JP5821728B2 - 蓄電素子 - Google Patents

Description

本発明は、正極と負極とがセパレータを介して捲回されて形成される電極体を備える蓄電素子に関する。

近年、世界的な環境問題への取り組みとして、ガソリン自動車からハイブリッド自動車または電気自動車への転換が推進されたり、電動自転車が普及するなど、リチウムイオン二次電池などの各種蓄電素子が広く活用されている。

そして、従来、このような蓄電素子においては、正極と負極とがセパレータを介して捲回されて形成される捲回型の電極体を容器内方に備えた電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような捲回型の電極体を有する電池では、当該電極体は長円筒状に捲回されて形成され、容器内方に収容されている。

特開２０１０−２１９０６０号公報

しかしながら、上記従来の捲回型の電極体を有する蓄電素子においては、長円筒状の当該電極体が容器から受ける応力が電極体の位置によって不均一になるため、蓄電素子の性能が低下するという問題がある。

例えば、長円筒状の電極体において、平面部分と曲面部分とが交差する部分に、容器からの応力が集中する。特に、電池の電極体は充放電を繰り返すことで膨張するため、経時的に当該応力の集中は大きくなる。このため、電極体の位置によって充放電反応が不均一になり、電池性能が低下する要因になる。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、捲回型の電極体を有する蓄電素子において、当該電極体が容器から受ける応力の均一性を向上させることができる蓄電素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、正極と負極とがセパレータを介して捲回軸周りに捲回されて形成される電極体を備える蓄電素子であって、前記電極体の前記捲回軸に垂直な断面の外縁は、当該断面の長手方向の端部ほど曲率半径が小さくなるように曲率が変化する第一曲線部を有する。

これによれば、捲回型の電極体を有する蓄電素子において、電極体の捲回軸に垂直な断面の外縁は、当該断面の長手方向の端部ほど曲率半径が小さくなるように曲率が変化する第一曲線部を有している。つまり、当該電極体において、平面部分と繋がる曲面部分が第一曲線部で形成されていれば、当該平面部分から当該曲面部分への変化が緩やかになる。このため、長円筒状の電極体において、平面部分と曲面部分とが交差する部分に応力が集中することを抑制することができる。これにより、捲回型の電極体を有する蓄電素子において、当該電極体が容器から受ける応力の均一性を向上させることができる。

また、好ましくは、前記第一曲線部は、クロソイド曲線、サイン半波長逓減曲線、マッコーネル曲線、レムニスケート曲線及び３次放物線のうちの少なくとも１つの緩和曲線に従って曲率が変化する。

これによれば、曲面部分を形成する第一曲線部は、クロソイド曲線、サイン半波長逓減曲線、マッコーネル曲線、レムニスケート曲線及び３次放物線のうちの少なくとも１つの緩和曲線に従って曲率が変化する。つまり、平面部分と繋がる曲面部分がいずれかの緩和曲線で形成されていれば、当該平面部分から当該曲面部分への変化がさらに緩やかになる。このため、長円筒状の電極体において、平面部分と曲面部分とが交差する部分に応力が集中することを抑制することができる。これにより、捲回型の電極体を有する蓄電素子において、当該電極体が容器から受ける応力の均一性を向上させることができる。

また、好ましくは、さらに、前記電極体を収容する容器を備え、前記電極体の前記捲回軸に垂直な断面の外縁は、さらに、前記第一曲線部に接続され前記容器の内面に押圧される押圧部を有する。

これによれば、電極体の捲回軸に垂直な断面の外縁は、第一曲線部に接続され容器の内面に押圧される押圧部を有している。つまり、電極体は押圧部で容器に押圧されるが、押圧部が第一曲線部に接続されているので、押圧部から第一曲線部への変化が緩やかになる。このため、押圧部によって形成される平面部分と、第一曲線部によって形成される曲面部分とが緩やかに変化するため、当該平面部分と当該曲面部分とが交差する部分に応力が集中することを抑制することができる。これにより、捲回型の電極体を有する蓄電素子において、当該電極体が容器から受ける応力の均一性を向上させることができる。

また、好ましくは、前記容器の内面の前記捲回軸に垂直な断面の形状は、前記第一曲線部に対応した形状を有する。

これによれば、蓄電素子の容器の内面の捲回軸に垂直な断面の形状は、第一曲線部に対応した形状を有している。つまり、電極体が容器に収容された場合に、電極体は容器の内面に沿った形状に整形されるため、電極体の曲面部分が第一曲線部で形成される形状に整形される。このため、電極体の平面部分と曲面部分とが緩やかに変化するように整形されるため、当該平面部分と当該曲面部分とが交差する部分に応力が集中することを抑制することができる。これにより、捲回型の電極体を有する蓄電素子において、当該電極体が容器から受ける応力の均一性を向上させることができる。

また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、正極と負極とがセパレータを介して捲回軸周りに捲回されて形成される電極体と、前記電極体を収容する容器とを備える蓄電素子であって、前記容器の内面の前記捲回軸に垂直な断面における形状は、当該断面の長手方向の端部ほど曲率半径が小さくなるように曲率が変化する第二曲線部を有する。

これによれば、捲回型の電極体を有する蓄電素子において、容器の内面の捲回軸に垂直な断面における形状は、当該断面の長手方向の端部ほど曲率半径が小さくなるように曲率が変化する第二曲線部を有している。つまり、当該容器の内面において、平面部分と繋がる曲面部分が第二曲線部で形成されていれば、当該平面部分から当該曲面部分への変化が緩やかになる。このため、電極体が容器に収容された場合に、電極体は容器の内面に沿った形状に整形されるため、電極体の平面部分と曲面部分とが緩やかに変化するように整形される。これにより、捲回型の電極体を有する蓄電素子において、電極体の平面部分と曲面部分とが交差する部分に応力が集中することを抑制することができ、当該電極体が容器から受ける応力の均一性を向上させることができる。

本発明に係る蓄電素子によれば、捲回型の電極体を有する蓄電素子において、当該電極体が容器から受ける応力の均一性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る蓄電素子の外観を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態１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。 本発明の実施の形態１に係る電極体の断面形状を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る電極体の上側曲線部の形状を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る蓄電素子における応力分散を説明するための図である。 従来の蓄電素子における応力集中を説明するための図である。 本発明の実施の形態２に係る電極体と容器の本体との断面形状を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る蓄電素子が奏する効果を説明するための図である。 本発明の実施の形態２の変形例に係る電極体と容器の本体との断面形状を示す断面図である。 本発明の実施の形態の他の変形例に係る蓄電素子の外観を模式的に示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体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などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。

（実施の形態１）
まず、蓄電素子１０の構成について、説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る蓄電素子１０の外観を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る蓄電素子１０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。

本実施の形態において、蓄電素子１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、例えば、非水電解質二次電池である。非水電解質二次電池としては、例えば、正極活物質がコバルト酸リチウムなどのリチウム遷移金属酸化物であり、負極活物質が炭素材料であるリチウムイオン二次電池を挙げることができる。なお、蓄電素子１０の種類は、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電池やリチウムイオンキャパシタ等のキャパシタであってもよい。

図１に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、正極端子２００と、負極端子３００とを備えている。また、図２に示すように、容器１００内方には、正極集電体１２０と、負極集電体１３０と、電極体４００とが収容されている。なお、容器１００の内部には電解液などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。

容器１００は、金属からなる矩形筒状で底を備える本体１１１と、本体１１１の開口を閉塞する金属製の板状部材である蓋体１１０とで構成されている。そして、本体１１１は、電極体４００が内部に収容された状態で、電極体４００を前後（図２のＸ軸方向）から挟む前壁１１２と後壁１１３とを有している。また、容器１００は、電極体４００等を内部に収容後、蓋体１１０と本体１１１とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。

電極体４００は、詳細な図示は省略するが、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる部材である。負極は、銅箔からなる長尺帯状の負極基材の表面に負極活物質層が形成されたものである。正極は、アルミニウム箔からなる長尺帯状の正極基材の表面に正極活物質層が形成されたものである。セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートである。そして、電極体４００は、負極と正極との間にセパレータが挟み込まれるように、負極と正極とがセパレータを介して巻き回されて形成されている。

正極端子２００は、電極体４００の正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子３００は、電極体４００の負極に電気的に接続された電極端子である。つまり、正極端子２００及び負極端子３００は、電極体４００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、また、電極体４００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電極端子である。また、正極端子２００及び負極端子３００は、電極体４００の上方に配置された蓋体１１０に取り付けられている。

正極集電体１２０は、電極体４００の正極と容器１００の本体１１１の側壁との間に配置され、正極端子２００と電極体４００の正極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、正極集電体１２０は、電極体４００の正極と同様、アルミニウムで形成されている。

負極集電体１３０は、電極体４００の負極と容器１００の本体１１１の側壁との間に配置され、負極端子３００と電極体４００の負極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、負極集電体１３０は、電極体４００の負極と同様、銅で形成されている。

具体的には、正極集電体１２０及び負極集電体１３０は、本体１１１の側壁から蓋体１１０に亘って当該側壁及び蓋体１１０に沿って屈曲状態で配置される金属製の板状部材である。また、正極集電体１２０及び負極集電体１３０は、蓋体１１０に固定的に接続されており、電極体４００の正極及び負極にそれぞれ溶接などによって固定的に接続されている。これにより、電極体４００は、容器１００の内部において、正極集電体１２０及び負極集電体１３０により、蓋体１１０から吊り下げられた状態で保持される。

なお、正極集電体１２０及び負極集電体１３０と電極体４００の正極及び負極との接合方法は特に限定されるものではないが、例えば、正極集電体１２０及び負極集電体１３０の一部を折り曲げることにより溶接用のフィン（図示せず）を起立させ、当該フィンで電極体４００の正極や負極を挟み込みつつ溶接により接合する方法が採用される。

次に、電極体４００の形状について、詳細に説明する。

図３は、本発明の実施の形態１に係る電極体４００の断面形状を示す断面図である。具体的には、同図は、図１に示された蓄電素子１０をＸＺ平面で切断した場合の、電極体４００と本体１１１との断面を示す図である。

同図に示すように、電極体４００は、正極と負極とがセパレータを介して捲回軸（同図のＹ軸方向の中心軸）周りに捲回されて形成されており、本体１１１の前壁１１２と後壁１１３との間に挟まれるように配置されている。

そして、電極体４００の当該捲回軸に垂直な断面（同図のＸＺ平面での断面）の外縁は、上側曲線部４０１と、下側曲線部４０２と、前側直線部４０３と、後側直線部４０４とを有している。なお、上側曲線部４０１及び下側曲線部４０２は、特許請求の範囲における「第一曲線部」に相当し、前側直線部４０３及び後側直線部４０４は、特許請求の範囲における「押圧部」に相当する。

上側曲線部４０１は、電極体４００の上側（同図のＺ軸プラス方向）に配置され、前側直線部４０３の上端部と後側直線部４０４の上端部とを繋ぐ曲線部分である。下側曲線部４０２は、電極体４００の下側（同図のＺ軸マイナス方向）に配置され、前側直線部４０３の下端部と後側直線部４０４の下端部とを繋ぐ曲線部分である。

前側直線部４０３は、電極体４００の前側（同図のＸ軸マイナス方向）に配置され、上側曲線部４０１の前端部と下側曲線部４０２の前端部とを繋ぐ直線部分である。また、前側直線部４０３は、本体１１１の前壁１１２の内面に当接し、前壁１１２の内面に押圧される部位である。

後側直線部４０４は、電極体４００の後側（同図のＸ軸プラス方向）に配置され、上側曲線部４０１の後端部と下側曲線部４０２の後端部とを繋ぐ直線部分である。後側直線部４０４は、本体１１１の後壁１１３の内面に当接し、後壁１１３の内面に押圧される部位である。

次に、電極体４００の上側曲線部４０１の形状について、詳細に説明する。なお、下側曲線部４０２の形状も上側曲線部４０１の形状と同様であるため、下側曲線部４０２の形状についての説明は省略する。

図４は、本発明の実施の形態１に係る電極体４００の上側曲線部４０１の形状を示す図である。具体的には、同図は、図３に示された電極体４００の上部（Ｚ軸プラス方向部分）を拡大して示す図である。

同図に示すように、上側曲線部４０１は、電極体４００の捲回軸に垂直な断面（同図のＸＺ平面での断面）の長手方向（同図のＺ軸方向）の端部ほど曲率半径が小さくなるように曲率が変化する曲線で形成されている。

つまり、上側曲線部４０１を形成する曲線は、曲率半径が一定の曲線である半円Ｒに比べ、Ｚ軸方向に長く延び、前側直線部４０３及び後側直線部４０４と緩やかに接続する曲線である。

具体的には、上側曲線部４０１を形成する曲線は、緩和曲線に従って曲率が変化する曲線である。ここで、当該緩和曲線とは、クロソイド曲線、サイン半波長逓減曲線、マッコーネル曲線、レムニスケート曲線及び３次放物線のうちの少なくとも１つの曲線を含む曲線である。

クロソイド曲線とは、曲線の長さに比例して曲率が変化する曲線であり、サイン半波長逓減曲線とは、曲線の長さに対して曲率がＳｉｎ状に変化する曲線であり、主に道路や線路の設計などに利用され、また、マッコーネル曲線とは、主に自転車競技場などで自転車の走行経路の設計に利用される緩和曲線である。また、レムニスケート曲線とは、曲線の弦の長さに比例して曲率が変化する曲線であり、３次放物線とは、３次関数で定義される曲線である。なお、これらの緩和曲線については、従来、特定の分野で活用されている関数を使用できるため、詳細な説明は省略する。

上記形状の電極体４００は、例えば、正極と負極とをセパレータを介して捲回する際の捲回軸の形状を調整したり、あるいは、捲回時における正極、負極およびセパレータの引張強度を適宜に調整することにより、形成することが可能である。

次に、上記形状の電極体４００を有する蓄電素子１０が奏する効果について、説明する。

図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の実施の形態１に係る蓄電素子１０が奏する効果を説明するための図である。具体的には、図５Ａは、本発明の実施の形態１に係る蓄電素子１０における応力分散を説明する図、つまり電極体４００が容器１００の本体１１１から応力を受けている状態を示す図である。また、図５Ｂは、従来の蓄電素子における応力集中を説明するための図、つまり従来の形状の電極体５００が容器の本体から応力を受けている状態を示す図である。

図５Ａに示すように、本発明の実施の形態１に係る蓄電素子１０においては、前側直線部４０３及び後側直線部４０４が、本体１１１の前壁１１２及び後壁１１３からそれぞれ応力を受ける。また、図５Ｂに示すように、従来の形状の電極体５００を有する蓄電素子においては、電極体５００の前側直線部５０３及び後側直線部５０４が、容器の本体の前壁及び後壁からそれぞれ応力を受ける。

ここで、従来の蓄電素子では、前側直線部５０３と上側曲線部５０１とが交差する部位Ｑ１、後側直線部５０４と上側曲線部５０１とが交差する部位Ｑ２、前側直線部５０３と下側曲線部５０２とが交差する部位Ｑ３、後側直線部５０４と下側曲線部５０２とが交差する部位Ｑ４に、応力が集中する。特に、電極体５００は充放電を繰り返すことで膨張するため、経時的に当該応力の集中は大きくなる。このため、電極体５００の位置によって充放電反応が不均一になり、蓄電素子の性能が低下する要因になる。

一方、本発明の実施の形態１に係る蓄電素子１０においては、前側直線部４０３及び後側直線部４０４から上側曲線部４０１及び下側曲線部４０２に緩やかに変化するように、前側直線部４０３及び後側直線部４０４と上側曲線部４０１及び下側曲線部４０２とが接続されている。このため、この蓄電素子１０においては、前側直線部４０３の両端に位置する部位Ｐ１及びＰ３と、後側直線部４０４の両端に位置する部位Ｐ２及びＰ４における応力集中が分散される。

以上のように、本発明の実施の形態１に係る蓄電素子１０によれば、捲回型の電極体４００を有する蓄電素子１０において、電極体４００の捲回軸に垂直な断面の外縁は、当該断面の長手方向の端部ほど曲率半径が小さくなるように曲率が変化する曲線部を有している。つまり、電極体４００において、平面部分と繋がる曲面部分が当該曲線部で形成されていれば、当該平面部分から当該曲面部分への変化が緩やかになる。このため、長円筒状の電極体４００において、平面部分と曲面部分とが交差する部分に応力が集中することを抑制することができる。

特に、蓄電素子１０の容器１００の本体１１１の膨張を抑制するために、押え板等の押圧部材（図示せず）を用いて、容器１００の前後（図２のＸ軸方向）から蓄電素子１０を挟んで固定するような場合には、電極体４００が本体１１１の前壁１１２及び後壁１１３から受ける応力が、より一層大きくなる。このような場合であっても、平面部分と曲面部分とが交差する部分に応力が集中することを効果的に抑制することができる。

また、曲面部分を形成する曲線部が、クロソイド曲線、サイン半波長逓減曲線、マッコーネル曲線、レムニスケート曲線及び３次放物線からなる群より選ばれる少なくとも一つの緩和曲線に従って曲率が変化する場合には、平面部分から曲面部分への変化がさらに緩やかになる。このため、長円筒状の電極体４００において、平面部分と曲面部分とが交差する部分に応力が集中することをさらに抑制することができる。

また、電極体４００の捲回軸に垂直な断面の外縁の押圧部は、容器１００の内面に押圧されるが、押圧部によって形成される平面部分と、曲線部によって形成される曲面部分とが緩やかに変化するため、当該平面部分と当該曲面部分とが交差する部分に応力が集中することを抑制することができる。

これらにより、捲回型の電極体４００を有する蓄電素子１０において、電極体４００が容器１００から受ける応力の均一性を向上させることができる。そして、電極体４００が容器１００から受ける応力の均一性を向上させることで、電極体４００の機械的強度が改善され、また、電極体４００の位置による充放電反応の不均一が改善されるため、蓄電素子の性能を向上させることができる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る電極体４００と容器の本体１１４との断面形状を示す断面図である。

同図に示すように、電極体４００は、実施の形態１における電極体４００と同様の断面形状を有している。また、本体１１４は、電極体４００の前方（同図のＸ軸マイナス方向）に前壁１１５を備え、電極体４００の後方（同図のＸ軸プラス方向）に後壁１１６を備えている。

そして、前壁１１５の内面は、電極体４００の捲回軸に垂直な断面（同図のＸＺ平面での断面）の形状に、前壁上曲線部１１５ａと、前壁下曲線部１１５ｂと、前壁直線部１１５ｃとを有している。また、後壁１１６の内面は、当該捲回軸に垂直な断面の形状に、後壁上曲線部１１６ａと、後壁下曲線部１１６ｂと、後壁直線部１１６ｃとを有している。

前壁上曲線部１１５ａ及び後壁上曲線部１１６ａは、電極体４００の上側曲線部４０１に対応した形状を有している。また、前壁下曲線部１１５ｂ及び後壁下曲線部１１６ｂは、電極体４００の下側曲線部４０２に対応した形状を有している。

つまり、前壁１１５及び後壁１１６の内面の上記捲回軸に垂直な断面における形状は、当該断面の長手方向（同図のＺ軸方向）の端部ほど曲率半径が小さくなるように曲率が変化する曲線部を有している。なお、前壁上曲線部１１５ａ、後壁上曲線部１１６ａ、前壁下曲線部１１５ｂ及び後壁下曲線部１１６ｂは、特許請求の範囲における「第二曲線部」に相当する。

ここで、前壁上曲線部１１５ａ、後壁上曲線部１１６ａ、前壁下曲線部１１５ｂ及び後壁下曲線部１１６ｂは、上側曲線部４０１及び下側曲線部４０２と同様、クロソイド曲線、サイン半波長逓減曲線、マッコーネル曲線、レムニスケート曲線及び３次放物線のうちの少なくとも１つの緩和曲線に従って曲率が変化する曲線で形成されている。

また、前壁直線部１１５ｃは、電極体４００の前側直線部４０３に対応した形状を有しており、後壁直線部１１６ｃは、電極体４００の後側直線部４０４に対応した形状を有している。

次に、上記形状の容器の本体１１４を有する蓄電素子が奏する効果について、説明する。

図７は、本発明の実施の形態２に係る蓄電素子が奏する効果を説明するための図である。なお、同図では、電極体４００の上部のみを図示しているが、電極体４００の下部についても、上部と同様の効果を奏する。

同図に示すように、本発明の実施の形態２に係る蓄電素子においては、上側曲線部４０１、前側直線部４０３及び後側直線部４０４が、前壁１１５の前壁直線部１１５ｃ及び後壁１１６の後壁直線部１１６ｃから応力を受ける。

ここで、本発明の実施の形態２に係る蓄電素子においては、前壁直線部１１５ｃから前壁上曲線部１１５ａに緩やかに変化するように、前壁直線部１１５ｃと前壁上曲線部１１５ａとが接続されている。また、後壁直線部１１６ｃから後壁上曲線部１１６ａに緩やかに変化するように、後壁直線部１１６ｃと後壁上曲線部１１６ａとが接続されている。

このため、前側直線部４０３及び後側直線部４０４から上側曲線部４０１に緩やかに変化するように、電極体４００が整形される。これにより、従来の端部が半円Ｒで形成された電極体を有する蓄電素子に比べ、直線部と曲線部とが交わる部位（前側直線部４０３と上側曲線部４０１との間に位置する部位Ｐ５、及び、後側直線部４０４と上側曲線部４０１との間に位置する部位Ｐ６）における応力集中が分散される。また、押圧部材（図示せず）を用いて容器の前後（図６のＸ軸方向）から蓄電素子１０を挟む場合にも、電極体４００に部分的に応力が集中することを抑制することができる。

以上のように、本発明の実施の形態２に係る蓄電素子によれば、容器の内面の捲回軸に垂直な断面における形状は、当該断面の長手方向の端部ほど曲率半径が小さくなるように曲率が変化する曲線部を有している。つまり、当該容器の内面において、平面部分と繋がる曲面部分が当該曲線部で形成されていれば、当該平面部分から当該曲面部分への変化が緩やかになる。このため、電極体４００が容器に収容された場合に、電極体４００は容器の内面に沿った形状に整形されるため、電極体４００の平面部分と曲面部分とが緩やかに変化するように整形される。これにより、捲回型の電極体４００を有する蓄電素子において、電極体４００の平面部分と曲面部分とが交差する部分に応力が集中することを抑制することができ、電極体４００が容器から受ける応力の均一性を向上させることができる。

以上、本発明の実施の形態に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許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ことが意図される。

例えば、上記実施の形態２において、容器の本体１１４は、電極体４００の曲面部分を部分的に覆っていることにしたが、容器の本体は、電極体４００の全面を覆うことにしてもよい。図８は、実施の形態２の変形例に係る電極体４００と容器の本体１１７との断面形状を示す断面図である。同図に示すように、容器の本体１１７は、電極体４００の全面を覆っている。これによれば、上記実施の形態２における蓄電素子よりも、電極体４００が容器から受ける応力の均一性を向上させることができる。

また、上記実施の形態では、電極体４００の断面の外縁は、上側曲線部４０１と、下側曲線部４０２と、前側直線部４０３と、後側直線部４０４とから形成されていることとした。しかし、当該外縁は、前側直線部４０３及び後側直線部４０４を有することなく、上側曲線部４０１及び下側曲線部４０２のみで形成されていることにしてもよい。これによっても、電極体の外縁が緩やかに変化するため、当該電極体が容器から受ける応力の均一性を向上させることができる。

また同様に、上記実施の形態２において、前壁１１５の内面の断面は、前壁上曲線部１１５ａと、前壁下曲線部１１５ｂと、前壁直線部１１５ｃとを有しており、後壁１１６の内面の断面は、後壁上曲線部１１６ａと、後壁下曲線部１１６ｂと、後壁直線部１１６ｃとを有していることとした。しかし、前壁１１５の内面の断面は、前壁直線部１１５ｃを有することなく、前壁上曲線部１１５ａ及び前壁下曲線部１１５ｂのみで形成されていることにしてもよい。また、後壁１１６の内面の断面は、後壁直線部１１６ｃを有することなく、後壁上曲線部１１６ａ及び後壁下曲線部１１６ｂのみで形成されていることにしてもよい。これらによっても、上記実施の形態２と同様に、電極体の外縁が緩やかに変化するように整形されるため、当該電極体が容器から受ける応力の均一性を向上させることができる。

また、上記実施の形態では、蓄電素子１０は、矩形筒状の本体１１１を有する角型電池であることとしたが、これには限定されず、図９に示されるような略長円筒状の本体１１１ａを有する蓄電素子１０ａであってもよい。特に、上記実施の形態２のように、図９に示した容器１００ａの本体１１１ａの内面が上記の緩和曲線で形成されていることにしてもよい。これによっても、上記実施の形態２と同様に、本体１１１ａの内面によって電極体の外縁が緩やかに変化するように整形されるため、当該電極体が容器から受ける応力の均一性を向上させることができる。

本発明は、捲回型の電極体を有する蓄電素子において、当該電極体が容器から受ける応力の均一性を向上させることができる蓄電素子に適用できる。

１０、１０ａ 蓄電素子
１００、１００ａ 容器
１１０、１１０ａ 蓋体
１１１、１１１ａ、１１４、１１７ 本体
１１２、１１５ 前壁
１１３、１１６ 後壁
１１５ａ 前壁上曲線部
１１５ｂ 前壁下曲線部
１１５ｃ 前壁直線部
１１６ａ 後壁上曲線部
１１６ｂ 後壁下曲線部
１１６ｃ 後壁直線部
１２０ 正極集電体
１３０ 負極集電体
２００ 正極端子
３００ 負極端子
４００、５００ 電極体
４０１、５０１ 上側曲線部
４０２、５０２ 下側曲線部
４０３、５０３ 前側直線部
４０４、５０４ 後側直線部

Claims (4)

1. 正極と負極とがセパレータを介して捲回軸周りに捲回されて形成される電極体と、前記電極体を収容する容器とを備える蓄電素子であって、
   前記容器の内面の前記捲回軸に垂直な断面における形状は、第二直線部と、前記第二直線部と接続される第二曲線部とを有し、
   前記第二曲線部は、緩和曲線に従って、前記第二直線部から当該断面の長手方向の端部へ向かうほど曲率半径が小さくなるように曲率が変化する
   蓄電素子。
2. 前記電極体の前記捲回軸に垂直な断面の外縁は、第一直線部と、前記第一直線部と接続される第一曲線部とを有し、
   前記第一曲線部は、前記第二曲線部に対応した緩和曲線に従って、前記第一直線部から当該断面の長手方向の端部へ向かうほど曲率半径が小さくなるように曲率が変化する
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記第二曲線部は、クロソイド曲線、サイン半波長逓減曲線、マッコーネル曲線、レムニスケート曲線及び３次放物線のうちの少なくとも１つの緩和曲線に従って曲率が変化する
   請求項１または２に記載の蓄電素子。
4. 正極と負極とがセパレータを介して捲回軸周りに捲回されて形成される電極体を備える蓄電素子であって、
   前記電極体の前記捲回軸に垂直な断面の外縁は、第一直線部と、前記第一直線部と接続される第一曲線部とを有し、
   前記第一曲線部は、緩和曲線に従って、前記第一直線部から当該断面の長手方向の端部へ向かうほど曲率半径が小さくなるように曲率が変化する
   蓄電素子。

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