JP6175758B2 - 蓄電素子 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば二次電池その他の電池等の蓄電素子に関する。
二次電池は、一次電池の置きかえ用途はもとより、携帯電話、ＩＴ機器などの電子機器の電源として広く普及している。とりわけ、リチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池は、高エネルギー密度であることから、電気自動車などの産業用大型電気機器への応用も進められている。
このような非水電解質二次電池では、従来、主要な構成要素のうち、容器本体内部に配置される部材としては、集電体と、電極体と、集電体と容器の蓋部との絶縁をするための内部絶縁封止材とを有している（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−３０７９５４号公報
従来の技術による非水電解質二次電池の構成は以上のようなものであるが、上記従来の技術においては、以下のような問題がある。
具体的には、上記従来の特許文献１では、図９に示すように、非水電解質二次電池１００は、電極端子１３０と、蓋部１２０および容器本体１１０から構成される容器３００と、集電体１１２と、電極体１１１と、電極端子１３０および容器３００を絶縁する外部絶縁封止材１２１と、集電体１１２および容器３００を絶縁する内部絶縁封止材１１３とを備える。非水電解質二次電池１００の構成要素うちで、容器３００内部には、主として、内部絶縁封止材１１３と、集電体１１２と、電極体１１１とが収納される。そして、蓋部１２０の外側に配置される電極端子１３０と集電体１１２とを電気的に接続するために、蓋部１２０の容器３００内側において、電極端子１３０と集電体１１２とを接合する構成が必要となる。つまり、容器３００の内部空間の特に電極端子１３０の裏側において、電極体１１１以外の部材が占めることになる。
ところで、容器３００の内部空間に占める電極体１１１の体積の割合（以下、「収納効率」という）を増加させることができれば、非水電解質二次電池自体の体積を増加させなくても、容易に電池容量を増やすことができる。このため、電極体１１１を容器３００の内部空間に効率よく収納することが必要である。
特許文献１の非水電解質二次電池１００では、上述したように蓋部１２０の電極端子１３０が設けられる部分の裏側において、電極端子１３０および集電体１１２を接続する部分が必要となるため、当該部分が容器３００の内部空間に対して一定の体積を占めることになる。具体的には、図１０に示すように、蓋部１２０の裏側において、内部絶縁封止材１１３、集電体１１２、および電極端子１３０の端部１３１が容器３００の内部空間に存在するため、電極体１１１（図１０の破線を参照）が、それらの部材よりも下方から存在することになる。また、正極および負極の２カ所のそれぞれにおいて同様の構成であるため、正極側の部材と負極側の部材との間であって、電極体１１１と蓋部１２０との間の容器３００の内部空間には、部材が何も存在しない領域が生じてしまう。つまり、容器３００の内部空間に無駄な空間が生じてしまうことになり、収納効率が小さくなる。
また、電極体の外形を変えることにより、特許文献１の容器３００において内部空間の部材が何も存在しない領域にも電極体を収納するようにすることも考えられる。しかし、この場合には、電極体の構造が複雑になるために、電極体の製造が容易ではなく、製造にかかるコストおよびエネルギーが大きくなるという問題がある。
そこで、本発明は、上記の課題に鑑みて為されたものであり、電極体の容器に対する収納効率を容易に高めることが可能な蓄電素子を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明の一形態に係る蓄電素子は、容器と、前記容器内に収納される電極体と、前記容器に設けられた電極端子と、前記電極端子と前記電極体とを電気的に接続する集電体とを備える蓄電素子であって、前記容器は、その外壁の一部が外側に向けて突出することにより形成される凸部と、前記凸部が形成されることにより前記凸部に対応する位置の前記容器の内壁に形成される凹部とを有し、前記集電体は、前記凹部内において前記電極端子に接続される基台部と、前記基台部から前記凸部の突出方向の反対側に向けて延伸し、前記電極体と接続される腕部と、を有する。
これによれば、容器には、凸部が形成されており、さらに、凸部が形成されることにより凸部に対応する位置の容器の内壁に形成される凹部が形成されている。そして、容器の内部において電極端子と電気的に接続される集電体は、当該凹部内において電極端子と接続される基台部を有する。また、集電体は、さらに、凹部に収納される基台部から、凸部の突出方向の反対側に向けて延伸し、電極体と接続される腕部を有する。
このように、電極端子と接続される集電体の部分である基台部が、容器に形成される凹部内に収納されるため、容器の内部空間のうちで凹部以外の空間を電極体の形状に合わせることができる。これにより、電極体の外形の大きさを当該空間の大きさに合わせるだけで、容器の内部に電極体を収納したときに生じる無駄な空間を小さくすることができる。このように、電極体の構造を変えることなく、容器の形状を電極体の形状に合わせて変えているため、容器の内部空間に対する電極体の収納効率を容易に高めることができる。
また、前記凹部は、最も外側の底面と、前記底面と前記容器の内壁との間に連続して形成される側面とを有し、前記基台部は、前記底面に沿って設けられた板状の板部と、前記板部に対して連続して設けられ、前記側面に対向して設けられた互いに対向する一対の第一壁部と、を有し、前記一対の第一壁部は、前記板部から遠ざかるにつれて、互いに離れる方向に傾斜しており、前記腕部は、前記一対の第一壁部のそれぞれの少なくとも一部から連続することにより、前記基台部から前記凸部の突出方向の反対側に向けて延伸していてもよい。
これによれば、集電体は、基台部を構成する一対の第一壁部が、基台部の板部から遠ざかるにつれて、互いに離れる方向に傾斜する構造である。そして、集電体は、一対の腕部が一対の第一壁部の少なくとも一部から連続しており、かつ、一対の腕部が基台部から凸部の突出方向の反対側に向けて延伸している構造である。つまり、一対の腕部は、基台部と連続している根元の部分（つまり、第一壁部との境界近傍の部分）が、基台部の一対の第一壁部において一対の腕部の間隔が拡げられた状態で、電極体に向けて延伸している。
このため、例えば、蓄電素子の構造が集電体の一対の腕部により電極体を挟み込む構造である場合に、一対の腕部の間隔を大きくとることができる。これにより、一対の腕部により挟み込まれる電極体の部分をより大きくすることができる。つまり、容器内部に収容する電極体の体積をより大きくとることができ、電極体の容器に対する収納効率をさらに高めることができる。
また、前記凹部は、前記側面のうち前記一対の第一壁部と対向する一対の部分が、前記底面から遠ざかるにつれて、互いに離れる方向に傾斜する構成であってもよい。
これによれば、凹部の側面のうち、集電体の基台部の一対の第一壁部と対向する一対の部分が、一対の第一壁部と同様に、凹部の底面から遠ざかるにつれて互いに離れる方向に傾斜する構成である。つまり、集電体の基台部の一対の第一壁部の傾斜する構造に合わせて、当該一対の第一壁部と対向している凹部の側面を傾斜する構成とすることにより、凹部と集電体の基台部とをより強固に接合させることができる。また、電極端子と集電体の基台部とを接合するときに、接合させるための工具を挿入する空間を大きくとることができ、製造時の作業性を高めることができる。
また、前記容器は、長尺状の第一面と、前記第一面の長手方向端部において前記第一面と直交する第二面とを有する、外形が略直方体の構成であり、前記凸部は、前記第二面から離れた前記第一面上の位置に形成されてもよい。
これによれば、容器は、略直方体の外形を有している。そして、凸部が容器の外形を形成する第一面上の位置であって、第一面と直交する第二面から離れた位置に形成される。したがって、凸部は、少なくとも第一面の長手方向の端部には形成されない。
また、例えば、第一面が容器の蓋部であると仮定すれば、第一面を構成する蓋部と容器の他の部分とを溶接により接合する場合を考える。この場合に、さらに、凸部が形成される第一面上の位置を第一面の短手方向の端部についても形成されない構成をとすれば、蓋部が容器の他の部分と溶接されるときに、溶接が行われる第一面としての蓋部の外縁部分に凸部が形成されない。このため、蓋部の外縁部分を、溶接による熱を蓄電素子の外部に放熱させるためのヒートシンクを設置するための空間とすることができる。このように、溶接による熱を放熱するためのヒートシンクを設置するための空間が設けられているため、蓋部の溶接が行われる部位においてヒートシンクを設置することが容易であり、蓄電素子の性能低下を防ぎながら製造することができる。
また、前記腕部は、前記電極体に接続される腕本体と、前記腕本体と前記第一壁部とを繋ぐ渡り部分とを有し、前記渡り部分は、前記凹部の内部形状に沿って屈曲または湾曲していてもよい。
これによれば、集電体の腕部の渡り部分が凹部の内部形状に沿って屈曲または湾曲しているため、集電体の腕部の形状を電極体の外形に近似させることができる。このため、電極体の容器に対する収納効率をさらに高めることができる。
また、前記集電体の前記腕部は、前記長手方向において、前記容器の内部のうちの前記凸部が形成される位置よりも前記第二面に近い側で前記電極体と接続され、前記渡り部分は、前記凹部から前記容器の前記第二面側へ向かって湾曲することにより、前記腕本体と前記第一壁部とを繋いでもよい。
また、前記腕部の前記長手方向の前記第二面側の縁は、前記基台部の前記長手方向の前記第二面側の縁より前記容器の前記第二面寄りに位置していてもよい。
ここで、容器に形成される凸部の位置が、例えば、上述のように第一面を蓋部としたときに、蓋部を溶接するときに使用するヒートシンクを設置するための空間を考慮した位置とする場合について考える。集電体の腕部の渡り部分の形状は、凸部が形成される位置から容器の短側面である第二面側に向かって湾曲させている。このため、上述のような場合であっても、集電体の腕部は、より第二面に近い側で電極体と接続されることになる。これにより、電極体を容器の第一面（蓋部）の長手方向の端部において直交する第二面に限りなく近づけた形状とすることができる。これにより、容器の内部空間における第一面に近い空間だけでなく、第二面に近い空間についても、電極体を占有させることができ、電極体の容器に対する収納効率をさらに高めることができる。
また、前記集電体は、前記一対の第一壁部のそれぞれに連続する一対の前記腕部を有し、前記一対の腕部は、前記電極体を挟み込んでいてもよい。
このため、より強固に電極体と集電体の腕部とを接続することができる。
また、前記蓄電素子は、さらに、前記凹部と前記集電体の前記基台部との間に位置し、前記容器と前記集電体とを絶縁する絶縁部材を、備え、前記絶縁部材および前記基台部は、前記底面と前記凹部が形成される面との間に収納されてもよい。
これによれば、容器の凹部内には、容器と集電体とを絶縁するための絶縁部材と、集電体の基台部とが収納される。このため、容器内部の形状と電極体の外形とを近づけることができる。つまり、電極体を容器に収納したときに、電極体を容器の第一面に限りなく近づけることができる。このため、容器内部に絶縁部材が配置される構成であっても、電極体の容器に対する収納効率を高めることができる。
また、前記絶縁部材は、前記凹部の前記側面に対向して設けられ、前記基台部の前記第一壁部を囲む第二壁部を有してもよい。
つまり、絶縁部材は、容器に形成される凹部の側面と集電体の基台部の第一壁部との間に配置される第二壁部を有する。このため、絶縁部材は、確実に、容器と集電体とを絶縁させることができる。また、例えば、第二壁部を容器の凹部の側面に沿うように設けることにより、より確実に容器と絶縁部材とを密着させることができ、容器の気密性を高めることができる。
また、前記凹部には、前記電極端子に貫通される貫通孔が形成されており、前記電極端子は、前記凹部の前記容器の外側に配置される板状の端子本体と、前記凹部の前記貫通孔を貫通する柱状の接続部と、前記凹部内において、前記容器および前記集電体を前記端子本体とともに挟み込んで圧着することにより前記集電体に電気的に接続される圧着端部とを有し、前記基台部、前記圧着端部、および前記絶縁部材は、前記底面と前記凹部が形成される面との間に収納されてもよい。
これによれば、容器の凹部内には、絶縁部材と集電体の基台部との他にも、電極端子を集電体と接続するための圧着端部が収納される。このため、容器内部の形状と電極体の外形とを近づけることができる。つまり、電極体を容器に収納したときに、電極体を容器の第一面に限りなく近づけることができる。このため、容器内部に絶縁部材が配置される構成であっても、電極体の容器に対する収納効率を高めることができる。
また、前記腕部は、一対の腕部であり、前記一対の腕部の間隔は、前記一対の腕部の並び方向における前記基台部の幅より大きくてもよい。
このため、例えば、一対の腕部により電極体を挟み込む場合に、一対の腕部の間隔を大きくとることができ、一対の腕部により挟み込まれる電極体の部分をより大きくすることができる。つまり、容器内部に収容する電極体の体積をより大きくとることができ、電極体の容器に対する収納効率をさらに高めることができる。
以上のような本発明によれば、電極体の収納効率を高めることが可能になるという効果を有する。
図１は、本発明の実施の形態に係る非水電解質二次電池の模式的な構成を示す分解斜視図である。 図２は、非水電解質二次電池の電極端子周辺の構成を示すＹ−Ｚ平面における要部断面図である。 図３は、非水電解質二次電池の電極端子周辺の構成を示すＸ−Ｚ平面における要部断面図である。 図４は、集電体の構成を示す斜視図である。 図５の（ａ）は、集電体の構成を示すＹ軸方向に沿って視た図であり、図５の（ｂ）は、集電体の構成を示すＸ軸方向に沿って視た図である。 図６は、集電体の他の構成例を示すＹ軸方向に沿って視た図である。 図７Ａは、集電体の他の構成例を示す斜視図である。 図７Ｂは、集電体の他の構成例を示す斜視図である。 図８は、本発明の他の実施の形態に係る非水電解質二次電池の電極端子周辺の構成を示す要部断面図である。 図９は、従来の技術による非水電解質二次電池の構成を示す分解斜視図である。 図１０は、従来の技術による非水電解質二次電池の構成を示す要部断面図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。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。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）
図１は、本発明の実施の形態に係る非水電解質二次電池１の模式的な構成を示す分解斜視図である。
図１に示すように、本実施の形態の非水電解質二次電池１は、容器３０と、容器３０内に収容される電極体１１と、容器３０に設けられた電極端子２３と、電極端子２３と電極体１１とを電気的に接続する集電体１２、１５と、容器３０と電極端子２３とを絶縁する外部絶縁封止材２２と、容器３０と集電体１２、１５とを絶縁する内部絶縁封止材１３とを有する。
容器３０は、蓋部２０と容器本体１０とから構成される。蓋部２０は、Ｘ軸方向（後述参照）に長い長尺板状の部材である。容器本体１０は、矩形筒状の部材の一端に開口１０ｘを有し、他端に底を有する部材である。つまり、容器３０は、蓋部２０により形成される長尺上の第一面と、第一面の長手方向（Ｙ軸方向）端部において第一面と直交する第二面としての短側面１０ａとを有する、外形が略直方体の構成である。なお、本実施の形態では、容器本体１０と蓋部２０との並び方向を上下方向（図１ではＺ軸方向）とし、正極端子と負極端子との並び方向を左右方向（図１ではＹ軸方向）とし、上下方向および左右方向に垂直な方向を前後方向（図１ではＸ軸方向）と定義する。また、容器３０のうちで、蓋部２０および容器３０の底面（図示せず）以外の側面は、蓋部２０の短手方向に沿って形成される短側面１０ａと、蓋部２０の長手方向に沿って形成される長側面１０ｂとから構成される。
蓋部２０は、長手方向の両端部に、蓋部２０の上側の表面である上面２０ｂから容器３０の外方に向けて突出する凸部２１と凸部２１以外の部分である板状の蓋本体２０ａとを有する。なお、ここで、蓋部２０の上面２０ｂとは、蓋本体２０ａの容器３０外側の面である。つまり、容器３０は、その外壁の一部が外側に向けて突出することにより形成される凸部２１を有する。凸部２１は、容器の短側面１０ａから離れた蓋部２０上の位置に形成される。
凸部２１は、頂部としての板部２１ｂと、側壁部２１ｄとを有する。板部２１ｂは、凸部２１の上部を構成する平板状の部材であり、平面視においてＸ軸方向およびＹ軸方向に平行な辺を有する矩形状であり、蓋本体２０ａと平行である。また、凸部２１には、板部２１ｂに電極端子２３に貫通される貫通孔２１ａが形成されている。なお、図１においては、正極側の貫通孔２１ａのみを示し、負極側の貫通孔は後述する絶縁封止材の陰に隠れるため図示されない。
電極体１１は、帯状の電極である正極と負極との間にセパレータが挟み込まれるように積層しつつ全体が長円筒形に捲回されて形成される。電極体１１は、捲回軸方向がＸ軸方向に一致し、かつ、断面の長円形状の長軸がＺ軸方向に一致するような向きで容器３０内に収納される。正極および負極は、捲回軸方向に互いに位置をずらして、捲回軸を中心に長円筒形に捲回されている。電極体１１は、その両端において、正極および負極のそれぞれが所定の幅でセパレータから電極体１１の捲回軸方向（Ｙ軸方向）外側に向けて突出している突出部１１ａ、１１ｂを有する。つまり、電極体１１は、捲回軸方向の一端において正極がセパレータから突出している正極側の突出部１１ａと、他端において負極がセパレータから突出している負極側の突出部１１ｂとを有する。更に、正極側の突出部１１ａおよび負極側の突出部１１ｂは、活物質が形成されておらず、基材である金属箔が露出している。つまり、正極側の突出部１１ａは、正極活物質層が形成されていない正極基材であるアルミニウム箔が露出しており、負極側の突出部１１ｂは、負極活物質層が形成されていない負極基材である銅箔が露出している。正極側の突出部１１ａおよび負極側の突出部１１ｂには、正極側の集電体１２および負極側の集電体１５がそれぞれ電気的に接続される。
集電体１２の上側の端部は、電極体１１の上側の表面と平行（つまり、Ｘ−Ｙ平面に平行）な板状の構成（後述する板部１２ｂ１）を有し、当該板状の構成には貫通孔１２ａが形成されている。また、集電体１２は、電極体１１の捲回軸方向の一端である正極側の突出部１１ａにおいて、Ｚ軸方向の下側の端部に向かうにつれて、当該正極側の突出部１１ａのＸ軸方向外側の側面に沿って湾曲し、かつ、正極側の突出部１１ａと共に、アルミニウムまたはアルミニウム合金の挟持板１４に挟まれて超音波溶接等により接続、固定される構成（後述する腕部１２ｃ）を有する。なお、負極側の集電体１５も同様の構成を有し、銅または銅合金で形成される。正極側の集電体１２および負極側の集電体１５は、同じ構成であるため、以下では、正極側の集電体１２のみについて説明し、負極側の集電体１５の説明は省略する。
なお、集電体１２、１５の詳細な構成については後に更に詳細に説明する。
内部絶縁封止材１３は、蓋部２０と集電体１２の基台部１２ｂ（後述参照）との間に配置されることにより、容器３０と集電体１２とを絶縁する絶縁部材である。つまり、内部絶縁封止材１３は、容器３０の内部に配置されて、集電体１２を介して電気的に接続されている電極体１１から容器３０を絶縁するための絶縁部材である。また、内部絶縁封止材１３は、容器３０の蓋部２０に形成される貫通孔２１ａに対して電極端子２３および外部絶縁封止材２２とともに圧着されることにより、当該貫通孔２１ａを密閉するための封止材（パッキン）としても機能する。内部絶縁封止材１３は、集電体１２の基台部１２ｂを電極端子２３側から覆う形状である。内部絶縁封止材１３は、合成樹脂等により構成され、絶縁性および弾性を備える。内部絶縁封止材１３には、蓋部２０の貫通孔２１ａおよび集電体１２の貫通孔１２ａとともに、後述する電極端子２３の接続部２３ｂによって貫通される貫通孔１３ａが形成されている。
外部絶縁封止材２２は、電極端子２３の端子本体２３ａ（後述参照）と蓋部２０の凸部２１との間に挟み込まれることにより、電極端子２３と容器３０とを絶縁する絶縁部材である。つまり、外部絶縁封止材２２は、容器３０の外部に配置されて、電極端子２３および集電体１２を介して電気的に接続されている電極体１１から容器３０を絶縁するための絶縁部材である。また、外部絶縁封止材２２は、容器３０の蓋部２０に形成される貫通孔２１ａに対して電極端子２３および内部絶縁封止材１３とともに圧着されることにより、当該貫通孔２１ａを密閉するための封止材（パッキン）としても機能する。外部絶縁封止材２２は、凸部２１の板部２１ｂの上側に配置され、貫通孔２２ｄが形成される板状の板部２２ｂと、板部２２ｂの貫通孔２２ｄが形成される部分から連続して形成され、板部２２ｂの下方に延びる筒状の筒部２２ｃとを有する。つまり、外部絶縁封止材２２は、筒部２２ｃと、筒部２２ｃの軸に交差する方向であって筒部２２ｃの外側の方向に向かって拡がる板部２２ｂとを有する。
また、外部絶縁封止材２２は、板部２２ｂの外縁から凸部２１の側面に沿って形成される側壁部２２ａを有する。つまり、外部絶縁封止材２２は、板部２２ｂおよび側壁部２２ａにより凸部２１の外側を覆う部材である。
外部絶縁封止材２２は、内部絶縁封止材１３と同様の合成樹脂製の部材である。外部絶縁封止材２２に形成される貫通孔２２ｄは、蓋部２０に形成される貫通孔２１ａ、内部絶縁封止材１３に形成される貫通孔１３ａおよび集電体１２に形成される貫通孔１２ａとともに、後述する電極端子２３の接続部２３ｂによって貫通される。
また、外部絶縁封止材２２の筒部２２ｃは、蓋部２０と対向する側（つまり板部２２ｂの下側）に形成されており、貫通孔２２ｄと筒部２２ｃの内縁とは一致している。また、筒部２２ｃは、貫通孔１３ａ、２１ａに対応した外形を有し、これら各貫通孔１３ａ、２１ａに嵌り込むようになっている。したがって、筒部２２ｃは、容器３０の凸部２１に形成される貫通孔２１ａと電極端子２３の接続部２３ｂとの間に挟み込まれる。つまり、外部絶縁封止材２２は、電極端子２３の端子本体２３ａと容器３０の凸部２１の板部２１ｂとの間に挟み込まれ、かつ、電極端子２３の接続部２３ｂと容器３０の貫通孔２１ａを形成する部分との間に挟み込まれることにより、電極端子２３と容器３０とを絶縁する。
更に、外部絶縁封止材２２の板部２２ｂの上側には枠体２２ｅが形成されており、枠体２２ｅは板部２２ｂに形成される貫通孔２２ｄの外側に形成されている。
電極端子２３は、容器３０の凸部２１の突出方向の外側に配置される板状の端子本体２３ａと、凹部２１ｘに形成される貫通孔２１ａを貫通する柱状の接続部２３ｂとを有する。端子本体２３ａは、その外縁の形状が枠体２２ｅの内縁の形状に対応した平面形状である。接続部２３ｂは、端子本体２３ａと集電体１２とを電気的に接続するとともに、蓋部２０と電極体１１とを機械的に接合する役割を果たす。また、正極側に配置される電極端子２３は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成され、負極側に配置される電極端子２３は、銅または銅合金から構成される。
電極端子２３は、具体的には、図示しない外部負荷（つまり、非水電解質二次電池１の電気エネルギーを消費する機器）の端子が端子本体２３ａの表面に溶接固定されることにより、非水電解質二次電池１と外部負荷との電気的な接続を完成するための部材である。あるいは、電極端子２３は、図示しない複数の非水電解質二次電池１を並べて配置した状態で、バスバーにより各電池の端子本体２３ａが溶接固定されることにより、非水電解質二次電池１同士の電気的な接続を完成するための部材である。
なお、電極端子２３は、端子本体２３ａと接続部２３ｂとが鍛造、鋳造等によって同一の素材から構成されていてもよい。また、電極端子２３は、端子本体２３ａと接続部２３ｂとがそれぞれ独立しており、端子本体２３ａと接続部２３ｂとを構成する２つの異種または同種材料の素材を一体成形することにより構成されていてもよい。
次に、図２および図３を参照して、本実施の形態に係る非水電解質二次電池１の、電極端子２３および集電体１２周辺の構成を更に詳細に説明する。ただし、図２は、組立てられた状態における図１の非水電解質二次電池１のＹ−Ｚ平面で切断したときの電極端子周辺の要部断面図である。また、図３は、同図１の非水電解質二次電池１のＸ−Ｚ平面で切断したときの電極端子周辺の要部断面図である。
図２および図３に示すように、非水電解質二次電池１の電極端子２３および集電体１２周辺の構成は、上から電極端子２３、外部絶縁封止材２２、蓋部２０の凸部２１、内部絶縁封止材１３、集電体１２の板部１２ｂ１の順に積層されている。外部絶縁封止材２２は、板部２２ｂと、凸部２１の板部２１ｂと、内部絶縁封止材１３の板部１３ｂ（後述参照）とが重り、かつ、筒部２２ｃが蓋部２０に形成される貫通孔２１ａおよび内部絶縁封止材１３に形成される貫通孔１３ａに貫通した状態で配置される。筒部２２ｃの端面は、内部絶縁封止材１３の下面と同一面上にあり、内部絶縁封止材１３の下面とともに集電体１２の主面を形成する板部１２ｂ１の上面に接している。そして、外部絶縁封止材２２の筒部２２ｃの内周の形状と、集電体１２の貫通孔１２ａとは、同じサイズ、かつ、同じ形状である。また、筒部２２ｃと貫通孔１２ａとは電極端子２３の接続部２３ｂに貫通されている。つまり、接続部２３ｂの外周と、筒部２２ｃの内周および貫通孔１２ａが形成される部分とは、互いに接触した状態となる。そして、電極端子２３の接続部２３ｂは、外部絶縁封止材２２の筒部２２ｃおよび集電体１２に形成される貫通孔１２ａを貫通した状態で、その先端がかしめられ、かしめ端２３ｃが整形される。つまり、電極端子２３は、さらに、凹部２１ｘ内において、容器３０および集電体１２を端子本体２３ａとともに挟み込んで圧着することにより集電体１２に電気的に接続される圧着端部としてのかしめ端２３ｃを有する。
かしめ端２３ｃの外径は各貫通孔２１ａ、２２ｄ、１３ａ、１２ａの径より大きいため、外部絶縁封止材２２、蓋部２０、内部絶縁封止材１３および集電体１２は電極端子２３の端子本体２３ａとかしめ端２３ｃとにより挟まれることで互いに圧着され、一体的に固定される。これにより、電極端子２３は、外部絶縁封止材２２と容器３０の凸部２１とを圧着することにより、容器３０の貫通孔２１ａが形成される部分と電極端子２３との間を外部絶縁封止材２２および内部絶縁封止材１３で密閉する。また、電極端子２３は、接続部２３ｂおよびかしめ端２３ｃが集電体１２により接しているため、蓋部２０の凸部２１を貫通した状態で集電体１２と電気的に接続される。なお、接続部２３ｂの側面は外部絶縁封止材２２の筒部２２ｃによって覆われているため、蓋部２０と接続部２３ｂとの間は絶縁状態が確保されている。
次に、各部の個別の構成を説明する。
図２および図３に示すように、本実施の形態の蓋部２０は、その裏側（つまり下側）に、容器本体１０の開口１０ｘに嵌合するように開口１０ｘの内縁形状と一致する外形状を有する枠部２０ｃが形成される。枠部２０ｃは、容器本体１０の上側の端面と当接する蓋部２０の側端の内側に形成される。つまり、蓋部２０は、枠部２０ｃが形成される部分の厚みが、他の部分の厚みよりも大きい枠部２０ｃ構成となる。また、蓋部２０の、凸部２１を除いた部分の厚みは、枠部２０ｃが形成される部分において最も大きく、次いで枠部２０ｃの外側の部分、枠部２０ｃの内側の部分の順に小さくなっている。
また、蓋部２０は、その構成部材の断面の厚みはほぼ一様である。蓋部２０には、凸部２１の裏側において、凸部２１の突出に対応した凹部２１ｘが形成されている。つまり、蓋部２０の凸部２１は、例えば、均一の厚みの板状部材に対してプレス加工により凹凸をつけることにより形成されたものである。要するに、容器３０は、凸部２１と、凸部２１が形成されることにより凸部２１に対応する位置の容器３０の内壁に形成される凹部２１ｘとを有する。凹部２１ｘは、最も外側の底面２１ｙと、底面２１ｙと容器３０の内壁との間に連続して形成される側面２１ｚとを有する。したがって、蓋部２０は、凸部２１の側面２１ｃおよび凹部２１ｘの側面２１ｚを形成する側壁部２１ｄを有する。側壁部２１ｄは、図２および図３に示すように、平面視において矩形状の板部２１ｂの外縁から蓋部２０の短手方向（Ｘ軸方向）および長手方向（Ｙ軸方向）に沿って蓋本体２０ａの間にわたって連続して、かつ、蓋本体２０ａに交差する方向に沿って形成されている。側壁部２１ｄは、四方のそれぞれに面する４つの部分２１ｄ１、２１ｄ２、２１ｄ３、２１ｄ４を有する。４つの部分２１ｄ１、２１ｄ２、２１ｄ３、２１ｄ４は、隣り合う部分同士が互いに連続している。当該４つの部分２１ｄ１、２１ｄ２、２１ｄ３、２１ｄ４のうちで、凸部２１の板部２１ｂの短手方向（Ｘ軸方向）に沿った外縁に連続している一対の部分２１ｄ１、２１ｄ３は、蓋本体２０ａおよび板部２１ｂに対して垂直に屈曲して形成される（図２参照）。また、当該４つの部分２１ｄ１、２１ｄ２、２１ｄ３、２１ｄ４のうちで、凸部２１の板部２１ｂの長手方向（Ｙ軸方向）に沿った外縁に連続している一対の部分２１ｄ２、２１ｄ４は、蓋本体２０ａに近づくにつれて互いに離れる方向に傾斜して屈曲して形成される（図３参照）。つまり、側壁部２１ｄのＹ軸方向に沿っている一対の部分２１ｄ２、２１ｄ４のＸ軸方向内側の第一側面２１ｃ２および第二側面２１ｃ４は、蓋部２０の上面２０ｂに近づくにつれて、互いに離れる方向に傾斜している。凹部２１ｘの側面２１ｚは、集電体１２の基台部１２ｂの一対の第一壁部１２ｂ２（後述参照）に、内部絶縁封止材１３の側壁部１３ｃ（後述参照）を挟んで対向する面である。凹部２１ｘは、側面２１ｚのうち集電体１２の一対の第一壁部１２ｂ２と対向する一対の部分２１ｚ２、２１ｚ４が、底面２１ｙから遠ざかるにつれて、互いに離れる方向に傾斜する構成である。
内部絶縁封止材１３は、蓋部２０に形成される凸部２１と同様に、板部１３ｂと、第二壁部としての側壁部１３ｃとを有する。内部絶縁封止材１３の上側の形状は、凹部２１ｘの形状に対応した形状である。板部１３ｂは、凸部２１の板部２１ｂに平行な平板状であって、平面視においてＸ軸方向およびＹ軸方向に平行な辺を有する矩形状である。板部１３ｂには、上述した貫通孔１３ａが形成されている。側壁部１３ｃは、板部１３ｂの周縁から電極体１１側（つまり下側）に向かって立ち上がるように形成されている。側壁部１３ｃは、四方のそれぞれに面する４つの部分１３ｃ１、１３ｃ２、１３ｃ３、１３ｃ４を有する。４つの部分１３ｃ１、１３ｃ２、１３ｃ３、１３ｃ４は、隣り合う部分同士が互いに連続している。そして、側壁部１３ｃは、上述した側壁部２１ｄの内側の面と平行である。つまり、４つの部分１３ｃ１、１３ｃ２、１３ｃ３、１３ｃ４のうちで、板部１３ｂのＸ軸方向に沿った一対の辺から立ち上がっている一対の部分１３ｃ１、１３ｃ３は、板部１３ｂに対して垂直に形成される。また、当該４つの部分１３ｃ１、１３ｃ２、１３ｃ３、１３ｃ４のうちで、板部１３ｂのＹ軸方向に沿った一対の辺から立ち上がっている一対の部分１３ｃ２、１３ｃ４は、下部に行くに従い互いに離れる方向に傾斜して形成される。また、図３に示すように、凸部２１の板部２１ｂの長手方向に沿った外縁に連続している一対の互いに対向する側壁部２１ｄの二方に面する部分２１ｄ２、２１ｄ４の内側の面と、内部絶縁封止材１３の板部１３ｂのＹ軸方向に沿った一対の辺から立ち上がっている一対の部分１３ｃ２、１３ｃ４の外側の面とは、互いに接している。また、内部絶縁封止材１３は、凹部２１ｘの側面２１ｚに対向して設けられ、側壁部１３ｃが集電体１２の基台部１２ｂの第一壁部１２ｂ２を囲む構成を有する。
更に、蓋部２０の凸部２１の上部に位置している外部絶縁封止材２２は、内部絶縁封止材１３と同様に凸部２１の形状に対応した形状を有する。外部絶縁封止材２２において、板部２２ｂの下面が凸部２１の板部２１ｂの上面と接触しており、板部２２ｂの外縁から板部２２ｂの下方に延びる側壁部２２ａが凸部２１の側面を形成する側壁部２１ｄに沿った形状である。側壁部２２ａは、四方のそれぞれに面する４つの部分２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３、２２ａ４を有する。４つの部分２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３、２２ａ４は、隣り合う部分同士が互いに連続している。当該４つの部分２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３、２２ａ４のうちで、板部２２ｂのＸ軸方向に沿った一対の辺から下方に延びる一対の部分２２ａ１、２２ａ３は、板部２２ｂに対して垂直に形成される。また、当該４つの部分２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３、２２ａ４のうちで、板部２２ｂのＹ軸方向に沿った一対の辺から下方に延びる一対の部分２２ａ２、２２ａ４は、容器３０の上面２０ｂに近づくにつれて互いに離れる方向に傾斜して形成される。つまり、外部絶縁封止材２２の側壁部２２ａは、凸部２１の側面の一部（第一側面２１ｃ２）に沿って配置される第一側壁部としての側壁部２２ａの部分２２ａ２と、第一側壁部とは凸部２１を挟んで反対側の凸部２１の側面（第二側面２１ｃ４）の一部に沿って配置される第二側壁部としての側壁部２２ａの部分２２ａ４とを有する。
ここで、側壁部２２ａの部分２２ａ２と側壁部の部分２２ａ４とが為す第一角度θ１は、第一側面２１ｃ２と第二側面２１ｃ４とが為す第二角度θ２と等しい。つまり、側壁部２２ａの部分２２ａ２のＸ軸方向内側の面と第一側面２１ｃ２とは密着し、側壁部２２ａの部分２２ａ４のＸ軸方向内側の面と第二側面２１ｃ４とは密着する。
また、板部２２ｂの下面から側壁部２２ａの下端までのＺ軸方向の距離は、蓋本体２０ａの上面２０ｂから凸部２１の板部２１ｂの上面までのＺ軸方向の距離未満となっている。すなわち、図２および図３に示すように、外部絶縁封止材２２、蓋部２０、内部絶縁封止材１３および集電体１２が、電極端子２３の端子本体２３ａとかしめ端２３ｃにより挟み込まれて圧着された状態において、側壁部２２ａの容器３０の上面２０ｂ側の端部（つまり、側壁部２２ａの下端）の端面２２ｆは、蓋部２０の上面２０ｂから、所定間隔Ｃをもって離隔している。
このように、本実施の形態の非水電解質二次電池１においては、蓋部２０が凸部２１およびそれに対応する凹部２１ｘを有し、外部絶縁封止材２２および内部絶縁封止材１３の形状が凸部２１の形状および凹部２１ｘの形状にそれぞれ対応する形状を有するように構成されている。
次に、図４および５を参照して、集電体１２の詳細な構成を説明する。図４は集電体１２を下方から仰視した斜視図であり、図５の（ａ）および（ｂ）はそれぞれＹ軸方向の視点から視た図およびＸ軸方向の視点から視た図である。
各図に示すように、集電体１２は、一枚の金属板をプレス等により屈曲加工することにより形成され、平板状の構成を含む基台部１２ｂと、基台部１２ｂのＸ軸方向の両端から下方に向けて延伸する一対の腕部１２ｃとを備える。また、集電体１２の基台部１２ｂは、凹部２１ｘ内において電極端子２３に接続される。集電体の腕部１２ｃは、基台部１２ｂから凸部２１の突出方向の反対側（つまり、蓋部２０の下方）に向けて延伸し、電極体１１と接続される。
図４および図５の（ａ）に示すように、基台部１２ｂは、貫通孔１２ａが形成された平板状の板部１２ｂ１と、板部１２ｂ１のＹ軸方向に沿った一対の辺において屈曲して形成された一対の第一壁部１２ｂ２とから構成される。板部１２ｂ１は、凹部２１ｘの底面２１ｙに沿って設けられる。一対の第一壁部１２ｂ２は、板部１２ｂ１に対して連続して設けられ、凹部２１ｘの側面２１ｚに対向して設けられた互いに対向する。基台部１２ｂを構成する一対の第一壁部１２ｂ２は、図３に示す蓋部２０の凹部２１ｘの側壁部２１ｄの内側の面である側面２１ｚに対応して、板部１２ｂ１から遠ざかるにつれて、互いに離れる方向に傾斜している。一対の第一壁部１２ｂ２は、それぞれの容器３０のＹ軸方向の端部側（図５（ｂ）の右側）の部分が一対の腕部１２ｃへと連続する構成を有する。つまり、第一壁部１２ｂ２のうちで電極体１１の突出部１１ａ、１１ｂに近い側の一部のみが腕部１２ｃと連続している。つまり、集電体１２の腕部１２ｃは、一対の第一壁部１２ｂ２のそれぞれの一部から連続することにより、基台部１２ｂから蓋部２０の下方に向けて延伸している。
次に、一対の腕部１２ｃのそれぞれは、電極体１１に接続される腕本体１２ｃ１と、腕本体１２ｃ１と第一壁部１２ｂ２とを繋ぐ渡り部分１２ｃ２とから構成される。一対の腕本体１２ｃ１のそれぞれは、電極体１１の正極側の突出部１１ａのＸ軸方向に向かって面する側面の外側に沿って、板部１２ｂ１に直交する方向に板部１２ｂ１から下方に延伸する、外形が長尺状の平板である。つまり、一対の腕本体１２ｃ１は、互いに平行である。図３に示すように、一対の腕本体１２ｃ１は、その間に電極体１１を挟み込んでいる。集電体１２の腕部１２ｃは、Ｙ軸方向において、容器３０の内部のうちの凸部２１が形成される位置よりも短側面１０ａに近い側で電極体１１と接続される。また、渡り部分１２ｃ２は、Ｘ軸方向から視た形状が、凹部２１ｘから容器３０の短側面１０ａ側へ向かって湾曲することにより、腕本体１２ｃ１と第一壁部１２ｂ２とを繋ぐ形状である。つまり、図５の（ｂ）に示すように、集電体１２は、腕部１２ｃのＹ軸方向の短側面側の縁ｅ２が、基台部１２ｂのＹ軸方向の短側面側の縁ｅ１より容器の短側面寄りに位置している。
なお、一対の腕本体１２ｃ１のそれぞれの先端は、図５（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向の視点から視た形状が丸い。このように、腕本体１２ｃ１の先端が丸い構成とすることにより、電極体１１に集電体１２を接続する時に、電極体１１の表面に傷がつくのを防いでいる。なお、腕本体１２ｃ１の先端の形状は、丸くなくてもよく、角張っていてもよい。
一方、一対の渡り部分１２ｃ２のそれぞれは、図５の（ａ）に示すように、基台部１２ｂの板部１２ｂ１に対する角度が、基台部１２ｂの板部１２ｂ１に対する第一壁部１２ｂ２と同一の角度である。つまり、渡り部分１２ｃ２は、一対の第一壁部１２ｂ２のそれぞれの延長線上に形成されている集電体１２の一対の構成要素である。また、渡り部分１２ｃ２は、Ｙ軸方向から視た形状が、凹部２１ｘの内部形状に沿って、一対の第一壁部１２ｂ２および一対の腕本体１２ｃ１の両方に対して屈曲して連続している。そして、一対の渡り部分１２ｃ２は、下部に行くに従い互いに離れる方向に傾斜している。このように、一対の第一壁部１２ｂ２および一対の渡り部分１２ｃ２が傾斜しているため、内部絶縁封止材１３の板部１３ｂに直接接触する板部１２ｂ１の上面のＹ軸方向の幅Ｗ１は、一対の腕本体１２ｃ１の間隔Ｗ２よりも小さい。また、第一壁部１２ｂ２と渡り部分１２ｃ２とが互いに延長線上に形成されているため、集電体１２の腕部１２ｃと基台部１２ｂとの間の強度と、一対の腕部１２ｃの精度とが確保されやすい。
また、図２、図４および図５（ｂ）に示すように、渡り部分１２ｃ２は、容器３０のＹ軸方向の端部側に腕本体１２ｃ１が配置されるように、基台部１２ｂの第一壁部１２ｂ２から容器３０のＹ軸方向の端部側に向かう方向に延びている。これにより、腕本体１２ｃ１は、板部１２ｂ１の後端ｅよりも外側の位置にて延伸している。
本実施の形態に係る非水電解質二次電池１によれば、容器３０には、凸部２１が形成されており、さらに、凸部２１が形成されることにより凸部２１に対応する位置の容器３０の蓋部２０の内壁に形成される凹部２１ｘが形成されている。そして、電極端子２３と容器３０の内部において電気的に接続される集電体１２は、当該凹部２１ｘ内において電極端子２３と接続される基台部１２ｂを有する。また、集電体１２は、凹部２１ｘに収納される基台部１２ｂから、蓋部２０の凸部２１の下方に向けて延伸し、電極体１１と接続される腕部１２ｃを有する。
このように、集電体１２の電極端子２３と接続される部分である基台部１２ｂが、容器３０に形成される凹部２１ｘ内に収納されるため、容器３０の内部空間のうちで凹部２１ｘ以外の空間を電極体１１の形状に合わせることができる。これにより、電極体１１の外形の大きさを当該空間の大きさに合わせるだけで、容器３０の内部に電極体１１を収納したときに生じる無駄な空間を小さくすることができる。このように、電極体１１の構造を例えば捲回型の長円柱形状から変えることなく、容器３０の形状を電極体１１の形状に合わせて変えているため、容器３０の内部空間に対する電極体１１の収納効率を容易に高めることができる。
また、本実施の形態に係る非水電解質二次電池１によれば、集電体１２は、基台部１２ｂを構成する一対の第一壁部１２ｂ２が、基台部１２ｂの板部１２ｂ１から遠ざかるにつれて、互いに離れる方向に傾斜する構造である。そして、集電体１２は、一対の腕部１２ｃが一対の第一壁部１２ｂ２の短側面１０ａに近い側の一部から連続しており、かつ、一対の腕部１２ｃが基台部１２ｂから蓋部２０の凸部２１の下方に向けて延伸している構造である。つまり、一対の腕部１２ｃは、基台部１２ｂと連続している根元の部分（つまり、第一壁部１２ｂ２との境界近傍の部分）が、基台部１２ｂの一対の第一壁部１２ｂ２において一対の腕部１２ｃの間隔が拡げられた状態で、電極体１１に向けて延伸している。
このため、本実施の形態のように、非水電解質二次電池１の構造が集電体１２の一対の腕部１２ｃにより電極体１１の突出部１１ａを電極体１１のＸ軸方向の外側から挟み込む構造である場合に、一対の腕部１２ｃの間隔を大きくとることができる。これにより、一対の腕部１２ｃにより挟み込まれる電極体１１の部分のＸ軸方向の幅である一対の腕部１２ｃの間隔Ｗ２を基台部１２ｂのＸ軸方向の幅Ｗ１より大きくすることができる。つまり、容器３０の内部に収容する電極体１１の体積をより大きくとることができ、容器３０の内部空間に対する電極体１１の収納効率をさらに高めることができる。
また、本実施の形態に係る非水電解質二次電池１によれば、集電体１２は、一対の腕部１２ｃが、電極体１１を挟み込んで接合されているため、より強固に電極体１１と集電体１２の腕部１２ｃとを接合することができる。
また、本実施の形態に係る非水電解質二次電池１によれば、蓋部２０に形成される凹部２１ｘの側面２１ｚのうち、集電体１２の基台部１２ｂの一対の第一壁部１２ｂ２と対向する一対の部分２１ｚ２、２１ｚ４が、一対の第一壁部１２ｂ２と同様に、凹部２１ｘの底面２１ｙから遠ざかるにつれて互いに離れる方向に傾斜する構成である。つまり、集電体１２の基台部１２ｂの一対の第一壁部１２ｂ２の傾斜する構造に合わせて、当該一対の第一壁部１２ｂ２と対向している凹部２１ｘの側面２１ｚの一対の部分２１ｚ２、２１ｚ４が同様に傾斜する構成とすることにより、凹部２１ｘと集電体１２の基台部１２ｂとをより強固に接合させることができる。また、電極端子２３と集電体１２の基台部１２ｂとを接合するときに、接合させるための工具を挿入する空間を大きくとることができるため、製造時の作業性を高めることが可能となる。
また、本実施の形態に係る非水電解質二次電池１によれば、内部絶縁封止材１３は、容器３０の蓋部２０に形成される凹部２１ｘの側面２１ｚと集電体１２の基台部１２ｂの第一壁部１２ｂ２との間に配置される側壁部１３ｃを有する。このため、内部絶縁封止材１３は、確実に、容器３０と集電体１２とを絶縁させることができる。また、内部絶縁封止材１３の側壁部１３ｃは、容器３０の凹部２１ｘの側面２１ｚに沿うように設けられているため、より確実に容器３０と内部絶縁封止材１３との間を密着させることができ、容器３０の気密性を高めることができる。
また、本実施の形態に係る非水電解質二次電池１によれば、容器３０は、略直方体の外形を有している。そして、凸部２１が容器３０の蓋部２０上の位置であって、蓋部２０と直交する短側面１０ａから離れた位置に形成される。したがって、凸部２１は、少なくとも蓋部２０の長手方向の端部には形成されない。また、凸部２１は、蓋部２０の短手方向の端部にも形成されない。
これは、容器３０の蓋部２０と容器本体１０とが溶接により接合されることに起因する。つまり、非水電解質二次電池１は溶接による熱の影響を受けてその性能が低下する恐れがあるため、溶接による熱が非水電解質二次電池１の内部に伝熱されないように、対策をする必要がある。このため、容器３０の蓋部２０の端部であって、溶接が行われる端部には、溶接による熱を非水電解質二次電池１の外部に放出するためのヒートシンクを設置する空間を設ける必要がある。要するに、本実施の形態に係る非水電解質二次電池１によれば、蓋部２０の長手方向および短手方向の端部に凸部２１が形成されていないため、溶接が行われる蓋部２０の端部の空間Ｒ（図２の破線部参照）を、溶接による熱を蓄電素子の外部に放熱させるためのヒートシンクを設置するための空間とすることができる。このように、溶接による熱を放熱するためのヒートシンクを設置するための空間Ｒが蓋部２０に設けられているため、ヒートシンクを設置することが容易であり、非水電解質二次電池１の性能を低下させないように製造することができる。
また、このような凸部２１が形成された容器３０において、集電体１２の腕部１２ｃの渡り部分１２ｃ２が凹部２１ｘの内部形状に沿って屈曲しているため、集電体１２の腕部１２ｃの形状をＹ軸方向から視た場合の電極体１１の外形に近似させることができる。このように、Ｙ軸方向から視た場合の腕部１２ｃの形状を、Ｙ軸方向から視た場合の電極体１１の外形により近似させることができるため、電極体１１の容器３０に対する収納効率をさらに高めることができる。
さらに、上記のように、ヒートシンクの設置する空間を考慮した凸部２１が形成された容器３０において、集電体１２の腕部１２ｃの渡り部分１２ｃ２の形状は、凸部２１が形成される位置から容器３０の短側面１０ａ側に向かって湾曲させた形状である。そして、集電体１２は、腕部１２ｃのＹ軸方向の短側面１０ａ側の縁ｅ２が、基台部１２ｂのＹ軸方向の短側面１０ａ側の縁ｅ１より容器３０の短側面１０ａ寄りに位置している。つまり、集電体１２の腕部１２ｃは、より短側面１０ａに近い側で電極体１１と接続されることになる。このため、集電体１２の形状を、電極体１１を容器３０の長側面１０ｂの長手方向（Ｙ軸方向）の端部に形成される短側面１０ａに限りなく近づけた形状とすることができる。このため、ヒートシンクを蓋部２０に接触させる空間Ｒを確保しつつ、容器３０の内部空間における蓋部２０に近い空間だけでなく、短側面１０ａに近い空間についても、電極体１１を占有させることができ、電極体１１の容器３０に対する収納効率をさらに高めることができる。
しかしながら、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
なお、上記実施の形態の非水電解質二次電池１では、集電体１２の腕部１２ｃの渡り部分１２ｃ２は、図５の（ａ）に示すように、Ｙ軸方向から視た形状が、凹部２１ｘの内部形状に沿って、一対の第一壁部１２ｂ２および一対の腕本体１２ｃ１の両方に対して屈曲して連続しているが、屈曲して連続することに限らない。例えば、図６に示すように、集電体１２の腕部１２ｃの渡り部分１２ｃ２は、一対の第一壁部１２ｂ２および一対の腕本体１２ｃ１の両方に対して湾曲した構成であってもよい。この場合、渡り部分１２ｃ２のＹ軸方向から視た形状を、電極体１１のＹ軸方向から視た外形に一層近似することとなるため、収納効率を更に高めることが可能となる。また、集電体１２のＹ軸方向から視た形状を、渡り部分１２ｃ２と一対の第一壁部１２ｂ２および一対の腕本体１２ｃ１との境界で屈曲させる形状とするよりも、渡り部分１２ｃ２を平面状から曲面状とすることができるため渡り部分１２ｃ２の剛性を大きくすることができる。
また、上記実施の形態の非水電解質二次電池１では、集電体１２は、一対の腕部１２ｃを有しているが、一対の腕部１２ｃを有することに限らない。例えば図７Ａに示すように、一本の腕部１２ｃのみを有する構成の集電体３２を集電体１２の代わりに採用してもよい。また、三本以上の腕部を有する構成の集電体を集電体１２の代わりに採用してもよい。要するに、本発明の集電体は、電極体１１との電気的接続が確保されていればよく、備える腕部の本数により限定されるものではない。また、腕部１２ｃは、一対でなくても良いため、電極体１１に接続される腕本体１２ｃ１と、腕本体１２ｃ１と第一壁部１２ｂ２とを繋ぐ渡り部分１２ｃ２とを有していればよい。
また、上記実施の形態の非水電解質二次電池１では、集電体１２の基台部１２ｂは、腕部１２ｃが設けられた側（つまり、Ｘ軸方向の両端側）に第一壁部１２ｂ２を有する構成である。つまり、腕部１２ｃと第一壁部１２ｂ２とが一体化しているため、集電体１２の腕部１２ｃの剛性を高める効果が得られる。
しかしながら、例えば図７Ｂに示すように、腕部１２ｃが設けられていない側（つまり、Ｙ軸方向の両端側）の基台部４２ｂにも、第一壁部４２ｂ２を形成した構成の集電体４２を採用してもよい。これにより、集電体４２のＸ軸方向に対する曲げ剛性を高めることができる。このため、電極端子２３のかしめによる押圧力を、上部に重なる内部絶縁封止材１３等の特にＸ軸方向対して均等になるように伝達でき、電極端子２３近傍の各部をより強固に接合することが可能となる。なお、図７Ｂに図示したのは、第一壁部４２ｂ２を蓋部２０の長手方向中心寄りの側に備えた例であるが、第一壁部を蓋部２０の長手方向端部寄りの側にも備えるようにすることにより、より強固に接合することが可能となる。
すなわち、集電体１２の基台部１２ｂに設けられる第一壁部１２ｂ２は、基台部１２ｂの板部１２ｂ１のどの位置に設けられるかにかかわらず、総じて以下のような効果を奏する。集電体１２において腕部１２ｃの長さが大きくなった場合であって、容器３０に振動が加わったときに電極体１１の揺動は大きくなるため、それを支持する基台部１２ｂにも容器３０振動またはそれを起因とする電極体１１の揺動による応力が加わりやすくなってしまう。そこで、基台部１２ｂに第一壁部１２ｂ２のような壁部を形成することにより、上述のような応力に抗する強度を高めることができ、非水電解質二次電池１の信頼性を高めることが可能となる。
また、更に、基台部１２ｂには壁部を設けず、板部１２ｂ１から腕部１２ｃが板部１２ｂ１の下方へ直接延伸する構成としてもよい。つまり、基台部１２ｂは、板部１２ｂ１のＹ軸方向に沿った辺の全体に壁部が設けられる構成ではなく、板部１２ｂ１のＹ軸方向に沿った辺のうちの短側面１０ａよりの一部から腕部１２ｃが直接延伸する構成としてもよい。この場合、製作が容易となり、製造工程の簡略化、低コスト化を実現できる。
また、上記実施の形態の非水電解質二次電池１では、蓋部２０の凹部２１ｘは、蓋部２０の上面２０ｂに形成された凸部２１に対応する反転形状として形成された凹みであるが、本発明の凹部２１ｘは、凸部２１の有無にかかわらず形成されていてもよい。
例えば、図８に示すように、凸部を設けずに上面２２０ａを平面とし、その裏面にプレスまたは切削等の加工により凹部２１ｘを形成した蓋部２２０を採用してもよい。このような構成であっても、図２に示す構成と同様、電極体１１の収納効率を高めることが可能となる。また、凹部２１ｘ以外の部分の厚みが増すことで蓋部２２０の剛性を大きくすることができ、非水電解質二次電池自身の強度を高めることができる。
ただし、凹部２１ｘを形成する際に、凸部２１を合わせて形成することは、以下の効果をもたらし、より好適である。すなわち、凸部２１を本発明の凸部として、この上面に電極端子２３を配置することにより、電極端子２３の位置決めが容易となり、生産性を向上させることが可能となる。
また、上記実施の形態の非水電解質二次電池１では、蓋部２０は、凹部２１ｘ内に、内部絶縁封止材１３、集電体１２の基台部１２ｂおよびかしめ端２３ｃは、図２において、最下端であるかしめ端２３ｃの頂点の位置が、蓋部２０の枠部２０ｃとほぼ同一なものとして示した。しかしながら、図２のような構成に限らずに、かしめ端２３ｃの高さをより低く形成する、または、溶接等の手段によりかしめ端２３ｃを省いて電極端子２３と集電体１２とを接続する溶接部を形成する構成とすることが考えられる。つまり、集電体１２の基台部１２ｂ、内部絶縁封止材１３、および、圧着端部としてのかしめ端２３ｃは、凹部２１ｘの底面２１ｙと凹部２１ｘが形成される面である蓋部２０の下面２０ｄとの間の空間に収納される。また、かしめ端２３ｃを省いて溶接部とした場合には、集電体１２の基台部１２ｂおよび内部絶縁封止材１３は、凹部２１ｘの底面２１ｙと凹部２１ｘが形成される面である蓋部２０の下面２０ｄとの間の空間に収納される。つまり、電極体１１および電極体１１に接続される集電体１２の腕部１２ｃ以外の構成である、集電体１２の基台部１２ｂ、内部絶縁封止材１３およびかしめ端２３ｃまたは溶接部を、凹部２１ｘ内部の空間に収納することができる。このため、容器３０内部の形状と電極体１１の外形とを近づけることができる。つまり、電極体１１を容器３０に収納したときに、電極体１１を容器３０の蓋部２０に限りなく近づけることができる。このため、容器３０内部に内部絶縁封止材１３が配置される構成であっても、電極体１１の容器３０に対する収納効率を高めることができる。
また、上記の説明においては、本発明の電極体は捲回型であるとしたが、積層型の電極体としてもよい。
また、上記の説明においては、本発明の蓄電素子は、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池１であるとしたが、電気化学反応により充放電可能な電池であれば、ニッケル水素電池その他各種の二次電池を用いてもよい。また、一次電池であってもよい。さらに電気二重層キャパシタのように、電気を直接電荷として蓄積する方式の素子であってもよい。要するに、本発明の蓄電素子は電気を蓄積可能な素子であれば、その具体的な方式によって限定されるものではない。
また、上記の説明においては、容器本体１０および蓋部２０から構成される電池容器は、本発明の素子容器に相当するものであり、電極端子は蓋部に設けられるものとしたが、本発明は、電極端子を容器本体側に設けるものとしてもよい。要するに本発明は、素子容器内の任意の位置に設けられた凹部に集電体の基台部が位置可能な構成であればよく、素子容器を構成する蓋部と容器本体との接合の態様、更には素子容器を構成する部材の種類、形状、個数によって限定されるものではない。
また、電池本体はアルミニウム製であるとしたが、アルミニウム合金、ステンレスその他任意の金属または金属化合物を材料とするものであってもよい。また、形状は外形六面体としたが、円筒形状であってもよい。要するに、本発明の素子容器は、形状、材質その他の具体的な構成によって限定されるものではない。
要するに、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。
以上のような本発明は、電極体の収納効率を高めることが可能になる効果を有し、例えば二次電池のような蓄電素子において有用である。
１ 非水電解質二次電池
１０ 容器本体
１０ａ 短側面
１０ｂ 長側面
１１ 電極体
１１ａ 突出部（正極側）
１１ｂ 突出部（負極側）
１２、３２、４２ 集電体
１２ａ 貫通孔
１２ｂ 基台部
１２ｂ１ 板部
１２ｂ２ 第一壁部
１２ｃ 腕部
１２ｃ１ 腕本体
１２ｃ２ 渡り部分
１３ 内部絶縁封止材
１３ａ 貫通孔
１３ｂ 板部
１３ｃ 側壁部
１４ 挟持板
１５ 集電体
２０ 蓋部
２０ａ 蓋本体
２０ｂ 上面
２０ｃ 枠部
２０ｄ 下面
２１ 凸部
２１ａ 貫通孔
２１ｂ 板部
２１ｃ 側面
２１ｄ 側壁部
２１ｘ 凹部
２１ｙ 底面
２１ｚ 側面
２２ 外部絶縁封止材
２２ａ 側壁部
２２ｂ 板部
２２ｃ 筒部
２２ｄ 貫通孔
２２ｅ 枠体
２２ｆ 端面
２３ 電極端子
２３ａ 端子本体
２３ｂ 接続部
２３ｃ かしめ端
３０ 容器

Claims (12)

  1. 容器と、前記容器内に収納される電極体と、前記容器に設けられた電極端子と、前記電極端子と前記電極体とを電気的に接続する集電体とを備える蓄電素子であって、
    前記容器は、その外壁の一部が外側に向けて突出することにより形成される凸部と、前記凸部が形成されることにより前記凸部に対応する位置の前記容器の内壁に形成される凹部とを有し、
    前記集電体は、
    １枚の板状部材が屈曲されることにより構成され、
    前記凹部内において前記電極端子に接続される基台部と、
    前記基台部から前記凸部の突出方向の反対側に向けて延伸し、前記電極体と接続される腕部と、を有し、
    前記凹部は、最も外側の底面と、前記底面と前記容器の内壁との間に連続して形成される側面とを有し、
    前記基台部は、
    前記底面に沿って設けられた板状の板部と、
    前記板部から連続して設けられ、前記側面に対向して設けられた第一壁部と、を有し、
    前記第一壁部は、前記凸部の突出方向から見たときに前記板部から広がる向きに、傾斜しており、
    前記腕部は、前記第一壁部から連続することにより、前記基台部から前記凸部の突出方向の反対側に向けて延伸している
    蓄電素子。
  2. 前記凹部は、最も外側の底面と、前記底面と前記容器の内壁との間に連続して形成される側面とを有し、
    前記基台部は、
    前記底面に沿って設けられた板状の板部と、
    前記板部に対して連続して設けられ、前記側面に対向して設けられた互いに対向する一対の第一壁部と、を有し、
    前記一対の第一壁部は、前記板部から遠ざかるにつれて、互いに離れる方向に傾斜しており、
    前記腕部は、前記一対の第一壁部のそれぞれの少なくとも一部から連続することにより、前記基台部から前記凸部の突出方向の反対側に向けて延伸している
    請求項１に記載の蓄電素子。
  3. 前記凹部は、前記側面のうち前記一対の第一壁部と対向する一対の部分が、前記底面から遠ざかるにつれて、互いに離れる方向に傾斜する構成である
    請求項２に記載の蓄電素子。
  4. 前記容器は、長尺状の第一面と、前記第一面の長手方向端部において前記第一面と直交する第二面とを有する、外形が略直方体の構成であり、
    前記凸部は、前記第二面から離れた前記第一面上の位置に形成される
    請求項１から３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
  5. 前記容器は、長尺状の第一面と、前記第一面の長手方向端部において前記第一面と直交する第二面とを有する、外形が略直方体の構成であり、
    前記凸部は、前記第二面から離れた前記第一面上の位置に形成され、
    前記腕部は、前記電極体に接続される腕本体と、前記腕本体と前記第一壁部とを繋ぐ渡り部分とを有し、
    前記渡り部分は、前記凹部の内部形状に沿って屈曲または湾曲している
    請求項２または３に記載の蓄電素子。
  6. 前記集電体の前記腕部は、前記長手方向において、前記容器の内部のうちの前記凸部が形成される位置よりも前記第二面に近い側で前記電極体と接続され、
    前記渡り部分は、前記凹部から前記容器の前記第二面側へ向かって湾曲することにより、前記腕本体と前記第一壁部とを繋ぐ
    請求項５に記載の蓄電素子。
  7. 前記腕部の前記長手方向の前記第二面側の縁は、前記基台部の前記長手方向の前記第二面側の縁より前記容器の前記第二面寄りに位置している
    請求項４または５に記載の蓄電素子。
  8. 前記集電体は、前記一対の第一壁部のそれぞれに連続する一対の前記腕部を有し、
    前記一対の腕部は、前記電極体を挟み込んでいる
    請求項２、３、５および６のいずれか１項に記載の蓄電素子。
  9. 前記蓄電素子は、さらに、前記凹部と前記集電体の前記基台部との間に位置し、前記容器と前記集電体とを絶縁する絶縁部材を、備え、
    前記絶縁部材および前記基台部は、前記底面と前記凹部が形成される面との間に収納される
    請求項１、２、３、５、６および８のいずれか１項に記載の蓄電素子。
  10. 前記絶縁部材は、前記凹部の前記側面に対向して設けられ、前記基台部の前記第一壁部を囲む第二壁部を有する
    請求項９に記載の蓄電素子。
  11. 前記凹部には、前記電極端子に貫通される貫通孔が形成されており、
    前記電極端子は、前記凹部の前記容器の外側に配置される板状の端子本体と、前記凹部の前記貫通孔を貫通する柱状の接続部と、前記凹部内において、前記容器および前記集電体を前記端子本体とともに挟み込んで圧着することにより前記集電体に電気的に接続される圧着端部とを有し、
    前記基台部、前記圧着端部、および前記絶縁部材は、前記底面と前記凹部が形成される面との間に収納される
    請求項９または１０に記載の蓄電素子。
  12. 前記腕部は、一対の腕部であり、前記一対の腕部の間隔は、前記一対の腕部の並び方向における前記基台部の幅より大きい
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の蓄電素子。
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