JP6019638B2 - 蓄電素子 - Google Patents

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Description

本発明は、正極板および負極板と、２枚のセパレータとを交互に積層して捲回した捲回型電極体、捲回型電極体を有する蓄電素子、および捲回型電極体を製造するための捲回装置に関する。
従来、リチウムイオン電池などの電池を含む蓄電素子において、正極および負極と２枚のセパレータとのそれぞれが交互に積層されて、かつ、積層されたシート群が捲回されることによりなる捲回型電極体を有する構造のものがある。このような捲回型電極体を有する蓄電素子では、捲回型電極体の最内周の巻き始めの位置で２枚のセパレータを巻芯に固定した上で上記シート群を捲回する。このとき、捲回型電極体の最内周の巻き始め位置での２枚のセパレータの固定方法としては、熱溶着により固定する方法やテープを用いて固定する方法などがあり、電池内環境における耐久性の観点、および、電池性能への影響等の観点から熱溶着により固定する方法が望ましい。例えば、特許文献１では、セパレータの捲回先端部が軸心（巻芯）に熱溶着されている捲回式電池について開示されている。
特開２００９−２２４０３８号公報
しかしながら、電池が高温環境下に置かれた場合であっても正極と負極との間の絶縁性を維持する効果が見込めることから、セパレータの片面に耐熱フィラーなどの耐熱層を塗工したセパレータ（以下、「耐熱塗工セパレータ」という。）が考案されている。このような耐熱塗工セパレータを捲回型電極体に適用する場合に、耐熱塗工セパレータの耐熱層が熱溶着しにくく捲回型電極体の最内周の巻き始めの位置を溶着固定することは難しい。このため、捲回型電極体の製造時に、引張力をかけた状態で積層された上記シート群（正極、負極、および２枚のセパレータ）を捲回することは難しい。このように捲回型電極体の最内周においてしっかりとセパレータが溶着固定されていなければ、正極および負極と２枚のセパレータとが捲回時に緩みやすくなるため、捲回型電極体の正極と負極との間に空間（距離）が空きやすくなり蓄電素子の性能低下につながりやすくなる。
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、耐熱塗工層のような熱溶着性の低い層を設けたセパレータを採用した蓄電素子において、性能低下を抑えることの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、巻芯と、正極および負極と、前記正極および前記負極の間に配置され、かつ、両面の熱溶着性が異なる２枚のセパレータと、が積層された状態で前記巻芯に捲回されて成る捲回体と、を備え、前記２枚のセパレータの少なくとも一方は、熱溶着性の高い方の第一面において前記巻芯に溶着固定される。
これによれば、捲回体は、熱溶着性が両面において異なる２枚のセパレータの内の少なくとも一方が熱溶着性の高い方の第一面で巻芯に溶着固定されるため、捲回体の巻き始めの位置におけるセパレータの少なくとも一方に対して引張力がかかった状態で正極および負極と２枚のセパレータとを捲回することを容易に実現できる。このため、捲回時に捲回型電極体の正極と負極との間に空間（距離）が空くことを防ぐことができ、性能が悪い蓄電素子を製造することを抑えることができる。
また、前記２枚のセパレータの一方は、前記第一面が前記巻芯に溶着固定され、前記２枚のセパレータは、前記第一面同士が互いに溶着固定されてもよい。
これによれば、２枚のセパレータの一方の第一面が巻芯に溶着固定され、さらに、２枚のセパレータの溶着性の高い方の第一面同士で２枚のセパレータが溶着固定される。つまり、直接的に一方のセパレータを巻芯に溶着固定し、一方のセパレータを介して間接的に他方のセパレータを巻芯に溶着固定できる。これにより、２枚のセパレータを、確実に巻芯に溶着固定させることができる。
また、前記２枚のセパレータは、それぞれの前記第一面が前記巻芯に溶着固定されてもよい。
これによれば、２枚のセパレータのそれぞれが、溶着性の高い方の面である第一面により巻芯に溶着固定される。このため、２枚のセパレータを確実に巻芯に溶着固定させることができる。
また、前記巻芯は、本体部と、本体部から分岐する分岐部とを有し、前記２枚のセパレータの少なくとも一方は、前記第一面において前記分岐部に溶着されてもよい。
また、前記２枚のセパレータは、前記分岐部を挟み込んだ状態で、前記第一面が前記分岐部に溶着固定されてもよい。
また、前記２枚のセパレータの一方は、前記第一面において前記分岐部に溶着固定され、前記２枚のセパレータの他方は、前記第一面において前記本体部に溶着固定されてもよい。
また、前記巻芯は、前記第一面よりも熱溶着性の高い素材から成っていてもよい。
これによれば、巻芯の熱溶着性は、２枚のセパレータの熱溶着性の高い方の第一面よりも高い。このため、セパレータ同士を溶着固定する温度よりも、巻芯とセパレータの第一面との溶着固定および絶縁シート同士の溶着固定を低い温度で行うことができる。このため、巻芯とセパレータとの溶着固定を容易に行うことができる。
また、前記２枚のセパレータは、前記第一面を形成する第一層と、前記第一面よりも熱溶着性の低い第二面を形成する第二層とを有し、前記第二層は、耐熱粒子を含んでもよい。
これによれば、蓄電素子は、高温環境下に置かれた際に、電極体を構成する正極と負極との間における絶縁性を維持するために耐熱粒子を含むセパレータを用いている。一般的にセパレータが耐熱粒子を含む場合に、耐熱粒子を含む層の熱溶着性が極めて低い。このような、熱溶着性の低い面を有するセパレータであっても、２枚のセパレータを確実に巻芯に固定することができる。
また、前記２枚のセパレータは、前記正極を挟んでおり、かつ、それぞれの前記第二面が前記正極と接していてもよい。
これによれば、蓄電素子の電極体は、耐熱粒子を含んだ面同士で電極電位の高い正極を挟んでいるため、高電位によるセパレータの酸化を防止することができる。
また、前記２枚のセパレータは、前記正極および前記負極のうちで熱伝導率が高い方を挟んでおり、かつ、それぞれの前記第一面が前記正極および前記負極のうちで熱伝導率が高い方と接していてもよい。
これによれば、蓄電素子は、高温環境下に置かれた際に、電極体を構成する正極または負極のうち熱伝導性の高い方がより早く温度が上昇する。これにより、２枚のセパレータのうちで熱溶着性の高い方の第一面の温度が上昇し、その表面が溶融する。これにより、セパレータの空孔の一部が塞がれる。その結果、セパレータのイオン伝導度が低下するため、高温環境下に置かれたまま蓄電素子が充放電されることを防止できる。
なお、本発明は、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、このような蓄電素子を構成する捲回型電極体として実現することができる。また、蓄電素子または捲回型電極体を製造するための捲回装置として実現することができる。
本発明に係る蓄電素子によれば、捲回時に捲回体に対して引張力が働いた状態を容易に保持でき、性能が悪い蓄電素子を製造することを抑えることができる。
本発明の実施の形態１の蓄電素子の容器の壁部の一部を省略して電池の内部を模式的に示す斜視図である。 電極体の外観を模式的に示す斜視図である。 （ａ）は図２の電極体のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ１の部分の部分拡大図である。 捲回装置の概略を示す図である。 本発明の実施の形態１の別の形態に係る蓄電素子の図３（ａ）のＡ１の部分の部分拡大図である。 本発明の実施の形態２に係る蓄電素子の図３（ａ）のＡ２の部分の部分拡大図である。 本発明の実施の形態２の別の形態に係る蓄電素子の図３（ａ）のＡ２の部分の部分拡大図である。 本発明の実施の形態２の別の形態に係る蓄電素子の図３（ａ）のＡ２の部分の部分拡大図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。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形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲によって限定される。よって、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、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
（実施の形態１）
図１は、蓄電素子の容器の壁部の一部を省略して電池の内部を模式的に示す斜視図である。
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、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質電池である。
同図に示すように、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、容器１００は、上壁であるふた板１１０を備えている。また、容器１００内方には、電極体１２０と、正極集電体１３０と、負極集電体１４０とが配置されている。
なお、蓄電素子１０の容器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。また、蓄電素子１０は、非水電解質電池には限定されず、非水電解質電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。
容器１００は、金属からなる矩形筒状で底を備える容器本体と、当該容器本体の開口を閉塞する金属製のふた板１１０とで構成されている。また、容器１００は、電極体１２０等を内部に収容後、ふた板１１０と容器本体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１２０は、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。具体的には、電極体１２０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層状に配置されたものを全体が長円形状となるように捲回されて形成されている。なお、同図では、電極体１２０の形状としては長円形状を示したが、円形状または楕円形状でもよい。電極体１２０の詳細な構成については、後述する。
正極端子２００は、電極体１２０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１２０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および負極端子３００は、電極体１２０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１２０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および負極端子３００は、電極体１２０の上方に配置されたふた板１１０に取り付けられている。
正極集電体１３０は、電極体１２０の正極と容器１００の側壁との間に配置され、正極端子２００と電極体１２０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１３０は、電極体１２０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１４０は、電極体１２０の負極と容器１００の側壁との間に配置され、負極端子３００と電極体１２０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１４０は、電極体１２０の負極と同様、銅で形成されている。
図２は、電極体の外観を模式的に示す斜視図である。図３（ａ）は図２の電極体のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ１の部分の部分拡大図である。なお、図３（ｂ）は、巻芯に対して捲回体の巻き始めの部分のみを抽出した図であり、実際にはさらに外側に、正極板および負極板と、２枚のセパレータとが複数回にわたって捲回されている。
捲回型電極体としての電極体１２０は、図２、図３（ａ）、および図３（ｂ）に示すように、巻芯１２６と、捲回体１２１と、絶縁シート１２７とにより構成される。
巻芯１２６は、ポリプロピレンまたはポリエチレンから成る長尺帯状の巻きシートを３つ折りにした状態で最外周の端部が第三の位置Ｐ３において溶着固定されることにより形成され、捲回体１２１の最内周に配置される。
捲回体１２１は、正極としての正極板１２２および負極としての負極板１２３と、正極板１２２および負極板１２３の間に配置され、両面の熱溶着性が異なる２枚のセパレータ１２４、１２５正極板１２２とが積層された状態で、断面が長円形状となるように巻芯１２６に捲回されて成る。より具体的には、捲回体１２１は、第一セパレータ１２４と、負極板１２３と、第二セパレータ１２５とがこの順に積層された状態で第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５が巻芯１２６に溶着固定されて、正極板１２２と、第一セパレータ１２４と、負極板１２３と、第二セパレータ１２５との４枚が巻芯１２６を中心（捲回軸）として捲回されることにより構成される。つまり、２枚のセパレータ１２４、１２５は、正極としての正極板１２２を挟んでおり、かつ、それぞれの第二面を形成する第二層１２４ｂ、１２５ｂが正極板１２２と接している。また、２枚のセパレータ１２４、１２５は、負極としての負極板１２３を挟んでおり、かつ、それぞれの第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａが負極板と接している。捲回体１２１は、最外周（最後の一周）において正極板１２２および負極板１２３がない状態で捲回される。
捲回体１２１は、活物質が表面に塗布された正極板１２２および負極板１２３と、両面において熱溶着性が異なる２枚のセパレータ１２４、１２５とのそれぞれが交互に積層された状態で、巻芯１２６に捲回されて成る。つまり、捲回体１２１は、正極板１２２と、第一セパレータ１２４と、負極板１２３と、第二セパレータ１２５とがこの順に積層された状態で、断面が長円形状になるように捲回されることにより成る。
正極板１２２は、アルミニウムからなる長尺帯状の正極集電体シートの表面に、正極活物質層が形成されたものである。なお、本発明に係る蓄電素子１０に用いられる正極板１２２は、特に従来用いられてきたものと異なるところはなく、通常用いられているものが使用できる。
例えば、正極活物質としては、ＬｉＭＰＯ４、ＬｉＭＳｉＯ４、ＬｉＭＢＯ３（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のポリアニオン化合物、チタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等のスピネル化合物、ＬｉＭＯ２（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。
負極板１２３は、銅からなる長尺帯状の負極集電体シートの表面に、負極活物質層が形成されたものである。なお、本発明に係る蓄電素子１０に用いられる負極板１２３は、特に従来用いられてきたものと異なるところはなく、通常用いられているものが使用できる。
例えば、負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、リチウム金属、リチウム合金（リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、およびウッド合金等のリチウム金属含有合金）の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料（例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボン等）、金属酸化物、リチウム金属酸化物（Ｌｉ４Ｔｉ６Ｏ１２等）、ポリリン酸化合物などが挙げられる。
また、第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５は、正極板１２２と負極板１２３との間に配置される長尺帯状のセパレータであり、第一層１２４ａ、１２５ａと第二層１２４ｂ、１２５ｂとを備えている。
第一層１２４ａ、１２５ａは、第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５の基材層であり、熱可塑性樹脂を含んだ微多孔性のシートである。
具体的には、第一層１２４ａ、１２５ａとしては、ポリマー、天然繊維、炭化水素繊維、ガラス繊維またはセラミック繊維の織物または不織繊維を有する樹脂多孔膜が用いられる。また、当該樹脂多孔膜は、好ましくは、織物または不織ポリマー繊維を有する。特に、当該樹脂多孔膜は、ポリマー織物またはフリースを有するかまたはこのような織物またはフリースであるのが好ましい。ポリマー繊維としては、好ましくは、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及び／またはポリオレフィン（ＰＯ）、例えばポリプロピレン（ＰＰ）またはポリエチレン（ＰＥ）またはこのようなポリオレフィンの混合物から選択したポリマーの非電導性繊維を有する。また、当該樹脂多孔膜は、ポリオレフィン微多孔膜、不織布、紙等であってもよく、好ましくはポリオレフィン微多孔膜である。多孔質ポリオレフィン層としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、またはこれらの複合膜などを利用することができる。なお、電池特性への影響を考慮すると、第一層１２４ａ、１２５ａの厚みは５〜３０μｍ程度であるのが好ましい。
第二層１２４ｂ、１２５ｂは、第一層１２４ａ、１２５ａ上に配置される、第一層１２４ａ、１２５ａとは材質が異なる層である。本実施の形態では、第二層１２４ｂ、１２５ｂは、第一層１２４ａ、１２５ａ上に塗工された耐熱塗工層である。ここで、耐熱塗工層とは、例えば、無機粒子または耐熱性樹脂（耐熱粒子）を含んだ層である。
具体的には、上記の無機粒子は、下記のうちの一つ以上の無機物の単独もしくは混合体もしくは複合化合物からなる。例えば、酸化鉄、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ２、ＺｒＯ、アルミナ−シリカ複合酸化物などの酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物微粒子、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウムなどの難溶性のイオン結晶微粒子、シリコン、ダイヤモンドなどの共有結合性結晶微粒子、タルク、モンモリロナイトなどの粘土微粒子、ベーマイト、ゼオライト、アパタイト、カオリン、ムライト、スピネル、オリビン、セリサイト、ベントナイト、マイカなどの鉱物資源由来物質あるいはそれらの人造物などが上記の無機物として挙げられる。また、上記の無機物は、ＳｎＯ２、スズ−インジウム酸化物（ＩＴＯ）などの酸化物微粒子、カーボンブラック、グラファイトなどの炭素質微粒子などの導電性微粒子の表面を、電気絶縁性を有する材料（例えば、上記の電気絶縁性の無機粒子を構成する材料）で表面処理することで、電気絶縁性を持たせた微粒子であってもよい。
第二層１２４ｂ、１２５ｂは、第一層１２４ａ、１２５ａよりも熱溶着性が低い。つまり、第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５は、熱溶着性が高い方の第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａと、熱溶着性が低い方の第二面を形成する第二層１２４ｂ、１２５ｂとを有する。
２枚のセパレータ１２４、１２５は、少なくとも一方（本実施の形態１では、第一セパレータ１２４）が熱溶着性の高い方の第一面を形成する第一層１２４ａにおいて巻芯１２６に溶着固定される。また、２枚のセパレータ１２４、１２５は、第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａが対向するように積層されており、向かい合った第一層１２４ａおよび第一層１２５ａが第二の位置Ｐ２において互いに溶着固定される。そして、２枚のセパレータ１２４、１２５の内の一方の第一セパレータ１２４の第一面（第一層１２４ａ）が第一の位置Ｐ１において巻芯１２６に溶着固定される。
絶縁シート１２７は、その一端が２枚のセパレータ１２４、１２５の少なくとも一方に溶着固定されて、捲回体１２１の最外周に対してさらに捲回されて一周した状態でその他端が既に捲回されて内側に配置される絶縁シート１２７自身に溶着固定される。絶縁シート１２７が捲回体１２１の最外周を一周して絶縁シート１２７自身に引張力を加えられつつ溶着固定されるため、捲回体１２１は、各シート（正極板１２２、負極板１２３、および２枚のセパレータ１２４、１２５）の間隔が拡がらないように維持される。
図４は、捲回装置５００の概略を示す図である。捲回体１２１は、捲回装置５００によって製造される。捲回装置５００は、捲回部５０１と、溶着固定部５０２とを備える。溶着固定部５０２は、上述した図３（ｂ）に示す第一の位置Ｐ１における第一セパレータ１２４および巻芯１２６の溶着固定と、第二の位置Ｐ２における２枚のセパレータ１２４、１２５同士の溶着固定とを行う。捲回部５０１は、図４に示すように、溶着固定部５０２により巻芯１２６に直接的および間接的に溶着固定されたセパレータ１２４、１２５を、正極板１２２および負極板１２３の間に挟んで積層した状態で、正極板１２２および負極板１２３とともに巻芯１２６を中心として捲回する。
実施の形態１に係る蓄電素子１０によれば、捲回体１２１は、熱溶着性が両面において異なる２枚のセパレータ１２４、１２５の内の少なくとも一方である第一セパレータ１２４が熱溶着性の高い方の第一面を形成する第一層１２４ａで巻芯１２６に溶着固定されるため、捲回体１２１の巻き始めの位置における第一セパレータ１２４に対して引張力がかかった状態で正極板１２２および負極板１２３と２枚のセパレータ１２４、１２５とを捲回することを容易に実現できる。このため、捲回型電極体としての電極体１２０の正極板１２２と負極板１２３との間に空間（距離）が空くことを防ぐことができ、製造される蓄電素子１０の性能が低下することを抑えることができる。また、正極板１２２および負極板１２３と２枚のセパレータ１２４、１２５とに引張力がかかった状態が維持されるため、これらの相対位置が変動や、セパレータ１２４、１２５の収縮を抑制することができる。その結果、正極板１２２と負極板１２３とが直接接触することを抑制することができ、蓄電素子１０の性能が低下することを抑えることができる。
また、実施の形態１に係る蓄電素子１０によれば、２枚のセパレータ１２４、１２５の一方である第一セパレータ１２４の第一面を形成する第一層１２４ａが巻芯１２６に溶着固定され、さらに、２枚のセパレータ１２４、１２５の溶着性の高い方の第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａ同士で２枚のセパレータ１２４、１２５が溶着固定される。つまり、直接的に第一セパレータ１２４を巻芯１２６に溶着固定し、第一セパレータ１２４を介して間接的に第二セパレータ１２５を巻芯１２６に溶着固定できる。これにより、２枚のセパレータ１２４、１２５を、確実に巻芯１２６に溶着固定させることができる。
また、実施の形態１に係る蓄電素子１０によれば、高温環境下に置かれた際に、電極体１２０を構成する正極板１２２と負極板１２３との間における絶縁性を維持するために耐熱粒子を含むセパレータ１２４、１２５を用いている。一般的にセパレータが耐熱粒子を含む場合に、耐熱粒子を含む層の熱溶着性が極めて低い。このような、熱溶着性の低い面を有するセパレータ１２４、１２５であっても、２枚のセパレータ１２４、１２５を確実に巻芯１２６に固定することができる。
また、実施の形態１に係る蓄電素子１０によれば、蓄電素子１０の電極体１２０は、耐熱粒子を含んだ層である第二層１２４ｂ、１２５ｂが形成する第二面同士で電極電位の高い正極板１２２を挟んでいるため、高電位によるセパレータ１２４、１２５の酸化を防止することができる。
なお、上記実施の形態１の蓄電素子１０によれば、巻芯１２６は、第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５の熱溶着性が高い方の第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａよりも熱溶着性が高い必要は必ずしもない。巻芯１２６は、第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５の熱溶着性が低い方の第二面を形成する第二層１２４ｂ、１２５ｂよりも熱溶着性が高い場合であっても十分に、第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５の少なくとも一方の第一層１２４ａ、１２５ａと溶着固定させることができる。
なお、上記実施の形態１の蓄電素子１０によれば、第一セパレータ１２４の第一面を形成する第一層１２４ａを巻芯１２６に直接的に溶着固定し、第二セパレータ１２５の第一面を形成する第一層１２５ａを第一セパレータ１２４に溶着固定することにより巻芯１２６に間接的に固定しているが、これに限るものではない。例えば、図５に示すように、第一セパレータ１２４の第一面を形成する第一層１２４ａを巻芯１２６の第一の位置Ｐ１１において溶着固定し、第二セパレータ１２５の第一面を形成する第一層１２５ａを巻芯１２６の第一の位置Ｐ１１とはズレた位置にある第二の位置Ｐ１２において溶着固定することにより、第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５の両方を巻芯１２６に直接的に溶着固定するような形態であってもよい。
なお、上記実施の形態１に係る蓄電素子１０によれば、２枚のセパレータ１２４、１２５は、正極としての正極板１２２を挟んでおり、かつ、それぞれの第二面を形成する第二層１２４ｂ、１２５ｂが正極板１２２と接している。さらに、２枚のセパレータ１２４、１２５は、負極としての負極板１２３を挟んでおり、かつ、それぞれの第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａが負極板と接している。しかしながら、正極板にＬｉＭＯ２、負極板に炭素材料を採用した場合などの負極板が正極板よりも熱伝導率が大きい場合には、２枚のセパレータ１２４、１２５は、正極としての正極板１２２を挟んでおり、かつ、それぞれの第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａが正極板１２２と接しており、さらに、２枚のセパレータ１２４、１２５は、負極としての負極板１２３を挟んでおり、かつ、それぞれの第二面を形成する第二層１２４ｂ、１２５ｂが負極板１２３と接するような構成としても良い。つまり、２枚のセパレータ１２４、１２５は、正極板１２２および負極板１２３のうちで熱伝導率が高い方を挟んでおり、かつ、それぞれの第一面が正極板１２２および負極板１２３のうちで熱伝導率が高い方と接している構成であれば、下記のような効果がある。
つまり、蓄電素子１０は、高温環境下に置かれた際に、電極体１２０を構成する正極板１２２または負極板１２３のうち熱伝導性の高い方がより早く温度が上昇する。これにより、２枚のセパレータ１２４、１２５のうちで熱溶着性の高い方の第一面の温度が上昇し、その表面が溶融する。これにより、セパレータ１２４、１２５の空孔の一部が塞がれる。その結果、セパレータ１２４、１２５のイオン伝導度が低下するため、高温環境下に置かれたまま蓄電素子１０が充放電されることを防止できる。
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る蓄電素子２０の図３（ａ）のＡ２の部分の部分拡大図である。実施の形態２に係る蓄電素子２０は、実施の形態１の蓄電素子１０とは、２枚のセパレータ１２４、１２５と巻芯１２６との溶着固定の位置が異なっており、その他の構成は図示しないが実施の形態１の蓄電素子１０と同じであるため説明を省略する。
実施の形態２に係る蓄電素子２０では、図６に示すように、巻芯１２６は、長尺帯状の巻シートを１巻き以上捲回し、捲回された巻きシートの最外周の位置であって、巻きシートの最外周側の端部よりも最内周の端部側の位置である第三の位置Ｐ２３において２枚以上重なっている巻シート同士が溶着固定されることにより形成される。また、巻芯１２６は、巻きシートが１巻き以上捲回されて形成される本体部２２６ａと、本体部２２６ａの外側に形成され、巻シート同士が溶着された箇所である第三の位置Ｐ３から最外周の端部までの間の分岐部２２６ｂとを有する。
２枚のセパレータ１２４、１２５は、分岐部２２６ｂを挟み込んだ状態で、２枚のセパレータ１２４、１２５の第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａが分岐部２２６ｂに溶着固定される。具体的には、第一セパレータ１２４と第二セパレータ１２５とは、第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａが対向するように積層されており、最内周の端部において巻芯２２６の分岐部２２６ｂの端部を挟みこむような状態で積層される。この状態で、第一セパレータ１２４は、第一面を形成する第一層１２４ａが分岐部２２６ｂの外側の面と第一の位置Ｐ２１において溶着固定され、第二セパレータ１２５は、第一面を形成する第一層１２５ａが分岐部２２６ｂの内側の面と第二の位置Ｐ２２において溶着固定される。このようにして巻芯１２６の最外周の端部に溶着固定された第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５は、正極板１２２および負極板１２３の間に配置されて、正極板１２２および負極板１２３と共に捲回される。
実施の形態２に係る蓄電素子２０によれば、２枚のセパレータ１２４、１２５のそれぞれが、巻芯２２６の分岐部２２６ｂに対して、溶着性の高い方の面である第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａにより溶着固定される。このため、２枚のセパレータ１２４、１２５を確実に巻芯１２６に溶着固定させることができる。
なお、上記実施の形態２に係る蓄電素子２０によれば、第一セパレータ１２４および第二セパレータ１２５の両方が第一面を形成する第一層１２４ａ、１２５ａにより巻芯２２６の分岐部２２６ｂに溶着固定されているが、分岐部２２６ｂに２枚のセパレータ１２４、１２５を溶着固定することに限らない。
蓄電素子２０は、例えば、図７に示すように、第一セパレータ１２４の第一層１２４ａを分岐部２２６ｂの外側の面に第一の位置Ｐ３１において溶着固定し、第二セパレータ１２５の第一層１２５ａを本体部２２６ａの外側の面に第二の位置Ｐ３２において溶着固定するような形態であってもよい。また、蓄電素子２０は、例えば、図８に示すように、第一セパレータ１２４の第一層１２４ａを分岐部２２６ｂの内側の面に第一の位置Ｐ４１において溶着固定し、第二セパレータ１２５の第一層１２５ａを本体部２２６ａの外側の面に第二の位置Ｐ４２において溶着固定するような形態であってもよい。
本発明の一態様に係る蓄電素子は、耐熱塗工層のような熱溶着性の低い層を設けたセパレータを採用した蓄電素子において、性能低下を抑えることのできる蓄電素子等として有用である。
１０、２０ 蓄電素子
１００ 容器
１１０ ふた板
１２０ 電極体
１２１ 捲回体
１２２ 正極板
１２３ 負極板
１２４ 第一セパレータ
１２４ａ、１２５ａ 第一層
１２４ｂ、１２５ｂ 第二層
１２５ 第二セパレータ
１２６、２２６ 巻芯
１２７ 絶縁シート
１３０ 正極集電体
１４０ 負極集電体
２００ 正極端子
２２６ａ 本体部
２２６ｂ 分岐部
３００ 負極端子
Ｐ１、Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１、Ｐ４１ 第一の位置
Ｐ２、Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３２、Ｐ４２ 第二の位置
Ｐ３、Ｐ２３ 第三の位置

Claims (9)

  1. 巻芯と、
    正極および負極と、前記正極および前記負極の間に配置され、かつ、両面の熱溶着性が異なる２枚のセパレータと、が積層された状態で前記巻芯に捲回されて成る捲回体と、
    を備え、
    前記２枚のセパレータの少なくとも一方は、熱溶着性の高い方の第一面において前記巻芯に溶着固定され、
    前記２枚のセパレータの一方は、前記第一面が前記巻芯に溶着固定され、
    前記２枚のセパレータは、前記第一面同士が互いに溶着固定される
    蓄電素子。
  2. 巻芯と、
    正極および負極と、前記正極および前記負極の間に配置され、かつ、両面の熱溶着性が異なる２枚のセパレータと、が積層された状態で前記巻芯に捲回されて成る捲回体と、
    を備え、
    前記２枚のセパレータの少なくとも一方は、熱溶着性の高い方の第一面において前記巻芯に溶着固定され、
    前記２枚のセパレータは、それぞれの前記第一面が前記巻芯に溶着固定される
    蓄電素子。
  3. 前記巻芯は、本体部と、本体部から分岐する分岐部とを有し、
    前記２枚のセパレータの少なくとも一方は、前記第一面において前記分岐部に溶着される
    請求項２に記載の蓄電素子。
  4. 前記２枚のセパレータは、前記分岐部を挟み込んだ状態で、前記第一面が前記分岐部に溶着固定される
    請求項３に記載の蓄電素子。
  5. 前記２枚のセパレータの一方は、前記第一面において前記分岐部に溶着固定され、
    前記２枚のセパレータの他方は、前記第一面において前記本体部に溶着固定される
    請求項３に記載の蓄電素子。
  6. 前記巻芯は、前記第一面よりも熱溶着性の高い素材から成る
    請求項１から５のいずれか１項に記載の蓄電素子。
  7. 前記２枚のセパレータは、前記第一面を形成する第一層と、前記第一面よりも熱溶着性の低い第二面を形成する第二層とを有し、
    前記第二層は、耐熱粒子を含む
    請求項１から６のいずれか１項に記載の蓄電素子。
  8. 前記２枚のセパレータは、前記正極を挟んでおり、かつ、それぞれの前記第二面が前記正極と接している
    請求項７に記載の蓄電素子。
  9. 前記２枚のセパレータは、前記正極および前記負極のうちで熱伝導率が高い方を挟んでおり、かつ、それぞれの前記第一面が前記正極および前記負極のうちで熱伝導率が高い方と接している
    請求項１から７のいずれか１項に記載の蓄電素子。
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