JP6065813B2

JP6065813B2 - 蓄電装置

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Publication number: JP6065813B2
Application number: JP2013229653A
Authority: JP
Inventors: 信司鈴木
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2033-11-05
Also published as: JP2015090773A

Description

本発明は、蓄電装置に関する。

従来から、蓄電装置の一種である二次電池としては、例えばリチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等がよく知られている。このような二次電池は、正極の活物質が設けられた部分及び負極の活物質が設けられた部分との間に設けられるセパレータと、を有する電極組立体が収容されている。電極組立体は本体部及び集電部を有し、集電部には、外部端子まで延びる矩形シート状の導電部材が接合される。

このような二次電池では、側面からの外力により導電部材が本体部側に押圧された場合、導電部材が集電部以外の電極組立体に接触し、場合によっては、導電部材が電極組立体を突き破り、その結果二次電池が圧壊される（側面圧壊）。これは、導電部材が集電部以外の電極組立体に接触する時に、その接触した部分に応力が集中することによるものと考えられる。そこで、導電部材の本体部側の端部に、フランジを立設することで、導電部材の接触面積を大きくし、導電部材の接触時に応力の集中を緩和して、上述した圧壊に対する耐性（圧壊耐性）を向上する技術が、例えば下記特許文献１−３に開示されている。

特開２０１２−１７８２３５号公報特開２００９−２６７０５号公報特開２００９−３２６７０号公報

しかしながら、上述した二次電池においても、フランジ部の先端が電極組立体を突き破るおそれがあり、十分な圧壊耐性を得ることができなかった。

そこで、本発明は、圧壊耐性の向上が図られた蓄電装置を提供することを目的とする。

本発明の一形態に係る蓄電装置は、一部分に活物質が設けられた正極及び負極と、正極の活物質が設けられた第１活物質部及び負極の活物質が設けられた第２活物質部との間に設けられるセパレータと、を有する電極組立体、及び、導電部材を備えており、電極組立体は、第１活物質部と第２活物質部とセパレータとから構成される本体部と、正極における活物質が設けられていない部分で構成される第１集電部と、負極における活物質が設けられていない部分で構成される第２集電部と、を有し、正極は、セパレータ及び負極が積層される第１活物質部と、第１集電部を構成する第１端子部と、第１活物質部と第１端子部との間に位置する第１連結部とを有し、負極は、セパレータ及び正極が積層される第２活物質部と、第２集電部を構成する第２端子部と、第２活物質部と第２端子部との間に位置する第２連結部とを有し、導電部材は、第１集電部又は第２集電部と接合される基部と、基部の本体部側の端部に立設されるとともに第１連結部又は第２連結部と距離を置いて対向するフランジ部とを有し、フランジ部は、その先端が第１連結部又は第２連結部から離れる方向に延びている。

この蓄電装置においては、導電部材が本体部側に押圧されて、フランジ部が第１連結部又は第２連結部に当接した時であっても、フランジ部の先端と第１連結部又は第２連結部とは接しにくいため、導電部材のフランジ部の先端によって第１連結部又は第２連結部を突き破ることが抑制され、電極組立体の圧壊耐性の向上が図られる。

また、フランジ部は、平板状であり、フランジ部における第１連結部側の面の全体又は第２連結部側の面の全体が、第１連結部又は第２連結部と距離を置いて対向して配置されていていてもよい。この場合、第１連結部又は第２連結部と対面する導電部材の面積が大きくなるため、フランジ部から第１連結部又は第２連結部の一部分に集中して応力が掛かることが抑制され、電極組立体の圧壊耐性のさらなる向上が図られる。また、導電部材は、一枚の平板を折り曲げて形成されていてもよい。

また、フランジ部と基部とがなす角度は、３５度以上９０度未満である場合、フランジ部の先端のエッジ以外のフランジ部における応力の集中も緩和されることから、電極組立体の圧壊耐性のさらなる向上が図られる。

また、電極組立体は、複数の正極及び複数の負極を有し、第１集電部は、正極における活物質が設けられていない部分が複数積層されて構成され、第２集電部は、負極における活物質が設けられていない部分が複数積層されて構成され、基部は、第１集電部における積層方向と交差する面及び第２集電部における積層方向と交差する面の内の一つの面と接合されていてもよい。

また、蓄電装置は、電極組立体及び導電部材を収容するケースを備え、本体部は、ケースと直接的に又は間接的に接触し、導電部材における第１連結部又は第２連結部から最短距離に位置する部分は、本体部におけるケースと直接的に又は間接的に接触する部分を基準として、フランジ部の先端よりも離れた位置に配置されていてもよい。これにより、導電部材における第１連結部又は第２連結部から最短距離に位置する部分が、フランジ部の先端よりも、本体部における塑性変形に対する許容度が高い部分に位置するため、フランジ部の先端部が第１連結部又は第２連結部に当接したとしても、その時点で第１連結部に掛かる応力は、導電部材における第１連結部又は第２連結部から最短距離に位置する部分と当接する部分の塑性変形によって十分に吸収される。したがって、電極組立体のさらなる圧壊耐性の向上が図られる。

また、本発明の一形態に係る蓄電装置は、一部分に活物質が設けられた正極及び負極と、正極の活物質が設けられた第１活物質部及び負極の活物質が設けられた第２活物質部との間に設けられるセパレータと、を有する電極組立体と、導電部材と、電極組立体と導電部材とを収容するケースと、を備えており、電極組立体は、第１活物質部と第２活物質部とセパレータとから構成される本体部と、正極における活物質が設けられていない部分で構成される第１集電部と、負極における活物質が設けられていない部分で構成される第２集電部と、を有し、正極は、セパレータ及び負極が積層される第１活物質部と、第１集電部を構成する第１端子部と、第１活物質部と第１端子部との間に位置する第１連結部とを有し、負極は、セパレータ及び正極が積層される第２活物質部と、第２集電部を構成する第２端子部と、第２活物質部と第２端子部との間に位置する第２連結部とを有し、電極組立体は、ケースと直接的に又は間接的に接触し、導電部材は、第１集電部又は第２集電部と接合される基部と、基部の本体部側の端部に立設されるとともに第１連結部又は第２連結部と距離を置いて対向するフランジ部とを有し、フランジ部は、その先端が第１連結部又は第２連結部に近づく方向に延びており、フランジ部の先端は、基部よりも電極組立体におけるケースと直接的に又は間接的に接触する部分から離れた位置に配置される。

この蓄電装置においては、電極組立体におけるケースと直接的に又は間接的に接触する部分から離れた部分は、電極組立体におけるケースと直接的に又は間接的に接触する部分近傍と比較して、塑性変形に対する許容度が高いため、例え、フランジ部の先端が、第１連結部又は第２連結部に当接したとしても、フランジ部の先端から第１連結部に掛かる応力を塑性変形することで吸収することができる。これにより、導電部材が第１連結部又は第２連結部を突き破ることが抑制され、電極組立体の圧壊耐性の向上が図られる。

本発明によれば、圧壊耐性の向上が図られた蓄電装置が提供される。

本発明の第一実施形態に係る二次電池の一部の内部構成を示した概略図である。図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。第一実施形態に係る電極組立体の一部の分解斜視図である。図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。従来の二次電池の一部分の断面図である。従来の二次電池の電極組立体がケースに押圧される図である。第一実施形態に係る二次電池の電極組立体がケースに押圧される図である。変形例における電極組立体の一部の分解斜視図である。第二実施形態に係る二次電池の一部分の断面図である。第二実施形態に係る二次電池の電極組立体がケースに押圧される図である。第三実施形態に係る二次電池の一部分の断面図である。第三実施形態に係る二次電池の電極組立体がケースに押圧される図である。実施例に用いる二次電池及び圧壊治具を示す斜視図である。変形例に係る二次電池の一部分の断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。

（第一実施形態）
まず、本発明の第一実施形態に係る蓄電装置としての二次電池１の構成について、図１及び図２を参照しつつ説明する。

図１に示すように、二次電池１は、ケース１０と、ケース１０内に収容された電極組立体２０及び電極組立体２０に接合される導電部材３１，３２とを備えている。

ケース１０は、例えば、ステンレス又はアルミニウム等の金属からなる缶部と蓋部とを備えている。ケース１０は、内部に直方体形状の密封空間を形成している。ケース１０内には、例えばリチウムイオン二次電池又はニッケル水素二次電池といった、二次電池１の種類に応じた電解質（電解液）が充填されている。ケース１０が上述の金属からなる場合、ケース１０の内周面には絶縁処理がなされていてもよい。

電極組立体２０は、本体部２１と、第１集電部２２と、第２集電部２３とを備えており、充電によって電力を蓄え供給する部分である。

図２及び図３に示すように、電極組立体２０は、正極２４及び負極２５がセパレータＳを介して交互に積層された積層体である。正極２４は、矩形状の正極用金属箔２４ａ（例えば、アルミニウム箔）と、その正極用金属箔２４ａの両面（表面）に設けられた正極用活物質層２４ｂとを有する。
正極２４は、正極用金属箔２４ａ上に正極用活物質層２４ｂが設けられた第１活物質部２６と、正極用金属箔２４ａ上に正極用活物質層２４ｂが設けられていない正極未塗工部２７とから構成されている。本実施の形態では、正極未塗工部２７は、正極用金属箔２４ａの長手方向一端側に設けられている。

負極２５は、矩形状の負極用金属箔２５ａ（例えば、銅箔）と、負極用金属箔２５ａの両面（表面）に設けられた負極用活物質層２５ｂとを有する。負極２５は、負極用金属箔２５ａ上に負極用活物質層２５ｂが設けられた第２活物質部２８と、負極用金属箔２５ａ上に負極用活物質層２５ｂが設けられていない負極未塗工部２９とから構成されている。本実施の形態では、負極未塗工部２９は、負極用金属箔２５ａの長手方向一端側に設けられている。

セパレータＳは、正極２４と負極２５との間に設けられており、正極２４と負極２５の短絡を防止する。具体的には、セパレータＳは、正極２４の第１活物質部２６と負極２５の第２活物質部２８との間に設けられている。すなわち、正極２４の第１活物質部２６上には、セパレータＳ及び負極２５が積層され、負極２５の第２活物質部２８上には、セパレータＳ及び正極２４が積層されている。

以上のように、本実施形態における電極組立体２０は、正極２４及び負極２５を複数備え、複数の正極２４の正極未塗工部２７が正極２４（または負極２５）の長手方向一端側にそれぞれ配置され、複数の負極２５の負極未塗工部２９が正極２４（または負極２５）の長手方向他端側にそれぞれ配置されるように、正極２４及び負極２５は積層されている。

本体部２１は、第１活物質部２６、セパレータＳ、第２活物質部２８が積層されて構成されている。第１集電部２２は、複数の正極２４の正極未塗工部２７が積層されて構成される。正極未塗工部２７のうち、第１集電部２２を構成する正極未塗工部２７が第１端子部２７ａに相当する。また、正極未塗工部２７のうち、第１活物質部２６と第１集電部２２との間に位置する正極未塗工部２７が第１連結部２７ｂに相当する。

第２集電部２３は、複数の負極２５の負極未塗工部２９が積層されて構成される。負極未塗工部２９のうち、第２集電部２３を構成する負極未塗工部２９が第２端子部２９ａに相当する。また、負極未塗工部２９のうち、第２活物質部２８と第２集電部２３との間に位置する負極未塗工部２９が第２連結部２９ｂに相当する。

なお、本実施の形態では、第１集電部２２が、正極２４（または負極２５）の長手方向一端側に設けられ、第２集電部２３が、正極２４（または負極２５）の長手方向他端側に設けられているが、第１集電部２２と第２集電部２３とが短絡しない場所であれば、第１集電部２２と第２集電部２３は、どこに設けられていてもよい。また、本実施の形態では、第１連結部２７ｂ及び第２連結部２９ｂに活物質が設けられていない構成であるが、活物質が設けられていてもよい。

導電部材３１，３２は、導電性を有する略矩形状の金属板（アルミニウム板、銅板など）からなり、金属の平板を折り曲げて形成される。導電部材３１，３２のそれぞれの一端が、電極組立体２０の第１集電部２２，第２集電部２３とそれぞれ電気的に接続しており、他端が図示しない外部端子に接続されている。導電部材３１は、第１集電部２２の一方の主面２２ａ（第１集電部２２における正極未塗工部２７の積層方向と交わる面のうち一方の面）上に配置されている。導電部材３１，３２は、正極未塗工部２７の積層方向からレーザを照射することで第１集電部２２，第２集電部２３とそれぞれ溶接されると共に電気的に接続される。なお、導電部材３１，３２は、同様の形状（対称となる形状）となっているため、以下では導電部材３１のみの説明を行い、導電部材３２の説明を省略する。

図４に示すように、導電部材３１は、第１集電部２２の主面２２ａに接合される基部４１と、基部４１の本体部２１及び第１連結部２７ｂ側の端部に立設される平板状のフランジ部４２を備えている。フランジ部４２は、プレス加工等により導電部材３１を屈曲することで形成されている。

図４に示すように、フランジ部４２の基部４１側の端部とは反対側の端部（以降、フランジ部４２の先端４２ａ）は、本体部２１から離れる方向に延びている。つまり、基部４１及びフランジ部４２がなす角度θ_１は、鋭角となっている。角度θ_１は、後述する電極組立体２０の圧壊耐性の向上及び基部４１の溶接のしやすさ等の観点から、３５°以上９０°未満が好ましく、５０°以上７５°以下が更に好ましい。また、フランジ部４２は、フランジ部４２における本体部２１側（第１連結部２７ｂ側）の面４２ｂの全体が、第１連結部２７ｂと対向している。

ケース１０内にはさらに、電極組立体２０を保護するシート５０が配置されている。このシート５０は、電極組立体２０とケース１０との間に設けられている。シート５０は、例えば有機樹脂製の絶縁性のシートであり、ケース１０の内周面１０ａと電極組立体２０との接触及び短絡を防ぐために配置されている。本実施の形態では、シート５０とケース１０の内周面１０ａ及びシート５０と電極組立体２０の本体部２１とは、隙間なく接触している。つまり、電極組立体２０とケース１０とは、シート５０を介して間接的に接触している。シート５０を設けない場合は、電極組立体２０とケース１０とは、直接的に接してもよい。

図４に示すように、導電部材３１における第１連結部２７ｂから最短距離に位置する部分は、フランジ部４２の先端４２ａよりも、電極組立体２０におけるケース１０と間接的に接触している部分（ケース１０及び電極組立体２０が直接的に接する場合は、その接触部分）から離れた位置（電極組立体２０の中心付近）に配置される。

次に、第一実施形態に係る二次電池１の構成による作用の説明に先立ち、図５と図６とを用いて、従来の二次電池１０１の構成による作用について説明する。

図５に示すように、従来の二次電池１０１は、導電部材１３１の形状を除いて第一実施形態に係る二次電池１と同一である。導電部材１３１のフランジ部１４２は、第１集電部２２の主面２２ａ上に位置する基部１４１の本体部２１及び第１連結部２７ｂ側の端部から、垂直に立設した形状となっている。すなわち、従来の二次電池１０１の基部１４１とフランジ部１４２とがなす角度θ_２は、直角（９０°）となっている。

二次電池１０１において、ケース１０側面から外力が付加された場合について図６を参照しつつ説明する。

図６の（ａ）に示すように、ケース１０において、基部１４１のフランジ部１４２が設けられる側と反対側の端面（以降、基部１４１の反対側端面１４１ａ）と対向する側面１０ｂに、ケース１０内部に向かう力Ｆ_Ｌが付加されると、図６の（ｂ）に示すように、第１集電部２２が変形し、ケース１０の側面１０ｂが基部１４１の反対側端面１４１ａまで達する。それと同時に、ケース１０の内周面１０ａとシート５０との間に、力Ｆ_Ｌに応じた摩擦力（拘束力）Ｆ_Ｒが働く。このような摩擦力Ｆ_Ｒが生じるのは、本体部２１が、シート５０を介してケース１０に接触しているためである。

基部１４１が、さらに本体部２１側に押圧されると、図６の（ｃ）に示すように、導電部材１３１が本体部２１側に移動し、フランジ部１４２が正極２４の第１連結部２７ｂに当接し、第１連結部２７ｂを力Ｆ_Ｃで押圧する。

これにより、第１連結部２７ｂにおけるフランジ部１４２の先端１４２ａのエッジＥと当接する部分において応力集中が生じ、第１連結部２７ｂが圧壊される。

なお、上述のように、シート５０とケース１０の内周面１０ａ及びシート５０と電極組立体２０とが隙間なく接触している場合、電極組立体２０のケース１０近傍は摩擦力Ｆ_Ｒの影響を大きく受ける。このため、電極組立体２０におけるケース１０と直接的に又は間接的に接触される部分近傍は、電極組立体２０の中心付近と比較して、塑性変形に対する許容度が低い。

これに対して、第一実施形態に係る二次電池１では、図７の（ａ）に示すように、ケース１０において、基部４１のフランジ部４２が設けられる側と反対側の端面（以降、基部４１の反対側端面４１ａ）と対向する側面１０ｂに、ケース１０内部に向かう力Ｆ_Ｌが付加されると、図７の（ｂ）に示すように、第１集電部２２が収縮するように変形し、ケース１０の側面１０ｂが基部４１の反対側端面４１ａまで達する。そして、基部４１が、本体部２１側に押圧されると、図７の（ｃ）に示すように、導電部材３１が本体部２１側に移動し、フランジ部４２が第１連結部２７ｂに当接する。このとき、フランジ部４２の先端４２ａは、フランジ部４２の基部４１側の端部よりも本体部２１から離れる方向に延びているため、フランジ部４２の先端４２ａより先に基部４１及びフランジ部４２の基部４１側の端部が第１連結部２７ｂと当接する。

したがって、フランジ部４２の先端４２ａは、導電部材３１から第１連結部２７ｂに掛かる応力が、第１連結部２７ｂにおける基部４１及びフランジ部４２の基部４１側の端部が当接する部分の塑性変形によってある程度吸収された後に、第１連結部２７ｂに当接することになる。これにより、導電部材３１のフランジ部４２の先端４２ａが、第１連結部２７ｂを突き破ることが抑制され、電極組立体２０の圧壊耐性の向上が図られる。

また、第一実施形態に係る二次電池１は、フランジ部４２の先端４２ａは、フランジ部４２の基部４１側の端部よりも本体部２１から離れる方向に延びているため、第１連結部２７ｂとは接しにくい。

また、上述した実施形態においては、フランジ部４２は、平板状であり、フランジ部４２における第１連結部２７ｂ側の面４２ｂの全体が、第１連結部２７ｂと距離を置いて対向して配置されている。これにより、第１連結部２７ｂと対面する導電部材３１の面積が大きくなるため、フランジ部４２から第１連結部２７ｂの一部分に集中して応力が掛かることが抑制され、電極組立体２０の圧壊耐性のさらなる向上が図られる。また、導電部材３１は、一枚の平板を折り曲げて形成されている。これにより、導電部材３１における第１集電部２２の主面２２ａに接合される面と、導電部材３１における第１連結部２７ｂ側の面との間にエッジが形成されることが抑制される。

また、フランジ部４２と基部４１とがなす角度θ_１は、３５度以上９０度未満であることが好ましい。後述する実施例で説明する通り、フランジ部４２の先端４２ａのエッジＥ以外のフランジ部４２から第１連結部２７ｂに掛かる応力の集中も緩和され、電極組立体２０のさらなる短絡の圧壊耐性が図られる。

なお、本実施形態に係る二次電池１は、電極組立体２０及び導電部材３１を収容するケース１０を有し、電極組立体２０は、本体部２１がケース１０と直接的に又は間接的に接触し、導電部材３１における、第１連結部２７ｂから最短距離に位置する部分は、フランジ部４２の先端４２ａよりも、電極組立体２０（本体部２１）におけるケース１０と直接的に又は間接的に接触する部分から離れた位置に配置されている。これにより、導電部材３１における第１連結部２７ｂから最短距離に位置する部分が、電極組立体２０における塑性変形に対する許容度が高い部分に位置するため、フランジ部４２の先端４２ａが第１連結部２７ｂに当接したとしても、力Ｆ_Ｃに起因する第１連結部２７ｂに掛かる応力が、導電部材３１における第１連結部２７ｂから最短距離に位置する部分と当接する部分の塑性変形によって十分に吸収された後に、フランジ部４２の先端４２ａが第１連結部２７ｂに当接することになる。したがって、電極組立体２０のさらなる圧壊耐性の向上が図られる。

また、図８に示すように、電極組立体２０における正極未塗工部２７及び負極未塗工部２９がタブ状であってもよい。このタブ状の正極未塗工部２７のうち、第１集電部２２を構成する正極未塗工部２７が第１端子部２７ｃに相当し、第１活物質部２６と第１集電部２２との間に位置する正極未塗工部２７が、第１連結部２７ｄに相当する。また、タブ状の負極未塗工部２９のうち、第２集電部２３を構成する負極未塗工部２９が第２端子部２９ｃに相当し、第２活物質部２８と第２集電部２３との間に位置する負極未塗工部２９が、第２連結部２９ｄに相当する。なお、タブ状の第１集電部２２（第２集電部２３）は、複数の第１端子部２７ｃ（複数の第２端子部２９ｃ）を積層して形成されていてもよいし、複数の第１端子部２７ｃ（複数の第２端子部２９ｃ）の内の一層から形成されていてもよい。

（第二実施形態）
第二実施形態では、フランジ部の形状が第一実施形態に係る二次電池１とは異なる二次電池２について図９を参照しながら説明する。

図９に示すように、二次電池２の導電部材５１は、第１集電部２２の主面２２ａに接合される基部６１と、基部６１の本体部２１側の端部に立設されるフランジ部６２とを備える。

フランジ部６２は、基部６１側の端部と先端６２ａとの間の部分（以下、湾曲部６３）が、基部６１側の端部及び先端６２ａよりも本体部２１側に突出するように湾曲しているとともに、フランジ部６２の先端６２ａが本体部２１から離れる方向に向かって延びている。つまり、フランジ部６２内に湾曲点が存在する。また、フランジ部６２の本体部２１側の面６２ｂの全体が、第１連結部２７ｂと対向している。なお、図９に示すように、湾曲部６３が、導電部材５１における第１連結部２７ｂから最短距離に位置する部分にあたり、湾曲部６３は、フランジ部６２の先端６２ａよりも、電極組立体２０におけるケース１０と間接的に接触している部分（ケース１０及び電極組立体２０が直接的に接する場合は、その接触部分）から離れた位置（電極組立体２０の中心付近）に配置される。

次に、第二実施形態に係る二次電池２の構成による作用について図１０を用いながら説明する。ケース１０において、基部６１のフランジ部６２が設けられる側と反対側の端面（以降、基部６１の反対側端面６１ａ）と対向する側面１０ｂに、ケース１０内部に向かう力Ｆ_Ｌが付加されると、第１集電部２２が変形すると共に導電部材５１が本体部２１側に移動することによって、フランジ部６２が第１連結部２７ｂに当接する。この時、導電部材５１の内、湾曲部６３が、フランジ部６２の先端６２ａよりも先に、第１連結部２７ｂと当接する。すなわち、フランジ部６２の先端６２ａが第１連結部２７ｂに当接したとしても、導電部材５１から第１連結部２７ｂに掛かる応力が、湾曲部６３と当接する部分の塑性変形によってある程度吸収された後に、フランジ部６２の先端６２ａが第１連結部２７ｂに当接することになる。したがって、第二実施形態に係る二次電池２においても、第一実施形態に係る二次電池１と同様の作用効果を奏することができる。

なお、フランジ部６２は湾曲部６３に代えて屈曲部を有していてもよく、この場合屈曲部のなす角度は、鋭角でもよいし鈍角でもよい。

（第三実施形態）
第三実施形態では、導電部材の形状が第一実施形態に係る二次電池１及び第二実施形態に係る二次電池２とは異なる二次電池３について図１１を参照しながら説明する。

図１１に示すように、二次電池３の導電部材７１は、第１集電部２２の主面２２ａ上に接合される基部８１と、基部８１の本体部２１側の端部に立設されるフランジ部８２とを備える。フランジ部８２は、プレス加工等により導電部材７１を屈曲することで形成されている。

フランジ部８２の先端８２ａは、本体部２１に近づく方向に向かって延びている。また、フランジ部８２の先端８２ａは、基部８１よりも電極組立体２０とケース１０とが直接的に又は間接的に接触する部分から離れた位置（電極組立体２０の中心付近）に配置されている。

次に、第三実施形態に係る二次電池３の構成による作用について図１２を用いながら説明する。ケース１０において、基部８１のフランジ部８２が設けられる側と反対側の端面（以降、基部８１の反対側端面８１ａ）と対向する側面１０ｂに、ケース１０内部に向かう力Ｆ_Ｌが付加されると、第１集電部２２が変形すると共に導電部材３１が本体部２１側に移動することによって、フランジ部８２が第１連結部２７ｂに当接する。この時、フランジ部８２の先端８２ａと第１連結部２７ｂとが接する。

上述の通り、導電部材７１が、本体部２１側に押圧されて第１連結部２７ｂと接触した時、フランジ部８２の先端８２ａが、第１連結部２７ｂと接する。上述のように、電極組立体２０におけるケース１０と直接的に又は間接的に接触する部分から離れた部分（電極組立体２０の中心付近）は、電極組立体２０におけるケース１０と直接的に又は間接的に接触する部分近傍と比較して、塑性変形に対する許容度が高いため、例え、フランジ部８２の先端８２ａのエッジＥが、第１連結部２７ｂに当接したとしても、フランジ部８２の先端８２ａから第１連結部２７ｂに掛かる応力を塑性変形することで十分に吸収できる。したがって、電極組立体２０の圧壊耐性の向上を図ることができる。

なお、基部８１及びフランジ部８２がなす角度θ_３は、鈍角であり、電極組立体２０の短絡の抑制性能の向上等の観点から、９０°を超え１４５°以下が好ましく、１０５°以上１３０°以下が更に好ましい。

以下、実施例に従って本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

本実施例では、基部とフランジ部とがなす角度及びフランジ部の高さと、本体部の耐久性との関係性を評価するための圧壊試験を行った。本圧壊試験では、まず図１３に示すように、二次電池９１であるセル（ＳＯＣ１００％）と、ＳＵＳ３０４製の圧壊治具９２とを用意した。なお、二次電池９１のケース、電極組立体及び導電部材の各々は、第一実施形態に係る二次電池１のケース１０、電極組立体２０及び導電部材３１，３２に対応している。そして、基部４１とフランジ部４２とがなす角度θ_１が異なる複数の導電部材３１のサンプルを用意した。より詳しくは、各サンプルの角度θ_１は、０°〜１５０°の間で適宜設定した。なお、図４に示すように、シート５０における電極組立体２０と対向する面（シート５０の内面）５０ａからフランジ部４２の先端４２ａにおける第１連結部２７ｂ側のエッジＥまでの最短距離をＤ１とし、シート５０における電極組立体２０と対向する面５０ａから第１集電部２２の主面２２ａまでの最短距離をＤ２として以降の説明を行う。

次に、圧壊装置であるミネビア株式会社製ＴＧＩ−２５０ｋＮを用いて、圧壊治具９２によって、二次電池９１のケースにおける基部の反対側の端面と対向する側面を押圧していった。荷重Ｆは上限２５０ｋＮとし、圧壊速度は１ｍｍ／ｓとした。セル温度を２５℃とした二次電池９１を圧壊治具９２によって押圧することにより、二次電池９１の熱暴走の発生を調べた。具体的には、二次電池９１の押圧力を受ける方向の寸法が、元の寸法からどの程度塑性変形した地点で熱暴走が発生したかを調べた。これは、本圧壊試験によって二次電池９１内の導電部材が電極組立体を突き破った地点が、二次電池９１に熱暴走が発生した地点だと考えられるからである。

本圧壊試験の結果を下記の表１に示す。本圧壊試験では、圧壊治具９２を二次電池９１に押圧していったとき、二次電池９１の押圧力を受ける方向の元の寸法（圧壊治具９２から押圧力を受ける前の寸法）を１００％として、元の寸法からどの程度の割合まで窪んだ際に熱暴走が発生したかを、Ａ〜Ｅに分けて評価した。Ａ〜Ｅの評価の詳細は、以下の通りである。
Ａ：元の寸法から６０％以上８０％未満まで窪んだ際に熱暴走を確認
Ｂ：元の寸法から４０％以上６０％未満まで窪んだ際に熱暴走を確認
Ｃ：元の寸法から２０％以上４０％未満まで窪んだ際に熱暴走を確認
Ｄ：元の寸法から１０％以上２０％未満まで窪んだ際に熱暴走を確認
Ｅ：元の寸法から０％以上１０％未満まで窪んだ際に熱暴走を確認

表１より、導電部材にフランジ部が設けられていない場合（フランジ無の場合）はＥ評価であるのに対し、導電部材にフランジ部が設けられている場合（フランジ有の場合）は、全てＤ評価、もしくはＤ評価より良好な評価となった。これより、導電部材にフランジ部を設けることにより、電極組立体２０の突き破りに対する耐性が向上しているのがわかる。また、Ｄ１が、Ｄ２／２より大きい場合においては、角度θ_１が３５°以上９０°未満においては、Ｃ評価、もしくはＣ評価より良好な評価となり、角度θ_１が５０°〜７５°においては、Ｂ評価となった。これより、角度θ_１を鋭角且つ適切な範囲とすることにより、更に電極組立体２０の突き破りに対する耐性を向上できることがわかる。

また、Ｄ１が０以上Ｄ２／２以下の場合、角度θ_１が３５°以上９０°未満では、Ｂ評価、もしくはＢ評価より良好な評価となり、角度θ_１が５０°〜７５°では、Ａ評価となった。これより、Ｄ１と、角度θ_１とを鋭角且つ適切な範囲とすることにより、更に電極組立体２０の突き破りに対する耐性を向上できることがわかる。

なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、図１４に示すように、第１集電部２２の一方の主面２２ａに導電部材３１Ａを設け、第１集電部２２の他方の主面２２ｂに導電部材３１Ｂを設けてもよい。

また、上記実施形態においては、電極組立体２０はセパレータＳを介して正極２４と負極２５とが積層された積層体を例に説明したが、電極組立体２０としてセパレータＳを介して正極２４と負極２５とが重なるように捲回された捲回体を用いてもよい。また、第１集電部２２（第２集電部２３）は、複数の正極２４（複数の負極２５）を積層して形成されていてもよいし、複数の正極２４（複数の負極２５）の内の一層から形成されていてもよい。

また、上記実施形態においては、シート５０がケース１０と直接接触していたが、シート５０はケース１０と直接接触していなくてもよい。また、電極組立体２０は、ケース１０及びシート５０と接してなくてもよい。また、蓄電装置は、リチウムイオン二次電池等の二次電池に限らず、その他の蓄電装置（たとえば電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ等）であってもよい。

１，２，３，９１，１０１…二次電池、１０…ケース、２０…電極組立体、２１…本体部、２２…第１集電部、２２ａ…主面、２３…第２集電部、２４…正極、２５…負極、２６…第１活物質部、２７…正極未塗工部、２７ｂ…第１連結部、２８…第２活物質部、２９…負極未塗工部、２９ｂ…第２連結部、３１，３１Ａ，３１Ｂ，３２，１３１，５１，７１…導電部材、４１，６１，８１，１４１…基部、４２，６２，８２，１４２…フランジ部、４２ａ，６２ａ，８２ａ，１４２ａ…先端、６３…湾曲部、５０…シート、９２…圧壊治具、Ｅ…エッジ、Ｆ_Ｃ，Ｆ_Ｌ，Ｆ_Ｒ…力、Ｓ…セパレータ、θ_１〜θ_３…角度。

Claims

一部分に活物質が設けられた正極及び負極と、前記正極の活物質が設けられた第１活物質部及び前記負極の活物質が設けられた第２活物質部との間に設けられるセパレータと、を有する電極組立体、及び、導電部材を備える蓄電装置であって、
前記電極組立体は、
前記第１活物質部と前記第２活物質部と前記セパレータとから構成される本体部と、
前記正極における前記活物質が設けられていない部分で構成される第１集電部と、
前記負極における前記活物質が設けられていない部分で構成される第２集電部と、
を有し、
前記正極は、前記セパレータ及び前記負極が積層される前記第１活物質部と、前記第１集電部を構成する第１端子部と、前記第１活物質部と前記第１端子部との間に位置する第１連結部とを有し、
前記負極は、前記セパレータ及び前記正極が積層される前記第２活物質部と、前記第２集電部を構成する第２端子部と、前記第２活物質部と前記第２端子部との間に位置する第２連結部とを有し、
前記導電部材は、前記第１集電部又は前記第２集電部と接合される基部と、前記基部の前記本体部側の端部に立設されるとともに前記第１連結部又は前記第２連結部と距離を置いて対向するフランジ部とを有し、
前記フランジ部は、その先端が前記第１連結部又は前記第２連結部から離れる方向に延びている蓄電装置。
前記フランジ部は、平板状であり、
前記フランジ部における前記第１連結部側の面の全体又は前記第２連結部側の面の全体が、前記第１連結部又は前記第２連結部と距離を置いて対向して配置されている請求項１に記載の蓄電装置。
前記導電部材は、一枚の平板を折り曲げて形成される請求項１又は２に記載の蓄電装置。
前記基部と前記フランジ部とがなす角度は、３５度以上９０度未満である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
前記電極組立体は、複数の前記正極及び複数の前記負極を有し、
前記第１集電部は、前記正極における前記活物質が設けられていない部分が複数積層されて構成され、
前記第２集電部は、前記負極における前記活物質が設けられていない部分が複数積層されて構成され、
前記基部は、前記第１集電部における積層方向と交差する面及び前記第２集電部における積層方向と交差する面の内の一つの面と接合される請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
前記電極組立体及び前記導電部材を収容するケースを備え、
前記本体部は、前記ケースと直接的に又は間接的に接触し、
前記導電部材における、前記第１連結部又は前記第２連結部から最短距離に位置する部分は、前記フランジ部の先端よりも前記本体部における、前記ケースと直接的に又は間接的に接触する部分から離れた位置に配置される請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電装置。
一部分に活物質が設けられた正極及び負極と、前記正極の活物質が設けられた第１活物質部及び前記負極の活物質が設けられた第２活物質部との間に設けられるセパレータと、を有する電極組立体と、導電部材と、前記電極組立体と前記導電部材とを収容するケースと、を備える蓄電装置であって、
前記電極組立体は、
前記第１活物質部と前記第２活物質部と前記セパレータとから構成される本体部と、
前記正極における前記活物質が設けられていない部分で構成される第１集電部と、
前記負極における前記活物質が設けられていない部分で構成される第２集電部と、
を有し、
前記正極は、前記セパレータ及び前記負極が積層される前記第１活物質部と、前記第１集電部を構成する第１端子部と、前記第１活物質部と前記第１端子部との間に位置する第１連結部とを有し、
前記負極は、前記セパレータ及び前記正極が積層される前記第２活物質部と、前記第２集電部を構成する第２端子部と、前記第２活物質部と前記第２端子部との間に位置する第２連結部とを有し、
前記電極組立体は、前記ケースと直接的に又は間接的に接触し、
前記導電部材は、前記第１集電部又は前記第２集電部と接合される基部と、前記基部の前記本体部側の端部に立設されるとともに前記第１連結部又は前記第２連結部と距離を置いて対向するフランジ部とを有し、
前記フランジ部は、その先端が前記第１連結部又は前記第２連結部に近づく方向に延びており、
前記フランジ部の先端は、前記基部よりも前記電極組立体における前記ケースと直接的に又は間接的に接触する部分から離れた位置に配置される蓄電装置。