JP2022140996A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性を高めることができる蓄電素子を提供する。【解決手段】蓄電素子１０は、極板が巻回され、巻回軸方向における両端部に凹部２２１を有する電極体２００と、電極体２００を収容する容器１００と、凹部２２１内に配置され、巻回軸方向から見て凹部２２１よりも大きさの小さい絶縁性の緩衝材７００とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電極体と、当該電極体を収容する容器とを備える蓄電素子に関する。

従来、電極体と、電極体を収容する容器とを備える蓄電素子が知られている。例えば、特許文献１では、金属製の容器に巻回型の電極体が収容されている。また、容器内には、一対の集電体が収容されており、各集電体が、容器の壁部に固定された正極端子及び負極端子に接合されている。一対の集電体は、電極体の正極及び負極に接続された状態で電極体を容器内で支持している。

特開２０１９－１７９６６４号公報

ここで、容器に衝撃が加わると、電極体が各集電体に支持された状態であっても容器内で移動してしまうおそれがある。この移動により電極体が容器の壁部あるいは容器内の他の部材に干渉して、電極体に短絡または損傷が生じ、蓄電素子自体の信頼性が損なわれる可能性がある。

本発明は、信頼性を高めることができる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、極板が巻回され、巻回軸方向における両端部に凹部を有する電極体と、電極体を収容する容器と、凹部内に配置され、巻回軸方向から見て凹部よりも大きさの小さい絶縁性の緩衝材とを備える。

これによれば、電極体の凹部内に緩衝材が配置されているので、容器内で電極体が巻回軸方向に移動する際には、緩衝材が容器または容器内の他の部材に当接する。これにより、電極体のそれ以上の移動が規制されるので、電極体における巻回軸方向の端部の損傷や、当該移動を起因とした短絡を抑制することができる。特に、緩衝材が絶縁性を有しているために、緩衝材が容器の内面に当接したとしても当該緩衝材を介して電極体の端部が短絡してしまうこともない。したがって、信頼性の高い蓄電素子を提供することが可能である。

蓄電素子は、容器内に収容され、電極体における巻回軸方向の外方に配置されたスペーサを有し、スペーサと緩衝材とが別体である、としてもよい。

これによれば、スペーサが電極体における巻回軸方向の外方に配置された蓄電素子においても、緩衝材によって電極体の移動を規制することができ、電極体の端部の損傷及び短絡を抑制できる。

ここで、スペーサと緩衝材とが一体物である場合には両者が連動して移動する。例えば、電極体の端部がスペーサに先に当接するとスペーサとともに緩衝材も移動して、緩衝材が一時的でも電極体の凹部内の所定位置から離れることになる。つまり、緩衝材による規制力が一時的に弱まるために、電極体が巻回軸方向に移動して大きな応力が作用するおそれがある。本態様では、スペーサと緩衝材とが別体であるので、これらが連動して動作しにくくなっている。このため、電極体の凹部の所定位置で緩衝材を安定して維持することができ、電極体における巻回軸方向の移動をより確実に抑制できる。

緩衝材は、巻回軸方向に交差する方向に延びる筒体であってもよい。

これによれば、緩衝材が筒体であるので、電極体の凹部内に緩衝材を配置したとしても、当該緩衝材の内部まで電解液を充填することができる。つまり緩衝材を設けたことに起因する電解液の液量低下を抑制することが可能である。

また、緩衝材が巻回軸方向に交差する方向に延びる筒体であるので、電極体の凹部の延設方向に沿って緩衝材を配置することができる。これにより、凹部の延設方向にわたって広範囲に緩衝材を配置することができ、緩衝材が容器または容器内の他の部材に当接した際に、当該緩衝材から凹部（電極体における巻回軸方向の端部）が受ける応力を低減することができる。したがって、電極体における巻回軸方向の端部の損傷をより抑制できる。

緩衝材は凹部の底面に向けて凸となる湾曲部を有してもよい。

これによれば、緩衝材の湾曲部は、凹部の底面に向けて凸となっており、凹部の底面の断面形状にならった形状となっている。これにより、緩衝材が容器から電極体に向けて押圧されたとしても、凹部の形状を損ないにくい。したがって、電極体の端部の損傷をより確実に抑制することができる。

緩衝材は、貫通孔を有していてもよい。

これによれば、緩衝材が貫通孔を有しているので、当該貫通孔を介して電解液を電極体の端部にまで案内することができる。したがって、緩衝材を設けたことに起因する電極体への電解液の浸透性低下を抑制することができる。

本発明に係る蓄電素子によれば、信頼性を高めることができる。

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容器内方に配置されている構成要素を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電素子を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。 実施の形態に係る電極体のＸ軸プラス方向の凹部と、当該凹部内に配置された緩衝材とを示す平面図である。 実施の形態に係る電極体のＸ軸プラス方向の凹部と、当該凹部内に配置された緩衝材とを示す断面図である。 実施の形態に係る電極体のＸ軸プラス方向の凹部と、当該凹部内に配置された緩衝材とを示す断面図である。 変形例１に係る電極体及び緩衝材を示す斜視図である。 変形例２に係る緩衝材を示す斜視図である。 変形例３に係る緩衝材の各形態を示す説明図である。

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。以下で説明する実施の形態及び変形例は、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、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。

以下の説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対（正極及び負極、以下同様）の電極端子の並び方向、一対の集電体の並び方向、一対の緩衝材の並び方向、一対の上部ガスケットの並び方向、一対の下部ガスケットの並び方向、一対のスペーサの並び方向、電極体の両端部の並び方向、電極体の巻回軸方向、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。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、または、集電体の脚部（電極体接続部）の延設方向を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。

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。平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、２つの方向が直交している、とは、当該２つの方向が完全に直交していることを意味するだけでなく、実質的に直交していること、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。

（実施の形態）
［蓄電素子の全般的な説明］
まず、図１～図３を用いて、本実施の形態における蓄電素子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の容器１００内方に配置されている構成要素を示す斜視図である。具体的には、図２は、蓄電素子１０から容器本体１１０、スペーサ８００及び絶縁シート６００を分離した状態での構成を示す斜視図であり、電極体２００に集電体３００を接合し、緩衝材７００も取り付けた後の状態を示している。図３は、実施の形態に係る蓄電素子１０を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。具体的には、図３は、図２に示した容器本体１１０、スペーサ８００及び絶縁シート６００以外の構成要素を分解して示す斜視図であり、電極体２００に集電体３００を接合する前であって緩衝材７００を取り付ける前の状態を示している。

蓄電素子１０は、電気を充電し、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などの非水電解質二次電池である。蓄電素子１０は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）もしくはプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車用電源、電子機器用電源、または、電力貯蔵用電源などに使用される。蓄電素子１０は、ガソリン車及びディーゼル車等の車両に、エンジンの始動用バッテリーとして搭載される場合もある。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。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。蓄電素子１０は、固体電解質を用いた電池であってもよい。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、円柱形状、長円柱形状または直方体以外の多角柱形状等であってもよい。蓄電素子１０は、ラミネート型の蓄電素子であってもよい。

図１に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、正極及び負極の電極端子１３０と、正極及び負極の上部ガスケット１４０とを備えている。図２及び図３に示すように、容器１００の内方には、正極及び負極の下部ガスケット１５０と、電極体２００と、正極及び負極の集電体３００と、正極及び負極のスペーサ８００と、絶縁シート６００とが収容されている。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、図示は省略する。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、様々なものを選択できる。

容器１００は、開口が形成された容器本体１１０と、容器本体１１０の開口を閉塞する蓋体１２０とを有する直方体形状（角形）の容器である。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、Ｘ軸方向両側の側面に２つの第一壁部１１１を有し、Ｙ軸方向両側の側面に２つの第二壁部１１２を有し、Ｚ軸マイナス方向側に第三壁部１１３を有している。具体的には、第一壁部１１１は、容器１００の短側面を形成する矩形状かつ板状の短側面部である。言い換えれば、第一壁部１１１は、第二壁部１１２及び第三壁部１１３に隣接し、第二壁部１１２よりも表面積（外面の面積）が小さい壁部である。第二壁部１１２は、容器１００の長側面を形成する矩形状かつ板状の長側面部である。言い換えれば、第二壁部１１２は、第一壁部１１１及び第三壁部１１３に隣接し、第一壁部１１１よりも表面積（外面の面積）が大きい壁部である。第三壁部１１３は、容器１００の底面を形成する矩形状かつ板状の底壁部である。

蓋体１２０は、容器１００の蓋部を構成する矩形状の板状部材であり、容器本体１１０のＺ軸プラス方向側に配置されている。つまり、蓋体１２０は、第三壁部１１３に対向し、かつ、第一壁部１１１及び第二壁部１１２に隣接する壁部である。本実施の形態では、蓋体１２０には、正極側及び負極側の電極端子１３０が配置されており、さらに、容器１００内方の圧力が上昇した場合に当該圧力を開放するガス排出弁１２１、及び、容器１００内方に電解液を注液するための注液部１２２等も設けられている。

このような構成により、容器１００は、緩衝材７００及びスペーサ８００が取り付けられた状態の電極体２００を容器本体１１０の内部に収容後、容器本体１１０と蓋体１２０とが溶接等によって接合されることにより、内部が密封される構造となっている。容器本体１１０及び蓋体１２０の材質は特に限定されず、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金など溶接可能な金属とすることができる。容器本体１１０及び蓋体１２０の材質として樹脂を用いることもできる。

電極体２００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。正極板は、アルミニウムやアルミニウム合金などからなる長尺帯状の集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成された極板である。負極板は、銅や銅合金などからなる長尺帯状の集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成された極板である。上記集電箔として、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Ａｌ－Ｃｄ合金など、適宜公知の材料を用いることもできる。正極活物質層及び負極活物質層に用いられる正極活物質及び負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシート、または、不織布を用いることができる。本実施の形態では、電極体２００の断面形状として長円形状を図示しているが、円形状または楕円形状等でもよい。

電極体２００は、正極板と負極板との間にセパレータが配置され巻回されて形成されている。具体的には、電極体２００は、正極板と負極板とが、セパレータを介して、巻回軸Ｗ（本実施の形態ではＸ軸方向に平行な仮想軸）の方向に互いにずらして巻回されている。正極板及び負極板は、それぞれのずらされた方向の端部に、活物質が塗工されず（活物質層が形成されず）基材層が露出した部分（活物質層非形成部）を有している。

つまり、電極体２００は、活物質層が形成された本体部である電極体本体部２１０と、電極体本体部２１０からＸ軸プラス方向またはＸ軸マイナス方向に突出する電極体端部２２０とを有している。これら２つの電極体端部２２０のうちの一方の電極体端部２２０に、正極板の活物質層非形成部が積層されて束ねられた正極集束部が設けられている。他方の電極体端部２２０に、負極板の活物質層非形成部が積層されて束ねられた負極集束部が設けられる。２つの電極体端部２２０は、Ｚ軸方向に延びた凹部２２１を有している。具体的には、Ｘ軸プラス方向の電極体端部２２０は、Ｘ軸プラス方向が開放されてＸ軸マイナス方向に底を有する凹部２２１を有している。Ｘ軸マイナス方向の電極体端部２２０は、Ｘ軸マイナス方向が開放されてＸ軸プラス方向に底を有する凹部（図示省略）を有している。

電極体２００は、図３に示すように、Ｙ軸方向の幅が狭い扁平状に形成されており、極板（正極板及び負極板）の主たる積層方向はＹ軸方向である。従って、本実施の形態において、電極体２００における極板の積層方向、と言う場合、Ｙ軸方向のことを意味する。

電極端子１３０は、集電体３００を介して、電極体２００の正極板及び負極板に電気的に接続される端子（正極端子及び負極端子）である。つまり、電極端子１３０は、電極体２００に蓄えられている電気を蓄電素子１０の外部空間に導出し、電極体２００に電気を蓄えるために蓄電素子１０の内部空間に電気を導入するための金属製の部材である。電極端子１３０は、電極体２００の上方に配置された蓋体１２０に取り付けられている。具体的には、図３に示すように、電極端子１３０は、軸部１３１が、上部ガスケット１４０の貫通孔１４０ａと、蓋体１２０の貫通孔１２０ａと、下部ガスケット１５０の貫通孔１５０ａと、集電体３００の貫通孔３１０ａとに挿入されて、かしめられることにより、集電体３００とともに蓋体１２０に固定される。正極側の電極端子１３０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成されており、負極側の電極端子１３０は、銅または銅合金などで形成されている。

集電体３００は、電極体２００のＸ軸方向両側に配置され、電極体端部２２０に接続される部材（正極集電体及び負極集電体）である。具体的には集電体３００は、絶縁部材の一例である下部ガスケット１５０とともに容器１００に固定された端部である固定端部３１０と、固定端部３１０から延設された一対の脚部３２０とを有する。正極側の集電体３００の一対の脚部３２０は、正極側の電極体端部２２０に接合され、負極側の集電体３００の一対の脚部３２０は、負極側の電極体端部２２０に接合される。接合の手法としては、超音波溶接またはかしめ接合等が採用される。この構成により、電極体２００が、２つの集電体３００によって蓋体１２０から吊り下げられた状態で保持（支持）され、振動や衝撃などによる揺れが抑制される。集電体３００の材質は限定されない。例えば、正極側の集電体３００は、電極体２００の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属部材で形成されている。負極側の集電体３００は、電極体２００の負極基材層と同様、銅または銅合金などの金属部材で形成されている。

緩衝材７００は、巻回軸方向（Ｙ軸方向）に直交する方向（Ｚ軸方向）に延びる絶縁性の円筒体である。具体的には、緩衝材７００は、全周にわたって均一な肉厚の円筒体である。緩衝材７００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）、ポリ・エーテル・サルフォン（ＰＥＳ）、及びそれらの複合材料などの絶縁性の材料で形成されている。つまり、緩衝材７００は全体として絶縁性を有している。

緩衝材７００は、２つ設けられており、それぞれ電極体２００の各凹部２２１内に配置されている。緩衝材７００と電極体２００の凹部２２１との位置関係については後述する。

図２に示すように、スペーサ８００は、電極体２００と容器１００との間に配置されるスペーサである。本実施の形態では、スペーサ８００は、電極体２００及び集電体３００の側方（Ｘ軸プラス方向またはＸ軸マイナス方向）に配置され、Ｚ軸方向に延設されて形成されたサイドスペーサである。

さらに具体的には、スペーサ８００は、電極体２００及び集電体３００と、容器本体１１０の第一壁部１１１及び第二壁部１１２の端部との間に配置され、かつ、第一壁部１１１及び第二壁部１１２の端部に沿って延びるように配置された、上面視（Ｚ軸方向から見て）コ字（Ｕ字）形状のスペーサである。つまり、スペーサ８００は、電極体端部２２０及び集電体３００をＹ軸方向両端から挟み込むように配置されている。

ここで、スペーサ８００は、ＰＰ、ＰＥ、ＰＰＳ、ＰＥＴ、ＰＥＥＫ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＰＢＴ、ＰＥＳ、セラミック、及びそれらの複合材料などの絶縁性の材料で形成されている。つまり、スペーサ８００は、電極体２００及び集電体３００と容器１００とを絶縁する。スペーサ８００は、電極体２００及び集電体３００と容器１００との間のスペースを埋めることにより、電極体２００及び集電体３００が容器１００に対して振動しないように支持する。

上部ガスケット１４０は、容器１００の蓋体１２０と電極端子１３０との間に配置され、蓋体１２０と電極端子１３０との間を絶縁し、かつ封止する部材（正極上部ガスケット及び負極上部ガスケット）である。具体的には、上部ガスケット１４０は、矩形状の略板状部材の中央部分に、電極端子１３０の軸部１３１が挿入される貫通孔１４０ａが形成された形状を有している。貫通孔１４０ａに軸部１３１が挿入されてかしめられることにより、上部ガスケット１４０が蓋体１２０に固定される。上部ガスケット１４０は、ＰＰ、ＰＥ、ＰＰＳ、ＰＥＴ、ＰＥＥＫ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＰＢＴ、ＰＥＳ等の樹脂等によって形成されている。

下部ガスケット１５０は、容器１００の蓋体１２０と集電体３００との間に配置され、蓋体１２０と集電体３００との間を絶縁する部材（正極下部ガスケット及び負極下部ガスケット）である。具体的には、下部ガスケット１５０は、矩形状の略板状部材の略中央部分に、電極端子１３０の軸部１３１が挿入される貫通孔１５０ａが形成された形状を有している。貫通孔１５０ａに軸部１３１が挿入されてかしめられることにより、下部ガスケット１５０が蓋体１２０に固定される。下部ガスケット１５０は、ＰＰ、ＰＥ、ＰＰＳ、ＰＥＴ、ＰＥＥＫ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＰＢＴ、ＰＥＳ等の樹脂等によって形成されている。

［電極体の凹部と緩衝材との位置関係］
次に、電極体２００の凹部２２１と緩衝材７００との位置関係について説明する。ここでは、電極体２００のＸ軸プラス方向の凹部２２１を例示して説明するが、電極体２００のＸ軸マイナス方向の凹部においても基本的には同様であるため、こちらについての説明は省略する。

図４は、実施の形態に係る電極体２００のＸ軸プラス方向の凹部２２１と、当該凹部２２１内に配置された緩衝材７００とを示す平面図である。図５は、実施の形態に係る電極体２００のＸ軸プラス方向の凹部２２１と、当該凹部２２１内に配置された緩衝材７００とを示す断面図である。具体的には、図５は、図４におけるＶ－Ｖ切断線を含む切断面を見た断面図である。図６は、実施の形態に係る電極体２００のＸ軸プラス方向の凹部２２１と、当該凹部２２１内に配置された緩衝材７００とを示す断面図である。具体的には、図６は、図４におけるＶＩ－ＶＩ切断線を含む切断面を見た断面図である。

図４～図６に示すように、凹部２２１は、電極体２００のＸ軸プラス方向の電極体端部２２０に形成されている。凹部２２１は、Ｘ軸プラス方向が開放されてＸ軸マイナス方向に底面２２２を有している。具体的には、凹部２２１は、Ｘ軸方向視で長円状に形成されており（図４参照）、凹部２２１の底面２２２は、Ｘ軸マイナス方向に向けてＹ軸方向及びＺ軸方向のそれぞれで先細るように窪んでいる（図５及び図６参照）。

図４に示すように、緩衝材７００は、Ｘ軸方向視（巻回軸方向視）で凹部２２１よりも大きさが小さく形成されている。このため、Ｘ軸方向視においては、緩衝材７００はその全体が凹部２２１内に収まるように凹部２２１内に配置されている。緩衝材７００は、Ｚ軸方向の長さが、凹部２２１のＺ軸方向の長さの半分よりも長くなっている。また、緩衝材７００は、Ｙ軸方向の長さが、凹部２２１のＹ軸方向の長さの半分よりも長くなっている。つまり、緩衝材７００は、Ｘ軸方向視において凹部２２１の面積の１／４以上を占めている。特に、緩衝材７００が凹部２２１に嵌め込まれていれば、他の部材を用いなくとも緩衝材７００を凹部２２１内で位置決めすることができ、好ましい。

図５に示すように、緩衝材７００は、Ｚ軸方向視においてＸ軸プラス方向の端部が凹部２２１から突出するように配置されている。緩衝材７００は、円筒状に形成されているため、緩衝材７００のＸ軸マイナス方向の端部、つまり凹部２２１の底面２２２に近い側の端部が当該底面２２２に向けて凸となる湾曲部７０１となっている。前述したように凹部２２１の底面２２２は、Ｘ軸マイナス方向に向けてＹ軸方向で先細る形状であるため、緩衝材７００の湾曲部７０１も底面２２２の断面形状にならった形状となっている。また、図６に示すように、緩衝材７００と容器本体１１０の第一壁部１１１との間には、スペーサ８００が介在している。

［緩衝材の作用］
次に、緩衝材７００の作用について説明する。ここで、蓄電素子１０に対して外部から衝撃が加わり、電極体２００が容器１００内でＸ軸方向（巻回軸方向）に移動する場合を想定する。電極体２００は、一対の集電体３００に接合されていることと、容器本体１１０の第二壁部１１２からの摩擦を受けることにより容器１００内での移動が制限されているが、これらの制限を超える衝撃が加わった際には電極体２００は移動してしまう。電極体２００がＸ軸方向に移動したとしても、当該電極体２００の凹部２２１内に配置された緩衝材７００が先にスペーサ８００に当接する。これにより、電極体２００のそれ以上の移動が規制されるので、電極体２００における電極体端部２２０の損傷または短絡が抑制される。

ここで、本実施の形態では、蓄電素子１０が衝撃を受ける前から、緩衝材７００の湾曲部７０１が凹部２２１の底面２２２に当接している場合を例示しているが、緩衝材７００の湾曲部７０１は底面２２２から離間していてもよい。この場合、蓄電素子１０が衝撃を受けて電極体２００が移動することにより、底面２２２が緩衝材７００の湾曲部７０１に当接することになる。

さらに、緩衝材７００の湾曲部７０１は、凹部２２１の底面２２２に向けて凸となっており、凹部２２１の底面２２２の断面形状にならった形状となっている。これにより、緩衝材７００が容器１００から電極体２００に向けて押圧されたとしても、凹部２２１の形状を損ないにくい。

［効果の説明］
以上のように、本実施の形態に係る蓄電素子１０は、極板が巻回され、巻回軸方向における両端部に凹部２２１を有する電極体２００と、電極体２００を収容する容器１００と、凹部２２１内に配置され、巻回軸方向から見て凹部２２１よりも大きさの小さい絶縁性の緩衝材７００とを備える。

これによれば、電極体２００の凹部２２１内に緩衝材７００が配置されているので、容器１００内で電極体２００が巻回軸方向に移動する際には、緩衝材７００がスペーサ８００に当接する。これにより、電極体２００のそれ以上の移動が規制されるので、電極体２００における電極体端部２２０の損傷や、当該移動を起因とした短絡を抑制することができる。特に、緩衝材７００が全体として絶縁性を有しているために、緩衝材７００が容器１００の内面に当接したとしても当該緩衝材７００を介して電極体２００の電極体端部２２０が短絡してしまうこともない。したがって、信頼性の高い蓄電素子１０を提供することが可能である。

蓄電素子１０は、容器１００内に収容され、電極体２００における巻回軸方向の外方に配置されたスペーサ８００を有し、スペーサ８００と緩衝材７００とが別体である。

これによれば、スペーサ８００が電極体２００における巻回軸方向の外方に配置された蓄電素子１０においても、緩衝材７００によって電極体２００の移動を規制することができ、電極体端部２２０の損傷及び短絡を抑制できる。

ここで、スペーサ８００と緩衝材７００とが一体物である場合には両者が連動して移動する。例えば、電極体端部２２０がスペーサ８００に先に当接するとスペーサ８００とともに緩衝材７００も移動して、緩衝材７００が一時的でも電極体２００の凹部２２１内の所定位置から離れることになる。つまり、緩衝材７００による規制力が一時的に弱まるために、電極体２００が巻回軸方向に移動して大きな応力が作用するおそれがある。本態様では、スペーサ８００と緩衝材７００とが別体であるので、これらが連動して動作しにくくなっている。このため、電極体２００の凹部２２１の所定位置で緩衝材７００を安定して維持することができ、電極体２００における巻回軸方向の移動をより確実に抑制できる。

緩衝材７００は、巻回軸方向に交差する方向に延びる筒体である。

これによれば、緩衝材７００が筒体であるので、電極体２００の凹部２２１内に緩衝材７００を配置したとしても、当該緩衝材７００の内部まで電解液を充填することができる。つまり緩衝材７００を設けたことに起因する電解液の液量低下を抑制することが可能である。

また、緩衝材７００が巻回軸方向に交差する方向に延びる筒体であるので、電極体２００の凹部２２１の延設方向に沿って緩衝材７００を配置することができる。これにより、凹部２２１の延設方向にわたって広範囲に緩衝材７００を配置することができ、緩衝材７００がスペーサ８００に当接した際に、当該緩衝材７００から凹部２２１（電極体端部２２０）が受ける応力を低減することができる。したがって、電極体２００における電極体端部２２０の損傷をより抑制できる。

さらに、緩衝材７００が筒体であるので緩衝材７００自身が一定の弾性を発揮することができる。これにより、電極体２００が移動する際の衝撃を緩衝材７００が吸収するので、電極体端部２２０の損傷をより確実に抑制できる。

緩衝材７００は凹部２２１の底面２２２に向けて凸となる湾曲部７０１を有している。

これによれば、緩衝材７００の湾曲部７０１は、凹部２２１の底面２２２に向けて凸となっており、凹部２２１の底面２２２の断面形状にならった形状となっている。これにより、緩衝材７００が容器１００から電極体２００に向けて押圧されたとしても、凹部２２１の形状を損ないにくい。したがって、電極体端部２２０の損傷をより確実に抑制することができる。

（変形例）
以下に、上記実施の形態の各変形例について説明する。以降の説明において上記実施の形態と同一の部分においては同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

［変形例１］
実施の形態の変形例１について図７を用いて説明する。図７は、変形例１に係る電極体２００ａ及び緩衝材７００を示す斜視図である。上記実施の形態では、巻回軸方向がＸ軸方向となる電極体２００を例示していたが、本変形例では、巻回軸方向がＺ軸方向となる電極体２００ａを例示する。つまり、電極体２００ａにおいては、凹部２２１ａが容器１００の第三壁部１１３に対向する位置に設けられている。この凹部２２１ａ内には、緩衝材７００が配置されている。この場合においても、緩衝材７００は、電極体２００ａの巻回軸方向に直交する方向（Ｘ軸方向）に沿って延びている。緩衝材７００は、絶縁シート６００を介して容器１００の第三壁部１１３に対向して配置されている。この場合、絶縁シート６００は、電極体２００ａの巻回軸方向の外方に配置されたスペーサの一例である。

蓄電素子１０に対して外部から衝撃が加わり、電極体２００ａがＺ軸方向に移動したとしても、当該電極体２００ａの凹部２２１ａ内に配置された緩衝材７００が先に、絶縁シート６００を介して容器１００に当接する。これにより、電極体２００ａのそれ以上の移動が規制されるので、電極体２００ａにおける巻回軸方向の端部（電極体端部２２０ａ）の損傷または短絡が抑制される。したがって、本変形例においても、信頼性の高い蓄電素子１０を提供することが可能である。

［変形例２］
実施の形態の変形例２について図８を用いて説明する。図８は、変形例２に係る緩衝材７００ｂを示す斜視図である。上記実施の形態では、緩衝材７００が全周にわたって均一な肉厚の円筒体である場合を例示したが、本変形例に係る緩衝材７００ｂは、複数の貫通孔７０３が周方向及び軸方向に離散的に形成された円筒体である。

このように、緩衝材７００ｂが貫通孔７０３を有しているので、当該貫通孔７０３を介して電解液を電極体２００の電極体端部２２０にまで案内することができる。したがって、緩衝材７００ｂを設けたことに起因する電極体２００への電解液の浸透性低下を抑制することができる。

［変形例３］
実施の形態の変形例３について図９を用いて説明する。具体的には、変形例３では緩衝材の他の変形例について列挙する。図９は、変形例３に係る緩衝材の各形態を示す説明図である。

上記実施の形態では、円筒体からなる緩衝材７００を例示した。しかしながら、緩衝材は長円筒体、楕円筒体、多角形筒体であってもよい。図９の（ａ）では、多角形筒体の一例として六角形筒体からなる緩衝材７００ｃを示している。この緩衝材７００ｃでは、各角部がＲ状に形成されており、凹部２２１の底面２２２に向けて凸となる角部が湾曲部７０１ｃとなる。

図９の（ｂ）に示すように、多孔質体からなる緩衝材７００ｄであってもよい。図９の（ｂ）では、円柱状の緩衝材７００ｄを例示しているが、緩衝材７００ｄの形状は如何様でもよく、その他の形状としては長円柱状、楕円柱状、多角柱状などが挙げられる。

また、緩衝材は中実な部材から形成されていてもよい。図９の（ｃ）では、全体として中実な緩衝材７００ｅの一例を示している。緩衝材７００ｅは、湾曲部７０１ｅと、平坦部７０２ｅとを有している。湾曲部７０１ｅは、凹部２２１の底面２２２に向けて凸となっている。平坦部７０２ｅは、凹部２２１から突出しており、電極体端部２２０の端面に対し平行に配置されている。

また、緩衝材は一部が開放されていてもよい。例えば、図９の（ｄ）では、Ｕ字状に形成された緩衝材７００ｆを示している。緩衝材７００ｆの湾曲した底部は、凹部２２１の底面２２２に向けて凸となる湾曲部７０１ｆである。

（その他）
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、この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って制限的なものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、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。

上記実施の形態などでは、緩衝材７００の一部が電極体２００の凹部２２１から突出している場合を例示した。しかしながら、緩衝材７００は全体として凹部２２１内に収められていてもよい。

上記実施の形態などでは、緩衝材７００が弾性を有する場合を例示したが、緩衝材は剛体であってもよい。また、緩衝材は、一つの凹部２２１内に複数配置されていてもよい。

上記実施の形態などでは、緩衝材７００とスペーサ８００とが別体である場合を例示したが、これらが一体物であってもよい。

上記実施の形態などでは、緩衝材７００と容器本体１１０との間にスペーサ８００が介在している場合を例示したがスペーサ８００がなくてもよい。この場合であっても、容器１００内で電極体２００が巻回軸方向に移動する際には、緩衝材７００が容器本体１１０に当接し、電極体２００のそれ以上の移動を規制することができる。

上記実施の形態などでは、正極側及び負極側の双方が上記の構成を有しているとしたが、正極側及び負極側のいずれか一方のみが上記の構成を有していてもよい。

実施の形態及びその変形例に含まれる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 蓄電素子
１００ 容器
１１０ 容器本体
１１１ 第一壁部
１１２ 第二壁部
１１３ 第三壁部
１２０ 蓋体
１２０ａ、１４０ａ、１５０ａ、３１０ａ、７０３ 貫通孔
１２１ ガス排出弁
１２２ 注液部
１３０ 電極端子
１３１ 軸部
１４０ 上部ガスケット
１５０ 下部ガスケット
２００、２００ａ 電極体
２１０ 電極体本体部
２２０、２２０ａ 電極体端部
２２１、２２１ａ 凹部
２２２ 底面
３００ 集電体
３１０ 固定端部
３２０ 脚部
６００ 絶縁シート
７００、７００ｂ、７００ｃ、７００ｄ、７００ｅ 緩衝材
７０１、７０１ｃ、７０１ｄ、７０１ｅ、７０１ｆ 湾曲部
７０２ｅ 平坦部
８００ スペーサ
Ｗ 巻回軸

Claims (5)

1. 極板が巻回され、巻回軸方向における両端部に凹部を有する電極体と、
   前記電極体を収容する容器と、
   前記凹部内に配置され、前記巻回軸方向から見て前記凹部よりも大きさの小さい絶縁性の緩衝材とを備える
   蓄電素子。
2. 前記容器内に収容され、前記電極体における前記巻回軸方向の外方に配置されたスペーサを有し、
   前記スペーサと前記緩衝材とが別体である
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記緩衝材は、前記巻回軸方向に交差する方向に延びる筒体である
   請求項１または２に記載の蓄電素子。
4. 前記緩衝材は前記凹部の底面に向けて凸となる湾曲部を有する
   請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電素子。
5. 前記緩衝材は、貫通孔を有する
   請求項１～４のいずれか一項に記載の蓄電素子。

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