JP5180995B2 - 電池 - Google Patents
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Description
本発明は、正極板と負極板とがセパレータを介して積層された電池に関する。
実用上用いられる電池として、高出力なリチウムイオン二次電池がある。このリチウムイオン二次電池の形態としては、略矩形状の正極板と負極板とがセパレータを介して複数積層される積層型と、一対の帯状の正極板と負極板とがセパレータを介して積層された後に捲回される捲回型とに大別されている（以下、正極板と負極板を総称して「電極板」とも称する）。これらの電池を構成する正極板および負極板は、アルミニウム箔や銅箔等の集電体に、それぞれ正極用および負極用の活物質が塗工されて互いに対向している。
そして、これらの電池では、互いに対向した面間、すなわち負極板の面と正極板の面とで互いに積層方向において重なっている部分の面間でリチウムイオンの授受が主に行われる。
そして、これらの電池では、互いに対向した面間、すなわち負極板の面と正極板の面とで互いに積層方向において重なっている部分の面間でリチウムイオンの授受が主に行われる。
ところで、これらの電池では、電池の使用時に不測の外力等によって、積層された負極板と正極板との相対位置がズレてしまうことがある。そして、上記した相対位置のズレにより正極板の活物質の塗工面と負極板の活物質の塗工面とが積層方向において重なった部分の面積が減少すると、電池性能に影響が生じる可能性がある。このため、従来においては負極板と正極板との相対位置のズレを抑える各種技術が考えられている。
このような技術の一つとして、例えば、以下の特許文献１に記載された技術がある。
この技術では、正極板を波状に加工して屈曲部を形成すると共に、負極板及びセパレータも正極板と同様に波状に加工して正極板の屈曲部と対応する位置に同様の屈曲部を形成する。そして、これらの各屈曲部を相互に合わせることで、正極板に対するセパレータの相対位置のズレ、及びセパレータに対する負極板の相対位置のズレを抑えている。
この技術では、正極板を波状に加工して屈曲部を形成すると共に、負極板及びセパレータも正極板と同様に波状に加工して正極板の屈曲部と対応する位置に同様の屈曲部を形成する。そして、これらの各屈曲部を相互に合わせることで、正極板に対するセパレータの相対位置のズレ、及びセパレータに対する負極板の相対位置のズレを抑えている。
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、各電極板およびセパレータを加工して屈曲部を形成している。例えば活物質が集電体に塗工された正極板を考えた場合、この活物質を波状に形成するためには、一般的に平板状の集電体に活物質を塗工した後に波状に加工する必要がある。
そして、活物質が塗工された集電体を波状に加工する際に、凸状となる箇所と凹状となるところで活物質が部分的に引っ張りと圧縮の作用を受け、このためこの屈曲部において活物質にヒビ割れが生じたり、あるいは電極板から活物質等が部分的に剥離してしまう可能性がある。そして、電極板から活物質が剥離してしまった場合には、その分だけ電池の電気容量が低下してしまい、結果として電池性能が低下してしまう可能性がある。
そして、活物質が塗工された集電体を波状に加工する際に、凸状となる箇所と凹状となるところで活物質が部分的に引っ張りと圧縮の作用を受け、このためこの屈曲部において活物質にヒビ割れが生じたり、あるいは電極板から活物質等が部分的に剥離してしまう可能性がある。そして、電極板から活物質が剥離してしまった場合には、その分だけ電池の電気容量が低下してしまい、結果として電池性能が低下してしまう可能性がある。
本発明は上記した課題を解決するために為されたものであり、活物質のヒビ割れや集電体からの活物質の剥離を引き起こす可能性のある上記波上の加工を行わなくても正極板と負極板との相対位置のズレを抑え、結果として高性能の電池を提供することを目的とする。
前記課題を解決するため本発明の電池は、複数の第一電極板と、複数の前記第一電極板をそれぞれ内包した袋状セパレータと、複数の前記袋状セパレータのうちの第一袋状セパレータと第二袋状セパレータとで挟まれて積層されている第二電極板と、前記第一袋状セパレータにおける前記第二袋状セパレータ側の表面に形成され、前記表面から突出した２つの凸部と、前記第二袋状セパレータにおける前記第一袋状セパレータ側に表面に形成され、前記表面から突出した２つの凸部とを有し、前記第一袋状セパレータの１つの前記凸部と前記第二袋状セパレータの１つの前記凸部とで前記第二電極板を保持するとともに、前記第一袋状セパレータの前記２つの凸部と前記第二袋状セパレータの前記２つの凸部とは互いに噛み合うように配置されていることを特徴とする。
本発明の電池では、袋状セパレータにより第一電極板が位置決めされ、また、袋状セパレータの表面に形成される凸部により、このセパレータ上に積層される第二電極板が保持され、結果として第一電極板と第二電極板との相対位置のズレを抑えることができる。
本発明では、積層ズレが生じた場合でも、セパレータ上に配置された一方の電極板（例えば正極とする）がセパレータに内包された他方の電極板（例えば負極とする）に対して大きく移動してしまうことを抑制する。従って、高性能の電池を提供することができる。
「参考例」
まず、図１〜図４を用いて、本発明に係る参考例の電池について説明する。
本参考例の電池は、図１に示すように、複数の正極板１０と、複数の負極板２０と、それぞれの正極板１０とそれぞれの負極板２０との間に配置されるセパレータ（ここでは複数の負極板２０それぞれを袋状に覆うセパレータ３０としている）と、不図示の電解液と、これらを収納する電池缶９０と、を備えている。
なお、以下の説明においては、リチウムイオン二次電池を例にして説明するが、これに限られない。例えば、本発明はリチウムイオン二次電池以外の他の二次電池や、一次電池など、セパレータを介して正極板と負極板とが積層される電池に適用が可能である。
まず、図１〜図４を用いて、本発明に係る参考例の電池について説明する。
本参考例の電池は、図１に示すように、複数の正極板１０と、複数の負極板２０と、それぞれの正極板１０とそれぞれの負極板２０との間に配置されるセパレータ（ここでは複数の負極板２０それぞれを袋状に覆うセパレータ３０としている）と、不図示の電解液と、これらを収納する電池缶９０と、を備えている。
なお、以下の説明においては、リチウムイオン二次電池を例にして説明するが、これに限られない。例えば、本発明はリチウムイオン二次電池以外の他の二次電池や、一次電池など、セパレータを介して正極板と負極板とが積層される電池に適用が可能である。
正極板１０は、アルミニウム箔を略矩形状に加工した集電体に、例えば３元系材料LiNixCoyMnzO2 (x+y+z=1)で構成される正極活物質を塗工した正極板本体１１と、この正極板本体１１の端部から伸びる正極タブ１９と、を備えている。
一方、負極板２０は、銅箔を略矩形状に加工した集電体に、例えばカーボン材料（人造黒鉛等）で構成される負極活物質を塗工した負極板本体２１と、この負極板２０の端部から伸びる負極タブ２９と、を備えている。
正極板本体１１と正極タブ１９は、上記した正極活物質が正極板本体１１に塗工された後に、打ち抜き型で打ち抜くことによって一体形成される。同様に、負極板本体２１と負極タブ２９についても、上記した負極活物質が負極板本体２１に塗工された後に、打ち抜き型で打ち抜くことによって一体形成される。なお、正極タブ１９と負極タブ２９とを総称して、電極タブと称する。
袋状のセパレータ３０は、多孔質のポリエチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂等で形成されている。負極板２０の負極板本体２１は袋状のセパレータ３０に内包される。また、負極タブ２９の一部がセパレータ３０から露出している。
これら正極板１０と、負極板２０を内包したセパレータ３０とが複数積層されることで、電極積層体１００を形成する。なお、図示は省略したが、電極積層体１００の両端の電極板は袋状のセパレータ３０に内包された負極板２０である。
一方、負極板２０は、銅箔を略矩形状に加工した集電体に、例えばカーボン材料（人造黒鉛等）で構成される負極活物質を塗工した負極板本体２１と、この負極板２０の端部から伸びる負極タブ２９と、を備えている。
正極板本体１１と正極タブ１９は、上記した正極活物質が正極板本体１１に塗工された後に、打ち抜き型で打ち抜くことによって一体形成される。同様に、負極板本体２１と負極タブ２９についても、上記した負極活物質が負極板本体２１に塗工された後に、打ち抜き型で打ち抜くことによって一体形成される。なお、正極タブ１９と負極タブ２９とを総称して、電極タブと称する。
袋状のセパレータ３０は、多孔質のポリエチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂等で形成されている。負極板２０の負極板本体２１は袋状のセパレータ３０に内包される。また、負極タブ２９の一部がセパレータ３０から露出している。
これら正極板１０と、負極板２０を内包したセパレータ３０とが複数積層されることで、電極積層体１００を形成する。なお、図示は省略したが、電極積層体１００の両端の電極板は袋状のセパレータ３０に内包された負極板２０である。
正極タブ１９は、電池缶９０の一面に固定されている正極端子９１とリード９３を介して電気的に接続されている。一方、負極板２０の負極タブ２９は、電池缶９０の上記一面に固定されている負極端子９２とリード９３を介して電気的に接続されている。
図２（Ａ）、（Ｂ）に、袋状のセパレータ３０に内包された負極板２０とその上に積層された正極板１０との関係、言い換えれば積層された当初の電極板および袋状セパレータ間の配置関係、すなわち当初の積層配置を示す。
正極板本体１１は、図２（Ａ）に示すように、略矩形の形状である。ここでは、当該略矩形の形状の４辺のうち、正極タブ１９が接続する辺を辺１３ｂ、辺１３ｂに対向する辺を辺１３ａ（辺１３ｂは辺１３ａから見て上方（＋Ｙ方向）に位置する）、辺１３ａと辺１３ｂのそれぞれの端部に接続する２辺を辺１４ａと辺１４ｂという（辺１４ｂは辺１４ａから見て右側（＋Ｘ方向）に位置する）。
正極タブ１９は、辺１３ｂの中点よりも−Ｘ方向側に偏って配置されている。なお、正極タブ１９は辺１３ｂに接続していると便宜上表現しているが、正極タブ１９は正極板本体１１の集電体と元々一体である。
正極板本体１１は、図２（Ａ）に示すように、略矩形の形状である。ここでは、当該略矩形の形状の４辺のうち、正極タブ１９が接続する辺を辺１３ｂ、辺１３ｂに対向する辺を辺１３ａ（辺１３ｂは辺１３ａから見て上方（＋Ｙ方向）に位置する）、辺１３ａと辺１３ｂのそれぞれの端部に接続する２辺を辺１４ａと辺１４ｂという（辺１４ｂは辺１４ａから見て右側（＋Ｘ方向）に位置する）。
正極タブ１９は、辺１３ｂの中点よりも−Ｘ方向側に偏って配置されている。なお、正極タブ１９は辺１３ｂに接続していると便宜上表現しているが、正極タブ１９は正極板本体１１の集電体と元々一体である。
負極板本体２１も、図２（Ａ）に示すように、略矩形の形状である（袋状のセパレータ３０に内包されている箇所は点線で示されている）。ここでは、当該略矩形の形状の４辺のうち、負極タブ２９が接続する辺を辺２３ｂ、辺２３ｂに対向する辺を辺２３ａ（辺２３ｂは辺２３ａから見て上方（＋Ｙ方向）に位置する）、辺２３ａと辺２３ｂのそれぞれの端部に接続する２辺を辺２４ａと辺２４ｂという（辺２４ｂは辺２４ａから見て右側（＋Ｘ方向）に位置する）。
負極タブ２９は、辺２３ｂの中点よりも＋Ｘ方向側に偏って配置されている。このため、積層方向（Ｚ軸方向）から見て正極タブ１９と負極タブ２９が重ならず、正極タブ１９と負極タブ２９との短絡を防止できる。なお、負極タブ２９は辺２３ｂに接続していると便宜上表現しているが、負極タブ２９は負極板本体２１の集電体と元々一体である。
上記当初の積層配置においては、負極板本体２１は正極板本体１１よりもやや面積が大きく構成されており、積層方向（Ｚ軸方向）から見て負極板本体２１の面内に正極板本体１１が納まるように配置・積層される。
負極タブ２９は、辺２３ｂの中点よりも＋Ｘ方向側に偏って配置されている。このため、積層方向（Ｚ軸方向）から見て正極タブ１９と負極タブ２９が重ならず、正極タブ１９と負極タブ２９との短絡を防止できる。なお、負極タブ２９は辺２３ｂに接続していると便宜上表現しているが、負極タブ２９は負極板本体２１の集電体と元々一体である。
上記当初の積層配置においては、負極板本体２１は正極板本体１１よりもやや面積が大きく構成されており、積層方向（Ｚ軸方向）から見て負極板本体２１の面内に正極板本体１１が納まるように配置・積層される。
袋状のセパレータ３０は、負極板本体２１よりやや面積の大きい略矩形の形状の第一セパレータ３１と、第一セパレータ３１と実質的に同じ形状の第二セパレータ３２とで、負極板本体２１を挟みこんだ上、第一および第二セパレータの４辺をヒートシーラーで融着（熱により溶融された後に、加圧により接着されること）することで形成される。
図２（Ａ）で示すように、負極板本体２１の辺２３ａに近接した第一および第二セパレータの部位を互いに直接融着して融着部３５ａを形成し、負極板本体２１の辺２４ａに近接した第一および第二セパレータの部位を互いに直接融着して融着部３６ａを形成し、負極板本体２１の辺２４ｂに近接した第一および第二セパレータの部位を互いに直接融着して融着部３６ｂを形成し、負極板本体２１の辺２３ｂに近接し且つ負極タブ２９に重ならない第一および第二セパレータの部位を互いに直接融着して融着部３５ｂを形成している。
ここでは、負極板本体２１の各辺の中点付近にそれぞれ対応する融着部が局所的に形成されている。図中、これら融着部は線状に形成されているが、点状に形成してもよい。
これら４つの融着部により、第一および第二セパレータから袋状のセパレータ３０が構成される。上記４つの融着部のそれぞれは負極板本体２１の４辺にそれぞれ対応し且つ近接して配置されるので、袋状のセパレータ３０に内包される負極板本体２１は、袋状のセパレータ３０に対して位置決めされることになる。また、第一および第二セパレータは上記４つの融着部以外では互いに融着されていないので、電解液を負極板本体２１へ十分に浸透させることができる。
図２（Ａ）で示すように、負極板本体２１の辺２３ａに近接した第一および第二セパレータの部位を互いに直接融着して融着部３５ａを形成し、負極板本体２１の辺２４ａに近接した第一および第二セパレータの部位を互いに直接融着して融着部３６ａを形成し、負極板本体２１の辺２４ｂに近接した第一および第二セパレータの部位を互いに直接融着して融着部３６ｂを形成し、負極板本体２１の辺２３ｂに近接し且つ負極タブ２９に重ならない第一および第二セパレータの部位を互いに直接融着して融着部３５ｂを形成している。
ここでは、負極板本体２１の各辺の中点付近にそれぞれ対応する融着部が局所的に形成されている。図中、これら融着部は線状に形成されているが、点状に形成してもよい。
これら４つの融着部により、第一および第二セパレータから袋状のセパレータ３０が構成される。上記４つの融着部のそれぞれは負極板本体２１の４辺にそれぞれ対応し且つ近接して配置されるので、袋状のセパレータ３０に内包される負極板本体２１は、袋状のセパレータ３０に対して位置決めされることになる。また、第一および第二セパレータは上記４つの融着部以外では互いに融着されていないので、電解液を負極板本体２１へ十分に浸透させることができる。
なお、図２（Ａ）では、負極板本体２１の各辺にそれぞれ対応する１つの融着部が形成されているが、上記位置決めの確実さと電解液の上記浸透の度合いを勘案して、上記各辺に複数の融着部を設けてもよい。また、図２（Ａ）では、負極板本体２１の全ての辺にそれぞれ対応する１つの融着部が形成されているが、負極タブ２９の配置される辺に対応する融着部を形成せず、他の３辺に対応する融着部をそれぞれ設けて袋状のセパレータとしてもよい。
図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、第一セパレータ３１上には融着部３５ａの近傍であって且つセパレータ３０に内包される負極板本体２１の表面に重ならない位置に２つの凸部４０が形成されている。上述のとおり当初の積層配置における正極板本体１１は、負極板本体２１の面内に配置されているが、電池使用時等の振動等により当該当初の積層配置から正極板本体１１が位置ズレを生じ、電池缶９０の下方（−Ｙ方向）へ移動する場合がありうる。この際、これら２つの凸部４０で正極板本体１１を支えて保持するので、負極板本体２１と正極板本体１１との相対的な位置関係のズレを極力小さくすることができる。
このように２つの凸部４０で正極板本体１１を確実に支えるために、２つの凸部４０は一定の間隔を空けて配置される。具体的には、２つの凸部４０は融着部３５aをＸ軸方向において挟み、且つ、Ｙ軸方向において融着部３５ａとほぼ同一の位置に配置される。よって、積層方向において、負極板本体２１の面内にはこれら凸部は形成されない。もちろん、当該一定の間隔に相当する長さを有する凸部が形成できる場合には、２つの凸部を形成する必要はなく、１つの凸部のみを形成して正極板本体１１を支えて保持することも可能である。
また、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Z軸方向）における凸部４０の高さは、積層された正極板本体１１の厚みを超えない高さであることが望ましい。積層状態に影響を与えないためである。
このように２つの凸部４０で正極板本体１１を確実に支えるために、２つの凸部４０は一定の間隔を空けて配置される。具体的には、２つの凸部４０は融着部３５aをＸ軸方向において挟み、且つ、Ｙ軸方向において融着部３５ａとほぼ同一の位置に配置される。よって、積層方向において、負極板本体２１の面内にはこれら凸部は形成されない。もちろん、当該一定の間隔に相当する長さを有する凸部が形成できる場合には、２つの凸部を形成する必要はなく、１つの凸部のみを形成して正極板本体１１を支えて保持することも可能である。
また、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Z軸方向）における凸部４０の高さは、積層された正極板本体１１の厚みを超えない高さであることが望ましい。積層状態に影響を与えないためである。
図３に示すように、凸部４０は一対の挟持刃（各々の挟持刃の幅はｔ）を備えている工具Ｔを用いて形成される。具体的には、一対の挟持刃を融着に必要な温度にまで加熱するとともに、この一対の挟持刃で第一セパレータ３１上の凸部形成位置を摘むことにより、積層される電極板の面方向（ＸＹ平面）から見て線状（線の一端から他端までの距離は約ｔ）かつ積層方向（Ｚ軸方向）に突出した凸部４０を形成する。正極板本体１１をより良く支えるため、負極板本体２１の辺２３ａに実質的に平行に上記線状の部分が配置されるよう、図３に示すように、一対の挟持刃の一方が＋Ｙ方向および他方が−Ｙ方向に動作してセパレータ３０を挟みこむ。
なお、ここでは、セパレータ３０内に負極板本体２１が内包された状態、すなわち上記融着部が形成された状態で、セパレータ３０に凸部４０を形成している。しかしながらこれに限られず、セパレータ３０に凸部４０を形成した後、上記融着部を形成してもよい。
凸部４０を形成するには上記挟持刃で摘む工程が必要なため、ヒートシーラーで押圧して上記融着部を形成するよりも時間を要する。従って、負極板本体２１を第一および第二セパレータで挟みこむ前に、事前に凸部４０を形成しておけば、負極板本体２１の活物質へ与える熱的影響を低減することができる。
凸部４０を形成するには上記挟持刃で摘む工程が必要なため、ヒートシーラーで押圧して上記融着部を形成するよりも時間を要する。従って、負極板本体２１を第一および第二セパレータで挟みこむ前に、事前に凸部４０を形成しておけば、負極板本体２１の活物質へ与える熱的影響を低減することができる。
以上のように、本参考例の電池においては、負極板本体２１が袋状のセパレータ３０の内部で上記４つの融着部により位置決めされ、さらに正極板本体１１が振動等により電池缶９０の下方に位置ズレを生じた場合にも、袋状のセパレータ３０の一面、すなわち第一セパレータ３１上に形成された２つの凸部４０で正極板本体１１を支えて保持するので、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Ｚ軸方向）における互いの面において重なっていない部分の面積を極力低減することができる。よって、電池性能の低下を防止し、高性能の電池を提供することができる。
なお、本参考例の電池においては、２つのセパレータを融着して袋状としたが、１つのシート状のセパレータを折り曲げて融着することで袋状のセパレータを形成し、上記４つの融着部および２つの凸部を形成してもよい。
また、本参考例の電池においては、負極板本体を袋状のセパレータに内包する構成としたが、同様に、負極板本体の代わりに正極板本体を袋状のセパレータに内包して４つの融着部を形成し、さらに当該セパレータに２つの凸部を形成して負極板本体を支えて保持する構成としてもよい。
さらに、負極板本体のみならず正極板本体も袋状のセパレータに内包し、いずれか一方の袋状のセパレータに形成された２つの凸部で、他方の袋状のセパレータを支えて保持する構成としてもよい。
凸部の数は正極板本体１１を支えて保持するために少なくとも２つあればよい。もちろん、２つ以上の複数の凸部を形成すれば、支えて保持する力を強化することができる。
また、本参考例の電池においては、負極板本体を袋状のセパレータに内包する構成としたが、同様に、負極板本体の代わりに正極板本体を袋状のセパレータに内包して４つの融着部を形成し、さらに当該セパレータに２つの凸部を形成して負極板本体を支えて保持する構成としてもよい。
さらに、負極板本体のみならず正極板本体も袋状のセパレータに内包し、いずれか一方の袋状のセパレータに形成された２つの凸部で、他方の袋状のセパレータを支えて保持する構成としてもよい。
凸部の数は正極板本体１１を支えて保持するために少なくとも２つあればよい。もちろん、２つ以上の複数の凸部を形成すれば、支えて保持する力を強化することができる。
＜第一変形例＞
参考例の電池の第一変形例について、図４を用いて説明する。なお、以下の各種変形例（第一変形例〜第四変形例）は、いずれも、参考例に対して、袋状のセパレータ３０に形成された凸部の位置や数等が異なるものであり、その他の構成は参考例と同じである。
参考例では、袋状のセパレータ３０の一面、すなわち第一セパレータ３１にのみ２つの凸部を形成していたが、本変形例では、袋状のセパレータ３０の両面、すなわち第一セパレータ３１に２つの凸部４０を形成し且つ第二セパレータ３２にも２つの凸部４０ａを形成している。積層方向の凸部４０ａの高さは、凸部４０の高さと同様である。
また、２つの凸部４０と２つの凸部４０ａとはＹ軸方向において融着部３５ａと同様の位置に配置される。よって、積層方向において、負極板本体２１の面内にはこれら凸部は形成されていない。
さらに、２つの凸部４０と２つの凸部４０ａとは、いずれも融着部３５ａを挟んで配置されるものの、Ｘ軸方向における互いの位置は、これら４つとも異なった位置となるよう配置される。このように４つとも異なった位置に配置されることから電極板の積層状態に影響を与えることなく、参考例の２倍の数の凸部が存在することで参考例よりもより強固に正極板本体１１を支えて保持することができる。よって、参考例よりもより効果的に電池性能の低下を防止することができる。
参考例の電池の第一変形例について、図４を用いて説明する。なお、以下の各種変形例（第一変形例〜第四変形例）は、いずれも、参考例に対して、袋状のセパレータ３０に形成された凸部の位置や数等が異なるものであり、その他の構成は参考例と同じである。
参考例では、袋状のセパレータ３０の一面、すなわち第一セパレータ３１にのみ２つの凸部を形成していたが、本変形例では、袋状のセパレータ３０の両面、すなわち第一セパレータ３１に２つの凸部４０を形成し且つ第二セパレータ３２にも２つの凸部４０ａを形成している。積層方向の凸部４０ａの高さは、凸部４０の高さと同様である。
また、２つの凸部４０と２つの凸部４０ａとはＹ軸方向において融着部３５ａと同様の位置に配置される。よって、積層方向において、負極板本体２１の面内にはこれら凸部は形成されていない。
さらに、２つの凸部４０と２つの凸部４０ａとは、いずれも融着部３５ａを挟んで配置されるものの、Ｘ軸方向における互いの位置は、これら４つとも異なった位置となるよう配置される。このように４つとも異なった位置に配置されることから電極板の積層状態に影響を与えることなく、参考例の２倍の数の凸部が存在することで参考例よりもより強固に正極板本体１１を支えて保持することができる。よって、参考例よりもより効果的に電池性能の低下を防止することができる。
なお、正極板本体１１を２つの凸部で十分に支えて保持することが可能である場合には、凸部４０と凸部４０ａをそれぞれ１つ配置してもよい。この場合には、積層方向（Ｚ軸方向）から見て、融着部３５ａを凸部４０と凸部４０ａとで挟みこむように配置するのが望ましい。
＜第二変形例＞
参考例の電池の第二変形例について、図５を用いて説明する。
参考例では、負極タブ２９の形成される負極板本体２１の辺に対向する辺に対応する融着部３５ａの近傍に２つの凸部４０が形成されているが、本変形例では凸部４０のみならず、負極板本体２１の他の辺に対応する融着部３５ｂ、３６ａ、３６ｂのそれぞれの近傍に、凸部４０と同様の凸部を形成している。
具体的には、２つの凸部４１ａは融着部３６aをＹ軸方向から挟み、且つ、Ｘ軸方向において融着部３６ａとほぼ同一の位置に配置される。また、２つの凸部４１ｂは融着部３６ｂをＹ軸方向において挟み、且つ、Ｘ軸方向において融着部３６ｂとほぼ同一の位置に配置される。この構成により、上記当初の積層の際に袋状のセパレータ３０を介して負極板２０に積層された正極板１０が、電池使用時に振動等により左右の方向（Ｘ軸方向）に位置ズレした場合においても、２つの凸部４１ａまたは２つの凸部４１ｂで正極板本体１１を支えて保持するので、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Ｚ軸方向）における互いの面において重なっていない部分の面積を極力低減することができる。
参考例の電池の第二変形例について、図５を用いて説明する。
参考例では、負極タブ２９の形成される負極板本体２１の辺に対向する辺に対応する融着部３５ａの近傍に２つの凸部４０が形成されているが、本変形例では凸部４０のみならず、負極板本体２１の他の辺に対応する融着部３５ｂ、３６ａ、３６ｂのそれぞれの近傍に、凸部４０と同様の凸部を形成している。
具体的には、２つの凸部４１ａは融着部３６aをＹ軸方向から挟み、且つ、Ｘ軸方向において融着部３６ａとほぼ同一の位置に配置される。また、２つの凸部４１ｂは融着部３６ｂをＹ軸方向において挟み、且つ、Ｘ軸方向において融着部３６ｂとほぼ同一の位置に配置される。この構成により、上記当初の積層の際に袋状のセパレータ３０を介して負極板２０に積層された正極板１０が、電池使用時に振動等により左右の方向（Ｘ軸方向）に位置ズレした場合においても、２つの凸部４１ａまたは２つの凸部４１ｂで正極板本体１１を支えて保持するので、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Ｚ軸方向）における互いの面において重なっていない部分の面積を極力低減することができる。
さらに、２つの凸部４０ｂは、Ｙ軸方向において融着部３５ｂとほぼ同一の位置に配置される。他の３辺に対応して形成される凸部４０、４１ａ、４１ｂと異なり、図５では融着部３５ｂより負極タブ２９側（＋Ｘ側）に偏って２つの凸部４０ｂが一定間隔を空けて形成されている。これは、上記当初の積層配置における正極板１０の正極タブ１９に積層方向（Ｚ軸方向）において凸部４０ｂが当たることで積層状態に影響が生じることを回避するためであり、上記当初の積層配置での正極タブ１９と凸部４０ｂが積層方向において当たらないよう設計できる場合には、他の３辺と同様に２つの凸部４０ｂでＸ軸方向に融着部３５ｂを挟みこんで配置してもよい。この構成により、上記当初の積層配置における正極板１０が、電池使用時に振動等により電池缶の上方向（＋Ｙ方向）に位置ズレした場合においても、２つの凸部４０ｂで正極板本体１１を支えて保持するので、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Ｚ軸方向）における互いの面において重なっていない部分の面積を極力低減することができる。
なお、参考例と同様に、積層方向において、負極板本体２１の面内にはこれら凸部は形成されない。また、各凸部のそれぞれの線状の部分が、対応する負極板本体２１のそれぞれの辺に実質的に平行に配置されるように各凸部が形成される。
本変形例では、袋状のセパレータ３０の一面、すなわち第一セパレータ３１にのみ凸部を形成していたが、第一変形例と同様に、袋状のセパレータ３０の両面に凸部４０、４０ｂ、４１ａ、４１ｂと対応する凸部を形成してもよい。ただし、第一変形例と同様であるので、当該対応する凸部の各々は、積層された際、他のセパレータ３０に形成されている凸部４０、４０ｂ、４１ａ、４１ｂのそれぞれと積層方向（Ｚ軸方向）において当たらないように、ＸＹ平面上で他のセパレータ３０に形成されている凸部４０、４０ｂ、４１ａ、４１ｂと重ならない位置に配置される。
ここでは、負極板２０上に積層される正極板１０を保持して各方向への移動を規制するために、負極板本体の各辺に対応してそれぞれ２つの凸部を形成したが、これに限られずに１つあるいは３つ以上の凸部を形成してもよい。
ここでは、負極板２０上に積層される正極板１０を保持して各方向への移動を規制するために、負極板本体の各辺に対応してそれぞれ２つの凸部を形成したが、これに限られずに１つあるいは３つ以上の凸部を形成してもよい。
＜第三変形例＞
参考例の電池の第三変形例について、図６（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
図６（Ａ）、（Ｂ）では、第二変形例の凸部４０ｂと異なり、本変形例では袋状のセパレータ３０を介して負極板２０に積層される正極板１０の正極タブ１９を挟みこむように、２つの凸部４０ｃがセパレータ３０に形成されている。２つの凸部４０ｃは負極板本体２１の辺２３ｂの近傍であって、各々Ｙ軸上で実質的に同じ位置に配置される。また、これに伴い、第二変形例ではそれぞれ２つ形成されていた凸部４１ａ、４１ｂが各々１つ形成されている。具体的には、凸部４１ａは融着部３６aよりも電池缶の底面側（−Ｙ側）にのみ形成され、また、凸部４１ｂは融着部３６ｂよりも電池缶の底面側（−Ｙ側）にのみ形成されている。他の部分については、第二変形例と同様である。
このように、本変形例では、セパレータ３０を介して負極板２０に積層される正極板１０の正極タブ１９を２つの凸部４０ｃで挟む構造となっているので、セパレータ３０に対する正極タブ１９の±Ｘ方向の相対移動を規制することができる。従って、正極板１０が上記当初の配置から位置ズレした場合においても、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Ｚ軸方向）における互いの面において重なっていない部分の面積を、第二変形例よりもより効果的に低減することができる。
参考例の電池の第三変形例について、図６（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
図６（Ａ）、（Ｂ）では、第二変形例の凸部４０ｂと異なり、本変形例では袋状のセパレータ３０を介して負極板２０に積層される正極板１０の正極タブ１９を挟みこむように、２つの凸部４０ｃがセパレータ３０に形成されている。２つの凸部４０ｃは負極板本体２１の辺２３ｂの近傍であって、各々Ｙ軸上で実質的に同じ位置に配置される。また、これに伴い、第二変形例ではそれぞれ２つ形成されていた凸部４１ａ、４１ｂが各々１つ形成されている。具体的には、凸部４１ａは融着部３６aよりも電池缶の底面側（−Ｙ側）にのみ形成され、また、凸部４１ｂは融着部３６ｂよりも電池缶の底面側（−Ｙ側）にのみ形成されている。他の部分については、第二変形例と同様である。
このように、本変形例では、セパレータ３０を介して負極板２０に積層される正極板１０の正極タブ１９を２つの凸部４０ｃで挟む構造となっているので、セパレータ３０に対する正極タブ１９の±Ｘ方向の相対移動を規制することができる。従って、正極板１０が上記当初の配置から位置ズレした場合においても、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Ｚ軸方向）における互いの面において重なっていない部分の面積を、第二変形例よりもより効果的に低減することができる。
なお、図６（Ａ）では凸部４０ｃの線状の部分は負極板本体２１の辺２３ｂに実質的に平行となるよう配置されているが、図６（Ｂ）では、当該線状の部分が正極タブ１９の延びる方向（Ｙ軸方向）と平行となるように形成されている。図６（Ａ）の構造に比べ、図６（Ｂ）の構造であれば、上述の効果に加えて、正極板１０のＸＹ平面における回転方向の移動も効果的に規制することができる。
本変形例では、袋状のセパレータ３０の一面にのみ凸部を形成していたが、第一変形例と同様に、袋状のセパレータ３０の両面に凸部４０、４０ｃ、４１ａ、４１ｂと対応する凸部を形成してもよい。ただし、第一変形例と同様であるので、当該対応する凸部の各々は、積層された際、他のセパレータ３０に形成されている凸部４０、４０ｃ、４１ａ、４１ｂのそれぞれと積層方向（Ｚ軸方向）において当たらないように、ＸＹ平面上で他のセパレータ３０に形成されている凸部４０、４０ｃ、４１ａ、４１ｂと重ならない位置に配置される。
本変形例では、袋状のセパレータ３０の一面にのみ凸部を形成していたが、第一変形例と同様に、袋状のセパレータ３０の両面に凸部４０、４０ｃ、４１ａ、４１ｂと対応する凸部を形成してもよい。ただし、第一変形例と同様であるので、当該対応する凸部の各々は、積層された際、他のセパレータ３０に形成されている凸部４０、４０ｃ、４１ａ、４１ｂのそれぞれと積層方向（Ｚ軸方向）において当たらないように、ＸＹ平面上で他のセパレータ３０に形成されている凸部４０、４０ｃ、４１ａ、４１ｂと重ならない位置に配置される。
＜第四変形例＞
参考例の第四変形例について、図７を用いて説明する。
参考例では、積層方向（Ｚ軸方向）から見て負極板本体２１の面内に凸部４０が形成されないが、本変形例では参考例の凸部４０と異なり、負極板本体２１の面内に凸部４０と同様の凸部４２が形成される。具体的には、２つの凸部４２はＸ軸方向に一定の間隔を空けて配置され、且つ、Ｙ軸方向において融着部３５ａより上方（＋Ｙ方向）且つ積層方向（Ｚ軸方向）から見て負極本体２１の面内に配置され、且つ積層方向から見て上記当初の積層配置における正極板１０に重ならない位置に配置される。
積層方向から見て、充放電が行われる正極板本体１１と負極板本体２１との間にこれら凸部が介在しても電池性能に対して実質的な影響が生じない場合には、本変形例のように積層方向から見て負極板本体２１の面内にこれら凸部を形成してもよい。
この構成により、電池使用時等の振動等により上記当初の配置から正極板本体１１が位置ズレを生じ、電池缶９０の下方（−Ｙ方向）へ移動した場合にも、これら２つの凸部４２で正極板本体１１を上記負極板本体２１の面内に支えて保持するので、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Ｚ方向）における互いの面において重なっていない部分が生じない。従って、参考例および第二変形例〜第三変形例よりも、電池性能の低下を効果的に防止することが可能となりうる。
但し、本変形例では、上記の通り、負極板本体２１の面内に凸部４２を形成しているため、この凸部４２の形成後に融着部を形成して負極板本体２１を封入した袋状のセパレータ３０を形成することが望ましい。、凸部４２の形成時に融着で生じる熱による負極板本体２１への悪影響を回避することができるからである。
参考例の第四変形例について、図７を用いて説明する。
参考例では、積層方向（Ｚ軸方向）から見て負極板本体２１の面内に凸部４０が形成されないが、本変形例では参考例の凸部４０と異なり、負極板本体２１の面内に凸部４０と同様の凸部４２が形成される。具体的には、２つの凸部４２はＸ軸方向に一定の間隔を空けて配置され、且つ、Ｙ軸方向において融着部３５ａより上方（＋Ｙ方向）且つ積層方向（Ｚ軸方向）から見て負極本体２１の面内に配置され、且つ積層方向から見て上記当初の積層配置における正極板１０に重ならない位置に配置される。
積層方向から見て、充放電が行われる正極板本体１１と負極板本体２１との間にこれら凸部が介在しても電池性能に対して実質的な影響が生じない場合には、本変形例のように積層方向から見て負極板本体２１の面内にこれら凸部を形成してもよい。
この構成により、電池使用時等の振動等により上記当初の配置から正極板本体１１が位置ズレを生じ、電池缶９０の下方（−Ｙ方向）へ移動した場合にも、これら２つの凸部４２で正極板本体１１を上記負極板本体２１の面内に支えて保持するので、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Ｚ方向）における互いの面において重なっていない部分が生じない。従って、参考例および第二変形例〜第三変形例よりも、電池性能の低下を効果的に防止することが可能となりうる。
但し、本変形例では、上記の通り、負極板本体２１の面内に凸部４２を形成しているため、この凸部４２の形成後に融着部を形成して負極板本体２１を封入した袋状のセパレータ３０を形成することが望ましい。、凸部４２の形成時に融着で生じる熱による負極板本体２１への悪影響を回避することができるからである。
なお、本変形例では参考例における凸部４０を凸部４２に置換した構成を示しているが、第二変形例〜第三変形例の構成における各凸部を、本変形例の凸部４２のように積層方向（Ｚ軸方向）から見て負極板本体２１の面内且つ上記当初の配置に積層された正極板１０に重ならない位置に形成すれば、積層された正極板２０が電池缶９０の下方（−Ｙ方向）へ移動した場合のみならず、いずれの方向に位置ズレした場合においても、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向における互いの面において重なっていない部分が生じないので、電池性能の低下をより効果的に防止し、高性能の電池を提供することが可能となりうる。
もちろん、２つより多い数の凸部を上記面内に形成することで電池性能に実質的な影響が生じる場合には、適宜、上記面内に形成する凸部の数を調整し、実質的な影響が生じない数に制限すればよい。このとき、上記面内に形成される凸部以外の凸部は、適宜、第二変形例〜第三変形例に示した位置に配置すればよい。
もちろん、２つより多い数の凸部を上記面内に形成することで電池性能に実質的な影響が生じる場合には、適宜、上記面内に形成する凸部の数を調整し、実質的な影響が生じない数に制限すればよい。このとき、上記面内に形成される凸部以外の凸部は、適宜、第二変形例〜第三変形例に示した位置に配置すればよい。
以上の参考例およびその変形例は、積層型および捲回型のいずれの電池にも適用可能である。
＜一実施形態＞
本発明に係る一実施形態の電池について、図８及び図９を用いて説明する。
参考例ではセパレータ３０を挟みこんでセパレータ３０自身からなる凸部を形成していたが、本実施形態では、セパレータ３０とは別部材（後述する）からなる凸部を形成する点が大きく異なる点である。すなわち、本実施形態では、参考例と同様、セパレータ３０の表面から突出した凸部が形成される。他の部材については参考例と同様である。なお、本実施形態、および後述の本実施形態の第一変形例および第二変形例においては、参考例に示した融着部３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂが便宜上図示されていないが、これら融着部はこれら本実施形態およびその変形例においても形成されている。
本発明に係る一実施形態の電池について、図８及び図９を用いて説明する。
参考例ではセパレータ３０を挟みこんでセパレータ３０自身からなる凸部を形成していたが、本実施形態では、セパレータ３０とは別部材（後述する）からなる凸部を形成する点が大きく異なる点である。すなわち、本実施形態では、参考例と同様、セパレータ３０の表面から突出した凸部が形成される。他の部材については参考例と同様である。なお、本実施形態、および後述の本実施形態の第一変形例および第二変形例においては、参考例に示した融着部３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂが便宜上図示されていないが、これら融着部はこれら本実施形態およびその変形例においても形成されている。
図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に、袋状のセパレータ３０に内包された負極板２０とその上に積層された正極板１０との関係を示す。
セパレータ３０の両面には、セパレータ３０とは別部材からなる実質的に直方体状の凸部５１、５２、５３、５４が形成されている。ここでは、凸部５１、５２、５３、５４のいずれも、積層方向（Ｚ軸方向）から見て長さＬ、幅Ｗであるとする。なお、積層方向の高さはＨ（積層された隣のセパレータ３０に接触しない高さ）とする。
具体的には、図８（Ａ）、（Ｃ）に示すように、第一セパレータ３１の表面（図８（Ｃ）参照）であって、Ｙ軸方向において融着部３５ａとほぼ同一の位置且つ上記長さＬがＸ軸方向にほぼ平行となるよう凸部５１が配置される。凸部５１は、このようにＹ軸方向において融着部３５ａとほぼ同一の位置にあるため、積層方向において、負極板本体２１の面内には形成されない。
セパレータ３０の両面には、セパレータ３０とは別部材からなる実質的に直方体状の凸部５１、５２、５３、５４が形成されている。ここでは、凸部５１、５２、５３、５４のいずれも、積層方向（Ｚ軸方向）から見て長さＬ、幅Ｗであるとする。なお、積層方向の高さはＨ（積層された隣のセパレータ３０に接触しない高さ）とする。
具体的には、図８（Ａ）、（Ｃ）に示すように、第一セパレータ３１の表面（図８（Ｃ）参照）であって、Ｙ軸方向において融着部３５ａとほぼ同一の位置且つ上記長さＬがＸ軸方向にほぼ平行となるよう凸部５１が配置される。凸部５１は、このようにＹ軸方向において融着部３５ａとほぼ同一の位置にあるため、積層方向において、負極板本体２１の面内には形成されない。
そして、図９に詳細図を示すとおり、図８（Ａ）のＸＹ平面で見て、Ｙ軸上で凸部５１と実質的に同じ位置であって、且つＸ軸上で凸部５１よりも＋Ｘ方向にあって且つ凸部５１に重ならない第二セパレータ３２の表面の位置（図８（Ｃ）参照）に凸部５３が配置される。また、図８（Ａ）のＸＹ平面で見て、Ｘ軸上で凸部５３と実質的に同じ位置であって、且つＹ軸上で凸部５３よりも−Ｙ方向にあって且つ凸部５３に重ならない第一セパレータ３１の表面の位置（図８（Ｃ）参照）に凸部５２が配置される。さらに、図８（Ａ）のＸＹ平面で見て、Ｙ軸上で凸部５２と同じ位置であって、且つＸ軸上で凸部５２よりも−Ｘ方向にあって且つ凸部５２に重ならない第二セパレータ３２の表面の位置（図８（Ｃ）参照）に凸部５４が配置される。
すなわち、袋状のセパレータ３０の正面には凸部５１と凸部５２が、また、袋状のセパレータ３０の背面には凸部５３と凸部５４が配置される。
すなわち、袋状のセパレータ３０の正面には凸部５１と凸部５２が、また、袋状のセパレータ３０の背面には凸部５３と凸部５４が配置される。
袋状のセパレータ３０を介して負極板２０と正極板１０が複数積層される際、参考例で述べたと同様、積層方向（Ｚ軸方向）から見て負極板本体２１の面内に正極板本体１１が納まるように配置されて積層される（参考例と同様、当初の積層配置という）。
そして、このとき、隣り合う袋状のセパレータ３０同士は、一方の袋状のセパレータ３０の正面と他方の袋状のセパレータ３０の背面とが向かい合い、且つ、積層方向から見て当該正面に配置された凸部５１および凸部５２と当該背面に配置された凸部５３および凸部５４とが重ならず、図９に示すように互いに嵌め合って噛み合うように積層される。
この構成により、上記当初の積層配置に積層された正極板１０が、電池使用時に振動等により電池缶の下方向（−Ｙ方向）に位置ズレした場合においても、隣り合う２つの袋状のセパレータ３０の間に介在している当該正極板１０は、２つの凸部５１と凸部５３がその正極板本体１１を支えて保持することになる。よって、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Ｚ軸方向）における互いの面において重なっていない部分の面積を極力低減することができる。
さらに、この構成によれば、隣り合う袋状のセパレータ３０同士が上述のように各々にそれぞれ２つづつ配置された凸部によって互いに噛み合うように積層されているので、上記振動等によっても、互いのセパレータ３０同士の位置ズレを極力低減することができる。上記正面および背面の各々の凸部を近接して配置させるほど、上記噛み合いの効果を増大させ、上記位置ズレを効果的に防止できる。
参考例と同様、袋状のセパレータ３０の中で負極板本体２１は位置決めされている。従って、積層型電池において、複数の負極板本体２１同士の位置ズレが防止され、その間に積層される正極板本体も上述のとおり２つの凸部で保持されるので、電池性能の低下を抑え、高性能の電池を提供することができる。
そして、このとき、隣り合う袋状のセパレータ３０同士は、一方の袋状のセパレータ３０の正面と他方の袋状のセパレータ３０の背面とが向かい合い、且つ、積層方向から見て当該正面に配置された凸部５１および凸部５２と当該背面に配置された凸部５３および凸部５４とが重ならず、図９に示すように互いに嵌め合って噛み合うように積層される。
この構成により、上記当初の積層配置に積層された正極板１０が、電池使用時に振動等により電池缶の下方向（−Ｙ方向）に位置ズレした場合においても、隣り合う２つの袋状のセパレータ３０の間に介在している当該正極板１０は、２つの凸部５１と凸部５３がその正極板本体１１を支えて保持することになる。よって、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Ｚ軸方向）における互いの面において重なっていない部分の面積を極力低減することができる。
さらに、この構成によれば、隣り合う袋状のセパレータ３０同士が上述のように各々にそれぞれ２つづつ配置された凸部によって互いに噛み合うように積層されているので、上記振動等によっても、互いのセパレータ３０同士の位置ズレを極力低減することができる。上記正面および背面の各々の凸部を近接して配置させるほど、上記噛み合いの効果を増大させ、上記位置ズレを効果的に防止できる。
参考例と同様、袋状のセパレータ３０の中で負極板本体２１は位置決めされている。従って、積層型電池において、複数の負極板本体２１同士の位置ズレが防止され、その間に積層される正極板本体も上述のとおり２つの凸部で保持されるので、電池性能の低下を抑え、高性能の電池を提供することができる。
ここで、凸部５１〜５４を形成する別部材は、セパレータ３０の材質と同様の樹脂等であってもよく、この場合にはこれら樹脂等を適宜成形してセパレータ３０の表面に糊付け又は融着し、凸部５１〜５４を形成する。
工業的により製造容易な観点からは、別部材として、上記樹脂等よりも例えば酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等のセラミックスを用いることが望ましい。これらの材料でセパレータ３０表面に凸部を形成する方法としては、形成容易なマスキング法や、プリンティング法等の各種方法が挙げられる。
マスキング法では、まず、凸部５１〜５４の形状及び大きさに対応した貫通孔が形成されているマスクパターンを準備する。次に、セラミックス粉末に溶剤を混ぜて、スラリーを形成する。そして、このマスクパターンをセパレータ上に置いて、スラリーをセパレータ上に塗工し、スラリーが乾燥した後にマスクパターンを外す。以上で、セパレータ上にセラミックスによる凸部５１〜５４が形成される。
また、プリンティング法では、印刷技術を用いて、セラミックス粉末と溶剤とを含むスラリーをセパレータに付着させた後、このスラリーを乾燥させる。以上の方法でも、セパレータ上にセラミックスによる凸部５１〜５４を形成することができる。
従って、参考例に比してセパレータ３０上における凸部の形成位置を容易に調整することができるとともに、凸部の高さの調整もより容易にできる。
工業的により製造容易な観点からは、別部材として、上記樹脂等よりも例えば酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等のセラミックスを用いることが望ましい。これらの材料でセパレータ３０表面に凸部を形成する方法としては、形成容易なマスキング法や、プリンティング法等の各種方法が挙げられる。
マスキング法では、まず、凸部５１〜５４の形状及び大きさに対応した貫通孔が形成されているマスクパターンを準備する。次に、セラミックス粉末に溶剤を混ぜて、スラリーを形成する。そして、このマスクパターンをセパレータ上に置いて、スラリーをセパレータ上に塗工し、スラリーが乾燥した後にマスクパターンを外す。以上で、セパレータ上にセラミックスによる凸部５１〜５４が形成される。
また、プリンティング法では、印刷技術を用いて、セラミックス粉末と溶剤とを含むスラリーをセパレータに付着させた後、このスラリーを乾燥させる。以上の方法でも、セパレータ上にセラミックスによる凸部５１〜５４を形成することができる。
従って、参考例に比してセパレータ３０上における凸部の形成位置を容易に調整することができるとともに、凸部の高さの調整もより容易にできる。
なお、本実施形態では、袋状のセパレータ３０の正面と背面にそれぞれ２つの凸部を形成し、図９で示すように隣り合う袋状のセパレータ３０同士の凸部で互いに噛み合う構成としたが、袋状のセパレータ３０の正面と背面にそれぞれ３つ以上の凸部を千鳥状に形成して互いに噛み合う構成とするとより強固に正極板本体１１を支えて保持することができるのみならず、より強固に複数の負極板本体２１同士の位置ズレを防止できる。
上述のように、上記正面および背面の各々の凸部を近接して配置させるほど、上記噛み合いの効果を増大させることができる。この点、上述の酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等のセラミックスを別部材とすれば、マスキング法やプリンティング法などで微細な配置を容易に行うことができるので、上記近接配置を行うには適している。
また、本実施形態の電池においては、負極板本体を袋状のセパレータに内包する構成としたが、同様に、負極板本体の代わりに正極板本体を袋状のセパレータに内包する構成としてもよい。
さらに、負極板本体のみならず正極板本体も袋状のセパレータに内包し、同様の凸部をいずれの袋状のセパレータにも形成して上記のように互いに噛み合う構成としてもよい。
上述のように、上記正面および背面の各々の凸部を近接して配置させるほど、上記噛み合いの効果を増大させることができる。この点、上述の酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等のセラミックスを別部材とすれば、マスキング法やプリンティング法などで微細な配置を容易に行うことができるので、上記近接配置を行うには適している。
また、本実施形態の電池においては、負極板本体を袋状のセパレータに内包する構成としたが、同様に、負極板本体の代わりに正極板本体を袋状のセパレータに内包する構成としてもよい。
さらに、負極板本体のみならず正極板本体も袋状のセパレータに内包し、同様の凸部をいずれの袋状のセパレータにも形成して上記のように互いに噛み合う構成としてもよい。
＜第一変形例＞
上記実施形態の電池の第一変形例について、図１０を用いて説明する。なお、以下の各種変形例（第一変形例〜第二変形例）は、いずれも、上記実施形態に対して、袋状のセパレータ３０に形成された凸部の位置や数等が異なるものであり、その他の構成は上記実施形態と同じである。
上記実施形態では、袋状のセパレータ３０の正面および背面のそれぞれにおいて、負極タブ２９の形成される負極板本体２１の辺に対向する辺に対応する融着部３５ａの近傍に、２つの凸部が各々形成されているが、本変形例ではこれら凸部のみならず、袋状のセパレータ３０の正面において負極板本体２１の他の辺に対応する融着部３５ｂ、３６ａ、３６ｂのそれぞれの近傍または直上に、凸部５１〜５４と同様の凸部を形成している。これら凸部５１〜５４は、積層方向において、負極板本体２１の面内には形成されない。
この構成により、上記当初の積層配置に積層された正極板１０が、電池使用時に振動等により左右の方向（Ｘ方向）に位置ズレした場合においても、凸部５５ａまたは凸部５５ｂで正極板本体１１を支えて保持するので、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Ｚ方向）における互いの面において重なっていない部分の面積を極力低減することができる。また、この構成により、上記当初の積層配置に積層された正極板１０が、電池使用時に振動等により電池缶の上方向（＋Ｙ方向）に位置ズレした場合においても、凸部５６で正極板本体１１を支えて保持するので、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Ｚ方向）における互いの面において重なっていない部分の面積を極力低減することができる。
上記実施形態の電池の第一変形例について、図１０を用いて説明する。なお、以下の各種変形例（第一変形例〜第二変形例）は、いずれも、上記実施形態に対して、袋状のセパレータ３０に形成された凸部の位置や数等が異なるものであり、その他の構成は上記実施形態と同じである。
上記実施形態では、袋状のセパレータ３０の正面および背面のそれぞれにおいて、負極タブ２９の形成される負極板本体２１の辺に対向する辺に対応する融着部３５ａの近傍に、２つの凸部が各々形成されているが、本変形例ではこれら凸部のみならず、袋状のセパレータ３０の正面において負極板本体２１の他の辺に対応する融着部３５ｂ、３６ａ、３６ｂのそれぞれの近傍または直上に、凸部５１〜５４と同様の凸部を形成している。これら凸部５１〜５４は、積層方向において、負極板本体２１の面内には形成されない。
この構成により、上記当初の積層配置に積層された正極板１０が、電池使用時に振動等により左右の方向（Ｘ方向）に位置ズレした場合においても、凸部５５ａまたは凸部５５ｂで正極板本体１１を支えて保持するので、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Ｚ方向）における互いの面において重なっていない部分の面積を極力低減することができる。また、この構成により、上記当初の積層配置に積層された正極板１０が、電池使用時に振動等により電池缶の上方向（＋Ｙ方向）に位置ズレした場合においても、凸部５６で正極板本体１１を支えて保持するので、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Ｚ方向）における互いの面において重なっていない部分の面積を極力低減することができる。
＜第二変形例＞
上記実施形態の電池の第二変形例について、図１１及び図１２を用いて説明する。
上記実施形態の電池における凸部５１〜５４による融着部３５ａの近傍での１箇所の上記噛み合いと異なり、袋状のセパレータ３０に内包される負極板本体２１の隣り合う２辺にそれぞれ対応する融着部の近傍に、それぞれ袋状のセパレータ３０の正面と背面で２つづつの凸部（袋状セパレータの正面と背面の各々に計4つの凸部が配置されることになる）を配置し、２箇所で上記噛み合いをする構成としている。ここでは、上記実施形態と同様、これら凸部のいずれも、積層方向から見て長さＬ、幅Ｗであり、また、積層方向（Ｚ方向）の高さはＨ（積層された隣のセパレータ３０に接触しない高さ）の実質的に直方体であるとする。
上記実施形態の電池の第二変形例について、図１１及び図１２を用いて説明する。
上記実施形態の電池における凸部５１〜５４による融着部３５ａの近傍での１箇所の上記噛み合いと異なり、袋状のセパレータ３０に内包される負極板本体２１の隣り合う２辺にそれぞれ対応する融着部の近傍に、それぞれ袋状のセパレータ３０の正面と背面で２つづつの凸部（袋状セパレータの正面と背面の各々に計4つの凸部が配置されることになる）を配置し、２箇所で上記噛み合いをする構成としている。ここでは、上記実施形態と同様、これら凸部のいずれも、積層方向から見て長さＬ、幅Ｗであり、また、積層方向（Ｚ方向）の高さはＨ（積層された隣のセパレータ３０に接触しない高さ）の実質的に直方体であるとする。
具体的には、図１１（Ａ）およびその拡大図である図１２に示すように、第一セパレータ３１の表面（ここでは正面）であって、Ｙ軸方向において融着部３５ａとほぼ同一の位置且つ上記長さＬがＹ軸方向にほぼ平行となるよう凸部５１ａ、５２ａがＸ軸方向で融着部３５ａを挟むように一定間隔を空けて配置される。また、第一セパレータ３１の表面（ここでは正面）であって、Ｘ軸方向において融着部３６ｂとほぼ同一の位置且つ上記長さＬがＸ軸方向にほぼ平行となるよう凸部５１ｂ、５２ｂがＹ軸方向で融着部３６ｂを挟むように一定間隔を空けて配置される。これら凸部は、積層方向において、負極板本体２１の面内には形成されない。
また、図１１（Ｂ）（および図１２参照）に示すように、第一セパレータ３１の表面（ここでは背面）であって、Ｙ軸方向において融着部３５ａとほぼ同一の位置且つ上記長さＬがＹ軸方向にほぼ平行となるよう、凸部５３ａ、５４ａがＸ軸方向で融着部３５ａを挟むように一定間隔を空けて配置される。このとき、凸部５３ａ、５４ａは、積層方向（Ｚ軸方向）から見て、凸部５１ａ、５２ａに重ならず且つ凸部５１ａと凸部５２ａとを結ぶ直線の線状に凸部５１ａと凸部５２ａとによって挟まれる位置に配置される。また、第一セパレータ３１の表面（ここでは裏面）であって、Ｘ軸方向において融着部３６ｂとほぼ同一の位置且つ上記長さＬがＸ軸方向にほぼ平行となるよう凸部５３ｂ、５４ｂがＹ軸方向で融着部３６ｂを挟むように一定間隔を空けて配置される。このとき、凸部５３ｂ、５４ｂは、積層方向（Ｚ軸方向）から見て、凸部５１ｂ、５２ｂに重ならず且つ凸部５１ｂと凸部５２ｂとを結ぶ直線の線状に凸部５１ｂと凸部５２ｂとによって挟まれる位置に配置される。
これら凸部５１ａ、５２ａ、５３ａ、５４ａ、５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ、５４ｂは、積層方向において、負極板本体２１の面内には形成されない。
また、図１１（Ｂ）（および図１２参照）に示すように、第一セパレータ３１の表面（ここでは背面）であって、Ｙ軸方向において融着部３５ａとほぼ同一の位置且つ上記長さＬがＹ軸方向にほぼ平行となるよう、凸部５３ａ、５４ａがＸ軸方向で融着部３５ａを挟むように一定間隔を空けて配置される。このとき、凸部５３ａ、５４ａは、積層方向（Ｚ軸方向）から見て、凸部５１ａ、５２ａに重ならず且つ凸部５１ａと凸部５２ａとを結ぶ直線の線状に凸部５１ａと凸部５２ａとによって挟まれる位置に配置される。また、第一セパレータ３１の表面（ここでは裏面）であって、Ｘ軸方向において融着部３６ｂとほぼ同一の位置且つ上記長さＬがＸ軸方向にほぼ平行となるよう凸部５３ｂ、５４ｂがＹ軸方向で融着部３６ｂを挟むように一定間隔を空けて配置される。このとき、凸部５３ｂ、５４ｂは、積層方向（Ｚ軸方向）から見て、凸部５１ｂ、５２ｂに重ならず且つ凸部５１ｂと凸部５２ｂとを結ぶ直線の線状に凸部５１ｂと凸部５２ｂとによって挟まれる位置に配置される。
これら凸部５１ａ、５２ａ、５３ａ、５４ａ、５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ、５４ｂは、積層方向において、負極板本体２１の面内には形成されない。
この構成により、上記当初の積層配置に積層された正極板１０が、電池使用時に振動等により電池缶の下方向（−Ｙ方向）に位置ズレした場合においても、隣り合う２つの袋状のセパレータ３０の間に介在している当該正極板１０については、凸部５１ａ、５２ａ、５３ａ、５４ａがその正極板本体１１を支えて保持することになる。よって、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Ｚ軸方向）における互いの面において重なっていない部分の面積を極力低減することができる。
さらに、この構成によれば、隣り合う袋状のセパレータ３０同士が２箇所で噛み合う、すなわちＸ軸方向における凸部５１ａ、５２ａと凸部５３ａ、５４ａとの噛み合いと、Ｙ軸方向における凸部５１ｂ、５２ｂと凸部５３ｂ、５４ｂによる噛み合いがなされるように積層されているので、上記振動等によっても、互いのセパレータ３０同士の位置ズレを極力低減することができる。
なお、上記正面および背面の各々の凸部を近接して配置させるほど、上記噛み合いの効果を増大させ、上記位置ズレを効果的に防止できるので、これら凸部は、別部材として酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等のセラミックス等を用い、マスキング法やプリンティング法等で微細加工して形成するのが望ましい。
上記実施形態と同様、袋状のセパレータ３０の中で負極板本体２１は位置決めされている。従って、積層型電池において、複数の負極板本体２１同士の位置ズレが防止され、その間に積層される正極板本体も上述のとおり凸部で保持されるので、電池性能の低下を抑え、高性能の電池を提供することができる。
さらに、この構成によれば、隣り合う袋状のセパレータ３０同士が２箇所で噛み合う、すなわちＸ軸方向における凸部５１ａ、５２ａと凸部５３ａ、５４ａとの噛み合いと、Ｙ軸方向における凸部５１ｂ、５２ｂと凸部５３ｂ、５４ｂによる噛み合いがなされるように積層されているので、上記振動等によっても、互いのセパレータ３０同士の位置ズレを極力低減することができる。
なお、上記正面および背面の各々の凸部を近接して配置させるほど、上記噛み合いの効果を増大させ、上記位置ズレを効果的に防止できるので、これら凸部は、別部材として酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等のセラミックス等を用い、マスキング法やプリンティング法等で微細加工して形成するのが望ましい。
上記実施形態と同様、袋状のセパレータ３０の中で負極板本体２１は位置決めされている。従って、積層型電池において、複数の負極板本体２１同士の位置ズレが防止され、その間に積層される正極板本体も上述のとおり凸部で保持されるので、電池性能の低下を抑え、高性能の電池を提供することができる。
本変形例では、上述のように２箇所での噛み合いをする構成としているが、凸部５１ａ、５２ａ、５３ａ、５４ａと同様の配置・構成の凸部を融着部３５ｂの近傍に形成し、また、凸部５１ｂ、５２ｂ、５３ｂ、５４ｂと同様の配置・構成の凸部を融着部３６ａの近傍に形成し、袋状のセパレータ３０に内包される負極板本体２１の全ての辺にそれぞれ対応する融着部の近傍、すなわち４箇所で噛み合いをする構成としてもよい。こうすれば、より効果的に電池性能の低下を抑え、高性能な電池を提供することができる。
なお、上記実施形態およびその変形例においては、いずれの凸部も積層方向において、負極板本体２１の面内には形成されていない。しかしながら、凸部の材料を多孔質体、例えば上記酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等のセラミックスにすれば、イオン伝導性を確保できるので、積層方向から見て負極板本体２１の面内に形成してもよい。このようにすれば、負極板本体２１と正極板本体１１の積層方向（Ｚ軸方向）における互いの面において重なっていない部分が生じないので、さらに高性能の電池を提供することが可能となりうる。
以上の上記実施形態およびその変形例は、積層型の電池に適用可能である。
以上の参考例およびその変形例では凸部を袋状のセパレータ自身を突出させて形成したが、上記実施形態と同様、参考例およびその変形例の凸部を別部材で形成してもよい。
また、上記実施形態およびその変形例では凸部を袋状のセパレータ３０とは異なる別部材で形成したが、参考例と同様、上記実施形態およびその変形例の凸部を袋状のセパレータ自身を突出させて形成してもよい。
また、上記実施形態およびその変形例では凸部を袋状のセパレータ３０とは異なる別部材で形成したが、参考例と同様、上記実施形態およびその変形例の凸部を袋状のセパレータ自身を突出させて形成してもよい。
参考例、上記実施形態、およびそれらの変形例では、第一電極板（例えば負極板２０）を内包した袋状のセパレータ３０を形成した上で、当該袋状セパレータ３０の表面に第二電極板（例えば正極板１０）を積層していた。しかしながら、積層型の電池に適用する場合には、第一セパレータ３１又は第二セパレータ３２にその表面から突出する凸部を形成した後、第二セパレータ３２と、負極板２０と、第一セパレータ３１と、正極板１０とをかかる順序で順次積層した単位を複数積層し、当該積層の後に、積層した複数の第一および第二セパレータをまとめて融着して融着部を形成することで、複数の第一および複数の第二セパレータが互いに接続された袋状のセパレータとしてもよい。すなわち、複数の袋状のセパレータ３０同士がそれらの融着部で互いに接続された構成としてもよい。
この場合においても、上述と同様の効果が得られる。
この場合においても、上述と同様の効果が得られる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態およびそれら変形例に限定されるものではない。すなわち本発明の主旨を逸脱しない範囲内で多様な変形が可能である。
１０：正極板、１１：正極板本体、１９：正極タブ、２０：負極板、２１：負極板本体、２９：負極タブ、３０：袋状のセパレータ、３１：第一セパレータ、３２：第二セパレータ、４０，４０ａ，４０ｂ，４１ａ，４１ｂ，４０ｃ，４２，５５ａ，５５ｂ，５６：凸部
Claims (4)
- 複数の第一電極板と、
複数の前記第一電極板をそれぞれ内包した袋状セパレータと、
複数の前記袋状セパレータのうちの第一袋状セパレータと第二袋状セパレータとで挟まれて積層されている第二電極板と、
前記第一袋状セパレータにおける前記第二袋状セパレータ側に表面に形成され、前記表面から突出した２つの凸部と、
前記第二袋状セパレータにおける前記第一袋状セパレータ側に表面に形成され、前記表面から突出した２つの凸部とを有し、
前記第一袋状セパレータの１つの前記凸部と前記第二袋状セパレータの１つの前記凸部とで前記第二電極板を保持するとともに、前記第一袋状セパレータの前記２つの凸部と前記第二袋状セパレータの前記２つの凸部とは互いに噛み合うように配置されていることを特徴とする電池。 - 前記第一電極板は負極板であり、前記第二電極板は正極板であることを特徴とする請求項１に記載の電池。
- 前記凸部は前記袋状セパレータ自身が突出したものであることを特徴とする請求項２に記載の電池。
- 前記凸部は前記袋状セパレータとは別部材であることを特徴とする請求項２に記載の電池。
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