    前記短手方向において、前記第１タブの先端と前記第２タブの先端の間に前記注液孔が配置された
    蓄電装置。
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