JP5454656B1 - 蓄電装置、及び、蓄電装置の製造方法 - Google Patents

蓄電装置、及び、蓄電装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】製造の容易な蓄電装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】正極、セパレータ、及び、負極がこの順に積層された電極組立体と、電極組立体の上に配置された短絡ユニット４０と、を備える。短絡ユニット４０は、絶縁層３２と、絶縁層３２の一方の主面（第一主面）上に配置された負極金属箔１２と、絶縁層３２の他方の主面（第二主面）上に配置されて負極金属箔１２と対向する正極金属箔２２とを有する。絶縁層３２の一方の主面（第一主面）は、負極金属箔１２に溶着された第一溶着部３２ａ１を有し、絶縁層３２の他方の主面（第二主面）は、正極金属箔２２に溶着された第二溶着部３２ａ２を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電装置、及び、蓄電装置の製造方法に関する。
従来より、金属箔、絶縁体、及び、金属箔を有する短絡ユニットを外側に配した電池が知られている。このような電池では、釘刺しや圧壊時に短絡ユニットを短絡させることにより、短絡ユニットよりも内側にある、正極及び負極間の充電容量を低下させることができ、その後の正極及び負極の短絡による電池の内部の過熱を抑制することができる。
特開２００１−６８１５６号公報
しかしながら、上述の短絡ユニットを有する蓄電装置は、組み立てが煩雑である。本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、製造の容易な蓄電装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明に掛かる蓄電装置は、正極、セパレータ、及び、負極がこの順に積層された電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、前記電極組立体と前記ケースとの間に配置された短絡ユニットと、を備える。
前記短絡ユニットは、絶縁層と、前記絶縁層の一方の主面である第一主面上に配置された第一金属箔と、前記絶縁層の他方の主面である第二主面上に配置されて前記第一金属箔と対向する第二金属箔とを有する。
前記第一主面は、前記第一金属箔に溶着された第一溶着部を有し、前記第二主面は、前記第二金属箔に溶着された第二溶着部を有する。
本発明によれば、絶縁層、第一金属箔、及び第二金属箔が接着剤などを用いずにサブアセンブリとなっているので、短絡ユニットの製造が容易となる。
ここで、前記第一溶着部は、前記第一金属箔における前記第二金属箔と対向する部分の内の少なくとも周辺部に有り、前記第二溶着部は、前記第二金属箔における前記第一金属箔と対向する部分の内の少なくとも周辺部にあることが好ましい。
この場合、絶縁層と２つの金属箔との固定強度を高くしやすい。
また、前記第一主面は、さらに、前記第一金属箔における前記第二金属箔と対向する部分に接しかつ溶着されていない第一非溶着部を有し、前記第二主面は、さらに、前記第二金属箔における前記第一金属箔と対向する部分に接しかつ溶着されていない第二非溶着部を有し、前記第一溶着部は、前記第一主面上で前記第一非溶着部を挟むように配置され、前記第二溶着部は、前記第二主面上で前記第二非溶着部を挟むように配置されることが好ましい。
この場合、短絡ユニットが外力などで変形した場合に、絶縁層が溶着部により金属箔に固定されているため、金属箔の変形に伴って絶縁層の非溶着部が引き延ばされて破断しやすくなり、釘刺しや圧壊などの外力が掛かった場合に第一金属箔と第二金属箔を短絡させることが容易である。
また、前記第一非溶着部、及び前記第二非溶着部は、前記第一主面、及び前記第二主面に垂直な方向から見て重なる位置に設けられることが好ましい。
また、前記第一溶着部、及び前記第二溶着部は、前記第一主面、及び前記第二主面に垂直な方向から見て重なる位置に設けられることが好ましい。
このような短絡ユニットは、樹脂層を一対の金属箔で挟んだ状態で、一度に樹脂層の上面と下面とを各金属箔に溶着することにより製造できるので、製造しやすい。
本発明に掛かる別の蓄電装置は、正極、セパレータ、及び、負極がこの順に積層された電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、前記電極組立体と前記ケースとの間に配置された短絡ユニットと、を備える。
前記短絡ユニットは、第一絶縁層、第一金属箔、第二絶縁層、第二金属箔、及び、第三絶縁層をこの順に有する。
前記第一絶縁層は前記第一金属箔の側面よりも外側に延びている端部を有し、前記第二絶縁層は前記第一金属箔及び前記第二金属箔の側面よりも外側に延びている端部を有し、前記第三絶縁層は前記第二金属箔の側面よりも外側に延びている端部を有する。
前記第一絶縁層の端部と前記第二絶縁層の端部とが溶着され、前記第二絶縁層の端部と前記第三絶縁層の端部とが溶着されている。
本発明によれば、三つの絶縁層、第一金属箔、及び第二金属箔が接着剤などを用いずにサブアセンブリとなっているので、製造工程での短絡ユニットの取り扱いが容易となる。
本発明に掛かる蓄電装置は、リチウムイオン二次電池であることが好ましい。
本発明に掛かる蓄電装置の製造方法は、絶縁層の一方の主面である第一主面を第一金属箔と溶着し、及び、前記絶縁層の他方の主面である第二主面を、前記第一金属箔と対向する第二金属箔と溶着して、短絡ユニットを製造し、前記短絡ユニットと、正極、セパレータ、及び、負極がこの順に積層された電極組立体とを積層する工程を備える。
本発明に掛かる別の蓄電装置の製造方法は、第一金属箔を第一絶縁層及び第二絶縁層間に挟んだ状態で前記第一絶縁層の端部及び前記第二絶縁層の端部同士を溶着し、及び、第二金属箔を前記第二絶縁層及び第三絶縁層間に挟んだ状態で前記第二絶縁層の端部及び第三絶縁層の端部同士を溶着して、短絡ユニットを製造し、前記短絡ユニットと、正極、セパレータ、及び、負極がこの順に積層された電極組立体とを積層する。
本発明によれば、製造の容易な蓄電装置及びその製造方法が提供される。
図１は、第一実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の概略断面図である。 図２は、図１の短絡ユニットの概略断面図である。 図３は、図２の上面図である。 図４（ａ）は、第二実施形態にかかる短絡ユニットの概略断面図、図４（ｂ）は、第二実施形態にかかる短絡ユニットの別態様の概略断面図である。 図５は、図４（ａ）の短絡ユニットの上面図である。 図６（ａ），図６（ｂ）は、それぞれ第一実施形態にかかる短絡ユニットの変形態様の一例である。 図７（ａ），図７（ｂ）は、それぞれ第一実施形態にかかる短絡ユニットの変形態様の一例である。
本発明に掛かる実施形態を、図面を参照して説明する。
（第一実施形態）
図１に示すように、第一実施形態に掛かるリチウムイオン二次電池１００は、電極組立体５０、短絡ユニット４０、４０、ケース１１、及び、電極組立体５０に接続されたリード７、８を主として備えている。
（電極組立体５０）
電極組立体５０は、負極１０、正極２０、セパレータ３０をそれぞれ複数有し、負極１０及び正極２０がセパレータ３０を介して交互に積層されている。
（負極１０）
負極１０は、負極金属箔１２と、この負極金属箔１２の両面に形成された負極活物質層１４とを有している。負極金属箔１２は、負極活物質層１４が形成されていないタブ部１２ａを有する。
負極金属箔１２は導電材料からなる。負極金属箔１２の材料の例は、ステンレス鋼、チタン、ニッケル、アルミニウム、銅などの金属材料または導電性樹脂である。特に、金属箔１２の材料として、銅が好適である。負極金属箔１２の厚みは特に限定されないが、例えば、５〜２５μｍとすることができる。また、負極活物質層１４の厚みも特に限定されないが、例えば、４０〜１００μｍとすることができる。
負極活物質層１４は、負極活物質、バインダを含み、必用に応じて導電助剤を含むことができる。
負極活物質の例は、リチウムを吸蔵、放出可能な炭素系材料、リチウムと合金化可能な元素、リチウムと合金化可能な元素を有する元素化合物、あるいは高分子材料である。
炭素系材料の例は、難黒鉛化性炭素、人造黒鉛、コークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭あるいはカーボンブラック類である。ここで、有機高分子化合物焼成体とは、フェノール類やフラン類などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。
リチウムと合金化可能な元素の例は、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｆｒ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、１ｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂｉである。中でも、リチウムと合金化可能な元素は、珪素（Ｓｉ）または錫（Ｓｎ）であるとよい。
リチウムと合金化可能な元素を有する元素化合物の例は、ＺｎＬｉＡｌ、ＡｌＳｂ、ＳｉＢ４、ＳｉＢ６、Ｍｇ２Ｓｉ、Ｍｇ２Ｓｎ、Ｎｉ２Ｓｉ、ＴｉＳｉ２、ＭｏＳｉ２、ＣｏＳｉ２、ＮｉＳｉ２、ＣａＳｉ２、ＣｒＳｉ２、Ｃｕ５Ｓｉ、ＦｅＳｉ２、ＭｎＳｉ２、ＮｂＳｉ２、ＴａＳｉ２、ＶＳｉ２、ＷＳｉ２、ＺｎＳｉ２、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｓｉ２Ｎ２Ｏ、ＳｉＯｖ（０＜ｖ≦２）、ＳｎＯｗ（０＜ｗ≦２）、ＳｎＳｉＯ３、ＬｉＳｉＯあるいはＬｉＳｎＯである。リチウムと合金化反応可能な元素を有する元素化合物の例は、珪素化合物または錫化合物であることがよい。珪素化合物は、ＳｉＯｘ（０．５≦ｘ≦１．５）であることがよい。錫化合物は、例えば、スズ合金（Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｏ−Ｓｎ合金等）などが使用できる。
高分子材料の例は、ポリアセチレン、ポリピロールである。
バインダの例は、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリノレ基含有樹脂である。バインダの量は、活物質１００質量部に対して、１〜３０質量部とすることができる。
導電助剤の例は、カーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック(AB) 、ケッチェンブラック(登録商標) (KB) 、気相法炭素繊維(VaporGrown Carbon Fiber : VGCF) 等の炭素系粒子である。これらは、単独で、または二種以上組み合わせて添加することができる。導電助剤の使用量については、特に限定されないが、例えば、１００質量部の活物質に対して、１〜３０質量部とすることができる。
（正極２０）
正極２０は、正極金属箔２２と、この正極金属箔２２の両面に形成された正極活物質層２４とを有している。正極金属箔２２の端には、正極活物質層２４が形成されていないタブ部２２ａを有する。
正極金属箔２２は導電材料からなる。正極金属箔２２の材料の例は、アルミニウムなどの金属である。
正極活物質層２４は、正極活物質、バインダを含み、必用に応じて導電助剤を含むことができる。バインダや導電助剤の例及び配合量は、負極１０で記載したのと同様とすることができる。
正極活物質は、リチウム二次電池用の正極活物質であれば特に限定されない。正極活物質の例は、リチウム化合物である。例えばリチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物などのリチウム金属複合酸化物などを用いることが出来る。また正極活物質として他の金属化合物あるいは高分子材料を用いることも出来る。他の金属化合物としては、例えば酸化チタン、酸化バナジウムあるいは二酸化マンガンなどの酸化物、または硫化チタンあるいは硫化モリブデンなどの二硫化物が挙げられる。高分子材料としては例えばポリアニリンあるいはポリチオフェンなどの導電性高分子が挙げられる。
特に正極活物質は、一般式：ＬｉＣｏｐＮｉｑＭｎｒＯ２（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１、０＜ｐ≦１、０≦ｑ＜１、０≦ｒ＜１）で表されるリチウム金属複合酸化物を含むことが好ましい。
上記複合金属酸化物として、例えばＬｉＣｏ１／３Ｎｉ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２、ＬｉＮｉ０．６Ｃｏ０．２Ｍｎ０．２Ｏ２、ＬｉＮｉ０．５ＣＯ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２、ＬｉＣｏＭｎＯ２を用いることができる。中でもＬｉＣｏ１／３Ｎｉ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２は、熱安定性の点で好ましい。
また、正極活物質は、一般式：ＬｉＣｏｐＮｉｑＭｎｒＤｓＯ２（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１、０＜ｐ≦１、０≦ｑ＜１、０≦ｒ＜１、０＜ｓ＜１）で表されるリチウム金属複合酸化物を含むことも好ましい。Ｄは、Ａｌ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｗ，Ｚｒ，Ｍｏ，Ｆｅ，Ｎａから成る群から選択される少なくとも１つの元素である。
（セパレータ３０）
セパレータ３０は、正極２０と負極１０とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させる。セパレータ３０の例は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＥＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、あるいはポリエチレン（ＰＥ）などの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミックス製の多孔質膜である。正極２０の正極活物質層２４及び負極１０の負極活物質層１４がセパレータ３０に接触し、正極活物質層２４及び負極活物質層１４はセパレータ３０を介して対向している。
セパレータ３０は、図１に示すように、正極活物質層２４及び負極活物質層１４の側面よりも外側に延びていることが好ましい。また、一対のセパレータ３０が、正極２０又は負極１０を取り囲むように袋を形成していても良い。セパレータ３０の厚みは、１０〜５０μｍとすることができる。
（短絡ユニット４０）
短絡ユニット４０は、正極金属箔（第二金属箔）２２、絶縁層３２、及び、負極金属箔（第一金属箔）１２を有し、これらが電池の外側からこの順に積層されている。短絡ユニット４０は、電極組立体５０の上と下とにそれぞれ設けられている。
図２及び図３に示すように、正極金属箔２２は、絶縁層３２を間に挟んで負極金属箔１２と対向する矩形形状の本体部２２ｂと、負極金属箔１２と対向しないタブ部２２ａとを有する。負極金属箔１２は、絶縁層３２を間に挟んで正極金属箔２２と対向する矩形形状の本体部１２ｂと、正極金属箔２２と対向しないタブ部１２ａとを有する。本体部２２ｂは絶縁層３２の上面（一方の主面であり、第一主面と呼ぶことがある）と、本体部１２ｂは絶縁層３２の下面（他方の主面であり、第二主面と呼ぶことがある）と接触している。図３に示すように絶縁層３２は矩形形状を有し、図２及び図３に示すように、絶縁層３２の端部は本体部２２ｂ，１２ｂの側面よりも外に突出している。図２に示すように、タブ部１２ａ、２２ａは、絶縁層３２の側面よりも外に突出している。なお、主面とは層の厚み方向の両端の面である。
絶縁層３２の材料は、電気絶縁性を有すれば特に限定されないが、樹脂材料が好ましい。樹脂材料の中でも、熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂としては、セパレータ３０で挙げたものを使用できる。絶縁層３２は、多孔質でもよいが、多孔質である必要はない。絶縁層３２の厚みは、セパレータ３０と同様にすることができる。
図２及び図３に示すように、絶縁層３２の上面は、正極金属箔（第二金属箔）２２の本体部２２ｂと溶着された溶着部（第二溶着部）３２ａ２を有する。絶縁層３２の下面は、負極金属箔（第一金属箔）１２の本体部１２ｂと融着された溶着部（第一溶着部）３２ａ１を有する。本実施形態では、図３に示すように、溶着部３２ａ１，３２ａ２は、矩形の本体部２２ｂ及び本体部１２ｂの外周部に環状に形成されている。また、絶縁層３２の上面は、溶着部３２ａ２よりも内側に、正極金属箔２２の本体部２２ｂと接触しつつ本体部２２ｂと溶着されていない非溶着部（第一非溶着部）３２ｂ２を有する。また、絶縁層３２の下面は、溶着部３２ａ１よりも内側に、負極金属箔１２の本体部１２ｂ２と接触しつつ本体部１２ｂと溶着されていない非溶着部（第二非溶着部）３２ｂ１を有する。第一非溶着部３２ｂ２と、第二非溶着部３２ｂ１とは、絶縁層３２の上面もしくは下面に垂直な方向から見た時、重なっている。
このような短絡ユニット４０は、絶縁層３２の一方の主面（第一主面）を正極金属箔２２と溶着し、絶縁層３２の他方の主面（第二主面）を負極金属箔と溶着することにより得ることができる。例えば、正極金属箔２２、絶縁層３２、及び負極金属箔１２をこの順に積層して積層体を得て、その後、溶着部３２ａ１、３２ａ２の形状に対応する一対の溶着部材でこの積層体を挟み、溶着部材の主面を加熱すればよい。熱ではなく、超音波、高周波などにより溶着を行っても良い。また、絶縁層３２の一方の主面（第一主面）を正極金属箔２２と溶着する工程と、絶縁層３２の他方の主面（第二主面）を負極金属箔１２と溶着する工程を別々に行っても良い。
（ケース１１）
ケース１１は、電極組立体５０、一対の短絡ユニット４０、４０、及び電解液（図示略）を収容する。ケース１１の材料や形態は特に限定されず、樹脂、金属などを公知の種々の物を使用できる。
（電解液）
電解液は、電解質と、この電解質を溶解する溶媒とを含む。電解質は、負極活物質層１４、セパレータ３０、正極活物質層２４内に含浸されている。
電解質の例は、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２等のリチウム塩である。
溶媒の例は、環状エステル類、鎖状エステル類、エーテル類である。これらの溶媒を２種以上混合することもできる。環状エステル類の例は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ガンマブチロラクトン、ビニレンカーボネート、２−メチル−ガンマブチロラクトン、アセチル−ガンマプチロラクトン、ガンマバレロラクトンである。鎖状エステル類の例は、メチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジブチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、プロピオン酸アルキルエステル、マロン酸ジアルキルエステル、酢酸アルキルエステルである。エーテル類の例は、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、１，２−ジブトキシエタンである。
電解液における電解質の濃度は、例えば、０．５〜１．７ｍｏｌ／Ｌとすることができる。電解液は、ゲル化剤を含んでいても良い。
（リード）
リード７は全ての負極金属箔１２のタブ部１２ａに接続されており、負極金属箔１２の電位が全て同一とされる。リード８は全ての正極金属箔２２のタブ部２２ａに接続されており、正極金属箔２２の電位が全て同一とされる。リード７、８の端部は、ケース１１の外部に出ている。
このようなリチウムイオン二次電池は、電極組立体５０の上下に上述の短絡ユニットを積層し、電解液共にケース内に収容し、シールすることにより製造できる。
（作用効果）
本実施形態にかかる蓄電装置１００によれば、絶縁層３２の溶着部３２ａ１，３２ｂ１が負極金属箔１２、正極金属箔２２に溶着され、これらが接着剤などを用いずにサブアセンブリとして一体化されている。したがって、短絡ユニットの製造が容易となる。
また、溶着部３２ａ１は、負極金属箔１２の本体部１２ｂの内の少なくとも周辺部に溶着され、溶着部３２ａ２は、正極金属箔２２の本体部２２ｂの内の少なくとも周辺部に溶着されているので、絶縁層３２と２つの金属箔１２、２２との固定強度を高くしやすい。
さらに、絶縁層３２が、負極金属箔の本体部１２ｂに接すると共に本体部１２ｂに溶着されていない非溶着部３２ｂ１、及び、正極金属箔２２における本体部２２ｂに接すると共に本体部２２ｂに溶着されていない非溶着部３２ｂ２を有する。さらに、非溶着部３２ｂ１，３２ｂ２の周りに溶着部３２ａ１，３２ａ２が配置されている。したがって、短絡ユニット４０が外力などで変形した場合に、絶縁層３２の溶着部３２ａ１，３２ａ２が金属箔２２、１２に溶着されている一方で、第一非溶着部３２ｂ１、及び第二非溶着部３２ｂ２は重なっているため、金属箔の変形に伴って絶縁層３２の非溶着部３２ｂ１，３２ｂ２が引き延ばされて破断しやすくなり、釘刺しや圧壊などの外力が掛かった場合に正極金属箔２２と負極金属箔１２を短絡させることが容易である。
さらに、溶着部３２ａ１及び溶着部３２ａ２が、絶縁層３２の主面に垂直な方向から見て重なる位置に設けられているので、このような短絡ユニット４０は、１回の溶着により容易に製造されうる。
なお、ＰＴＦＥ，ＰＰ，ＰＥＴ，ＰＥ等の熱可塑性樹脂延伸フィルムを短絡ユニット４０の絶縁層３２に用いることができる。この場合、非溶着部３２ｂ１、３２ｂ２は相対的に結晶化度が高い一方、溶着部３２ａは相対的に結晶化度が低くなる。これは、延伸すると分子鎖が配向して結晶化度が高くなるが、溶着部では溶着時の熱等により分子鎖が再び不規則化して結晶化度が低くなるためである。この場合、外力が掛かった場合には、絶縁層３２の溶着部と非溶着部との間で亀裂が生じることが多く、より一層、短絡ユニットに外力が掛かった場合に、短絡を生じさせることが容易となる。
（第二実施形態）
続いて、本発明の第二実施形態に掛かるリチウムイオン二次電池について図４（ａ）及び図５を参照して説明する。本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池が、第一実施形態にかかる電池と異なる点は、短絡ユニット４０だけであるので、これについてのみ説明する。
短絡ユニット４０は、絶縁層（第一絶縁層）３６、正極金属箔（第二金属箔）２２、絶縁層（第二絶縁層）３２、及び、負極金属箔（第一金属箔）１２、絶縁層（第三絶縁層）３４を有し、これらが電池の外側からこの順に積層されている。
図５に示すように、正極金属箔２２は、矩形形状の絶縁層３２を間に挟んで負極金属箔１２と対向する矩形形状の本体部２２ｂと、負極金属箔１２と対向しないタブ部２２ａとを有する。負極金属箔１２は、絶縁層３２を間に挟んで正極金属箔２２と対向する矩形形状の本体部１２ｂと、正極金属箔２２と対向しないタブ部１２ａとを有する。図４及び図５に示すように、本体部２２ｂは絶縁層３６及び絶縁層３２と接触し、本体部１２ｂは絶縁層３２及び絶縁層３４と接触している。
図５に示すように、絶縁層３２、３４、３６はそれぞれ矩形形状を有する。図４及び図５に示すように、絶縁層３２の端部３２ｃは本体部２２ｂ，１２ｂの側面よりも外に突出している。絶縁層３６の端部３６ｃは、本体部２２ｂ、１２ｂの側面よりも外に突出している。絶縁層３４の端部３４ｃは、本体部２２ｂ、１２ｂの側面よりも外に突出している。図５に示すように、金属箔１２、２４のタブ部１２ａ、２２ａは、絶縁層３２、３４、３６の側面よりも外に突出している。
図４に示すように、絶縁層３４の端部３４ｃと絶縁層３２の端部３２ｃとが溶着され、絶縁層３２の端部３２ｃと絶縁層３６の端部３６ｃとが溶着されている。図５に示すように、溶着された部分は、絶縁層３２、３４、３６の端部３２ｃ、３４ｃ、３６ｃが重なる部分の内、タブ２２ａ，１２ａが突出する辺を除いた３辺である。
絶縁層３４、３６の材料や厚みは、絶縁層３２と同様とすることができる。
このような短絡ユニット４０は、正極金属箔２２を絶縁層３６及び絶縁層３４間に挟んだ状態で絶縁層３６の端部３６ｃ及び絶縁層３４の端部３４ｃ同士を溶着し、負極金属箔１２を絶縁層３２及び絶縁層３４間に挟んだ状態で絶縁層３２の端部３２ｃ及び絶縁層３４の端部３４ｃ同士を溶着することにより得ることができる。例えば、絶縁層３６、正極金属箔２２、絶縁層３２、負極金属箔１２、及び絶縁層３４をこの順に積層して積層体を得て、その後、絶縁層３２、３４、３６の縁部３２ｃ，３４ｃ，３６を溶着部材で挟み、溶着部材の表面を加熱することにより得ることができる。熱ではなく、超音波、高周波などにより溶着を行っても良い。そして、電極組立体５０の上下に上述の短絡ユニット４０を積層し、電解液共にケース内に収容し、シールすることによりリチウムイオン二次電池を製造できる。
本実施形態においても、一対の金属箔１２、２２、及び絶縁層３２、３４、３６が接着剤などを用いずにサブアセンブリとして一体化されている。したがって、製造工程での短絡ユニット４０の製造が容易となる。
本発明は、上記実施形態に限定されず、様々な変形態様が可能である。例えば、電極組立体５０の構成は上記実施形態に限定されない。例えば、正極２０及び負極１０の積層数は特に限定されない。
また、上記実施形態の電極組立体５０では、負極１０が両方の最外層とされているが、正極が両方の最外層とされていても良く、正極と負極が最外層を構成していても良い。
また、一対のセパレータ３０が、正極２０又は負極１０を収容するセパレータ袋を構成していても良い。
また、短絡ユニット４０の正極金属箔２２と負極金属箔１２との順番が逆転しても良く、短絡ユニット４０と、電極組立体５０との間に別の絶縁層を設けても良い。
また、第一実施形態にかかる短絡ユニット４０において、溶着部３２ａ１，３２ａ２の形態も様々な形態に変形することができる。例えば、図６（ａ）に示すように、溶着部３２ａ１，３２ａ２は、金属箔１２、２２の本体部１２ｂ、２２ｂの２つの短辺側の端部のみに形成され、非溶着部３２ｂ１、ｂ２が、溶着部３２ａ１，３２ｂ１の間にあることができる。
また、図６（ｂ）に示すように、溶着部３２ａ１，３２ａ２は、金属箔１２、２２の本体部１２ｂ、２２ｂの４つの角部のみに形成され、非溶着部３２ｂ１、ｂ２が、溶着部３２ａ１，３２ｂ１の間にあることもできる。
また、図７（ａ）に示すように、溶着部３２ａ１，３２ａ２は、金属箔１２、２２の本体部１２ｂ、２２ｂの全面に形成されていることもできる。
また、図７（ｂ）に示すように、溶着部３２ａ１，３２ａ２は、金属箔１２、２２の本体部１２ｂ、２２ｂに、互いに離間されてマトリクス状に配置された多数のスポットとして形成され、非溶着部３２ｂ１、ｂ２は溶着部３２ａ１，３２ｂ１の間にあることもできる。
また、第一実施形態において、溶着部３２ａ１，３２ａ２の位置を、絶縁層３２の主面に垂直な方向から見て重ならない位置に設けても実施は可能である。
また、第一及び第二実施形態において、金属箔の本体部の形状も矩形形状に限定されず、また、タブ部の形状も特に限定されない。また、絶縁層の平面形状も矩形に限定されるものではない。
また、第二実施形態にかかる短絡ユニット４０において、図４（ｂ）に示すように、絶縁層３６、３４、３２が一枚の絶縁シートを折りたたんだものであってもよい。
また、第二実施形態にかかる短絡ユニット４０において、絶縁層の端部の溶着位置も特に３辺に限定されず、２辺でも良いし、また、４辺、すなわち、タブ１２ａ，２２ａが出る側のタブ間を溶着しても良い。
また、第二実施形態にかかる短絡ユニット４０の絶縁層３２が、第一実施形態のような溶着部や非溶着部を有することもできる。
また、上述の蓄電装置は、リチウムイオン二次電池であるが、これ以外の蓄電装置、例えば、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどに適用することも可能である。
１０…負極、１２…負極金属箔（第一金属箔）、１２ｂ…本体部（対向する部分）、２０…正極、２２…正極金属箔（第二金属箔）、２２ｂ…本体部（対向する部分）、３０…セパレータ、３２…絶縁層（第二絶縁層）、３２ａ１…溶着部（第一溶着部）、３２ａ２…溶着部（第二溶着部）、３２ｂ１…非溶着部（第一非溶着部）、３２ｂ２…非溶着部（第二非溶着部）、３２ｃ…絶縁層の端部、３４…絶縁層（第三絶縁層）、３４ｃ…絶縁層の端部、３６…絶縁層（第一絶縁層）、３６ｃ…絶縁層の端部、４０…短絡ユニット、５０…電極組立体、１００…蓄電装置。

Claims (9)

  1. 正極、セパレータ、及び、負極がこの順に積層された電極組立体と、
    前記電極組立体を収容するケースと、
    前記電極組立体と前記ケースとの間に配置された短絡ユニットと、を備え、
    前記短絡ユニットは、
    絶縁層と、前記絶縁層の一方の主面である第一主面上に配置された第一金属箔と、前記絶縁層の他方の主面である第二主面上に配置されて前記第一金属箔と対向する第二金属箔とを有し、
    前記第一主面は、前記第一金属箔に溶着された第一溶着部を有し、
    前記第二主面は、前記第二金属箔に溶着された第二溶着部を有する、蓄電装置。
  2. 前記第一溶着部は、前記第一金属箔における前記第二金属箔と対向する部分の内の少なくとも周辺部に有り、前記第二溶着部は、前記第二金属箔における前記第一金属箔と対向する部分の内の少なくとも周辺部に有る請求項１記載の蓄電装置。
  3. 前記第一主面は、さらに、前記第一金属箔における前記第二金属箔と対向する部分に接しかつ溶着されていない第一非溶着部を有し、
    前記第二主面は、さらに、前記第二金属箔における前記第一金属箔と対向する部分に接しかつ溶着されていない第二非溶着部を有し、
    前記第一溶着部は、前記第一主面上で前記第一非溶着部を挟むように配置され、前記第二溶着部は、前記第二主面上で前記第二非溶着部を挟むように配置された、請求項１又は２に記載の蓄電装置。
  4. 前記第一非溶着部、及び前記第二非溶着部は、前記第一主面、及び前記第二主面に垂直な方向から見て重なる位置に設けられた請求項３に記載の蓄電装置。
  5. 前記第一溶着部、及び前記第二溶着部は、前記第一主面、及び前記第二主面に垂直な方向から見て重なる位置に設けられた請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
  6. 正極、セパレータ、及び、負極がこの順に積層された電極組立体と、
    前記電極組立体を収容するケースと、
    前記電極組立体と前記ケースとの間に配置された短絡ユニットと、を備え、
    前記短絡ユニットは、
    第一絶縁層、第一金属箔、第二絶縁層、第二金属箔、及び、第三絶縁層をこの順に有し、
    前記第一絶縁層は前記第一金属箔の側面よりも外側に延びている端部を有し、前記第二絶縁層は、前記第一金属箔及び前記第二金属箔の側面よりも外側に延びている端部を有し、前記第三絶縁層は前記第二金属箔の側面よりも外側に延びている端部を有し、
    前記第一絶縁層の端部と前記第二絶縁層の端部とが溶着され、
    前記第二絶縁層の端部と前記第三絶縁層の端部とが溶着された、蓄電装置。
  7. リチウムイオン二次電池である、請求項１〜６のいずれか一項記載の蓄電装置。
  8. 絶縁層の一方の主面である第一主面を第一金属箔と溶着し、及び、前記絶縁層の他方の主面である第二主面を、前記第一金属箔と対向する第二金属箔と溶着して、短絡ユニットを製造し、
    前記短絡ユニットと、正極、セパレータ、及び、負極がこの順に積層された電極組立体とを積層する、蓄電装置の製造方法。
  9. 第一金属箔を第一絶縁層及び第二絶縁層の間に挟んだ状態で前記第一絶縁層の端部及び前記第二絶縁層の端部同士を溶着し、及び、第二金属箔を前記第二絶縁層及び第三絶縁層の間に挟んだ状態で前記第二絶縁層の端部及び第三絶縁層の端部同士を溶着して、短絡ユニットを製造し、
    前記短絡ユニットと、正極、セパレータ、及び、負極がこの順に積層された電極組立体とを積層する、蓄電装置の製造方法。
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