JP4158518B2

JP4158518B2 - 蓄電素子

Info

Publication number: JP4158518B2
Application number: JP2002375802A
Authority: JP
Inventors: 智浩松浦; 小島　　久尚
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP2004207089A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、捲回型の電極体を備えた蓄電素子に関する。なお、本明細書中において「蓄電素子」とは、電池（リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等）およびキャパシタ（電気二重層キャパシタ等）の双方を包含する概念である。
【０００２】
【従来の技術】
正極シートと負極シートがセパレータを介して捲回された電極体（捲回型電極体）を、電解液とともに容器に収容した蓄電素子が知られている。このような蓄電素子の一つの形態として、有底筒状のケースの内部に電極体を縦に（電極体の捲回軸がケースの底面にほぼ直立するように）収容し、そのケースの上端開口部を蓋体で塞いで容器を構成したものがある。電極体からの電流の取り出しは、正極シートおよび負極シートのそれぞれに電気的に接続された一対の端子を通じて、典型的には容器の底面側および蓋体側（すなわち、捲回型電極体の軸方向の両端側）から行われる。
【０００３】
ところで、蓄電素子は落下等の物理的な衝撃に曝されることがある。かかる場合に蓄電素子が内部短絡を起こすことを防止するため、特許文献１には、容器に電極体を縦に収容した上記形態の二次電池につき、その電極体の軸方向の一端面と電池蓋（蓋体）との間に絶縁体を配置する技術が開示されている。電池落下時の内部短絡を防止することに関する他の先行技術文献としては特許文献２が挙げられる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２８３１１２号公報
【特許文献２】
特開２００１−３５７８９３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、捲回型電極体を備える蓄電素子の他の一つの形態として、この電極体を、捲回軸が横倒しになる向きで容器に収容したものがある。かかる蓄電素子（以下、「横型蓄電素子」ということもある。）は、典型的には、その電極体の側方（捲回型電極体の捲回軸にほぼ直交する方向）から一対の端子を通じて電流を取り出す構成を有する。このような形態の蓄電素子の落下時等の内部短絡を防止するにあたっては、電流の取り出し方向等が異なる特許文献１の技術をそのまま適用しても得られる効果は少ない。
そこで本発明は、落下時の内部短絡を防止するのに適した構成の横型蓄電素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段と作用と効果】
捲回型電極体の側方から電流を取り出す場合には、この取出構造を形成する都合上、電極体を囲んで配置された一または二以上の部材（例えば、正極および／または負極）によって、この電極体の外周と対向する部分に顕著な凹凸が生じがちである。本発明者は、かかる凹凸によって電極体の外周（すなわち電極シートの積層方向）に局所的に大きな応力が加わるという現象を防止または抑制することにより、上記課題を解決し得ることを見出した。
【０００７】
本発明により提供される一つの横型蓄電素子は、(a).正極シートと負極シートがセパレータを介して捲回されている捲回型電極体を備える。また、(b).捲回型電極体の一方の端部で正極シートに接する正接触部と、捲回型電極体の捲回軸にほぼ直交する方向に延びる正端子部と、該正接触部と該正端子部の間にあって捲回型電極体の外周に沿って延びている正フランジ部とを有する正極を備えることができる。また、(c).捲回型電極体の他方の端部で負極シートに接する負接触部と、捲回型電極体の捲回軸にほぼ直交する方向に延びる負端子部と、該負接触部と該負端子部の間にあって捲回型電極体の外周に沿って延びている負フランジ部とを有する負極を備えることができる。さらに、(d).捲回型電極体と、正極の正接触部と正フランジ部と、負極の負接触部と負フランジ部とを収容する容器を備えることができる。そして、正極の正フランジ部と捲回型電極体の外周の間ならびに負極の負フランジ部と捲回型電極体の外周の間に配置されている緩衝材を備えることができる。
正フランジ部および負フランジ部と電極体の外周との間に緩衝材を介在させることにより、蓄電素子の落下時等にフランジ部（特にその外縁）が電極体に押付けられる場合にも、その押付けられる力（圧縮応力）を分散させることができる。その結果、電極体に対して局所的に高い圧迫力が加えられることが回避され、蓄電素子の内部短絡を防止または抑制することができる。
【０００８】
このような蓄電素子のうち好ましいものでは、前記緩衝材が一体形状である。この緩衝材は、正極の正フランジ部と捲回型電極体の外周の間から、負極の負フランジ部と捲回型電極体の外周の間にまで延びている。このような構成は、蓄電素子の製造時に緩衝材の位置決めが容易である等の理由から好ましい。
なお、正フランジ部と電極体外周との間に配置される緩衝材と、負フランジ部と電極体外周との間に配置される緩衝材とを別々の部材（別体）としてもよい。
【０００９】
本発明により提供される他の一つの横型蓄電素子は、上述した(a).〜(d).の構成を備えることができる。かかる構成において、正極の正端子部と負極の負端子部は、容器を画定する壁を貫通して容器外に露出している。そして、正極の正端子部と負極の負端子部が貫通する容器の壁の内面には、正極の正フランジ部と負極の負フランジ部とを受入れる窪みが形成されている。さらに他の一つの態様は、上述した(a).〜(d).の構成を備えるとともに正極の正端子部と負極の負端子部が容器を画定する壁を貫通して容器外に露出している横型蓄電素子であって、正極の正端子部と負極の負端子部が貫通する容器の壁と捲回型電極体との間に、正極の正フランジ部と負極の負フランジ部とを受入れる窪みが形成された絶縁部材が配置されている。
かかる窪みを形成することによって、蓄電素子の落下等によりフランジ部と電極体とを相対的に近づける方向への応力が加わった場合、正負のフランジ部（典型的にはその端部）が電極体の外周に局所的に強く接触するという現象を緩和することができる。このことによって蓄電素子の内部短絡を防止または抑制することができる。
【００１０】
このような横型蓄電素子の好ましい態様の一つでは、前記窪みの深さが、正極の正フランジ部および負極の負フランジ部の厚さにほぼ等しい。ここで「ほぼ等しい」とは、窪みの深さが、フランジ部の厚さに対して±３０％以内（より好ましくは１０％以内）の範囲にあることをいう。
他の一つの好ましい態様では、前記窪みに収容された正負のフランジ部の内面（電極体外周に対向する面）と、前記窪み以外での容器内面が、ほぼ同一面上にある。ここで「ほぼ同一面上」とは、窪み以外での容器内面とフランジ部の内面との間の段差の高さが、フランジ部の厚さに対して±３０％以内（より好ましくは１０％以内）の範囲にあることをいう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
また、この発明は下記の形態で実施することができる。
【００１２】
（形態１）正極の正フランジ部は、その負フランジ部側かつ内面側（電極体外周側）の端部を、捲回電極との局所接触を防止できる半径の円弧形状（Ｒ形状）に形成することができる。また、負極の負フランジ部は、その正フランジ部側かつ内面側（電極体外周側）の端部を、捲回型電極体との局所接触を防止できる半径の円弧形状に形成することができる。正フランジ部および負フランジ部の少なくとも一方をこのような形状とすることにより、フランジ部が電極体側に押付けられたときに電極体に局所的な応力が加わるという現象を、よりよく緩和することができる。あるいは、正フランジ部の形状を、負フランジ部側に近づくにつれて電極体外周から離隔する方向に反った形状としてもよい。また、負フランジ部の形状を、正フランジ部側に近づくにつれて電極体外周から離隔する方向に反った形状としてもよい。
【００１３】
（形態２）容器の大まかな形状は偏平な直方体状であり、有底筒状のケースと、そのケースの開口部を塞ぐ蓋体とを含んで構成されている。その容器の内部に、偏平状に捲回された捲回型電極体が収容されている。正極の正端子部と負極の負端子部は、容器の蓋体を貫通して容器外に露出している。その蓋体と捲回型電極体との間に正負のフランジ部が延びている。かかる構成の蓄電素子（好ましくはリチウムイオン二次電池または電気二重層キャパシタ）は、本発明が好ましく適用される蓄電素子の一例である。
【００１４】
【実施例】
（第一実施例）
正負のフランジ部と電極体外周との間に緩衝材が配置されたリチウムイオン二次電池の一例につき説明する。
図１は、本実施例に係る二次電池を示す分解斜視図である。また、図２は、図１のII−II線断面を模式的に示す断面図である。これらの図に示されるように、二次電池１は、一対の電極シート（正極シート１２および負極シート１４）がセパレータを介して偏平状に捲回された捲回型電極体１０と、電極体１０を収容する偏平な直方体状（角型または平型ともいう。）の容器２０と、電極体１０の軸方向両端部に接続された正極３０および負極４０とを備える。正極３０および負極４０は、電極体１０の軸方向両端からそれぞれ電極体１０の外周に沿って延びる正フランジ部３４および負フランジ部４４を有し、さらに容器２０を貫通して外方に延びている。正フランジ部３４および負フランジ部４４と電極体１０の外周との間には、一体形状の緩衝材５０が共通的に配置されている。
【００１５】
まず、捲回型電極体１０について説明する。この電極体は、長尺状の正極集電体の両面に正極活物質層が形成された正極シートと、長尺状の負極集電体の両面に負極活物質層が形成された負極シートと、二枚の長尺状のセパレータシートとを備える。これらのシートを、正極シート、セパレータ、負極シート、セパレータの順に積層し、捲回機等を用いて長尺方向に捲回する。この捲回体を径方向にプレスすることにより、偏平状に捲回された電極体を作製することができる。
このような捲回型電極体において、正極シートと負極シートとは捲回軸方向に対して互いに位置をずらして積層されている。その結果、図１および２に模式的に示すように、電極体１０の軸方向の一端は主として正極シート１２から構成され、軸方向の他端は主として負極シート１４から構成されている。この一端および他端に正極３０および負極４０がそれぞれ接続されている。また、電極体１０の外周は、図示しない絶縁シート（ここではセパレータシートと同じものを用いた）により覆われている。これにより、電極体１０と容器２０とが導通することを回避している。
【００１６】
なお、上記正極集電体としてはアルミニウム箔等を、上記負極集電体としては銅箔等を用いることができる。上記セパレータとしては多孔質ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）シートを用いることができる。上記正極活物質層を構成する正極活物質としては、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂等の、従来のリチウムイオン二次電池に用いられる正極活物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。また、上記負極活物質層を構成する負極活物質としては、アモルファスカーボン、グラファイトカーボン等の、従来のリチウムイオン二次電池に用いられる負極活物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。これらの活物質層には、従来公知の結着剤、導電化剤等を適宜含有させることができる。
【００１７】
容器２０はアルミニウム製であって、有底四角筒状のケース２２と、ケース２２の上端開口部を封止する蓋体２４とを備える。捲回型電極体１０は、その捲回軸が横倒しとなるようにして容器２０に収容されている。電極体１０には図示しない電解液が含浸されている。この電解液としては、ジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの７：３（質量比）混合溶媒に１mol/リットルのＬｉＰＦ₆を溶解させたもの等を用いることができる。
【００１８】
正極３０は、アルミニウム板を所定形状に成形したものである。この正極３０は、大まかにいって、電極体１０の軸方向の一端に沿ってその偏平方向（図２の上下方向）に延びる正接触部３２と、電極体１０の捲回軸にほぼ直交する方向（ここでは図１および図２の上側）に延びる正端子部３６と、正接触部３２と正端子部３６の間にあって電極体１０の外周に沿って延びている正フランジ部３４とを有する。正接触部３２のうち正フランジ部３４と反対側の一端は、電極体１０の一方の端部で正極シート１２に溶接等により接続されている。また、図２によく示されるように、正フランジ部３４は、正接触部３２の他端（図１および図２の上端）から電極体１０の外周に回り込み、この外周に沿って電極体１０と蓋体２４との間を、電極体１０の他端側（負フランジ部側）に延びている。
【００１９】
負極４０は、銅板を正極３０とほぼ同形状に成形したものであって、負接触部４２、負フランジ部４４および負端子部４６を有する。この負極４０は、正極３０とほぼ対称となるように電極体１０に取り付けられている。負接触部４２のうち負フランジ部４４と反対側の一端は、電極体１０の他方の端部で負極シート１４に溶接等により接続されている。負フランジ部４４は、負接触部４２の他端（図１および図２の上端）から電極体１０の外周に回り込み、この外周に沿って電極体１０と蓋体２４との間を、電極体１０の他端側（正フランジ部側）に延びている。
【００２０】
正端子部３６および負端子部４６は、蓋体２４を貫通して容器２０の外方に延びている。これら正負の端子部３６，４６を介して、電極体１０の側方（捲回軸にほぼ直交する方向）から電流を取り出すことができる。また、正負のフランジ部３４，４４は、電極体１０の軸方向の一端および他端から互いに近づく方向に延びている。これらのフランジ部３４，４４と電極体１０の外周との間に緩衝材５０が配置されている。以下、この緩衝材５０につき説明する。
【００２１】
緩衝材の構成材料としては、蓄電素子の種類に応じて、その蓄電素子を構成する電解液や、蓄電素子の使用により生じる反応生成物に対して耐性を有する材料を適宜選択して用いることができる。通常は絶縁性材料を選択することが好ましい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂や、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）等が好ましく選択される。また、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド樹脂）、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン樹脂）等を用いてもよい。このような材料を板状、シート状、フィルム状等に成形したものを緩衝材として用いることができる。このような材料を主体に構成された発泡体、多孔質体、不織布、織布等を用いてもよい。
【００２２】
緩衝材の厚さは特に限定されない。一般に、緩衝材の厚さを大きくすると、より大きな衝撃に対しても優れた短絡防止効果を発揮し得る。一方、緩衝材の厚さを過剰に大きくすると蓄電素子が大型化する傾向にある。これらのバランスから、通常は緩衝材の厚さを凡そ０．２〜２mm程度とすることが適当である。緩衝材の幅は、偏平状に捲回された電極体の厚さに対して例えば０．５〜１．２倍程度とすることができる。また、蓄電素子の組み立てが容易であること等から、容器開口部の幅よりも緩衝材の幅を小さくすることが好ましい。緩衝材の長さは、本実施例のような一体形状の緩衝材では、正フランジ部と電極体外周との間から負フランジ部と電極体外周との間まで届く長さとする。電極体の軸長とほぼ同等の長さを有する緩衝材を用いることが好ましい。
【００２３】
この緩衝材は、厚み方向に貫通する孔および／または外周の切欠きを有する形状とすることができる。これにより、蓄電素子（容器）の内外で流体を流通させる際に、その流体の流通性に及ぼす緩衝材の影響を少なくすることができる。例えば、蓄電素子の過充電時等において発生し得るガスを容器外部へと逃すためのガス抜き経路を、より適切に確保することができる。また、蓄電素子製造時に容器内に電解液を注入する操作が容易となり得る。
本実施例では、緩衝材５０として厚さ約０．５mmのポリエチレンシートを用いた。この緩衝材５０の幅は、偏平型電極体１０の横断面における短軸の長さ（電極体１０の厚み）とほぼ同等である。また、緩衝材５０の長さは電極体１０の軸長とほぼ同等である。この緩衝材５０には、気体の流通が可能な貫通孔（図示せず）が多数設けられている。
【００２４】
二次電池１を製造する際には、例えば図１に示すように、電極体１０と正極３０と負極４０と絶縁材５０とを組み立てる。正フランジ部３４および負フランジ部４４の上にそれぞれ絶縁部材６０を配置し、その上から蓋体２４を被せる。絶縁部材６０および蓋体２４には、正端子部３６および負端子部４６をそれぞれ貫通させる貫通孔が設けられている。正負の端子部３６，４６の外周にはネジ溝が設けられている。蓋体２４を貫通した端子部３６，４６の周囲に絶縁パッキン６２を配置し、ナット３８，４８をネジ止めして端子部３６，４６と蓋体２４との間をシールする。なお、絶縁パッキン６２の下面には図示しない環状凸部が形成されている。この環状凸部は、蓋体２４の貫通孔に挿入されて、当該貫通孔の内壁面と端子部３６，４６とを隔てて（絶縁して）いる。ケース２２の上端開口部から、電極体１０と、正極３０の正接触部２２および正フランジ部２４と、負極４０の負接触部４２および負フランジ部４４とをケース２２に収容する。ケース２２の上端開口部に蓋体２４をレーザ溶接等により取り付けて容器２０を構成する。このようにして二次電池１を得ることができる。なお、電解液は、蓋体２４に設けられた電解液注入孔（図示せず）を通じて容器２０内に注入され、電極体１０に含浸される。また、図２では絶縁パッキン６２およびナット３８，４８の図示を省略している。
【００２５】
本実施例の二次電池１が落下した場合における緩衝材５０の作用を説明する。例えば、二次電池１が蓋体２４側から落下して着地面に衝突すると、それまでの落下運動の慣性によってフランジ部３４，４４が電極体１０の外周に押付けられる。このとき、フランジ部３４，４４と電極体１０との間に配置された緩衝材５０によって、電極体１０に加わる圧縮応力を分散させることができる。例えば、正フランジ部３４の負フランジ部側かつ内面側の端部（内面端部）３４ａ、および／または、負フランジ部４４の正フランジ部側かつ内面側の端部（内面端部）４４ａが電極体１０を局所的に強く圧迫するという現象を緩和することができる。その結果、二次電池１が内部短絡（例えば、電極体１０の内部での短絡、端子３０，４０と電極体１０の間での短絡等）を生じることが回避される。
【００２６】
なお、本実施例の変形例として、図３に示すように、フランジ部３４，４４の内面端部３４ａ，４４ａをＲ形状（丸みをもたせた形状）としてもよい。また、正フランジ部３４の負フランジ部側および／または負フランジ部４４の正フランジ部側を、電極体１０外周から離隔する方向に（蓋体２４側に）反った形状としてもよい。このような形状のフランジ部３４，４４によると、落下時等に電極体１０に加わる圧縮応力を分散させるという効果がさらに高められる。
【００２７】
（第二実施例）
本実施例は、正フランジ部および負フランジ部と電極体との間にそれぞれ一つづつ緩衝材が配置されたリチウムイオン二次電池の一例である。以下、第一実施例に係る部材と同様の機能を果たす部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
図４は、本実施例の二次電池の要部を示す斜視図である。図示するように、本実施例の二次電池を構成する正極３０のフランジ部３４と電極体１０との間には第一緩衝材５２が配置されている。また、負極４０のフランジ部４４と電極体１０との間には、第一緩衝材５２とは別体の第二緩衝材５３が配置されている。これらの緩衝材５２，５３の大まかな形状は長方形であって、その主要部の厚さは約１mmである。第一緩衝材５２は、電極体１０の軸方向の一端付近から、正フランジ部３４の負フランジ側端部を超えて負フランジ側に延びている。また、第二緩衝材５３は、電極体１０の軸方向の一端付近から、負フランジ部３４の正フランジ側端部を超えて正フランジ部側に延びている。第一緩衝材５２の負フランジ部側かつ内面側の端部（内面端部）５２ａは、その電極体１０側がＲ形状となるように形成されている。同様に、第二緩衝材５３の正フランジ部側かつ内面側の端部（内面端部）５３ａもＲ形状に形成されている。電極体１０と端子３０，４０と緩衝材５２，５３とをこのように組み立てたものを、第一実施例と同様に（図１参照）容器２０に収容して二次電池を得ることができる。
【００２８】
本実施例の構成によると、フランジ部３４，４４と電極体１０との間（特に、それらの内面端部３４ａ，４４ａと電極体１０との間）にそれぞれ緩衝材５２，５３が配置されていることにより、二次電池の落下時等に電極体１０にかかる応力を分散させることができる。このことによって二次電池の内部短絡を抑制することができる。また、図４に示すように、第一緩衝材５２と第二緩衝材５３とは電極体１０の軸方向に離れて配置されているので、二次電池の内外で流体（電池の過充電時等において発生し得るガス、電池製造時に注入される電解液等）を流通させる際に、その流体の流れが緩衝材５２，５３によって妨げられにくいという利点がある。
なお、本実施例の変形例として、内面端部５２ａ，５３ａをＲ形状としない形状の緩衝材５２，５３を用いてもよい。例えば、緩衝材５２，５３が比較的柔軟である場合（例えばＥＰＤＭを主体に構成されている場合）には、このような形状のものを好ましく採用することができる。また、図３に示す二次電池１と同様に、フランジ部３４，４４の内面端部３４ａ，４４ａをＲ形状としてもよい。これにより、内部短絡を防止する効果をさらに高めることができる。
【００２９】
（第三実施例）
本実施例は、正フランジ部および負フランジ部を受入れる窪みを有する緩衝材（絶縁部材）を用いて構成されたリチウムイオン二次電池の一例である。
図５に示すように、本実施例の二次電池３は、第一実施例の二次電池１とは異なる形状の緩衝材５０を有する。この緩衝材５０は絶縁性材料からなり、その長手方向の両端部にある薄肉部５０２と、それらの薄肉部５０２の間（長手方向の中央部）にある厚肉部５０４とを備える。この緩衝材５０は、一方の薄肉部５０２が正フランジ部３４と電極体１０との間に、他方の薄肉部５０２が負フランジ部４４と電極体１０との間にそれぞれ位置し、厚肉部５０４が正フランジ部３４と負フランジ部４４との間（電極体１０の軸方向の中央部）に位置するように配置されている。すなわち、緩衝材５０には、薄肉部５０２と厚肉部５０４との厚さの違いによって薄肉部５０２の部分に窪みが形成されており、これらの窪み（薄肉部５０２）に正フランジ部３４および負フランジ部４４がそれぞれ収容されている。また、正フランジ部３４と負フランジ部４４との間では、厚肉部５０４が蓋体２４側に突出して蓋体２４の内表面にほぼ当接している。その他の部分については、第一実施例の二次電池１とほぼ同様の構成を有する。
このような構成の二次電池３によると、第一実施例の構成に比べて、さらに良好な短絡防止効果を得ることができる。
【００３０】
なお、緩衝材５０の形状は、図５に示すよりも厚肉部５０４の蓋体２４側への突出の程度が少ない（すなわち、薄肉部５０２と形成される窪みがより浅い）形状としてもよい。緩衝材５０の形状は、この厚肉部５０４が少なくともフランジ部３４，４４の内面よりも蓋体２４側に突出した形状とすることが好ましく、フランジ部３４，４４の上面（蓋体２４側の面）よりも蓋体２４側に突出した形状とすることがより好ましい。緩衝材５０をかかる形状とするには、例えば、薄肉部５０２と厚肉部５０４との厚さの違いをフランジ部３４，４４の厚さよりも大きくすればよい。
【００３１】
（第四実施例）
本実施例は、正フランジ部および負フランジ部を受入れる窪みを有する容器を用いて構成されたリチウムイオン二次電池の一例である。
図６に示すように、本実施例の二次電池４では、フランジ部３４，４４と電極体１０との間に緩衝材５０が配置されていない。電極体１０の外周とフランジ部３４，４４の内面との間には厚さ約１mmの隙間が設けられている。また、蓋体２４は、長手方向の両端部にある薄肉部２４２、それらの薄肉部２４２の間（長手方向の中央部）にある厚肉部２４４とを備えている。一方の薄肉部２４２は正フランジ部３４の上方に、他方の薄肉部２４２は負フランジ部４４の上方にそれぞれ位置している。薄肉部２４２とフランジ部３４，４４との間にはそれぞれ絶縁部材６０が配置されている。また、蓋体２４の厚肉部２４４はフランジ部３４，４４の間に位置している。すなわち、容器２０を構成する蓋体２４の内面には、薄肉部２４２と厚肉部２４４との厚さの違いによって薄肉部２４２の部分に窪みが形成されており、これらの窪み（薄肉部２４２）に正フランジ部３４および負フランジ部４４がそれぞれ収容されている。その他の部分については、第一実施例の二次電池１とほぼ同様の構成を有する。
本実施例の構成では、前記窪みに収容されたフランジ部３４，４４の内面（電極体側の面）と、窪み以外の部分である厚肉部２４４の内面とが、ほぼ同一面上にある。このことによって、フランジ部３４，４４のある部分とない部分との間に顕著な段差がある場合に比べて、電極体１０に局所的な応力が加わるという現象を緩和することができる。したがって二次電池４の内部短絡をよりよく防止または抑制することができる。
【００３２】
なお、蓋体２４の形状は、図６に示すよりも厚肉部２４４の突出の程度が少ない形状としてもよい。厚肉部２４４が少なくともフランジ部３４，４４の上面（蓋体２４側の面）よりも電極体１０側に突出した形状とすることが好ましく、厚肉部２４４がフランジ部３４，４４の下面（電極体１０側の面）よりも電極体１０側に突出した形状とすることがより好ましい。蓋体２４をかかる形状とするためには、例えば、薄肉部２４２と厚肉部２４４との厚さの違いを、フランジ部３４，４４の厚さと絶縁部材６０との合計厚さよりも大きくすればよい。また、図７に示すように、フランジ部３４，４４と電極体１０との間に、第一実施例と同様の緩衝材５０を配置した構成とすることにより、内部短絡を防止する効果をさらに高めることができる。
【００３３】
（第五実施例）
本実施例は、正フランジ部および負フランジ部を受入れる窪みを有する絶縁部材を用いて構成されたリチウムイオン二次電池の一例である。
図８に示すように、本実施例の二次電池５では、第一実施例の二次電池１（図２参照）において、正フランジ部３４および負フランジ部４４と蓋体２４との間にそれぞれ配置された二つの絶縁部材６０に代えて、正フランジ部３４と蓋体２４との間から負フランジ部４４と蓋体２４との間まで延びる一体形状の絶縁部材６４を用いている。この絶縁部材６４は、長手方向の両端にあってフランジ部３４，４４と蓋体２４との間にそれぞれ配置される薄肉部６４２と、それらの薄肉部６４２の間にあって正フランジ部３４と負フランジ部４４との間に配置される厚肉部６４４とを備える。すなわち、絶縁部材６４には、薄肉部６４２と厚肉部２４４との厚さの違いによって窪みが形成されており、これらの窪み（薄肉部６４２）にフランジ部３４，４４が収容されている。その他の部分については、第一実施例の二次電池１とほぼ同様の構成を有する。
本実施例の構成では、フランジ部３４，４４の内面と厚肉部６４４の内面とはほぼ同一面上にある。このことによって、フランジ部３４，４４のある部分とない部分との間に顕著な段差がある場合に比べて、電極体１０に局所的な応力が加わるという現象を緩和することができる。したがって電池５の内部短絡をよりよく防止または抑制することができる。
【００３４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、上記実施例ではリチウムイオン二次電池につき説明したが、本発明はニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の他の種類の二次電池や、電気二重層キャパシタ等の各種蓄電素子にも適用することができる。電極を構成する活物質、集電体および端子ならびにセパレータ等の材質や電解液の組成等は、蓄電素子の種類に応じて適当に選択され得る。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施例に係る二次電池を示す分解斜視図である。
【図２】図１のII−II線断面を示す模式的断面図である。
【図３】第一実施例の変形例を示す模式的断面図である。
【図４】第二実施例に係る二次電池の要部を示す斜視図である。
【図５】第三実施例に係る二次電池を示す模式的断面図である。
【図６】第四実施例に係る二次電池を示す模式的断面図である。
【図７】第四実施例の変形例に係る二次電池を示す模式的断面図である。
【図８】第五実施例に係る二次電池を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１，３，４，５：リチウムイオン二次電池（蓄電素子）
１０：捲回型電極体
２０：容器
２４：蓋体
３０：正極
３２：正接触部
３４：正フランジ部
３６：正端子部
４０：負極
４２：負接触部
４４：負フランジ部
４６：負端子部
５０，５２，５３：緩衝材
６０，６４：絶縁部材
２４２，５０２，６４２：薄肉部（窪み）

Claims

(a).正極シートと負極シートがセパレータを介して捲回されている捲回型電極体と、
(b).捲回型電極体の一方の端部で正極シートに接する正接触部と、捲回型電極体の捲回軸にほぼ直交する方向に延びる正端子部と、該正接触部と該正端子部の間にあって捲回型電極体の外周に沿って延びている正フランジ部とを有する正極と、
(c).捲回型電極体の他方の端部で負極シートに接する負接触部と、捲回型電極体の捲回軸にほぼ直交する方向に延びる負端子部と、該負接触部と該負端子部の間にあって捲回型電極体の外周に沿って延びている負フランジ部とを有する負極と、
(d).捲回型電極体と、正極の正接触部および正フランジ部と、負極の負接触部および負フランジ部とを収容する容器と、
(e).正極の正フランジ部と捲回型電極体の外周の間ならびに負極の負フランジ部と捲回型電極体の外周の間に配置されている緩衝材と、
を有する蓄電素子。
前記緩衝材は一体形状であって、正極の正フランジ部と捲回型電極体の外周の間から、負極の負フランジ部と捲回型電極体の外周の間にまで延びていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電素子。
前記正極の正フランジ部は、その負フランジ部側かつ内面側の端部が円弧形状に形成されており、前記負極のフランジ部は、その正フランジ部側かつ内面側の端部が円弧形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電素子。
前記緩衝材は、厚み方向に貫通する孔および／または外周の切欠きを有する形状であることを特徴とする請求項１，２または３に記載の蓄電素子。
(a). 正極シートと負極シートがセパレータを介して捲回されている捲回型電極体と、
(b). 捲回型電極体の一方の端部で正極シートに接する正接触部と、捲回型電極体の捲回軸にほぼ直交する方向に延びる正端子部と、該正接触部と該正端子部の間にあって捲回型電極体の外周に沿って延びている正フランジ部とを有する正極と、
(c). 捲回型電極体の他方の端部で負極シートに接する負接触部と、捲回型電極体の捲回軸にほぼ直交する方向に延びる負端子部と、該負接触部と該負端子部の間にあって捲回型電極体の外周に沿って延びている負フランジ部とを有する負極と、
(d). 捲回型電極体と、正極の正接触部と正フランジ部と、負極の負接触部と負フランジ部とを収容する容器とを備え、
正極の正端子部と負極の負端子部は、容器を画定する壁を貫通して容器外に露出しており、
正極の正端子部と負極の負端子部が貫通する容器の壁の内面には、正極の正フランジ部と負極の負フランジ部とを受入れる窪みが形成されており、その窪みの深さが正極の正フランジ部および負極の負フランジ部の厚さにほぼ等しいことを特徴とする蓄電素子。
(a). 正極シートと負極シートがセパレータを介して捲回されている捲回型電極体と、
(b). 捲回型電極体の一方の端部で正極シートに接する正接触部と、捲回型電極体の捲回軸にほぼ直交する方向に延びる正端子部と、該正接触部と該正端子部の間にあって捲回型電極体の外周に沿って延びている正フランジ部とを有する正極と、
(c). 捲回型電極体の他方の端部で負極シートに接する負接触部と、捲回型電極体の捲回軸にほぼ直交する方向に延びる負端子部と、該負接触部と該負端子部の間にあって捲回型電極体の外周に沿って延びている負フランジ部とを有する負極と、
(d). 捲回型電極体と、正極の正接触部と正フランジ部と、負極の負接触部と負フランジ部とを収容する容器とを備え、
正極の正端子部と負極の負端子部は、容器を画定する壁を貫通して容器外に露出しており、
正極の正端子部と負極の負端子部が貫通する容器の壁と、捲回型電極体との間には、正極の正フランジ部と負極の負フランジ部とを受入れる窪みが形成された絶縁部材が配置されており、前記窪みの深さが正極の正フランジ部および負極の負フランジ部の厚さにほぼ等しいことを特徴とする蓄電素子。
前記窪みに収容された正負のフランジ部の内面と、前記窪み以外での容器内面とがほぼ同一面上にある請求項５または６に記載の蓄電素子。