JP4687006B2

JP4687006B2 - 蓄電装置

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Publication number: JP4687006B2
Application number: JP2004155862A
Authority: JP
Inventors: 仁酒井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2024-05-26
Also published as: JP2005339939A

Description

本発明は蓄電装置に関する。なお本明細書では、電池（リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等）とキャパシタ（電気二重層キャパシタ等）の双方を包含する概念を示すために「蓄電装置」の用語を用いる。

蓄電装置は、電極体と正極集電端子と負極集電端子を備えている。特許文献１に、その一例が開示されている。
特許文献1では、長尺正極シートと長尺絶縁シートと長尺負極シートと長尺絶縁シートが重ねられた組を捲回することによって電極体を形成する。長尺正極シートは長尺絶縁シートよりも幅広であり、長尺絶縁シートの一方の長辺から外に伸びている。長尺絶縁シートに対向する幅内では、正極シートを構成する金属シートに正極用活物質が塗工されているが、絶縁シート外に伸びる金属シートには正極用活物質が塗工されておらず、未塗工部とされている。長尺負極シートも長尺絶縁シートよりも幅広であり、長尺絶縁シートの他方の長辺から外に伸びている。長尺絶縁シートに対向する幅内では、負極シートを構成する金属シートに負極用活物質が塗工されているが、絶縁シート外に伸びる金属シートには負極用活物質が塗工されておらず、未塗工部とされている。上記の長尺正極シートと長尺絶縁シートと長尺負極シートと長尺絶縁シートが重ねられた組を扁平に捲回することによって、正極シートと絶縁シートと負極シートと絶縁シートが積重ねられた電極体が形成される。
正極シートの未塗工部は、絶縁シートの一方の長辺から絶縁シート外に伸びており、正極シートの未塗工部のみが捲回されて積重ねられる。負極シートの未塗工部は、絶縁シートの他方の長辺から絶縁シート外に伸びており、負極シートの未塗工部のみが捲回されて積重ねられる。正極シートの未塗工部の積重ね部と負極シートの未塗工部の積重ね部は、捲回することによって形成された電極体の反対の辺に沿って形成される。
正極シートの未塗工部の積重ね部を圧縮して正極集電端子を接続すれば、正極集電端子が積重ねられた正極シートに接続される。一枚の長尺正極シートの各所が正極集電端子に接続される。負極シートについても同様である。

特許文献１の技術では、長尺正極シートと長尺絶縁シートと長尺負極シートと長尺絶縁シートが重ねられた組を扁平に捲回することによって電極体を形成する。これに代えて、予め短尺にカットされた正極シートと絶縁シートと負極シートと絶縁シートをその順で繰返して積層することによって、電極体を形成することもある。この場合も、正極シートは絶縁シートよりも幅広であり、絶縁シートの一方の辺から外に伸びている。絶縁シートに対向する幅内では、正極シートを構成する金属シートに正極用活物質が塗工されているが、絶縁シート外に伸びる金属シートには正極用活物質が塗工されておらず、未塗工部とされている。負極シートも絶縁シートよりも幅広であり、絶縁シートの他方の辺から外に伸びている。絶縁シートに対向する幅内では、負極シートを構成する金属シートに負極用活物質が塗工されているが、絶縁シート外に伸びる金属シートには負極用活物質が塗工されておらず、未塗工部とされている。
上記の正極シートと絶縁シートと負極シートと絶縁シートをその順で繰返して積層することによって、正極シートと絶縁シートと負極シートと絶縁シートが積重ねられた電極体が形成される。
正極シートの未塗工部は、絶縁シートの一方の辺から絶縁シート外に伸びており、正極シートの未塗工部のみが積重ねられる。負極シートの未塗工部は、絶縁シートの他方の辺から絶縁シート外に伸びており、負極シートの未塗工部のみが積重ねられる。正極シートの未塗工部の積重ね部と負極シートの未塗工部の積重ね部は、異なる位置に形成される。
正極シートの未塗工部の積重ね部を圧縮して正極集電端子を接続すれば、正極集電端子が積重ねられた正極シート群に接続される。負極シートの未塗工部の積重ね部を圧縮して負極集電端子を接続すれば、負極集電端子が積重ねられた負極シート群に接続される。

図１３は、特許文献１の電池の電極体１００の構造を模式的に示す断面図である。範囲１０１では、正極シート１１２と絶縁シート１１６と負極シート１１４と絶縁シート１１８が積重ねられている。範囲１０３では、正極シート１１２の未塗工部のみが積重ねられている。範囲１０５では、負極シート１１４の未塗工部のみが積重ねられている。
正極シート１１２は、正極用活物質を含有するペーストを正極用金属シート１１２ａの両面に塗布して正極用活物質層１１２ｂを形成したものである。正極シート１１２の図中左側端部には、正極用活物質層１１２ｂが形成されていない未塗工部１１２ｃが設けられており、左側端部では未塗工部１１２ｃのみが積重ねられている。正極シート１１２の未塗工部１１２ｃのみが積重ねられて圧縮された部分に図示しない正極集電端子が接続される。
負極シート１１４は、負極用活物質を含有するペーストを負極用金属シート１１４ａの両面に塗布して負極用活物質層１１４ｂを形成したものである。負極シート１１４の図中右側端部には、負極用活物質層１１４ｂが形成されていない未塗工部１１４ｃが設けられており、右側端部では未塗工部１１４ｃのみが積重ねられている。負極シート１１４の未塗工部１１４ｃのみが積重ねられて圧縮された部分に図示しない負極集電端子が接続される。
特開２００２−１００３４０号公報

正極シートと負極シートには、活物質が塗布されている活物質塗工部と活物質が塗布されていない未塗工部が形成されており、活物質塗工部ではシートの厚みが厚いのに対して未塗工部ではシートの厚みが薄い。また、活物質塗工部では絶縁シートが介在する状態で積重ねられるのに対して未塗工部では絶縁シートが介在しない状態で積重ねられる。このために、活物質塗工部を積重ねた範囲１０１での厚みと、正極シートの未塗工部のみを積重ねた範囲１０７での厚みと、負極シートの未塗工部のみを積重ねた範囲１０９での厚みは、大きく相違する。
電極体の捲回数または積層数が多くなるほど、活物質塗工部での積重ね厚みと未塗工部での積重ね厚みとの差は大きくなる。両者の厚み差が大きいと、未塗工部のみを積重ねて積重ねた部分に集電端子を固定する際に、正極シートや負極シートに大きな応力がかかりやすい。特に、積重ね厚みが急変する範囲１０１と範囲１０３の境界近傍と、範囲１０１と範囲１０５の境界近傍に大きな応力がかかりやすく、活物質塗工部の両端で活物質がはがれたり、はがれた活物質が絶縁シートを貫通して正極シートと負極シートを短絡させたりするトラブルを発生させやすい。

本発明では、活物質塗工部での積重ね厚みと未塗工部での積重ね厚みとの厚み差を小さくし、未塗工部の積重ね部を圧縮して集電端子を固定する際に、正極シートや負極シートに作用する応力を緩和し得る蓄電装置を提供することを目的とする。

本発明の蓄電装置は、正極シートと絶縁シートと負極シートと絶縁シートが積重ねられている電極体と、積重ねられた正極シートに接続されている正極集電端子と、積重ねられた負極シートに接続されている負極集電端子を備えている。
正極シートは、隣接する負極シートから絶縁シートによって絶縁されている範囲に正極用活物質が塗工されている塗工部と、絶縁シート外に伸びる未塗工部を備えている。負極シートも、隣接する正極シートから絶縁シートによって絶縁されている範囲に負極用活物質が塗工された塗工部と、絶縁シート外に伸びる未塗工部を備えている。正極シートの未塗工部と負極シートの未塗工部は、積重ねられた状態の絶縁シートの異なる位置から絶縁シート外に伸び、正極シートの未塗工部の積重ね部と負極シートの未塗工部の積重ね部が異なる位置に形成されている。
絶縁シート外に伸びた正極シートの未塗工部の積重ね部では、積重ねられた正極シートの未塗工部間にスペーサが介在する状態で積重ねられて圧縮され、正極集電端子に接続されている。同様に、絶縁シート外に伸びた負極シートの未塗工部の積重ね部では、積重ねられた負極シートの未塗工部間にスペーサが介在する状態で積重ねられて圧縮され、負極集電端子に接続されている。

従来の技術では、活物質塗工部を積重ねた範囲の積重ね厚みと、未塗工部のみを積重ねた範囲の積重ね厚みが大きく相違している。これに対して、本発明の蓄電装置では、正極シートの未塗工部間にスペーサが介在する状態で正極シートの未塗工部が積重ねられており、従来よりも正極シートの未塗工部を積重ねた範囲の積重ね厚みが増大しており、活物質塗工部を積重ねた範囲の積重ね厚みに近づけられている。この結果、正極シートの未塗工部の積重ね部を圧縮して正極集電端子を固定する際に、正極シートに作用する応力を緩和することができる。同様に、負極シートの未塗工部間にスペーサが介在する状態で負極シートの未塗工部が積重ねられており、従来よりも負極シートの未塗工部を積重ねた範囲の積重ね厚みが増大しており、活物質塗工部を積重ねた範囲の積重ね厚みに近づけられている。この結果、負極シートの未塗工部の積重ね部を圧縮して負極集電端子を固定する際に、負極シートに作用する応力を緩和することができる。このために、活物質塗工部の両端で活物質がはがれるというトラブルが抑制され、はがれた活物質が絶縁シートを貫通して正極シートと負極シートを短絡させたりするというトラブルが抑制される。

本発明は、予め短尺にカットされた正極シートと絶縁シートと負極シートと絶縁シートをその順で繰返して積層することによって、電極体を形成する場合にも適用することができる。同様に、長尺正極シートと長尺絶縁シートと長尺負極シートと長尺絶縁シートが重ねられた組を捲回することによって電極体を形成する場合にも適用することができる。
後者の場合には、長尺正極シートは長尺絶縁シートの一方の長辺から外に伸びており、絶縁シート外に伸びている範囲を未塗工部とする。また長尺負極シートは長尺絶縁シートの他方の長辺から外に伸びており、絶縁シート外に伸びている範囲を未塗工部とする。
後者のようにしても、正極シートと絶縁シートと負極シートと絶縁シートが積重ねられている電極体が形成され、正極シートの未塗工部と負極シートの未塗工部が、積重ねられた状態の絶縁シートの異なる位置から絶縁シート外に伸び、正極シートの未塗工部の積重ね部と負極シートの未塗工部の積重ね部が異なる位置に形成されている構造を得ることができる。

未塗工部では金属シートが露出している。金属シートが露出している範囲、即ち、活物質塗工部との境界から金属シートの長辺までの幅内において、その長辺に沿って金属シートが少なくとも１回折返されていることが好ましい。この場合、折返された部分がスペーサとなり、未塗工部を積重ねた範囲の積重ね厚みを増大させる。

未塗工部の片面または両面に導電性シートを配置することによってスペーサとすることもできる。あるいは、未塗工部の片面または両面に導電物質を塗工することによってスペーサとすることもできる。あるいは、金属シートの厚みを、未塗工部で厚肉とし、活物質塗工部で薄肉とすることでスペーサとすることもできる。金属シートの未塗工部の厚肉部がスペーサを形成する。

（形態１）長尺正極シートと長尺絶縁シートと長尺負極シートと長尺絶縁シートが重ねられた組を扁平に捲回することによって電極体が形成されている。
（形態２）未塗工部では長尺金属シートが長辺に沿って１回折返されている。
（形態３）未塗工部では長尺金属シートが長辺に沿って複数回折返されている。
（形態４）扁平に捲回された電極体は、捲回中心の両側に、正極シートと絶縁シートと負極シートと絶縁シートが積重ねられている構造を備えている。
（形態５）扁平に捲回された電極体の捲回中心の片側に位置する正極シートの未塗工部同士が積重ねられて圧縮されている。
（形態６）扁平に捲回された電極体の捲回中心の両側に位置する正極シートの未塗工部同士が積重ねられて圧縮されている。
（形態７）扁平に捲回された電極体の捲回中心の片側に位置する負極シートの未塗工部同士が積重ねられて圧縮されている。
（形態８）扁平に捲回された電極体の捲回中心の両側に位置する負極シートの未塗工部同士が積重ねられて圧縮されている。

（第１実施例）
本発明を具現化した第１実施例を図を参照して説明する。本実施例の蓄電装置は、捲回型の電極体を利用する電池であり、捲回電極体の軸方向両端部に集電端子が固定されている。
本実施例の電極体を構成する正極シートの捲回前の状態を図１に示す。正極シート１２は、厚さ１０〜２０μｍの長尺状アルミニウムシート１２ａの両面に、正極用活物質を含有するペーストを３０〜１００μｍ厚さで塗布することで形成される。
正極シート１２の一方の長辺には、いずれの面にも正極用活物質層１２ｂが形成されていない未塗工部１２ｃが設けられている。図２は図１のII−II線断面図である。未塗工部１２ｃの端部は、図１と図２に１点鎖線で示した箇所において、図３に示すように折返されている。このようにして正極シート１２を作製した。

負極シート１４の構造は正極シート１２と同様であるので、この負極シート１４についても図１〜図３を用いて説明する。図１〜図３において括弧内に記された符号は負極シート１４に対応するものである。負極シート１４は、厚さ１０〜２０μｍの長尺状銅シート１４ａの両面に、負極用活物質を含有するペーストを３０〜１００μｍ厚さで塗布することで形成される。
負極シート１４の一方の長辺には、いずれの面にも負極用活物質層１４ｂが形成されていない未塗工部１４ｃが設けられている。未塗工部１４ｃの端部は、図１と図２に１点鎖線で示した箇所において、図３に示すように折返されている。このようにして負極シート１４を作製した。

なお、正極シートと負極シートを構成する材料には、本実施例で用いたアルミニウムと銅の他、ニッケル等の導電性金属を用いることができる。アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いることが特に好ましい。本実施例では異なる材料で正極シートと負極シートを構成したが、同じ材料とすることもできる。正極用活物質や負極用活物質には、従来の蓄電装置に用いられる活物質（典型的には黒鉛等の炭素材料）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。このような活物質を含有するペーストを調製するにあたっては、従来公知の結着剤、溶媒、導電化剤等を適宜使用することができる。例えば、結着剤としてはメチルセルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等を、溶媒としては水やＮ−メチルピロリドン等を、導電化材としてはカーボンブラック等を用いることができる。これらペーストの集電体への塗布は、コンマコーター、ダイコーター等を用いて行うことができる。

絶縁シート（１６，１８：図４参照）としては多孔質ポリプロピレン樹脂シートを使用した。この絶縁シートの平面形状は、図１に示す正極シート１２（負極シート１４）において正極用活物質層１２ｂ（負極用活物質層１４ｂ）が形成されている領域を覆うことができる形状である。

図４に示すように、絶縁シート１８、正極シート１２、絶縁シート１６、負極シート１４の順に重ね合わせる。このとき、正極シート１２の未塗工部１２ｃが絶縁シート１６，１８の一方の長辺からはみ出すように、正極シート１２と絶縁シート１６，１８の位置関係を調整する。同様に、負極シート１４の未塗工部１４ｃが絶縁シート１６，１８の他方の長辺からはみ出すように、負極シート１４と絶縁シート１６，１８の位置関係を調整する。なお、未塗工部１２ｃ，１４ｃは、金属シートが折返されて二重になっている。
重ね合わせた絶縁シート１８と正極シート１２と絶縁シート１６と負極シート１４を、捲回機等を用いて長辺方向に捲回する。典型的には、捲回機に備えられた捲芯の周囲に重ね合わせた絶縁シート１８と正極シート１２と絶縁シート１６と負極シート１４を捲きつける。その後に捲芯を除去すると、捲芯のあった部分（捲回内周部）に空間が形成された筒状電極体が得られる。

本実施例の蓄電装置の集電端子である集電バー４０を図５に示す。図５は集電バー４０の縦断面図である。集電バー４０は、引出部４１と、引出部４１の一端（図５中の下端）に続いて形成されたシート接続部４２と、引出部４１の他端（図５中の上端）に続いて形成された外部端子接続部４４を含んで構成される。引出部４１は、図６に示す電極体１０の端面に沿ってその長辺方向の一端からほぼ中央部（捲回軸部）まで（図６中の上下方向に）延びている。この集電バー４０の全体形状は、厚さ１．２mmのアルミニウム板を曲げプレス加工することにより成形されている。なお、鍛造等により集電バー４０を成形してもよい。

集電バー４０のシート接続部４２の屈曲板状の支持部４３は、電極体１０の端面からその内部（捲回内周部）に入り込む部分である。支持部４３は、電極体１０の軸方向に延びる第一平板部４３ａと長辺方向に延びる第二平板部４３ｂとを有し、全体としてＬ字状の形状を呈する。その第二平板部４３ｂの幅方向の両端に続いて二つの翼部４５が形成されている。これらの翼部４５は、電極体１０の捲回内周部において、この電極体１０の厚み方向とほぼ垂直に電極体１０の端面に向けて延びるように形成されている。図７に示すように、翼部４５が形成された部分におけるシート接続部４２の横断面（電極体１０の厚み方向に沿った断面）形状はコの字状である。これらの翼部４５は、それぞれ電極体１０の厚み方向の一方側および他方側に偏っている。二つの翼部４５の間には電極体１０の端面に開口する空間Ｋが形成されている。この空間Ｋは、第一平板部４３ａ（図５参照）、第二平板部４３ｂおよび二つの翼部４５によって区画されている。

なお、集電バー４０のシート接続部４２は、支持部４３が第二平板部４３ｂをもたず、第一平板部４３ａの幅方向の両端から翼部４５が延びる形状であってもよい。この翼部４５は、電極体１０の捲回内周部において、この電極体１０の厚み方向とほぼ垂直に電極体１０の長辺方向下方に向けて延びるように形成することができる。
外部端子接続部４４は、内周面にネジ山が設けられた集電円筒部４６を有する。この集電円筒部４６に図示しない外部端子が接続される。

筒状電極体の軸方向両端部に集電バー４０を配置し、この状態で筒状電極体を径方向に圧縮することによって、筒状電極体を偏平状に成形して電極体１０とする。このとき、図６に示すように、電極体１０の軸方向端部を構成する正極シート１２の未塗工部１２ｃの内周側が、シート接続部４２の外側に位置する両接続面４５ａ上に押し付けられる。これにより、電極体１０の内周側から外周側へと正極シート１０が寄せ集められる。また、図６に示すように、電極体１０の軸方向端部は、電極体１０の軸方向の中央部（絶縁シートの配置された部分）に比べてより大きく圧縮される。これにより、電極体１０の外周側から内周側へと正極シート１２が寄せ集められる。このようにして、電極体１０の外周側および内周側の双方から接続面４５ａ上に正極シート１２が寄せ集められる。このとき接続面４５ａ上に寄せ集められるのは、正極シート１２の端部の未塗工部１２ｃであり、この未塗工部１２ｃは端部が折返されて二重になっている。なお、ここでは正極シート１２の未塗工部１２ｃがはみ出した側（正極側端部）を示しているが、負極シート１４の未塗工部１４ｃがはみ出した側（負極側端部）についても同様にして、接続面４５ａ上に負極シート１４が寄せ集められる。

接続面４５ａ上に寄せ集められた正極シート１２の未塗工部１２ｃを接続面４５ａに超音波溶接する。このとき、図７に示すように、電極体１０の端面から両接続面４５ａ間の空間Ｋにアンビル７２を挿入し、一方の翼部４５（図７で上側に位置する）の内側面４５ｂに当接させて配置する。また、この一方の翼部４５の接続面４５ａとその上に寄せ集められた正極シート１２とを挟んでホーン７４を配置する。この状態で一方の翼部４５（接続面４５ａ）に正極シート１２の未塗工部１２ｃを溶接固定する。

次いで、電極体１０をその捲回軸周りに半回転させると、その半回転させる前に一方の翼部４５（接続面４５ａ）があった位置とほぼ同じ位置に他方の翼部４５（接続面４５ａ）が配置される。したがって、電極体１０の長辺方向（図２の上下方向）に対してはアンビル７２およびホーン７４の位置を移動させることなく、二つに分けて束ねられた正極シート１２を一方の翼部４５および他方の翼部４５に次々と溶接することができる。なお、ここでは電極体１０の正極側端部を集電バー４０に溶接（接続）する場合について説明したが、電極体１０の負極側端部についても同様の操作により溶接することができる。

集電バー４０の一方の接続面４５ａに正極シート１２を溶接した後に他方の接続面４５ａに残りの正極シート１２を溶接する際、図７に示すように、先に溶接された接続面４５ａ側に、その溶接箇所の外側から当て板７６を配置して溶接を行うことができる。これにより、先に溶接された箇所の溶接信頼性（例えば溶接強度）を向上させ得る。この方法は本実施例のように、二つの接続面間の間隔が比較的近い場合に特に有効である。
また、上記のように集電バー４０の二つの接続面４５ａに正極シート１２を順次溶接する方法の他、アンビル７２の厚みを調整するとともに二つのホーン７４を用いることにより、二つの接続面４５ａに正極シート１２を同時に溶接してもよい。この方法によると生産性を向上させ得る。

図８に電極体１０の軸方向両端部の断面拡大図を模式的に示す。本実施例では、図８に示すように、電極体１０の軸方向の各端部を構成する電極シート１２，１４の未塗工部１２ｃ，１４ｃは折返されている（図１〜図３参照）。このため、電極体１０の軸方向端部の厚みｈ２は、図１３に示す、電極シート１１２，１１４の端部を折返していない従来の電極体１００の軸方向端部の厚みｈ１に比して厚く、約２倍の厚みとなっている。このため、本実施例の電極シート１２，１４を厚み方向の中央に寄せ集めるときの、活物質層１２ｂ，１４ｂが形成された活物質塗工部での積重ね厚みと、未塗工部１２ｃ，１４ｃでの積重ね厚みの差はより小さくなる。これによって、電極体１０の厚み方向の外側の電極シート１２，１４に掛る応力は、従来の電極体１００の厚み方向の外側の電極シート１１２，１１４に掛る応力に比して軽減する。従って、集電体１２ａ，１４ａに塗布された活物質の脱落を防止することができる。

本実施例の蓄電装置は、上記のようにして集電バー４０が接続された電極体１０を、電解液とともにケースに封入して形成される。この封入については、従来公知の技術によって行われればよく、説明を省略する。

（第２実施例）
本発明を具現化する第２実施例を図を参照して説明する。
本実施例においても後述する第３実施例および第４実施例においても、蓄電装置の電極体を構成する正極シートと負極シートは同様の構造である。従って、以下では、正極シートと負極シートを電極シートと総称し、電極シートの説明を以って正極シートと負極シートの説明とする。
本実施例の蓄電装置は、捲回型の蓄電装置であり、第１実施例の蓄電装置とは電極体の構造のみが異なっている。図９と図１０は本実施例の蓄電装置の電極体を構成する電極シート５２の未塗工部５２ｃ近傍の断面図である。図９に示す電極シート５２の未塗工部５２ｃは、１点鎖線で示した箇所において、図１０に示すように折畳まれて四重になっている。この構成によれば、電極体の軸方向端部を厚み方向の中央に寄せ集めたとき、電極体の軸方向端部の厚みは、図８に示す第１実施例の電極体１０の軸方向端部（未塗工部が二重に折畳まれている）の厚み（ｈ２）のさらに２倍の厚みとなる。このため、本実施例の電極シート５２を厚み方向の中央に寄せ集めたときの、活物質層５２ｂが形成された活物質塗工部での積重ね厚みと、未塗工部５２ｃでの積重ね厚みの差はより小さくなる。これによって、電極体の厚み方向の外側の電極シート５２に掛る応力はさらに軽減する。従って、集電体５２ａに塗布された活物質の脱落を効果的に防止することができる。
なお、本実施例では、電極シートの未塗工部は四重に折畳まれていたが、折畳む回数は、集電体５２ａの厚みや活物質層５２ｂの厚みや絶縁シートの厚み等によって適宜設定することができる。また、折畳み方についても適宜選択することができる。

（第３実施例）
本発明を具現化する第３実施例を図を参照して説明する。
本実施例の蓄電装置は、捲回型の蓄電装置であり、第１実施例の蓄電装置とは電極体の構造のみが異なっている。図１１は本実施例の蓄電装置の電極体を構成する電極シート８２の未塗工部８２ｃ近傍の断面図である。図１１に示す電極シート８２の未塗工部８２ｃの両面には、帯状に形成された導電性部材８８が貼り付けられている。導電性部材８８の厚みは、集電体８２ａに塗布されている活物質層８２ｂの厚みにほぼ等しい。この構成によれば、電極体の軸方向端部を厚み方向の中央に寄せ集めたときの、活物質層８２ｂが形成された活物質塗工部での積重ね厚みと、未塗工部８２ｃでの積重ね厚みの差は、絶縁シートの厚み分となり、さらに小さくなる。これによって、本実施例の電極シート８２を厚み方向の中央に寄せ集めるとき、電極体の厚み方向の外側の電極シート８２に掛る応力はさらに軽減する。従って、集電体８２ａに塗布された活物質の脱落を効果的に防止することができる。
なお、本実施例では、導電性部材８８を未塗工部８２ｃの表裏両面に貼り付けているが、いずれか片面のみに貼り付ける構成であってもよい。また、導電性部材８８は帯状の物を利用し、未塗工部８２ｃに貼り付ける手法を採用しているが、未塗工部８２ｃに導電性塗料を塗布する手法を採用してもよい。さらに、導電性部材８８は、集電体８２ａと同一の物質であってもよいし、異なる物質であってもよい。そして、導電性部材８８の厚みは、集電体８２ａの厚みや活物質層８２ｂの厚みや絶縁シートの厚み等によって適宜設定することができる。

（第４実施例）
本発明を具現化する第４実施例を図を参照して説明する。
本実施例の蓄電装置は、捲回型の蓄電装置であり、第１実施例の蓄電装置とは電極体の構造のみが異なっている。図１２は本実施例の蓄電装置の電極体を構成する電極シート９２の未塗工部９２ｃ近傍の断面図である。図１２に示す電極シート９２の未塗工部８２ｃの厚みは、活物質層９２ｂが形成されている部分の電極シート９２の厚みとにほぼ等しくなるように形成されている。この構成によれば、電極体の軸方向端部を厚み方向の中央に寄せ集めたときの、活物質層９２ｂが形成された活物質塗工部での積重ね厚みと、未塗工部９２ｃでの積重ね厚みの差は、絶縁シートの厚み分となる。これによって、本実施例の電極シート９２を厚み方向の中央に寄せ集めるとき、電極体の厚み方向の外側の電極シート９２に掛る応力は軽減し、電極シート９２に塗布された活物質の脱落を効果的に防止することができる。
なお、未塗工部９２ｃの厚みは、集電体９２ａの厚みや活物質層９２ｂの厚みや絶縁シートの厚み等によって適宜設定することができる。

第１から第４の実施例では、捲回型の蓄電装置を例示したが、本発明は、正負の電極シートを絶縁シートを介して積層して形成される積層型の蓄電装置においても良好に実施することができる。本発明を具現化する積層型の蓄電装置において、正負の電極シートのそれぞれの未塗工部は、電極体の両端部から互いに反対方向に突出するように積層される。積層されて形成された電極体の端部から突出した未塗工部は、表裏両側からその中央に寄せ集められ、寄せ集められた電極体の端部に集電端子が接続される。
このとき、例えば第１実施例のように、正負の電極シートの未塗工部が１回折返されていれば、電極体の端部の厚みは、未塗工部が折返されていない場合に比して約２倍の厚みとなる。また、第２実施例のように、正負の電極シートの未塗工部が３回折返されていれば、電極体の端部の厚みは、未塗工部が折返されていない場合に比して約４倍の厚みとなる。あるいは、第３実施例のように、正負の電極シートの未塗工部に、導電性部材を貼り付けたり、第４実施例のように、電極シートの未塗工部の厚みと、活物質層が形成されている電極シートの厚みをほぼ同等に形成したりすれば、電極シートの未塗工部の厚みを増すことができる。これらの手法によって、電極体の端部の電極シートを厚み方向の中央に寄せ集めるときの、活物質塗工部での積重ね厚みと、未塗工部での積重ね厚みの差をより小さくし、電極体の厚み方向の外側の電極シートに掛る応力を軽減することができる。本発明によれば、積層型の蓄電装置においても、捲回型の蓄電装置の場合と同様に、電極シートに塗布された活物質の脱落を効果的に防止することができる。

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。
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。

第１実施例の蓄電装置の電極シートの平面図。図１のII−II線断面図。図２の電極シートの端部を１点鎖線部分で折返した状態を示す断面図。捲回前の電極シートを示す平面図。集電バーの断面図。電極体に集電バーを接続する工程を示す側面図（１）。電極体に集電バーを接続する工程を示す側面図（２）。電極体の軸方向両端部が寄せ集められた状態を示す断面図。第２実施例の蓄電装置の電極シートの断面図。図９の電極シートの端部を１点鎖線部分で折返した状態を示す断面図。第３実施例の蓄電装置の電極シートの断面図。第４実施例の蓄電装置の電極シートの断面図。従来の蓄電装置の電極体の軸方向両端部が寄せ集められた状態を示す断面図。

符号の説明

１０：電極体
１２：正極シート、１２ａ：集電体、１２ｂ：正極用活物質層、１２ｃ：未塗工部
１４：負極シート、１４ａ：集電体、１４ｂ：負極用活物質層、１４ｃ：未塗工部
１６：絶縁シート
４０：集電バー（集電端子）
４２：シート接続部、４２ａ，４２ｂ：接続面
４３：支持部、４３ａ：第一平板部、４３ｂ：第二平板部
４４：外部端子接続部
４５：翼部、４５ａ：接続面
５２：電極シート、５２ａ：集電体、５２ｂ：活物質層、５２ｃ：未塗工部
７２：アンビル
７４：ホーン
７６：当て板
８２：電極シート、８２ａ：集電体、８２ｂ：活物質層、８２ｃ：未塗工部
８８：導電性部材
９２：電極シート、９２ａ：集電体、９２ｂ：活物質層、９２ｃ：未塗工部
Ｋ：電極体の端面に開口する空間
ｈ１：電極体の軸方向端部の厚み
ｈ２：電極体の軸方向端部の厚み

Claims

正極シートと絶縁シートと負極シートと絶縁シートが積重ねられている電極体と、
積重ねられた正極シートに接続されている正極集電端子と、
積重ねられた負極シートに接続されている負極集電端子を備えており、
正極シートは、隣接する負極シートから絶縁シートによって絶縁されている範囲に正極用活物質が塗工されている塗工部と、絶縁シート外に伸びる未塗工部を備えており、
負極シートは、隣接する正極シートから絶縁シートによって絶縁されている範囲に負極用活物質が塗工されている塗工部と、絶縁シート外に伸びる未塗工部を備えており、
正極シートの未塗工部と負極シートの未塗工部は、積重ねられた絶縁シートの異なる位置から絶縁シート外に伸び、正極シートの未塗工部の積重ね部と負極シートの未塗工部の積重ね部が異なる位置に形成されており、
絶縁シート外に伸びた正極シートの未塗工部の積重ね部では、積重ねられた正極シートの未塗工部間にスペーサが介在する状態で積重ねられて圧縮されて正極集電端子に接続されており、
絶縁シート外に伸びた負極シートの未塗工部の積重ね部では、積重ねられた負極シートの未塗工部間にスペーサが介在する状態で積重ねられて圧縮されて負極集電端子に接続されている蓄電装置であって、
電極体は、長尺正極シートと長尺絶縁シートと長尺負極シートと長尺絶縁シートが重ねられた組を捲回することによって形成されており、
長尺正極シートは長尺絶縁シートの一方の長辺から外に伸びており、絶縁シート外に伸びている範囲は未塗工部であり、
長尺負極シートは長尺絶縁シートの他方の長辺から外に伸びており、絶縁シート外に伸びている範囲は未塗工部であることを特徴とする蓄電装置。
未塗工部では、活物質塗工部との境界から未塗工部の長辺までの幅内において、未塗工部の長辺に沿って少なくとも１回折返されており、その折返された部分が前記スペーサを形成していることを特徴とする請求項１の蓄電装置。
前記スペーサが、未塗工部の片面または両面に配置された導電性シート、未塗工部の片面または両面に塗工された導電物質塗工層、または活物質塗工部よりも厚肉に形成された金属シートの厚肉部で形成されていることを特徴とする請求項１の蓄電装置。
正極シートと絶縁シートと負極シートと絶縁シートが積重ねられている電極体と、
積重ねられた正極シートに接続されている正極集電端子と、
積重ねられた負極シートに接続されている負極集電端子を備えており、
正極シートは、隣接する負極シートから絶縁シートによって絶縁されている範囲に正極用活物質が塗工されている塗工部と、絶縁シート外に伸びる未塗工部を備えており、
負極シートは、隣接する正極シートから絶縁シートによって絶縁されている範囲に負極用活物質が塗工されている塗工部と、絶縁シート外に伸びる未塗工部を備えており、
正極シートの未塗工部と負極シートの未塗工部は、積重ねられた絶縁シートの異なる位置から絶縁シート外に伸び、正極シートの未塗工部の積重ね部と負極シートの未塗工部の積重ね部が異なる位置に形成されており、
絶縁シート外に伸びた正極シートの未塗工部の積重ね部では、積重ねられた正極シートの未塗工部間にスペーサが介在する状態で積重ねられて圧縮されて正極集電端子に接続されており、
絶縁シート外に伸びた負極シートの未塗工部の積重ね部では、積重ねられた負極シートの未塗工部間にスペーサが介在する状態で積重ねられて圧縮されて負極集電端子に接続されている蓄電装置であって、
未塗工部では、活物質塗工部との境界から未塗工部の長辺までの幅内において、未塗工部の長辺に沿って少なくとも１回折返されており、その折返された部分が前記スペーサを形成していることを特徴とする蓄電装置。
正極シートと絶縁シートと負極シートと絶縁シートが積重ねられている電極体と、
積重ねられた正極シートに接続されている正極集電端子と、
積重ねられた負極シートに接続されている負極集電端子を備えており、
正極シートは、隣接する負極シートから絶縁シートによって絶縁されている範囲に正極用活物質が塗工されている塗工部と、絶縁シート外に伸びる未塗工部を備えており、
負極シートは、隣接する正極シートから絶縁シートによって絶縁されている範囲に負極用活物質が塗工されている塗工部と、絶縁シート外に伸びる未塗工部を備えており、
正極シートの未塗工部と負極シートの未塗工部は、積重ねられた絶縁シートの異なる位置から絶縁シート外に伸び、正極シートの未塗工部の積重ね部と負極シートの未塗工部の積重ね部が異なる位置に形成されており、
絶縁シート外に伸びた正極シートの未塗工部の積重ね部では、積重ねられた正極シートの未塗工部間にスペーサが介在する状態で積重ねられて圧縮されて正極集電端子に接続されており、
絶縁シート外に伸びた負極シートの未塗工部の積重ね部では、積重ねられた負極シートの未塗工部間にスペーサが介在する状態で積重ねられて圧縮されて負極集電端子に接続されている蓄電装置であって、
前記スペーサが、未塗工部の片面または両面に配置された導電性シート、未塗工部の片面または両面に塗工された導電物質塗工層、または活物質塗工部よりも厚肉に形成された金属シートの厚肉部で形成されていることを特徴とする蓄電装置。