JP2023030278A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗溶接の信頼性の低下を抑え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（正極板２０２、負極板２０１）及びセパレータ２３０が積層された電極体２００と、電極体２００に接合される集電体３００とを有する蓄電素子である。電極体２００は、極板において活物質層（正極活物質層２２２、負極活物質層２１２）が形成された活物質層形成部からなる本体部（電極体本体部２１０）と、本体部から突出し、極板において活物質層が形成されていない活物質層非形成部２１３と、活物質層非形成部２１３が積層され束ねられた集束部（負極集束部２１４）と、を備えている。集束部の先端部には、集電体３００に備わる脚部３２０が抵抗溶接により接合されている。セパレータ２３０は、活物質層非形成部２１３において本体部側の端部から、脚部３２０までの長さＬ１の半分以上の位置まで延びた延設部２３２を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、電極体と、当該電極体に接合される集電体とを備える蓄電素子に関する。

従来、電極体と、当該電極体に接合される集電体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発電要素（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、この一対の集電体は、電極体の正極及び負極に溶接されている。

特開２０１３－１２７９４８号公報

ここで、集電体と電極体の負極（または正極）とを抵抗溶接により溶接する場合には、溶接対象物の形状の個体差や溶接電極の状態変化等により、溶接個所として設定されている箇所とは異なる箇所に導電パスが生じ、当該導電パスに無効電流が流れて、抵抗溶接個所の信頼性が損なわれるおそれがある。

本発明は、抵抗溶接の信頼性の低下を抑え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、極板及びセパレータが積層された電極体と、電極体に接合される集電体とを有する蓄電素子であって、電極体は、極板において活物質層が形成された活物質層形成部からなる本体部と、本体部から突出し、極板において活物質層が形成されていない活物質層非形成部とを備え、電極体は、活物質層非形成部が積層され束ねられた集束部を有し、集束部には、集電体に備わる脚部が抵抗溶接により接合されており、セパレータは、活物質層非形成部において本体部側の端部から、脚部までの長さの半分以上の位置まで延びた延設部を有する。

これによれば、セパレータの延設部が、活物質層非形成部における本体部側の端部から、集電体の脚部までの長さの半分以上の位置まで延びているので、脚部と活物質層非形成部とを抵抗溶接する際に、意図しない箇所に導電パスが形成されることを抑制することができる。これにより、無効電流の発生を抑制できる。したがって、抵抗溶接の信頼性の低下を抑えることが可能である。

本発明によれば、抵抗溶接の信頼性の低下が抑えられる蓄電装置を提供できる。

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一部を展開した斜視図である。 実施の形態に係る電極体のＸ軸マイナス方向の電極体端部と、当該電極体端部に接合された集電体の一対の脚部とを示す断面図である。 実施の形態に係る電極体と集電体との接合時の状態を示す説明図である。 変形例１に係る延設部が最外層にのみ設けられた電極体を示す断面図である。 変形例２に係る延設部が最内層にのみ設けられた電極体を示す断面図である。 変形例３に係るセパレータの外形を示す展開図である。 変形例３に係るセパレータを巻回した後の状態を示す斜視図である。 変形例４に係る固定部材を備えた場合の電極体を示す断面図である。

本発明の一態様に係る蓄電素子は、極板及びセパレータが積層された電極体と、電極体に接合される集電体とを有する蓄電素子であって、電極体は、極板において活物質層が形成された活物質層形成部からなる本体部と、本体部から突出し、極板において活物質層が形成されていない活物質層非形成部とを備え、電極体は、活物質層非形成部が積層され束ねられた集束部を有し、集束部には、集電体に備わる脚部が抵抗溶接により接合されており、セパレータは、活物質層非形成部において本体部側の端部から、脚部までの長さの半分以上の位置まで延びた延設部を有する。

これによれば、セパレータの延設部が、活物質層非形成部における本体部側の端部から、集電体の脚部までの長さの半分以上の位置まで延びているので、脚部と活物質層非形成部とを抵抗溶接する際に、意図しない箇所に導電パスが形成されることを抑制することができる。これにより、無効電流の発生を抑制できる。したがって、抵抗溶接の信頼性の低下を抑えることが可能である。

延設部は、極板とセパレータとの積層方向において集束部の一方の外側面及び他方の外側面の少なくとも一方に設けられている、としてもよい。

これによれば、集束部の一方の外側面及び他方の外側面の少なくとも一方に延設部が設けられているので、無効電流が活物質層非形成部に至ることを延設部でより確実に抑制することができる。したがって、抵抗溶接の信頼性低下をより抑えることができる。

延設部は、複数層設けられている、としてもよい。

これによれば、複数層の延設部が設けられているので、複数の延設部で無効電流の発生をより確実に抑制することができる。したがって、無効電流の発生をより確実に抑制でき、抵抗溶接の信頼性低下をより抑えることができる。

電極体は、極板とセパレータとが巻回されることで極板とセパレータとが積層されている。

これによれば、巻回型の電極体においてもセパレータの延設部によって無効電流の発生を抑制できる。したがって、抵抗溶接の信頼性の低下を抑えることが可能である。

蓄電素子は、延設部を活物質層非形成部に固定する固定部材を有する。

これによれば、固定部材が延設部を活物質層非形成部に固定しているので、延設部を活物質層非形成部に沿って配置することができる。したがって、活物質層非形成部を延設部で確実に保護することができ、無効電流の発生をより確実に抑制することが可能である。

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。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４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、電力貯蔵用途または電源用途等に使用される。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。蓄電素子１０は、家庭用または事業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。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、パウチタイプ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。

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。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、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。

図４は、実施の形態に係る電極体２００の一部を展開した斜視図である。図３及び図４に示すように、電極体２００は、正極板２０２と負極板２０１と２つのセパレータ２３０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。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。

正極板２０２は、長尺な矩形帯状の平面形状をしたシート状の極板である。具体的には、正極板２０２は、アルミニウムやアルミニウム合金などの金属箔からなる長尺帯状の集電箔である正極基材層２２１上に正極活物質層２２２が形成された極板である。負極板２０１は、銅や銅合金などの金属箔からなる長尺帯状の集電箔である負極基材層２１１上に負極活物質層２１２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２３０は、長尺な矩形帯状の平面形状をしたシート状の部材である。具体的には、セパレータ２３０は、絶縁性の樹脂からなる微多孔性のシートである。セパレータ２３０は、ＰＰ、ＰＥ等の絶縁性の樹脂によって、微多孔性を有するシート状に形成されている。セパレータ２３０は、蓄電素子１０内の正極板２０２、負極板２０３等の異なる極性の部材間を絶縁するとともに、微多孔性を有することにより電解液を通過させることができる。セパレータ２３０として、セルロースシートや不織布を用いることもできる。また、セパレータ２３０は、表面に無機層が形成されていてもよい。無機層があればさらに絶縁性を向上できる。

電極体２００は、正極板２０２と負極板２０１との間にセパレータ２３０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２０２と負極板２０１とが、セパレータ２３０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２０２及び負極板２０１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２２３、２１３）を有している。

つまり、電極体２００は、活物質層が形成された活物質層形成部からなる電極体本体部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。また、２つの電極体端部２２０のうちの一方の電極体端部２２０には、正極板２０２の活物質層非形成部２２３が積層されて束ねられた正極集束部２２４が設けられている。他方の電極体端部２２０には、負極板２０１の活物質層非形成部２１３が積層されて束ねられた負極集束部２１４が設けられている。本実施の形態では、Ｘ軸プラス方向の電極体端部２２０に正極集束部２２４が配置されており、Ｘ軸マイナス方向の電極体端部２２０に負極集束部２１４が配置されている場合を例示している。

電極体２００は、図４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２０２及び負極板２０１）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。

図２及び図３に示すように、電極端子１３０は、集電体３００を介して、電極体２００の正極板２０２及び負極板２０１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。電極端子１３０は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属等の導電部材で形成されている。

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。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。

集電体３００は、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、抵抗溶接が採用される。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と電極体２００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。

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。

［電極体と集電体との位置関係］
次に、電極体２００と集電体３００との位置関係について説明する。ここでは、電極体２００のＸ軸マイナス方向の電極体端部２２０を例示して説明するが、電極体２００のＸ軸プラス方向の電極体端部２２０においても基本的に同様であるためこちらについての説明は省略する。

図５は、実施の形態に係る電極体２００のＸ軸マイナス方向の電極体端部２２０と、当該電極体端部２２０に接合された集電体３００の一対の脚部３２０とを示す断面図である。図５に示すように、Ｘ軸マイナス方向の電極体端部２２０には負極集束部２１４が設けられている。負極集束部２１４は、負極板２０１の活物質層非形成部２１３が複数層に巻かれた状態で、電極体本体部２１０からＸ軸マイナス方向に突出した部位である。具体的には、負極集束部２１４は、Ｘ軸方向視においてＺ軸方向に長い環状に形成されており、負極板２０１の活物質層非形成部２１３がＹ軸方向の中央部で二分割されてそれぞれ束ねられている。この負極集束部２１４のうち、Ｙ軸方向の中央部からＹ軸マイナス方向に配置された部位を第一集束部２１４１と称し、Ｙ軸方向の中央部からＹ軸プラス方向に配置された部位を第二集束部２１４２と称する。

一対の脚部３２０は、負極集束部２１４の先端部（Ｘ軸マイナス方向の端部）をＹ軸方向で挟む位置に配置されている。具体的には、Ｙ軸マイナス方向の脚部３２０は、第一集束部２１４１の外側面に対向するように配置されて当該第一集束部２１４１に抵抗溶接にて接合されている。一方、Ｙ軸プラス方向の脚部３２０は、第二集束部２１４２の外側面に対向するように配置されて当該第二集束部２１４２に抵抗溶接にて接合されている。図５では、電極体端部２２０と一対の脚部３２０とが抵抗溶接にて接合された接合部２９０を二点鎖線で囲み、その内部をドットハッチングで図示している。接合部２９０は、抵抗溶接によって固相接合した部位であり、第一集束部２１４１の一部及び第二集束部２１４２の一部と脚部３２０の一部とが接合されている。なお、本明細書では、「抵抗溶接」、「溶接電極」のように、「溶接」の用語を用いるが、固相接合を含むものである。また、抵抗溶接によって、対象物が溶融して接合される場合においても、本明細書の特許請求の範囲に含まれるものである。

各セパレータ２３０は、セパレータ本体２３１と、一対の延設部２３２とを有する矩形状のシート体である。図４に示すように、セパレータ本体２３１は、電極体本体部２１０の活物質層（正極活物質層２２２及び負極活物質層２１２）に重なる矩形状の部位である。一対の延設部２３２は、セパレータ本体２３１の各長辺の全体から外方に向けて延びた矩形状の部位である。一対の延設部２３２のうち、Ｘ軸マイナス方向の電極体端部２２０に対応する延設部２３２は、電極体本体部２１０からＸ軸マイナス方向に延設されている。上述したように各セパレータ２３０は、正極板２０２及び負極板２０１とともに巻かれているため、各セパレータ２３０の延設部２３２も複数層設けられている。

図５に示すように、各層の延設部２３２は、電極体本体部２１０から脚部３２０までの長さＬ１の半分以上の位置まで延びている。つまり、各層の延設部２３２の先端部（Ｘ軸マイナス方向の端部）は、電極体本体部２１０からＬ１／２よりもＸ軸マイナス方向に配置されている。本実施の形態では、各層の延設部２３２の先端部は、脚部３２０の近傍に配置されている場合を例示している。

ここで、長さＬ１は、負極集束部２１４において、最も外層に位置する活物質層非形成部２１３のうち電極体本体部２１０側の端部から脚部３２０までの長さである。より具体的には、長さＬ１は、最も外層に位置する活物質層非形成部２１３の延設方向に沿って、当該活物質層非形成部２１３における電極体本体部２１０側の端部と、脚部３２０における電極体本体部２１０側の端部とを結ぶ直線の長さである。

［電極体の活物質層非形成部と集電体の脚部との接合方法］
次に、電極体２００の活物質層非形成部２１３と集電体３００の脚部３２０との接合方法について説明する。電極体２００において、活物質層非形成部２１３からなる負極集束部２１４では、第一集束部２１４１と第二集束部２１４２とが個別に抵抗溶接されて、集電体３００の各脚部３２０に接合される。その抵抗溶接の手法は基本的には同じであるために、ここでは第二集束部２１４２を例示して説明する。また、正極集束部２２４についても同様である。なお、正極集束部２２４は超音波溶接で脚部３２０に接合されてもよい。

図６は、実施の形態に係る電極体２００と集電体３００との接合時の状態を示す説明図である。具体的には、図６は、電極体２００の第二集束部２１４２と、当該第二集束部２１４２に接合される集電体３００の脚部３２０とを図示している。

この接合時においては、抵抗溶接を実行する抵抗溶接機５００が用いられる。抵抗溶接機５００は、一対の溶接電極５１０、５２０を有しており、この一対の溶接電極５１０、５２０で溶接対象（第二集束部２１４２及び脚部３２０）を挟んで一定の圧力をかけながら電流を流すことで溶接対象を接合する。溶接電極５１０、５２０は、全体的には水平方向（Ｘ軸方向）に延びる形状を有しており、Ｚ軸方向に突出する突出部分を有する。この突出部分が溶接対象に当接し、溶接電流が通電される。一対の溶接電極５１０、５２０は、図６において上下方向（Ｙ軸方向）に並んでおり、下側の溶接電極５２０は位置が固定されている。上側の溶接電極５１０は上下方向に可動するようになっている。

溶接作業時には、第二集束部２１４２が一対の溶接電極５１０、５２０で挟まれるように、電極体２００を溶接電極５１０、５２０に対して配置する。具体的には、下側の溶接電極５２０が第一集束部２１４１及び第二集束部２１４２の間に挿入され、溶接電極５２０は、第二集束部２１４２に対向する位置に配置される。上側の溶接電極５１０は、脚部３２０に対向する位置に配置される。抵抗溶接機５００は、上側の溶接電極５１０を下降させることで、溶接対象である第二集束部２１４２及び脚部３２０を加圧しながら電流を流す。ここで、溶接電極５１０、５２０は、溶接対象との通電箇所以外の表面には絶縁処理が施されているが、繰り返しの溶接作業の中で、絶縁処理が劣化する場合がある。絶縁処理が劣化すると、当該劣化した箇所と電極体２００の活物質層非形成部２１３とが接触した際に無効電流が流れる導電パスとなる。例えば、図６における矢印Ｂ方向に無効電流が発生するおそれがある。無効電流は、溶接電極５１０、５２０と活物質層非形成部２１３とが接近するほど発生しやすい。特に、活物質層非形成部２１３において、電極体本体部２１０から負極集束部２１４へ向かう部分の傾斜角度が大きい場合などは、溶接電極５１０と活物質層非形成部２１３とが接触する可能性が大きくなる。また、下側の溶接電極５２０は、電極体２００の内方へ挿入されるため、電極体２００の内部形状によっては、溶接電極５２０と活物質層非形成部２１３とが接触する可能性がある。このため、溶接電極５１０、５２０の表面を絶縁処理するとともに、本実施の形態の構成を施すことが、無効電流の発生を抑制する二重保護となり得る。

本実施の形態では、セパレータ２３０の各層の延設部２３２が電極体本体部２１０から脚部３２０に向けて延びているので、当該各層の延設部２３２が無効電流を遮断しうる。ここで、各層の延設部２３２が電極体本体部２１０から脚部３２０までの長さＬ１の半分未満まで延びていたとしても、第二集束部２１４２のうち、半分以上の領域が露出しているので無効電流の抑制効果は低い。本実施の形態では、各層の延設部２３２が、電極体本体部２１０から脚部３２０までの長さＬ１の半分以上の位置まで延びているため、当該各層の延設部２３２が無効電流の発生をより確実に抑制できる。特に、本実施の形態では、セパレータ２３０において各層の延設部２３２の先端部が脚部３２０の近傍に配置されている。このため、各層の延設部２３２で無効電流の発生をより確実に抑制できる。さらに、延設部２３２の先端部が脚部３２０に当接する位置に配置されている場合には、より効果的である。

［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（正極板２０２、負極板２０１）及びセパレータ２３０が積層された電極体２００と、電極体２００に接合される集電体３００とを有する蓄電素子である。電極体２００は、極板において活物質層（正極活物質層２２２、負極活物質層２１２）が形成された活物質層形成部からなる本体部（電極体本体部２１０）と、本体部から突出し、極板において活物質層が形成されていない活物質層非形成部２１３と、活物質層被形成部が積層され束ねられた集束部（負極集束部２１４）を備えている。負極集束部２１４には、集電体３００に備わる脚部３２０が抵抗溶接により接合されている。セパレータ２３０は、活物質層非形成部２１３において本体部側の端部から、脚部３２０までの長さＬ１の半分以上の位置まで延びた延設部２３２を有する。

電極体２００は、個体差があり、活物質層非形成部２１３に、個体ごとの皺状の凹凸形状ができている。また、溶接電極５１０、５２０において電極体２００と当接する部分以外には絶縁処理を施しているが、繰り返しの溶接作業の中で、絶縁処理が劣化する場合がある。溶接電極５１０、５２０において絶縁処理が劣化し金属表面が露出した箇所と、活物質層非形成部２１３の例えば皺状の凸部分とが、抵抗溶接時に接触すると、当該接触部分が導電パスとなり、無効電流が発生する可能性がある。

本実施の形態によれば、セパレータ２３０の延設部２３２が、活物質層非形成部２１３における本体部側の端部から、集電体３００の脚部３２０までの長さＬ１の半分以上の位置まで延びている。これにより、脚部３２０と活物質層非形成部２１３とを抵抗溶接する際に導電パスとなりうる箇所をセパレータ２３０の延設部２３２が覆うことになる。したがって、溶接電極５１０、５２０と活物質層非形成部２１３とが接触する虞がある場合でも、溶接電極５１０、５２０と活物質層非形成部２１３の間にセパレータ２３０の延設部２３２が存在することになり、無効電流の発生を抑制できる。以上により、抵抗溶接の信頼性の低下を抑えることが可能である。

また、負極集束部２１４の一方の外側面及び他方の外側面の少なくとも一方に延設部２３２が設けられているので、無効電流が活物質層非形成部２１３に至ることを延設部２３２でより確実に抑制することができる。したがって、抵抗溶接の信頼性低下をより抑えることができる。

また、複数層の延設部２３２が電極体２００に設けられているので、複数の延設部２３２で無効電流の発生をより確実に抑制でき、抵抗溶接の信頼性低下をより抑えることができる。

また、電極体２００は、極板とセパレータ２３０とが巻回されることで極板とセパレータ２３０とが積層されている。これによれば、巻回型の電極体２００においてもセパレータ２３０の延設部２３２によって無効電流の発生を抑制できる。したがって、抵抗溶接の信頼性の低下を抑えることが可能である。

（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］
上記実施の形態では、セパレータ２３０の全ての層に延設部２３２が設けられている場合を例示した。しかしながら、延設部２３２はセパレータ２３０の少なくとも一層に設けられていればよい。例えば、図７は、変形例１に係る延設部２３２ａが最外層にのみ設けられた電極体２００ａを示す断面図である。具体的には、図７は図５に対応する図である。

図７に示すように、延設部２３２ａは、セパレータ２３０ａにおける最外層にのみ設けられている。このため、第一集束部２１４１ａと第二集束部２１４２ａとのそれぞれでは、極板とセパレータ２３０ａとの積層方向（Ｙ軸方向）における外側面に延設部２３２ａが設けられている。具体的には、第一集束部２１４１ａでは、Ｙ軸マイナス方向の外側面に延設部２３２ａが設けられており、第二集束部２１４２ａでは、Ｙ軸プラス方向の外側面に延設部２３２ａが設けられている。

このため、第一集束部２１４１ａに対する抵抗溶接時においては、延設部２３２ａで無効電流を遮ることができる。同様に、第二集束部２１４２ａに対する抵抗溶接時においては、延設部２３２ａで無効電流を遮ることができる。

［変形例２］
図８は、変形例２に係る延設部２３２ｂが最内層にのみ設けられた電極体２００ｂを示す断面図である。具体的には、図８は図７に対応する図である。

図８に示すように、延設部２３２ｂは、セパレータ２３０ｂにおける最内層にのみ設けられている。このため、第一集束部２１４１ｂと第二集束部２１４２ｂとのそれぞれでは、極板とセパレータ２３０ｂとの積層方向（Ｙ軸方向）における外側面に延設部２３２ｂが設けられているとも言える。具体的には、第一集束部２１４１ｂでは、Ｙ軸プラス方向の外側面に延設部２３２ｂが設けられており、第二集束部２１４２ｂでは、Ｙ軸マイナス方向の外側面に延設部２３２ｂが設けられている。

このため、第一集束部２１４１ｂに対する抵抗溶接時においては、延設部２３２ｂで無効電流を遮ることができる。同様に、第二集束部２１４２ｂに対する抵抗溶接時においては、延設部２３２ｂで無効電流を遮ることができる。

［変形例３］
上記実施の形態では、展開時には矩形状のセパレータ２３０を例示した。しかしながら、延設部が設けられるのであればセパレータの形状は如何様でもよい。この変形例３では、セパレータの形状の他の例について説明する。

図９は、変形例３に係るセパレータの外形を示す展開図である。図９においてはセパレータの長手方向をＸ１軸方向とし、幅方向をＹ１軸方向としている。図９の（ａ）に示すセパレータ２３０ｃは、各延設部２３２ｃにおけるＸ１軸方向の長さがセパレータ本体２３１ｃにおけるＸ１軸方向の長さよりも短い形状となっている。つまり、セパレータ２３０ｃが巻回された後において各延設部２３２ｃが設けられる層に相当する部位のみが幅広に形成されている。

図９の（ｂ）に示すセパレータ２３０ｄは、Ｘ１軸方向に進むにつれて幅が狭くなるように各長辺が傾斜した形状となっている。図１０は、変形例３に係るセパレータ２３０ｄを巻回した後の状態を示す斜視図である。図１０に示すように、セパレータ２３０ｄを巻回すると、一端部がテレスコープ状に層ずれする。巻回されたセパレータ２３０ｄのうち、全ての層が重なっている部分をセパレータ本体２３１ｄに相当させ、層ずれしている部分を延設部２３２ｄに相当させることができる。図１０では、巻回中心に近づくにつれて突出したセパレータ２３０ｄを図示しているが、巻回中心に近づくにつれて凹むセパレータであってもよい。

［変形例４］
変形例４に係る蓄電素子は、延設部を活物質層非形成部に固定する固定部材を有している。以下、固定部材を有する形態について説明する。図１１は、変形例４に係る固定部材として集電箔当接部材２７０を備えた場合の電極体２００ｃを示す断面図である。具体的には図１１は図５に対応する図である。図１１に示すように集電箔当接部材２７０は、活物質層非形成部２１３の一部である第一集束部２１４１と第二集束部２１４２とのそれぞれに取り付けられている。集電箔当接部材２７０は固定部材の一例である。各集電箔当接部材２７０は基本的に同等であるために、以下では第二集束部２１４２に取り付けられる集電箔当接部材２７０について説明する。

集電箔当接部材２７０は、金属からなるクリップ状の部材である。集電箔当接部材２７０は、第二集束部２１４２の長手方向（Ｚ軸方向）の少なくとも一部に設けられている。具体的には集電箔当接部材２７０は、溶接電極５１０、５２０が配置される個所に配置される部材である。活物質層非形成部２１３（集電箔）は、箔状の部材で厚みが薄く、損傷を受けやすい。このため、少なくとも溶接電極５１０、５２０が当接する部位に集電箔よりも肉厚が厚い集電箔当接部材２７０を配置することにより、溶接電極５１０、５２０が当接し押圧を受ける場合に、活物質層非形成部２１３に損傷が発生することを抑制できる。また、本変形例は、セパレータ２３０の延設部２３２は集電箔当接部材２７０の端部まで延びている。集電箔当接部材２７０は、クリップ状の形状によって、第二集束部２１４２及び脚部３２０をＹ軸方向で挟持している。このとき、集電箔当接部材２７０の一対の先端部は、セパレータ２３０の延設部２３２を一緒に挟持しており、これにより、延設部２３２が第二集束部２１４２に固定されている。

このように、固定部材としての集電箔当接部材２７０が延設部２３２を活物質層非形成部２１３に固定しているので、延設部２３２を活物質層非形成部２１３に沿って配置することができる。したがって、活物質層非形成部２１３を延設部２３２で確実に絶縁することができ、無効電流の発生をより確実に抑制することが可能である。

なお、固定部材は、延設部２３２を活物質層非形成部２１３に固定できるのであれば、その形態は如何様でもよく、その他の形態としては例えば接着テープ、接着剤などが挙げられる。

（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。

例えば、上記実施の形態などでは、電極体２００の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。電極体の正極側及び負極側の一方のみにセパレータの延設部を設ける場合には、矩形状のセパレータを層ずれさせながら巻回することで図１０に示した延設部２３２ｄのようにすることも可能である。

また、上記実施の形態などでは、電極体は、巻回軸Ｗが蓋体１２０に平行となるいわゆる縦巻きの巻回型電極体であるとした。しかし、電極体は、巻回軸が蓋体１２０に垂直となるいわゆる横巻きの巻回型電極体であってもよい。巻回型の電極体の場合、容器内に複数の電極体が収容されていてもよい。この場合、各電極体が極毎に少なくとも１つの集束部を有していればよい。

電極体の形状は巻回型に限らず、平板状極板を積層したスタック型や、極板及び／またはセパレータを蛇腹状に折り畳んだ形状（セパレータをつづら折りにして矩形の極板を挟む形態、極板とセパレータとを重ねた後につづら折りにする形態等）などであってもよい。スタック型または蛇腹状に折り畳まれた形状の電極体の場合には、極毎に集束部が複数設けられていてもよい。

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 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、２００ｂ 電極体
２０１ 負極板（極板）
２０２ 正極板（極板）
２１０ 電極体本体部（本体部）
２１１ 負極基材層
２１２ 負極活物質層（活物質層）
２１３ 活物質層非形成部
２１４ 負極集束部（集束部）
２２０ 電極体端部
２２１ 正極基材層
２２２ 正極活物質層（活物質層）
２２３ 活物質層非形成部
２２４ 正極集束部
２３０、２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄ セパレータ
２３１、２３１ｃ、２３１ｄ セパレータ本体
２３２、２３２ａ、２３２ｂ、２３２ｃ、２３２ｄ 延設部
２７０ 集電箔当接部材
２９０ 接合部
３００ 集電体
３１０ 固定端部
３２０ 脚部
５００ 抵抗溶接機
５１０、５２０ 溶接電極
６００ 絶縁シート
８００ スペーサ
２１４１、２１４１ａ、２１４１ｂ 第一集束部
２１４２、２１４２ａ、２１４２ｂ 第二集束部
Ｗ 巻回軸

Claims (5)

1. 極板及びセパレータが積層された電極体と、
   前記電極体に接合される集電体とを有する蓄電素子であって、
   前記電極体は、前記極板において活物質層が形成された活物質層形成部からなる本体部と、前記本体部から突出し、前記極板において活物質層が形成されていない活物質層非形成部と、
   前記活物質層非形成部が積層され束ねられた集束部と、を備え、
   前記集束部には、前記集電体に備わる脚部が抵抗溶接により接合されており、
   前記セパレータは、前記活物質層非形成部において前記本体部側の端部から、前記脚部までの長さの半分以上の位置まで延びた延設部を有する
   蓄電素子。
2. 前記延設部は、前記極板と前記セパレータとの積層方向において前記集束部の一方の外側面及び他方の外側面の少なくとも一方に設けられている
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記延設部は、複数層設けられている
   請求項１または２に記載の蓄電素子。
4. 前記電極体は、前記極板と前記セパレータとが巻回されることで前記極板と前記セパレータとが積層されている
   請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電素子。
5. 前記延設部を前記集束部に固定する固定部材を有する
   請求項１～４のいずれか一項に記載の蓄電素子。

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