JP2022110278A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性およびエネルギー密度が向上された蓄電素子を提供すること。
【解決手段】蓄電素子１０は、容器１００と、容器１００に収容された電極体７００及び集電体５００と、第一接合部５５１と第二接合部５５２とを備える。第一接合部５５１は、集電体５００と電極体７００のタブ部７２０とが接合された部分である。第二接合部５５２は、第一接合部５５１とは異なる位置に形成され、タブ部７２０に電気的に接続された導電部材５５０と集電体５００とが接合された部分である。集電体５００は、第一接合部５５１の一部が形成される薄肉部５１０と、薄肉部５１０よりも厚みが大きい厚肉部５２０であって、第二接合部５５２の一部が形成される厚肉部５２０とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、容器と、容器に収容された電極体及び集電体とを備える蓄電素子に関する。

特許文献１には、角形の外装体を容器として有する二次電池が開示されている。この二次電池において、容器の封口板に取り付けられた負極端子は、容器内の第１負極集電体に接続され、電極体の負極タブは第２負極集電体に接続されている。第１負極集電体と第２負極集電体はそれぞれ封口板に沿って配置されている。第２負極集電体は開口部が形成された薄肉部を有し、第２負極集電体は開口部が第１負極集電体と対向するように第１負極集電体上に配置されている。第２負極集電体は、薄肉部における開口部の周囲において第１負極集電体に溶接されている。

特開２０１９－１２５４９２号公報

上記従来の二次電池（蓄電素子）では、容器の封口板（壁部）に固定された電極端子と、容器の内部に収容された電極体とが２つの集電体によって接続されており、これら２つの集電体の一方の薄肉部と、他方の集電体との重ね合わせ部分が溶接されている。このように、導電性を有する２つの部材を重ね合わせて接合する場合、当該２つの部材の少なくとも一方に薄肉部を設けることで、重ね合わせ部分の厚みの増加が抑制される。これにより、容器内の有効空間の容積を増加させることができ、このことは、エネルギー密度の向上に有利である。しかしながら、この場合、電極端子と電極体との間の導通路の一部に肉厚の薄い部分が設けられることになる。これにより、当該部分における溶断耐性の低下という蓄電素子の信頼性の向上を阻害する問題が生じ得る。

本発明は、本願発明者が上記課題に新たに着目してなされたものであり、信頼性およびエネルギー密度が向上された蓄電素子を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る蓄電素子は、容器と、前記容器に収容された電極体及び集電体とを備える蓄電素子であって、前記集電体と電極体のタブ部とが接合された部分である第一接合部と、前記第一接合部とは異なる位置に形成された第二接合部であって、前記タブ部に電気的に接続された導電部材と前記集電体とが接合された部分である第二接合部と、を備え、前記集電体は、前記第一接合部の一部が形成される薄肉部と、前記薄肉部よりも厚みが大きい厚肉部であって、前記第二接合部の一部が形成される厚肉部とを有する。

この構成によれば、集電体は、薄肉部においてタブ部と接合されるため、集電体が配置された容器の壁部に近い位置にタブ部を配置することができる。これにより、容器の内容積における電極体本体部（電極体のタブ部以外の部分）の占める割合を大きくすることができる。その結果、蓄電素子のエネルギー密度が向上する。さらに、電極体と集電体との間の導通路として、第一接合部を経由する直接的な導通路と、導電部材及び第二接合部を経由するバイパス的な導通路とが設けられる。これにより、薄肉部に流れる電流を減少させることができ、薄肉部に起因する集電体の溶断耐性の低下を抑制することができる。従って、集電体の溶断耐性の低下を抑制しつつ、蓄電素子のエネルギー密度を向上させることができる。

前記集電体において、前記電極体の側の第一側面には、前記薄肉部と前記厚肉部とを区分する段差部が形成され、かつ、前記第一側面の反対側の第二側面は、平板状に形成されており、前記導電部材は、前記タブ部及び前記集電体と前記電極体との間に位置する平板状の部材である、としてもよい。

この構成によれば、薄肉部は、集電体の厚み方向において電極体から離れた位置に寄せて配置される。つまり、薄肉部の肉厚が薄いことによる、電極体本体部を大きくできる効果がより大きくなる。さらに、導電部材が集電体と電極体との間に位置するため、容器の壁部により近い位置にタブ部を配置することができる。従って、エネルギー密度をより向上させることができる。

蓄電素子はさらに、前記容器の壁部に固定された電極端子を備え、前記集電体は、前記壁部を挟んで前記電極端子とは反対側に位置する、前記電極端子との電気的な接続部分である端子接続部を有し、前記第二接合部は、前記第一接合部と前記端子接続部との間に位置する、としてもよい。

この構成によれば、電極体のタブ部と集電体との間の直接的な導通路を形成する第一接合部と、電極端子と集電体との接続部分である端子接続部との間に、バイパス的な導通路の一部を形成する第二接合部が配置される。そのため、導電部材を介した導通路の長さを短くすることができ、電極体と電極端子との間の電気抵抗をより小さくすることができる。

前記第一接合部の、前記集電体と前記タブ部との重ね合わせ方向における幅は、前記第二接合部の、前記導電部材と前記集電体との重ね合わせ方向における幅よりも大きい、としてもよい。

この構成によれば、基材層（金属箔）の積層体であるタブ部と集電体とが、比較的に深い第一接合部によって強固に接合される。さらに、導電部材と集電体との接合部である第二接合部は比較的に浅く形成されることによって、接合時におけるスパッタ等の発生が抑制される。つまり、２つの接合部の信頼性を確保しつつ、接合作業に起因する蓄電素子の不具合の発生が抑制される。

前記第一接合部は、少なくとも前記集電体と前記タブ部とが溶接されることで形成されている、としてもよい。

この構成によれば、導電部材と集電体とでタブ部を押さえた状態で、レーザー溶接または抵抗溶接などによって、タブ部と集電体とを互いに溶融して接合することができる。タブ部を導電部材と集電体とで押さえることにより、タブ部を構成する基材層（金属箔）間に隙間ができるのを抑制できるため、レーザー溶接または抵抗溶接などによって集電体とタブ部とを効率よく溶接することができる。

本発明によれば、信頼性およびエネルギー密度が向上された蓄電素子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の分解斜視図である。 実施の形態に係る集電体及びその周辺の構成を示す第１の断面図である。 図３に対応する第２の断面図である。 実施の形態に係る第一接合部及び第二接合部の深さの違いを示す断面図である。 実施の形態に係る集電体とタブ部との接合手順の別例を示す第１の図である。 図６に対応する第２の図である。 実施の形態の変形例１に係るタブ部と集電体との接続構造を示す断面図である。 実施の形態の変形例２に係るタブ部と集電体との接続構造を示す断面図である。 実施の形態の変形例３に係るタブ部と集電体との接続構造を示す下面図である。

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、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、容器の短側面の短手方向、または、容器の厚さ方向を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体との並び方向、容器の短側面の長手方向、電極体の巻回軸方向、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。

（実施の形態）
［１．蓄電素子の全般的な説明］
まず、図１及び図２を用いて、本実施の形態に係る蓄電素子１０の全般的な説明を行う。図１は、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、実施の形態に係る蓄電素子１０の分解斜視図である。

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、自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、船舶、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用またはエンジン始動用等のバッテリ等として用いられる。上記の自動車としては、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）及びガソリン自動車が例示される。上記の電気鉄道用の鉄道車両としては、電車、モノレール、リニアモーターカー、並びに、ディーゼル機関及び電気モーターの両方を備えるハイブリッド電車が例示される。また、蓄電素子１０は、家庭用または業務用等に使用される定置用のバッテリ等としても用いることができる。

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、蓄電素子１０は、固体電解質を用いた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、長円柱形状等であってもよい。

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、以下同じ）の電極端子２００と、一対の上部ガスケット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、一対の下部ガスケット４００と、一対の集電体５００と、電極体７００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、図示は省略されている。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７００の上方もしくは側方に配置されるスペーサ、または、電極体７００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蓋体１２０とを有する直方体形状（箱形）のケースである。このような構成により、容器１００は、電極体７００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造となっている。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、Ｘ軸方向に長尺かつ矩形状の板状部材であり、容器本体１１０の開口を塞ぐ位置に配置されている。蓋体１２０には、容器１００の内圧が過度に上昇した場合に容器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。

電極体７００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。具体的には、電極体７００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ている。これにより、正極板の基材層（金属箔）が有する複数のタブ（極板端部）が積層されて正極側のタブ部７２０が形成され、負極板の基材層（金属箔）が有するタブ（極板端部）が積層されて負極側のタブ部７２０が形成されている。なお、本実施の形態では、断面形状が長円形状の電極体７００が採用されているが、電極体７００の断面形状は楕円形状などでもよい。

電極端子２００は、集電体５００を介して、電極体７００に電気的に接続される部材である。電極端子２００は、かしめ等によって、集電体５００と接合され、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２１０（リベット部）を有している。そして、軸部２１０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。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、軸部２１０が電極端子２００に設けられていることは必須ではない。例えば、集電体５００に一体に設けられた軸部２１０が、下部ガスケット４００、蓋体１２０、上部ガスケット３００、及び電極端子２００を貫通し、かつ、電極端子２００の外側でかしめられてもよい。

集電体５００は、電極体７００と電極端子２００とを電気的に接続する板状の部材である。本実施の形態では、集電体５００は、厚み方向（Ｚ軸方向）から見た場合に略矩形状であり、電極体７００側（Ｚ軸マイナス方向側）の側面である第一側面５０５と、第一側面５０５の反対側の側面である第二側面５０６とを有している。正極側の集電体５００は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属で形成されており、負極側の集電体５００は、銅または銅合金等の金属で形成されている。本実施の形態では、集電体５００の第一側面５０５に電極体７００のタブ部７２０が接合されており、さらに、タブ部７２０と電気的に接続された導電部材５５０も、第一側面５０５に接合されている。

なお、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、超音波接合、レーザー溶接もしくは抵抗溶接等の溶接、または、ねじ締結等のかしめ以外の機械的接合であってもよい。また、集電体５００とタブ部７２０とを接合する手法は、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波接合などが採用される。本実施の形態では、レーザー溶接によって集電体５００とタブ部７２０とが溶接される。本実施の形態における集電体５００及びその周辺の構成については、図３～図７を用いて後述する。

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、平板状かつ絶縁性を有する封止部材である。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、平板状かつ絶縁性を有する封止部材である。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）、もしくは、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等の樹脂、または、これら樹脂を含む複合材料等の、絶縁性を有する素材によって形成されている。

［２．集電体及びその周辺の構成］
次に、集電体５００及びその周辺の構成について、特に、集電体５００とタブ部７２０との接続構造に着目しながら、図３～図７を用いて説明する。本実施の形態では、蓄電素子１０が備える、Ｘ軸方向に並ぶ２つの集電体５００及びその周辺の構成は実質的に同一である。そこで、以下ではＸ軸マイナス方向側の集電体５００に着目し、その説明を行う。以下で説明される集電体５００及びタブ部７２０に関する各種の事項は、正極側及び負極側の両方の集電体５００及びタブ部７２０に適用されてもよい。

図３は、実施の形態に係る集電体５００及びその周辺の構成を示す第１の断面図であり、図４は、図３に対応する第２の断面図である。具体的には、図３では、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線を通るＸＺ平面における蓄電素子１０の部分断面が図示されており、タブ部７２０が集電体５００に接合される前の状態が示されている。図４では、図３と同じ位置の蓄電素子１０の部分断面であって、タブ部７２０が集電体５００に接合された後の部分断面が示されている。図５は、実施の形態に係る第一接合部５５１及び第二接合部５５２の深さ（Ｚ軸方向の幅）の違いを示す断面図である。なお、図５及び後述する図６～図９における断面の位置は、図３における断面の位置と同じである。

図３～図５に示すように、本実施の形態では、電極体７００のタブ部７２０は、互いに異なる位置に形成された２つの接合部によって、集電体５００と電気的に接続されている。具体的には、図３及び図４に示されるように、集電体５００とタブ部７２０と導電部材５５０とが重ねられた部分に第一接合部５５１が形成され、集電体５００と導電部材５５０とが重ねられた部分に第二接合部５５２が形成されている。第一接合部５５１は、導電部材５５０の下面（Ｚ軸マイナス方向側の面、以下同じ）から、導電部材５５０及びタブ部７２０を貫いて、一部が集電体５００に達するように形成されている。これにより、タブ部７２０及び導電部材５５０は、ともに集電体５００に機械的及び電気的に接続される。第二接合部５５２は、第一接合部５５１とは異なる位置において、導電部材５５０を貫いて、一部が集電体５００に達するように形成されている。これにより、導電部材５５０は、集電体５００に機械的及び電気的に接続される。このように、本実施の形態では、電気的な接続という観点からいうと、電極体７００のタブ部７２０は、第一接合部５５１において集電体５００に直接的に接続され、さらに、第二接合部５５２において導電部材５５０を介して集電体５００に間接的に接続される。

より詳細には、集電体５００におけるタブ部７２０が重ねられた部分は、薄肉部５１０であり、第一接合部５５１では、薄肉部５１０とタブ部７２０とが接合されている。また、集電体５００における導電部材５５０が直接的に重ねられた部分は、厚肉部５２０であり、第二接合部５５２は、厚肉部５２０と導電部材５５０とを接合している。薄肉部５１０は厚肉部５２０よりも肉厚が薄い部分であり、集電体５００において、薄肉部５１０と厚肉部５２０との境界部分に、段差部５０７が形成されている。

すなわち、本実施の形態に係る蓄電素子１０は、容器１００と、容器１００に収容された電極体７００及び集電体５００と、第一接合部５５１と第二接合部５５２とを備える。第一接合部５５１は、集電体５００と電極体７００のタブ部７２０とが接合された部分である。第二接合部５５２は、第一接合部５５１とは異なる位置に形成され、タブ部７２０に電気的に接続された導電部材５５０と集電体５００とが接合された部分である。集電体５００は、第一接合部５５１の一部が形成される薄肉部５１０と、薄肉部５１０よりも厚みが大きい厚肉部５２０であって、第二接合部５５２の一部が形成される厚肉部５２０とを有する。

このように、本実施の形態において、集電体５００は、薄肉部５１０においてタブ部７２０と接合される。従って、タブ部７２０を、容器１００の壁部（本実施の形態では蓋体１２０）により近い位置に配置することができる。これにより、容器１００の内容積における電極体本体部７１０の占める割合を大きくすることができ、蓄電素子１０のエネルギー密度が向上する。一方で、薄肉部５１０では集電体５００の断面積が減少するため、集電体５００に薄肉部５１０を形成すると集電体５００の溶断耐性が低下する。本実施の形態において、蓄電素子１０は、タブ部７２０に電気的に接続された導電部材５５０と集電体５００とが接合された部分である第二接合部５５２を有するため、導電部材５５０も電極体７００と集電体５００との間の導通路として機能する。これにより、薄肉部５１０に流れる電流を減少させることができ、薄肉部５１０に起因する集電体５００の溶断耐性の低下を抑制することができる。従って、本態様に係る蓄電素子１０によれば、集電体５００の溶断耐性の低下を抑制しつつ、蓄電素子１０のエネルギー密度を向上させることができる。

なお、例えば「集電体と導電部材とを接合する」とは、単に集電体と導電部材とを接触する状態にすることではなく、溶接またはかしめ等の所定の手法によって、集電体と導電部材とを電気的及び機械的に接続することを意味する。本実施の形態では、第二接合部５５２において、集電体５００と導電部材５５０とが溶接によって電気的及び機械的に接続されており、これにより、第二接合部５５２を経由するバイパス的な導通路の抵抗値が安定しやすくなり、また、製品ごとの当該抵抗値のばらつきも抑制される。この補足事項は、タブ部と集電体との接合およびタブ部と導電部材との接合についても適用される。

また、本実施の形態では、図３及び図４に示すように、集電体５００において、電極体７００の側の第一側面５０５には、薄肉部５１０と厚肉部５２０とを区分する段差部５０７が形成されている。さらに、集電体５００における、第一側面５０５の反対側の第二側面５０６は、平板状に形成されている。導電部材５５０は、集電体５００と電極体７００との間に位置する平板状の部材である。

この構成によれば、図３及び図４に示すように、薄肉部５１０は、集電体５００の厚み方向において電極体７００から離れた位置に配置される。つまり、薄肉部５１０の肉厚が薄いことによる、電極体本体部７１０を大きくできる効果がより大きくなる。さらに、導電部材５５０が集電体５００と電極体７００との間に位置するため、導電部材５５０が集電体５００と容器１００の壁部（本実施の形態では蓋体１２０）との間に位置する場合と比較して、タブ部７２０を容器１００の壁部（本実施の形態では蓋体１２０）により近い位置に配置することができる。これらの理由により、エネルギー密度をより向上させることができる。

また、本実施の形態に係る蓄電素子１０は、容器１００の壁部（蓋体１２０）に固定された電極端子２００を備える。集電体５００は、蓋体１２０を挟んで電極端子２００とは反対側に位置する、電極端子２００との電気的な接続部分である端子接続部５０８を有する。第二接合部５５２は、図４に示すように、第一接合部５５１と端子接続部５０８との間に位置する。本実施の形態では、電極端子２００の軸部２１０が、集電体５００の貫通孔５０１に挿入されてかしめられ、これにより軸部２１０の先端（貫通孔５０１から突出した部分）に、かしめ部２１１が形成される。つまり、集電体５００における貫通孔５０１（図２参照）の周縁部が端子接続部５０８である。

この構成によれば、電極体７００のタブ部７２０と集電体５００との間の直接的な導通路を形成する第一接合部５５１と、蓄電素子１０の外部端子である電極端子２００と集電体５００との接続部分である端子接続部５０８との間に、バイパス的な導通路の一部を形成する第二接合部５５２が配置される。つまり、第一接合部５５１と端子接続部５０８との間の導通路に第二接合部５５２が配置される。そのため、導電部材５５０を介した導通路の長さを短くすることができ、電極体７００と電極端子２００との間の電気抵抗をより小さくすることができる。

また、本実施の形態において、第一接合部５５１の、集電体５００とタブ部７２０との重ね合わせ方向における幅は、第二接合部５５２の、導電部材５５０と集電体５００との重ね合わせ方向における幅よりも大きい。具体的には、図５に示すように、第一接合部５５１のＺ軸方向の幅をＤａとし、第二接合部５５２のＺ軸方向の幅をＤｂとした場合、Ｄａ＞Ｄｂである。

この構成によれば、基材層（金属箔）の積層体であるタブ部７２０と集電体５００とが、比較的に深い第一接合部５５１によって強固に接合される。さらに、導電部材５５０と集電体５００との接合部である第二接合部５５２は、比較的に浅く形成される。通常、接合部の深さを深くするためには、接合部の形成に、より大きなエネルギーが必要となり、その結果、接合時にスパッタや金属箔の小片が発生しやすくなる。本実施形態では第一接合部の深さを比較的深くすることにより、タブ部７２０と集電体５００とを強固に接合しつつ、第二接合部の深さを比較的浅くすることで、第二接合部の形成時におけるスパッタや金属箔の小片の発生が抑制される。つまり、２つの接合部の信頼性を確保しつつ、接合作業に起因する不具合の発生が抑制される。

また、本実施の形態では、第一接合部５５１を形成する手法として、溶接が採用されている。つまり、第一接合部５５１は、少なくとも集電体５００とタブ部７２０とが溶接されることで形成されている。本実施の形態では、上述のようにレーザー溶接によって、タブ部７２０と集電体５００とが互いに溶融されて接合され、これにより第一接合部５５１が形成される。また、レーザー溶接の代替として、例えば抵抗溶接を採用することも可能である。本実施の形態では、図３及び図４に示すように、タブ部７２０と集電体５００との接合時において導電部材５５０を集電体５００に押し当てながら、タブ部７２０と集電体５００との接合を行うことができる。すなわち、タブ部７２０において積層された複数の基材層（金属箔）を、導電部材５５０によって積層方向に押さえることにより、基材層間に隙間ができるのが抑制された状態で、タブ部７２０と集電体５００とを接合することができる。基材層間の隙間は、レーザー溶接や抵抗溶接による溶接時に溶接不良の原因となることがあるが、本実施の形態では基材層間の隙間が抑制された状態で第一接合部５５１の形成を行うことができる。そのため、第一接合部５５１をレーザー溶接や抵抗溶接により形成する際に、本実施の形態の構成を採用する意義が特に大きい。

なお、集電体５００とタブ部７２０との接合および集電体５００と導電部材５５０との接合は、例えば図３及び図４に示すように、集電体５００に、タブ部７２０及び導電部材５５０を重ね合わせて実行される。この手順は一例であり、例えば、集電体５００と導電部材５５０とを接合した後に、集電体５００に、タブ部７２０及び導電部材５５０を重ね合わせて集電体５００とタブ部７２０とを接合することも可能である。このことを、図６及び図７を参照しながら説明する。

図６及び図７は、実施の形態に係る集電体５００とタブ部７２０との接合手順の別例を示す第１及び第２の図である。図６に示すように、まず、略Ｌ字状に形成された導電部材５５０を用意する。具体的には、例えば、平板状の導電部材５５０の、第二接合部５５２が形成される端部を、端部以外の部分に対して折り曲げることで、導電部材５５０の形状を、長手方向の途中で折れ曲がった略Ｌ字状にする。さらに、導電部材５５０の当該端部を、電極端子２００と接合する前の集電体５００に接合する。これにより、集電体５００は、第二接合部５５２において導電部材５５０が接合された状態となる。その後、図７に示すように、集電体５００を、電極端子２００と接合する。これにより、集電体５００は蓋体１２０に固定される。さらに、タブ部７２０を、集電体５００の薄肉部５１０に沿うように配置し、導電部材５５０の、第二接合部５５２を含む端部とは反対側を、タブ部７２０に近づけるように押し曲げる。つまり、略Ｌ字状の形状であった導電部材５５０を平板状となるように変形させて、導電部材５５０によって、タブ部７２０を集電体５００の薄肉部５１０に向けて押圧する。この状態で、導電部材５５０の下面からレーザー光を照射することで、導電部材５５０及びタブ部７２０を、集電体５００の薄肉部５１０に接合する。これにより、第一接合部５５１が形成され、その結果、図４に示す集電体５００とタブ部７２０との接続構造が形成される。

上記手順によれば、集電体５００と導電部材５５０との接合部分（第二接合部５５２）を形成した後、集電体５００とタブ部７２０とを接合する前に、第二接合部５５２の形成時に発生する異物を除去することができる。これにより、導電性を有する異物が容器１００内に残留することに起因する微短絡等の問題の発生が抑制される。また、第一接合部５５１を形成するための接合作業の時点で、導電部材５５０は、第二接合部５５２において集電体５００に固定された状態である。従って、第一接合部５５１を形成するための接合作業の際の、導電部材５５０の位置規制が容易または不要である。

以上、実施の形態に係る蓄電素子１０について、電極体７００のタブ部７２０と集電体５００との接続構造を中心に、当該接続構造は、図２～図７に示す接続構造とは異なるものであってもよい。そこで、以下に、タブ部７２０と集電体５００との接続構造についての変形例を、上記実施の形態との差分を中心に説明する。

（変形例１）
図８は、実施の形態の変形例１に係るタブ部７２０と集電体５００ａとの接続構造を示す断面図である。本変形例に係る蓄電素子１０ａは、集電体５００ａと電極体７００のタブ部７２０とが接合された部分である第一接合部５５１ａと、第一接合部５５１とは異なる位置に形成された第二接合部５５２ａとを備える。第二接合部５５２ａは、導電部材５５０と集電体５００とが接合された部分である。集電体５００ａは、第一接合部５５１ａの一部が形成される薄肉部５１０ａと、薄肉部５１０ａよりも厚みが大きい厚肉部５２０ａであって、第二接合部５５２ａの一部が形成される厚肉部５２０ａとを有する。上記構成において、本変形例に係る蓄電素子１０ａと、実施の形態に係る蓄電素子１０とは共通する。

しかし、実施の形態では、図４に示すように、導電部材５５０と集電体５００とが、これらの厚み方向（Ｚ軸方向）に重ねられた状態で、第二接合部５５２が形成される。一方、本変形例では、導電部材５５０ａと集電体５００ａとが、厚み方向（Ｚ軸方向）と直交する方向（図８ではＸ軸方向）に突き合わされた状態で、その突き合わされた部分に第二接合部５５２ａが形成される。

この場合であっても、電極体７００と集電体５００ａとの間の導通路として、第一接合部５５１ａを経由する直接的な導通路と、第二接合部５５２ａ及び導電部材５５０ａを経由するバイパス的な導通路とが設けられる。従って、集電体５００の溶断耐性の低下を抑制するという効果を得ることができる。

なお、実施の形態と変形例１とで、タブ部７２０と集電体５００（５００ａ）との接続構造を比較した場合、図４及び図８から分かるように、実施の形態の接続構造の方が、集電体５００の厚肉部５２０の厚みを小さくできる。従って、例えば、集電体５００の作製のためのコストを、集電体５００ａの作製のためのコストよりも低く抑えることができる。さらに、変形例１に係る接続構造において、第二接合部５５２ａを形成するためには、導電部材５５０ａの端面と、集電体５００ａの段差部５０７ａの端面とを隙間なく突き合わせることが必要であり、この条件を満たすのは容易ではない。この点に関し、実施の形態に係る接続構造では、導電部材５５０及び集電体５００を、これらの厚み方向で重ね合わせた状態で、第二接合部５５２を形成することができる（図４参照）。そのため、接合の信頼性が高い第二接合部５５２を形成することは比較的に容易である。このように、例えば集電体の作製コストの抑制及び接合の容易さの観点からは、実施の形態に係る接続構造の方が、変形例１に係る接続構造よりも好ましいと言える。

（変形例２）
図９は、実施の形態の変形例２に係るタブ部７２０と集電体５００との接続構造を示す断面図である。本変形例に係る蓄電素子１０ｂは、集電体５００と電極体７００のタブ部７２０とが接合された部分である第一接合部５５１ｂと、第一接合部５５１とは異なる位置に形成された第二接合部５５２とを備える。第二接合部５５２は、導電部材５５０と集電体５００とが接合された部分である。集電体５００は、第一接合部５５１ｂの一部が形成される薄肉部５１０と、薄肉部５１０よりも厚みが大きい厚肉部５２０であって、第二接合部５５２の一部が形成される厚肉部５２０とを有する。上記構成において、本変形例に係る蓄電素子１０ｂと、実施の形態に係る蓄電素子１０とは共通する。

しかし、実施の形態では、第一接合部５５１は、図４に示すように、導電部材５５０及びタブ部７２０を一括して集電体５００に接合しているのに対し、本変形例では、第一接合部５５１ｂは、タブ部７２０のみを集電体５００に接合している。さらに、本変形例に係る蓄電素子１０ｂでは、導電部材５５０とタブ部７２０とを接合する第三接合部５５３が設けられている。つまり、導電部材５５０とタブ部７２０の両方を１つの接合部で集電体５００に接合することは必須ではなく、タブ部７２０を集電体５００に接合する接合部と、導電部材５５０をタブ部７２０に接合する接合部とは、互いに分離して配置されてもよい。この場合であっても、電極体７００と集電体５００との間の導通路として、第一接合部５５１ｂを経由する直接的な導通路と、第三接合部５５３、導電部材５５０、及び第二接合部５５２を経由するバイパス的な導通路とが設けられる。従って、集電体５００の溶断等の不具合の発生の抑制、または、充放電効率の向上等の効果を得ることができる。

なお、図９では、第一接合部５５１ｂ、第三接合部５５３、第二接合部５５２、及び集電体５００の端子接続部５０８が、Ｘ軸方向においてこの順に並んでいるが、これらの並び順は図９に示す並び順には限定されない。例えば、第一接合部５５１ｂは、第三接合部５５３よりもＸ軸マイナス方向側に位置してもよく、または、Ｘ軸方向において第三接合部５５３と同じ位置にあり、かつ、Ｙ軸方向に並んで配置されてもよい。また、第一接合部５５１ｂと第三接合部５５３とは完全に分離して配置される必要はなく、互いの一部が重複するように配置されてもよい。いずれの場合であっても、電極体７００と集電体５００との間の導通路として、第一接合部５５１ｂを経由する直接的な導通路と、第三接合部５５３を経由するバイパス的な導通路が設けられる。そのため、集電体５００の溶断耐性の低下を抑制するという効果が得られる。

（変形例３）
図１０は、実施の形態の変形例３に係るタブ部７２０と集電体５００ｃとの接続構造を示す下面図である。具体的には、図１０では、当該接続構造を、電極体本体部７１０側（Ｚ軸マイナス方向側）から見た場合の図が示されている。

本変形例に係る蓄電素子１０ｃは、集電体５００ｃと電極体７００のタブ部７２０とが接合された部分である第一接合部５５１ｃと、第一接合部５５１ｃとは異なる位置に形成された第二接合部５５２ｃとを備える。なお、図１０に表されていないが、本変形例において、第一接合部５５１ｃは、導電部材５５０ｃ及びタブ部７２０が一括して集電体５００に接合された部分である。第二接合部５５２ｃは、導電部材５５０ｃと集電体５００ｃとが接合された部分である。集電体５００ｃは、第一接合部５５１ｃの一部が形成される薄肉部５１０ｃと、薄肉部５１０ｃよりも厚みが大きい厚肉部５２０ｃであって、第二接合部５５２ｃの一部が形成される厚肉部５２０ｃとを有する。電極端子２００は、集電体５００ｃの端子接続部５０８ｃと接合されている。上記構成において、本変形例に係る蓄電素子１０ｃと、実施の形態に係る蓄電素子１０とは共通する。

しかし、実施の形態では、図４に示すように、第一接合部５５１と第二接合部５５２とは、Ｘ軸方向に並べられているのに対し、本変形例では、第一接合部５５１ｃと第二接合部５５２ｃとは、Ｙ軸方向に並べられている。この場合であっても、電極体７００と集電体５００との間の導通路として、第一接合部５５１ｃを経由する直接的な導通路と、第二接合部５５２ｃ及び導電部材５５０を経由するバイパス的な導通路が設けられる。従って、集電体５００の溶断耐性の低下を抑制するという効果を得ることができる。また、第一接合部５５１ｃと第二接合部５５２ｃとがＹ軸方向に並べられる構造は、例えば、集電体５００ｃのＸ軸方向の長さが短い場合に有用である。

なお、第一接合部５５１ｃ及び第二接合部５５２ｃは、Ｘ軸方向の位置は一致している必要はなく、Ｘ軸方向にずれて配置されてもよい。第一接合部５５１ｃ及び第二接合部５５２ｃの形状及び大きさも一致している必要はなく、これらの形状及び大きさは、第一接合部５５１ｃ及び第二接合部５５２ｃのそれぞれについて適宜決定されてもよい。

（他の変形例）
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であり、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、図４に示される集電体５００とタブ部７２０との接続構造は、蓄電素子１０の、正極側及び負極側の両方に備えられなくてもよい。例えば、容器１００に、電極体７００の正極を電気的に接続する場合、図４に示される、集電体５００とタブ部７２０との接続構造は、負極側にのみ設けられてもよい。

また、第一接合部５５１及び第二接合部５５２のそれぞれの形成の手法として溶接以外の手法が用いられてもよい。例えば、第一接合部５５１及び第二接合部５５２のそれぞれは、超音波接合によって形成されていてもよいし、かしめまたは締結などの機械的な手法によって形成されてもよい。さらに、第一接合部５５１及び第二接合部５５２が、互いに異なる手法で形成されてもよい。つまり、第一接合部５５１及び第二接合部５５２のそれぞれの形成のための手法は、要求される接合強度、接合時における接合対象部材の状態（単品であるか、他の部材と結合された状態であるか等）、及び、接合条件（温度及び工具のサイズ等）などに応じて、適切な手法が適宜選択されてもよい。

また、第一接合部、第二接合部、及び端子接続部の並び順及び配置レイアウトの例として、図４、図８、図９、及び図１０を用いて各種の例を示したが、これら接合部及び端子接続部の並び順及び配置レイアウトは、これらの図示された例には限定されない。例えば、タブ部７２０と集電体とを接合する第一接合部と、導電部材と集電体とを接合する第二接合部との間に、集電体における電極端子の接合部分である端子接続部が配置されてもよい。例えば、Ｘ軸方向において端子接続部を越えるように導電部材を配置することで、Ｘ軸方向における端子接続部の両側の内の一方の側に第一接合部を配置し、他方の側に第二接合部を配置することができる。また、この説明において、Ｘ軸方向がＹ軸方向に読み替えられてもよい。つまり、Ｙ軸方向において、第一接合部と第二接合部との間に端子接続部が配置されてもよい。

なお、例えば、電極体７００と電極端子２００との間の電気抵抗をより小さくする、という観点からは、第一接合部と端子接続部との間に、第二接合部が配置される構造（図４、図８、及び図９参照）が最も好ましいと言える。

また、１つの集電体に接合されるタブ部の数は複数でもよい。例えば、１つの集電体５００に対して複数のタブ部７２０を接合し、かつ、これら複数のタブ部７２０と電気的に接続された導電部材５５０を、集電体５００に接合する。この場合、複数の第一接合部５５１と、１つの第二接合部５５２が形成される。この場合であっても、電極体７００と集電体５００との間の導通路として、第一接合部５５１を経由する直接的な導通路と、第二接合部５５２及び導電部材５５０を経由するバイパス的な導通路とが設けられる。従って、集電体５００の溶断耐性の低下を抑制するという効果を得ることができる。

また、例えば実施の形態に係る蓄電素子１０において、第一接合部５５１、第二接合部５５２、及び端子接続部５０８の形成の順序に特に限定はない。例えば、第一接合部５５１及び第二接合部５５２が形成された後に、端子接続部５０８が形成されてもよい。つまり、例えば図４に示す構造が実現されるのであれば、これら接合部及び接続部の形成の順序は、製造工程上の都合等に応じて適宜決定されてもよい。

また、蓄電素子１０が備える電極体の種類は巻回型に限定されない。例えば、平板状極板を積層した積層型の電極体、または、長尺帯状の極板を山折りと谷折りとの繰り返しによって蛇腹状に積層した構造を有する電極体が、蓄電素子１０に備えられてもよい。また、蓄電素子１０は複数の電極体を備えてもよい。

また、上記の、実施の形態に係る蓄電素子１０についての各種の補足事項は、変形例１～３に係る蓄電素子１０ａ～１０ｃのいずれかに適用されてもよい。また、上記説明された複数の構成要素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、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 蓄電素子
１００ 容器
１１０ 容器本体
２００ 電極端子
２１０ 軸部
２１１ かしめ部
５００、５００ａ、５００ｃ 集電体
５０５ 第一側面
５０６ 第二側面
５０７、５０７ａ 段差部
５０８、５０８ｃ 端子接続部
５１０、５１０ａ、５１０ｃ 薄肉部
５２０、５２０ａ、５２０ｃ 厚肉部
５５０、５５０ａ、５５０ｃ 導電部材
５５１、５５１ａ、５５１ｂ、５５１ｃ 第一接合部
５５２、５５２ａ、５５２ｃ 第二接合部
５５３ 第三接合部
７００ 電極体
７１０ 電極体本体部
７２０ タブ部

Claims (5)

1. 容器と、前記容器に収容された電極体及び集電体とを備える蓄電素子であって、
   前記集電体と電極体のタブ部とが接合された部分である第一接合部と、
   前記第一接合部とは異なる位置に形成された第二接合部であって、前記タブ部に電気的に接続された導電部材と前記集電体とが接合された部分である第二接合部と、を備え、
   前記集電体は、前記第一接合部の一部が形成される薄肉部と、前記薄肉部よりも厚みが大きい厚肉部であって、前記第二接合部の一部が形成される厚肉部とを有する、
   蓄電素子。
2. 前記集電体において、前記電極体の側の第一側面には、前記薄肉部と前記厚肉部とを区分する段差部が形成され、かつ、前記第一側面の反対側の第二側面は、平板状に形成されており、
   前記導電部材は、前記タブ部及び前記集電体と前記電極体との間に位置する平板状の部材である、
   請求項１記載の蓄電素子。
3. さらに、前記容器の壁部に固定された電極端子を備え、
   前記集電体は、前記壁部を挟んで前記電極端子とは反対側に位置する、前記電極端子との電気的な接続部分である端子接続部を有し、
   前記第二接合部は、前記第一接合部と前記端子接続部との間に位置する、
   請求項１または２記載の蓄電素子。
4. 前記第一接合部の、前記集電体と前記タブ部との重ね合わせ方向における幅は、前記第二接合部の、前記導電部材と前記集電体との重ね合わせ方向における幅よりも大きい、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電素子。
5. 前記第一接合部は、少なくとも前記集電体と前記タブ部とが溶接されることで形成されている、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の蓄電素子。

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