JP2023047908A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】電極体の本体部と集電体との干渉を抑制する。
【解決手段】蓄電素子１０は、極板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、電極体２００及び集電体３００を収容する容器１００とを備えている。電極体２００は、電極体本体２１０（本体部）と、電極体本体２１０からＸ軸方向（第一の方向）に沿って突出する電極体端部２２０（端部）とを備えている。集電体３００は、電極体端部２２０に接合される脚部３２０を有している。脚部３２０は、電極体本体２１０から離れるにつれて電極体本体２１０の中央部に近づく傾斜面３２２を有し、傾斜面３２２が電極体端部２２０に接合されている。
【選択図】図６

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、集電体と、電極体及び集電体を収容する容器とを備えた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、この一対の集電体には、容器の壁部に固定された正極端子及び負極端子が接続されている。一対の集電体は、電極体の正極及び負極に接合された状態で電極体を容器内で支持している。

特開２０２０－１３６２４４号公報

ここで、例えば蓄電素子が振動したり、容器が変形したりすると、容器の内部では電極体の本体部と集電体とが干渉してしまい、電極体の本体部と集電体とが短絡（例えば電極体の負極板と正極の集電体とが短絡）するおそれがある。

本発明は、電極体の本体部と集電体との干渉を抑制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、極板が積層された電極体と、前記電極体に接合される集電体と、前記電極体及び前記集電体を収容する容器とを備え、前記電極体は、本体部と、前記本体部から第一の方向に沿って突出する端部とを備え、前記集電体は、前記端部に接合される脚部を有し、前記脚部は、前記本体部から離れるにつれて前記電極体の中央部に近づく傾斜面を有し、前記傾斜面が前記端部に接合されている。

本発明に係る蓄電素子によれば、電極体の本体部と集電体との干渉を抑制することができる。

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。 実施の形態に係る集電体を示す斜視図である。 実施の形態に係る集電体を示す下面図である。 実施の形態に係る二本の脚部と電極体端部との接合状態を示す断面図である。 変形例１に係る各脚部を示す断面図である。 変形例２に係る各脚部を示す断面図である。 変形例２に係る各脚部を示す断面図である。 変形例３に係る集電体を示す斜視図である。 変形例４に係る集電体を示す斜視図である。

本発明の一の態様に係る蓄電素子は、極板が積層された電極体と、電極体に接合される集電体と、電極体及び集電体を収容する容器とを備え、電極体は、本体部と、本体部から第一の方向に沿って突出する端部とを備え、集電体は、端部に接合される脚部を有し、脚部は、本体部から離れるにつれて電極体の中央部に近づく傾斜面を有し、傾斜面が前記端部に接合されている。

これによれば、集電体の脚部において、電極体の端部に接合される傾斜面が、電極体の本体部から離れるにつれて電極体の中央部に近づくように傾斜している。このため、集電体の端面が、電極体の本体部に突き刺さりにくい構造となり、本体部との干渉が抑制され、短絡に至る可能性を低減することができる。

ここで、傾斜面が端部に接合されているとは、傾斜面の全ての領域が電極体の端部に接合されていなくてもよい。つまり、傾斜面の一部が端部と接合されていてもよい。

前記傾斜面は、前記脚部における前記電極体と重なる箇所において、前記第一の方向に対して傾斜面が傾斜した方向の一端から他端まで延びていてもよい。

これによれば、傾斜面が、脚部における電極体と重なる箇所において第一の方向に対して傾斜面が傾斜した方向の一端から他端まで延びているので、脚部の傾斜面と電極体の端部との接合面を広範囲に設けることができる。したがって、脚部と電極体の端部との接合の安定性を高めることができ、集電体と電極体との相対的な接近移動を抑制することが可能である。これにより、電極体の本体部と集電体との干渉をより確実に抑制することができ、電極体の本体部と集電体との短絡をより低減できる。電極体と重なる箇所とは、電極体の本体部から第一の方向に沿って突出する端部と集電体の脚部とが、電極体の端部において極板が積層された方向に重なる箇所であると定義する。また、第一の方向に沿う方向とは、第一の方向に対して傾斜面が傾斜した方向である。

脚部は、第一の方向に交差する第二の方向に延びていて、第二の方向における電極体と重なる箇所の全体に傾斜面が設けられていてもよい。

これによれば、傾斜面は、脚部の第二の方向における電極体と重なる箇所の全体に設けられているので、電極体及び集電体が相対的に移動したとしても電極体の本体部に対する脚部の干渉をより確実に抑制することができる。したがって、電極体の本体部と集電体との短絡をより確実に低減できる。

脚部において本体部に近い端部は凸曲面状に形成されていてもよい。

これによれば、脚部における本体部に近い端部が凸曲面状に形成されているので、仮に脚部が電極体の本体部に当たったとしても突き刺さりにくくすることができる。したがって、脚部が電極体の本体部に当たった場合においても、激しい短絡が生じる可能性を低減することができる。

集電体は、端部を挟んで当該端部に接合される二本の脚部を有し、二本の脚部のそれぞれには傾斜面が設けられていてもよい。

これによれば、集電体に備わる二本の脚部のそれぞれが、本体部から離れるにつれて電極体の中央部に近づく傾斜面を有しており、この傾斜面が端部に接合されている。各脚部の傾斜面に端部が接合されているため、当該接合の安定性を高めることができ、電極体と集電体との相対的な接近移動を抑制することが可能である。また、各脚部の傾斜面と電極体の端部との接合面も、傾斜面に対応して、本体部から離れるにつれて電極体の中央部に近づく傾きとなる。このため、集電体に備わる二本の脚部のそれぞれの端面が、電極体の本体部に突き刺さりにくい構造となり、本体部との干渉が抑制され、短絡に至る可能性を低減することができる。

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。Ｘ軸方向は第一の方向の一例である。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、集電体の脚部の延びる方向をＺ軸方向と定義する。Ｚ軸方向は第二の方向の一例である。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の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）及び化石燃料（ガソリン、軽油、液化天然ガス等）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の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の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。

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、図３に示すように、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２１０と、電極体本体２１０からＸ軸プラス方向またはＸ軸マイナス方向に沿って突出する電極体端部２２０（端部）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。各電極体端部２２０は、Ｘ軸方向視でＺ軸方向に長尺な環状に形成されている。各電極体端部２２０においてＹ軸方向で対向する一対の部位は、積層された活物質層非形成部が集められた集束部２２１である。各集束部２２１は、Ｚ軸方向に沿って延びている。

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。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の詳細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軸方向に延びるように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、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）、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。

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。

［集電体］
次に、集電体３００の詳細について説明する。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から延びる二本の脚部３２０とを有する。正極側の集電体３００の二本の脚部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の二本の脚部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、超音波接合が採用される。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。ここでは接合の手法として超音波接合を採用したが、接合の手法は何でもよく、例えばレーザ溶接、抵抗溶接などを採用してもよい。クリンチかしめなどの機械的な接合を採用してもよい。

集電体３００の具体的構成について説明する。ここでは、一対の集電体３００のうち、Ｘ軸プラス方向の集電体３００を例示して説明するが、Ｘ軸マイナス方向の集電体３００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４は、実施の形態に係る集電体３００を示す斜視図である。図５は、実施の形態に係る集電体３００を示す下面図（Ｚ軸マイナス方向視図）である。図４及び図５に示すように、集電体３００の固定端部３１０は、ＸＹ平面に平行な平板状に形成されており、その中央部に貫通孔３１０ａが形成されている。

固定端部３１０は、平面視（Ｚ軸方向視）で矩形状の板体に対し、Ｘ軸プラス方向の一対の角部が面取りされた形状となっている。この面取り部３１１は、Ｘ軸方向に対して直線状に傾斜している。面取り部３１１のそれぞれからは脚部３２０がＺ軸マイナス方向に延びている。各脚部３２０は、Ｚ軸方向に長尺かつ平板状に形成されている。各脚部３２０の上端部３２１は、それよりも低位な部位よりも幅広に形成されている。各脚部３２０は、面取り部３１１の傾斜に依存した傾きを全体として維持したまま、Ｚ軸マイナス方向に延在している。このため、各脚部３２０の内側の主面は、面取り部３１１の傾斜に対応した傾きを有する平坦な傾斜面３２２となっている。

傾斜面３２２は、各脚部３２０のＸ軸方向に沿う方向の全体に形成されている。つまり、各脚部３２０の傾斜面３２２は、Ｘ軸プラス方向に進むにつれて、互いがなす間隔（Ｙ軸方向の間隔）が小さくなるように傾斜しているとも言える。各脚部３２０の外側の主面は傾斜面３２２に平行な平面状であり、Ｘ軸方向の両端部も平面状である。二本の脚部３２０の傾斜面３２２は互いに対向しており、当該各傾斜面３２２に対して電極体端部２２０の集束部２２１が接合される。

図６は、実施の形態に係る二本の脚部３２０と電極体端部２２０との接合状態を示す断面図である。図６では容器１００の図示を省略しており、電極体２００の巻回軸Ｗを一点鎖線で示している。巻回軸Ｗは、Ｘ軸方向視において電極体２００の電極体本体２１０の中央部に位置している。

各脚部３２０の傾斜面３２２は、電極体端部２２０の集束部２２１に重なる箇所において、Ｚ軸方向の全体が集束部２２１に接合されている。また、各脚部３２０の傾斜面３２２は、Ｙ軸方向視で集束部２２１に重なる箇所において、Ｘ軸方向に沿う方向の全体が集束部２２１に接合されている。つまり、各脚部３２０の傾斜面３２２は、Ｙ軸方向視で集束部２２１に重なる箇所の全体が電極体端部２２０に接合されている。この状態では、各脚部３２０の傾斜面３２２は、電極体本体２１０から離れるにつれて巻回軸Ｗ（電極体本体２１０の中央部）に近づくように傾斜している。このため、各脚部３２０の傾斜面３２２と集束部２２１との接合面３５０も傾斜面３２２に対応して、電極体本体２１０から離れるにつれて巻回軸Ｗに近づく傾きとなる。

ここで、容器１００のＸ軸プラス方向の第一壁部１１１が凹んだ場合、その影響で集電体３００が電極体本体２１０に近づく方向に移動しようとする（図６中、矢印Ｙ１参照）。この際、集電体３００は、接合面３５０に沿いながら移動することになる。このとき、接合面３５０の傾きによって各脚部３２０はＸ軸方向視（第一の方向視）で徐々に巻回軸Ｗから離れることになる（図６中、矢印Ｙ２参照）。これにより、各脚部３２０は、Ｘ軸方向視では電極体本体２１０から離れる方向に移動するので、電極体本体２１０との干渉が抑制される。

一方、蓄電素子１０に対して振動が加わった場合、その影響で電極体本体２１０が各脚部３２０に近づく方向に移動しようとする（図６中、矢印Ｙ３参照）。この際、電極体端部２２０及びこれに連続する電極体本体２１０が接合面３５０に沿いながら移動することになる。つまり、電極体端部２２０及び電極体本体２１０は、Ｘ軸方向視で徐々に巻回軸Ｗに近づくことになる（図６中、矢印Ｙ４参照）。このため、電極体端部２２０及び電極体本体２１０は各脚部３２０を迂回するように移動し、各脚部３２０と電極体本体２１０との干渉が抑制される。

［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、電極体２００及び集電体３００を収容する容器１００とを備えている。電極体２００は、電極体本体２１０（本体部）と、電極体本体２１０からＸ軸方向（第一の方向）に沿って突出する電極体端部２２０（端部）とを備えている。集電体３００は、電極体端部２２０に接合される脚部３２０を有している。脚部３２０は、電極体本体２１０から離れるにつれて電極体本体２１０の中央部に近づく傾斜面３２２を有し、傾斜面３２２が電極体端部２２０に接合されている。

これによれば、集電体３００の脚部３２０において、電極体端部２２０に接合される傾斜面３２２が、電極体本体２１０から離れるにつれて電極体本体２１０の中央部（巻回軸Ｗ）に近づくように傾斜している。このため、集電体３００の脚部３２０の端面が電極体本体２１０に突き刺さりにくい構造となり、電極体本体２１０との干渉が抑制され、短絡に至る可能性を低減することができる。さらに、本態様では、脚部３２０の傾斜面３２２と電極体端部２２０との接合面３５０が、傾斜面３２２に対応して、電極体本体２１０から離れるにつれて電極体本体２１０の中央部に近づく傾きとなっている。接合面３５０が傾斜面３２２に対応した傾きとなるので、上述したように電極体本体２１０と各脚部３２０との干渉を抑制することができ、電極体本体２１０と集電体３００との短絡を抑えることが可能である。

特に、本実施の形態では、集電体３００に備わる二本の脚部３２０のそれぞれが、電極体本体２１０から離れるにつれて電極体本体２１０の中央部に近づく傾斜面３２２を有しており、この傾斜面３２２が電極体端部２２０に接合されている。各脚部３２０の傾斜面３２２に電極体端部２２０が接合されているため、当該接合の安定性を高めることができ、電極体２００と集電体３００との相対的な接近移動を抑制することが可能である。したがって、電極体本体２１０と集電体３００との干渉をより確実に抑制することができ、電極体本体２１０と集電体３００との短絡をより抑えることが可能である。

傾斜面３２２は、脚部３２０における電極体端部２２０と重なる箇所において、Ｘ軸方向（第一の方向）に沿う方向の一端から他端まで延びている。

これによれば、傾斜面３２２が、脚部３２０における電極体端部２２０と重なる箇所においてＸ軸方向に対して傾斜面３２２が傾斜した方向の一端から他端まで延びているので、脚部３２０の傾斜面３２２と電極体端部２２０との接合面３５０を広範囲に設けることができる。したがって、脚部３２０と電極体端部２２０との接合の安定性を高めることができ、集電体３００と電極体２００との相対的な接近移動を抑制することが可能である。これにより、電極体本体２１０と集電体３００との干渉をより確実に抑制することができ、電極体本体２１０と集電体３００との短絡をより低減できる。

脚部３２０は、Ｘ軸方向（第一の方向）に交差する第二の方向（Ｚ軸方向）に延在していて、第二の方向における電極体端部２２０と重なる箇所の全体に傾斜面３２２が設けられている。

これによれば、傾斜面３２２は、脚部３２０の第二の方向における電極体端部２２０と重なる箇所の全体に設けられているので、電極体２００及び集電体３００が相対的に移動したとしても電極体２００に対する脚部３２０の干渉をより確実に抑制することができる。したがって、電極体本体２１０と集電体３００との短絡をより確実に低減できる。

本実施の形態では、電極体端部２２０と傾斜面３２２とが溶接により接合されているので、電極体端部２２０における極板の積層部分も溶接により一体化されることになる。これにより、電極体端部２２０が強固となるので、電極体端部２２０において接合面３５０近傍での極板の変形及び損傷を抑制できる。さらに、溶接で接合するのであれば、カシメなどの機械的な接合と比較してもスペース効率を低減できる。つまり、容器１００内で集電体３００が消費するスペースを削減できることにより、電極体２００を大きくすることができ、結果としてエネルギー密度を高めることが可能である。

さらに、脚部３２０において電極体端部２２０と重なる箇所の全体に傾斜面３２２が設けられているのであれば、脚部３２０を簡素な形状に形成することができ、結果的に蓄電素子１０内を占める集電体３００の脚部３２０のスペースを低減することができる。これにより、蓄電素子１０のエネルギー密度を高めることが可能となる。

（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、各脚部３２０のＸ軸方向の両端部が平面状である場合を例示した。しかしながら、各脚部３２０において電極体本体２１０に近い端部は凸曲面状であってもよい。図７は、変形例１に係る各脚部３２０ａを示す断面図である。具体的には図７は、図６に対応する図である。

図７に示すように、各脚部３２０ａのＸ軸方向の両端部のうち、電極体本体２１０に近い端部３２３ａは、電極体本体２１０に向けて凸となる凸曲面状（Ｒ形状）に形成されている。端部３２３ａは、第二の方向（Ｚ軸方向）に沿って当該脚部３２０ａの全体にわたって連続しているが、当該端部３２３ａのうち、少なくとも電極体端部２２０にＸ軸方向視で重なる箇所が凸曲面状に形成されていればよい。

このように、各脚部３２０ａにおける電極体本体２１０側の端部３２３ａが凸曲面状に形成されているので、仮に脚部３２０ａの端部３２３ａが電極体本体２１０に当たったとしても突き刺さりにくくすることができる。したがって、脚部３２０ａが電極体本体２１０に当たった場合においても、激しい短絡が生じる可能性を低減することができる。

［変形例２］
上記実施の形態では、脚部３２０の電極体端部２２０に重なる箇所において、Ｘ軸方向の全体に傾斜面３２２が設けられている場合を例示した。しかしながら、脚部の電極体端部に重なる箇所において、Ｘ軸方向の一部のみに傾斜面が設けられていてもよい。図８Ａは、変形例２に係る各脚部３２０ｂを示す断面図である。図８Ｂは、変形例２に係る各脚部３２０ｃを示す断面図である。

図８Ａでは、各脚部３２０ｂは、板状であり、そのＸ軸プラス方向の端部が曲げられてＸ軸方向に平行となっている。つまり、各脚部３２０ｂでは、Ｙ軸方向視で集束部２２１に重なる箇所において、Ｘ軸方向の一部のみに傾斜面３２２ｂが設けられている。

図８Ｂでは、処理前において断面視矩形状の各脚部３２０ｃに対し、面取り処理（切削処理、研磨処理またはプレス処理）を施すことで傾斜面３２２ｃを形成している。この場合においても、各脚部３２０ｃのＸ軸プラス方向の端部はＸ軸方向に平行となっている。つまり、各脚部３２０ｃでは、Ｙ軸方向視で集束部２２１に重なる箇所において、Ｘ軸方向の一部のみに傾斜面３２２ｃが設けられている。

［変形例３］
上記実施の形態では、各脚部３２０において第二の方向の全体に傾斜面３２２が設けられている場合を例示した。しかしながら、各脚部において第二の方向の全体に傾斜面が設けられていなくてもよい。図９は、変形例３に係る集電体３００ｄを示す斜視図である。図９に示すように、集電体３００ｄの固定端部３１０ｄは、ＸＹ平面に平行な矩形状かつ平板状に形成されており、その中央部に貫通孔３１０ａが形成されている。固定端部３１０ｄにおいて、Ｘ軸方向に沿う一対の縁辺には、Ｘ軸プラス方向の端部に脚部３２０ｄが設けられている。脚部３２０ｄにおいて上端部３２１ｄはＸ軸方向に平行となっているが、上端部３２１ｄの直下の部位が捻られており、この捻られた部位よりも低位な部位がＸ軸方向に対して傾斜した傾斜部３２５ｄとなっている。各脚部３２０ｄの傾斜部３２５ｄは平板状に形成されており、互いに対向する内側の主面が平坦な傾斜面３２２ｄとなっている。二本の脚部３２０ｄの傾斜面３２２ｄに電極体２００の電極体端部２２０が接合されると、各脚部３２０ｄの傾斜面３２２ｄは、電極体本体２１０から離れるにつれて巻回軸Ｗに近づくように傾斜している。このため、各脚部３２０ｄの傾斜面３２２ｄと電極体端部２２０との接合面も傾斜面３２２ｄに対応して、電極体本体２１０から離れるにつれて巻回軸Ｗに近づく傾きとなる。

［変形例４］
変形例４では、各脚部において第二の方向の全体に傾斜面が設けられていない場合において変形例３とは異なる形態について説明する。図１０は、変形例４に係る集電体３００ｅを示す斜視図である。図１０に示すように、集電体３００ｅの固定端部３１０ｅは、ＸＹ平面に平行な矩形状かつ平板状に形成されており、その中央部に貫通孔３１０ａが形成されている。固定端部３１０ｅにおいて、Ｘ軸方向に沿う一対の縁辺には、Ｘ軸プラス方向の端部に脚部３２０ｅが設けられている。脚部３２０ｅの上端部３２１ｅはＸ軸方向に平行となっているが、上端部３２１ｅの直下の部位が捻られており、この捻られた部位よりも低位な部位がＸ軸方向に対して傾斜した傾斜部３２５ｅとなっている。各脚部３２０ｅの傾斜部３２５ｅは平板状に形成されており、互いに対向する内側の主面が平坦な傾斜面３２２ｅとなっている。傾斜面３２２ｅは、脚部３２０ｅにおける電極体２００の電極体端部２２０に重なる箇所において、Ｘ軸方向（第一の方向）に沿う方向の一端から他端まで延びている。各脚部３２０ｅの傾斜面３２２ｅは、電極体本体２１０から離れるにつれて巻回軸Ｗに近づくように傾斜しており、二本の脚部３２０ｅの傾斜面３２２ｅに電極体２００の電極体端部２２０が接合される。このため、各脚部３２０ｅの傾斜面３２２ｅと電極体端部２２０との接合面も傾斜面３２２ｅに対応して、電極体本体２１０から離れるにつれて巻回軸Ｗに近づく傾きとなる。

また、各脚部３２０ｅにおいて傾斜部３２５ｅの直下の部分は捻られており、この捻られた部分よりも低位な部位が、Ｘ軸方向に平行な平行部３２６ｅとなっている。つまり、この変形例４では、各脚部３２０ｅにおいてＺ軸方向の中間部分のみに傾斜面３２２ｅが設けられている。

（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。本発明の範囲には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、各脚部３２０において電極体端部２２０に重なる箇所の全体が接合される場合を例示した。しかし、各脚部において少なくとも電極体端部に接合される箇所のみが傾斜面になっていれば、集電体と電極体との相対的な接近移動を抑制する効果を得ることが可能である。つまり、各脚部の電極体端部に重なる箇所において、その一部のみが電極体端部に接合される場合には、当該一部のみに傾斜面が設けられていてもよい。また、接合される箇所以外の箇所も傾斜面となっていてもよい。脚部の接合される箇所が傾斜面であれば、蓄電素子内を占める集電体の脚部のスペースを低減することができるので、蓄電素子のエネルギー密度を高めることが可能となる。また、接合される箇所以外の箇所も傾斜面となっていれば、さらに蓄電素子内を占める集電体の脚部のスペースを低減することができるので、蓄電素子のエネルギー密度をさらに高めることが可能となる。

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（セパレータを蛇腹状に折り畳んで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蛇腹状に折り畳む形態等）などであってもよい。いずれの場合においても、集電体の脚部において電極体の端部（タブ部）に接合される傾斜面が、電極体本体から離れるにつれて電極体本体の中央部に近づくように傾斜していればよい。

上記実施の形態などでは、傾斜面３２２が平面状である場合を例示したが、傾斜面は、電極体本体から離れるにつれて電極体本体の中央部に近づくのであれば曲面であってもよい。

上記実施の形態などでは、集電体３００の二本の脚部３２０のそれぞれに傾斜面３２２が設けられている場合を例示したが、傾斜面は１つの脚部のみに設けられていてもよい。この場合、二本の脚部の一方のみに傾斜面が形成されていてもよいし、傾斜面を有する脚部が１つのみ集電体に設けられていてもよい。また、集電体は、脚部を三本以上有していてもよく、その全ての脚部が傾斜面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 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 電極体
２１０ 電極体本体（電極体の本体部）
２２０ 電極体端部（電極体の端部）
２２１ 集束部
３００、３００ｄ、３００ｅ 集電体
３１０、３１０ｄ、３１０ｅ 固定端部
３１１ 面取り部
３２０、３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄ、３２０ｅ 脚部
３２１、３２１ｄ、３２１ｅ 上端部
３２２、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄ、３２２ｅ 傾斜面
３２３ａ 端部（集電体の端部）
３２５ｄ、３２５ｅ 傾斜部
３２６ｅ 平行部
３５０ 接合面
６００ 絶縁シート
８００ スペーサ
Ｗ 巻回軸
Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４ 矢印

Claims (5)

1. 極板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、
   前記電極体及び前記集電体を収容する容器とを備え、
   前記電極体は、本体部と、前記本体部から第一の方向に沿って突出する端部とを備え、
   前記集電体は、前記端部に接合される脚部を有し、
   前記脚部は、前記本体部から離れるにつれて前記電極体の中央部に近づく傾斜面を有し、
   前記傾斜面が前記端部に接合されている
   蓄電素子。
2. 前記傾斜面は、前記脚部における前記電極体と重なる箇所において、前記第一の方向に対して傾斜面が傾斜した方向の一端から他端まで延びている
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記脚部は、前記第一の方向に交差する第二の方向に延びていて、前記第二の方向における前記電極体と重なる箇所の全体に前記傾斜面が設けられている
   請求項１または２に記載の蓄電素子。
4. 前記脚部において前記本体部に近い端部は凸曲面状に形成されている
   請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電素子。
5. 前記集電体は、前記端部を挟んで当該端部に接合される二本の前記脚部を有し、
   前記二本の前記脚部のそれぞれには前記傾斜面が設けられている
   請求項１～４のいずれか一項に記載の蓄電素子。

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