JP6194805B2 - 蓄電素子 - Google Patents

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、リチウムイオン二次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。

非水電解質二次電池は、一例として特許文献１に示すように、導電性を有する金属製の容器の内部に、微多孔膜のセパレータで離隔された正負の極板を重ねあわせ、巻き回してなる巻回型の電極体と電解液とが封入された構成を有する（例えば特許文献１、図１、図４等を参照）。

特開２０００−２２３１０９号公報

非水電解質二次電池の金属製の容器は、主に開口を有する本体部と当該開口を塞ぐ蓋部とから構成される。電池の製造工程においては、蓋部とあらかじめ組み合わされた電極体を開口から本体部に挿入することにより、電極体の容器への収納と開口の閉塞とを同時に行うようにしている。

しかしながら、上記の工程において、電極体の表面が容器の開口の縁に接触して、電極体の挿入性が悪化する可能性がある。例えば、電極体を容器に挿入する際、電極体表面が開口と干渉し、電極体がめくれるという不具合が生じ得る。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、電極体の表面と容器の開口との干渉の恐れを低減して、生産性に優れた蓄電素子を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、
重なりあった極板及びセパレータが巻回されて成る複数の電極体と、
前記複数の電極体が挿入される開口を有する容器とを備え、
前記複数の電極体は、前記開口への挿入方向と交差する面上に整列されており、
前記複数の電極体のうち、前記容器の内壁に隣接する少なくとも２つの前記電極体のそれぞれの最外周に位置している巻回材の終端部は、前記内壁に対向していない、
蓄電素子である。

本発明の第２の側面は、
前記容器の内壁に隣接する少なくとも２つの前記電極体のうち、（ａ）少なくとも１つの電極体の巻回材の前記終端部は、隣接する前記複数の電極体の残りのいずれかと対向している、
本発明の第１の側面の蓄電素子である。

本発明の第３の側面は、
前記（ａ）少なくとも１つの前記電極体の前記巻回材の前記終端部は、隣接する前記複数の電極体の（ｂ）残りのいずれか１つの電極体と対向しており、
前記（ｂ）残りのいずれか１つの電極体の巻回材の終端部は、（ａ）前記少なくとも１つの前記電極体に対向している、
本発明の第２の側面の蓄電素子である。

本発明の第４の側面は、
前記（ａ）少なくとも１つの前記電極体の前記巻回材の前記終端部と、前記（ｂ）残りのいずれか１つの電極体の巻回材の終端部とが、前記複数の電極体の整列方向に沿って対向している、
本発明の第３の側面の蓄電素子である。

本発明の第５の側面は、
前記（ａ）少なくとも１つの前記電極体の前記巻回材の前記終端部と、前記（ｂ）残りのいずれか１つの電極体の巻回材の終端部とが、前記複数の電極体の前記開口への挿入方向に沿って対向している、
本発明の第３又は第４の側面の蓄電素子である。

以上のような本発明は、電極体の表面と容器の開口との干渉を抑制して、生産性に優れた蓄電素子を提供することが可能になるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の構成を示す分解斜視図 本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の構成を示す正面図 本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の電極体の構成を示す斜視図 本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の電極体の構成を示す要部断面図 本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の電極体の構成を示す要部拡大図 本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の電極体の他の構成例を示す要部断面図 本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の電極体の他の構成例を示す要部断面図 本発明の実施の形態２に係る非水電解質二次電池の電極体の構成を示す要部断面図 本発明の実施の形態２に係る非水電解質二次電池の電極体の他の構成例を示す要部断面図 本発明の実施の形態２に係る非水電解質二次電池の電極体の他の構成例を示す要部断面図 本発明の実施の形態に係る非水電解質二次電池の電極体の他の構成例を示す要部断面図 本発明の実施の形態に係る非水電解質二次電池の電極体の他の構成例を示す要部断面図 本発明の実施の形態に係る非水電解質二次電池の電極体の他の構成例を示す要部断面図

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。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池１の構成を、一部を分解した状態で模式的に示す斜視図であり、図２は非水電解質二次電池１の正面図である。

図１及び図２に示すように、非水電解質二次電池１は、アルミニウム製の開口箱状の容器本体１０と、容器本体１０の開口１０ｘを塞ぐ、容器本体と同一材料製の板状の蓋部２０とから構成される外形六面体状の容器を外装として備える。なお、容器の各面は、図１に示す直交座標をなすＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸にそれぞれ平行に位置し、以下の説明に際しては、図中Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸矢印の方向を基準にそれぞれ順に、手前から奥、右から左、並びに下から上を定める。

なお、非水電解質二次電池１の内部構成を説明するため、容器本体１０は、図１中においては破線により輪郭を示した。同様の理由により、容器本体１０及び蓋部２０は、図２中においては、図中Ｚ−Ｙ平面に平行な面で切断した要部断面図として示した。

容器において、電極体部１１を収納する収納空間１０ｚは、容器本体１０の内底１０ｙ１及び蓋部２０の裏面２０ｘ、図中Ｚ−Ｘ平面に平行であって上下方向に長大な一対の内壁１０ｙ２、及び図中Ｚ−Ｙ平面に平行であって左右方向に長大な一対の内壁１０ｙ３により形成される。電極体部１１が挿入される容器本体１０の開口１０ｘの開口１０ｘの縁１０ｘ１は、内壁１０ｙ２及び１０ｙ３の上側縁端により形成される。

電極体部１１は、帯状の極板である正極と負極を、間にセパレータを介して図中Ｙ軸に平行な軸を巻回軸として長円筒形に巻回してなる電極体１１ｘ及び１１ｙから構成される。電極体部１１においては、電極体１１ｘ及び１１ｙは奥行き方向に並列配置されている。

なお、図１においては、説明のため、電極体部１１は蓋部２０と分離し、容器本体１０の開口１０ｘから半ば抜き出された状態として示した。

次に、各電極体１１ｘ及び１１ｙにおいては、最外周に位置するセパレータ１１ａを間に挟んで、負極の金属箔及び正極極の金属箔が単体で重なりあった状態で巻回軸の両端にそれぞれ露出する。露出した各金属箔は、負極側集電箔部１１ｂ１、正極側集電箔部１１ｂ２として容器本体１０の一対の内壁１０ｙ２にそれぞれ対向して位置している。

負極側集電箔部１１ｂ１及び正極側集電箔部１１ｂ２はそれぞれ集電体１２に接続される。集電体１２は、蓋部２０の裏面２０ｘに固定された基台部１２ａから容器本体１０の内底１０ｙ１に向かって延伸した一対の矩形状の平板状の脚部１２ｂを有する。一方の脚部１２ｂは、電極体１１ｘ及び１１ｙの負極側集電箔部１１ｂ１の、容器本体１０の一対の内壁１０ｙ３に対向する最外周面を挟み込むように配置され、超音波溶接等により電極体１１ｘ及び１１ｙと接合される。同様に、他方の脚部１２ｂは、電極体１１ｘ及び１１ｙの正極側集電箔部１１ｂ２の、容器本体１０の一対の内壁１０ｙ３に対向する最外周面と接合される。

集電体１２は蓋部２０上に位置する金属製の中継板２２と、図２に点線にて示す接続棒２４を介して、かしめや圧着等の周知の技術的手段により電気的、機械的に接続される。更に中継板２２は外部接続用の電極端子２３と電気的に接続され、これにより、電極体部１１から容器の外部に電気が取り出される。

電極端子２３と電極体部１１とを結ぶ導電路は、絶縁体である合成樹脂製のパッキン２１ａ及び２１ｂによって容器と絶縁されている。なお、図２中においてパッキン２１ａ及び２１ｂは断面図として示す。パッキン２１ａは蓋部２０の表面２０ｙに配置され、蓋部２０と電極端子２３の中継板２２とを絶縁する。パッキン２１ｂは蓋部２０の裏面２０ｘに配置され、蓋部２０と集電体１２とを絶縁する。パッキン２１ａ及び２１ｂは一体的に組み合わされた状態で集電体１２と電極端子２３により締結されており、これにより、導電路と容器との間の空間、隙間を封止して、容器内部からの電解液の漏出を防いでいる。

次に、図３を参照して、電極体部１１を構成する電極体１１ｘ及び１１ｙの詳細な構成を、電極体１１ｘを例に取り、更に説明する。図３に示すように、電極体１１ｘは、最内周から外周に向かって順に積層された、シート状の極板である負極１２０、電解質の保液性を有する多孔膜や不織布等を基材とするセパレータ１２１、シート状の極板である正極１２２、及びセパレータ１２１と同一素材のセパレータ１２３の各部材を巻回軸Ａ周りに巻回し、巻回軸Ａに直交する断面形状が長円筒形状となるよう形成されている。なお、極板及びセパレータは図中矢印に示すように、巻回軸Ａに対して反時計回りとなるように巻回するものとした。

次に、極板を説明する。負極１２０は、例えば帯状の銅箔の表面に負極活物質を含む合剤層を形成させて構成される。正極１２２は、例えば帯状のアルミニウム箔の表面に正極活物質を含む合剤層を形成させて構成される。具体的には、負極１２０及び正極１２２は、合剤層が形成された合剤層形成部１２０ａ及び１２２ａと合剤層が形成されていない金属箔露出部１２０ｂ及び１２２ｂを有する。金属箔露出部１２０ｂ及び１２２ｂは、負極１２０及び正極１２２の短手方向の一方側の端部に、長手方向に沿って形成されている。

そして、負極１２０及び正極１２２を、巻回軸方向にずらした状態で巻回することにより、長円筒形の一方の端面に金属箔露出部１２０ｂを積層し、他方の端面に金属箔露出部１２２ｂを積層する。

なお、金属箔露出部１２０ｂは、図１及び図２に示す電極体１１ｘにおける負極側集電箔部１１ｂ１に対応している。同様に、金属箔露出部１２２ｂは負極側集電箔部１１ｂ１に対応し、最外周面として露出するセパレータ１２３は、セパレータ１１ａに対応している。

以下、電極体１１ｘ又は１１ｙにおいて、極板及びセパレータが平行面を形成して積層されている部分を平坦部１１Ｆ、極板及びセパレータが曲面を形成して積層されている部分を湾曲部１１Ｃと適宜称する。非水電解質二次電池１においては、一対の平坦部１１Ｆは容器本体１０の内壁１０ｙ３にそれぞれ平行に位置している。一対の湾曲部Ｃの一方は蓋部２０の裏面２０ｘに対向し、他方は容器本体１０の内底１０ｙ１に対向して位置している。

以上の構成において、非水電解質二次電池１は本発明の蓄電素子に相当する。電極体部１１を構成する電極体１１ｘ及び１１ｙは本発明の電極体に相当する。集電体１２は本発明の集電体に相当する。容器本体１０及び蓋部２０から構成される容器は本発明の容器に相当する。

このような構成を有する本実施の形態１による非水電解質二次電池１は、電極体部１１の電極体１１ｘ及び１１ｙに関し、極板及びセパレータの巻き終わりである終端部を対向して配置したことを特徴とする。

以下、図４及び図５を参照して説明する。ただし、図４は、非水電解質二次電池１に収納された電極体部１１を、図中Ｚ−Ｘ平面に平行な面によりセパレータ１１ａ側から切り取った断面図であり、図５は図４の図中点線で囲んだ領域Ｒの要部拡大図である。

電極体部１１を構成する電極体１１ｘにおいては、図中Ｚ軸に平行な軸、すなわち紙面を直交して貫く向きに延伸する巻回軸Ａ周りに、負極１２０、セパレータ１２１、正極１２２及びセパレータ１２３が重ねあわされ、図中白矢印により示すように反時計回りに巻回されている。電極体１１ｘを構成する極板及びセパレータの積層体全体の巻き終わりである終端部１３０ａ及び１３０ｂのそれぞれにおいて、個々の極板及びセパレータの終端部の位置は互いに異なる。

具体的には、図５に示すように、電極体１１ｘの最外周面としてセパレータ１１ａに対応するセパレータ１２３の終端部１２３Ｅが最も延出しており、次いでセパレータ１２１の終端部１２１Ｅ、正極１２２の終端部１２２Ｅ、負極１２０の終端部１２０Ｅの順で延出している。

更に、負極１２０の終端部１２０Ｅはセパレータ１２１の終端部１２１Ｅにより被覆され、セパレータ１２１の終端部１２１Ｅ及び正極の終端部１２２Ｅはセパレータ１２１の終端部１２１Ｅにより被覆されている。これにより終端部１３０ａはくさび状の断面形状を有する。

次に、電極体１１ｙにおいては、負極１２０、セパレータ１２１、正極１２２及びセパレータ１２３が重ねあわされ、電極体１１ｘと同様、図中白矢印により示すように反時計回りに巻回されている。終端部１３０ｂの終端部の構成は電極体１１ｘと同様である。

上記の構成において、電極体１１ｘ及び１１ｙの最外周のセパレータ１２３は本発明の巻回材に対応し、終端部１３０ａ及び１３０ｂは本発明の終端部に対応する。

なお、上記の説明においては、巻回材及び終端部１３０は負極１２０、セパレータ１２１、正極１２２及びセパレータ１２３が積層されたものとしたが、巻回材及び終端部１３０は、電極体１１ｘの一端である負極側集電箔部１１ｂ１においては、負極１２０単体にて構成される。同様に、電極体１１ｘの他端である正極側集電箔部１１ｂ２においては、巻回材及び終端部１３０は、正極１２２単体にて構成される。

以上のような電極体１１ｘと電極体１１ｙを有する電極体部１１は、容器に収納された状態では、容器本体１０の内壁１０ｙ３に対して、平坦部１１Ｆの表面である最外周のセパレータ表面１２３Ｓ２を隣接させている。更に、電極体部１１を構成する電極体１１ｘ及び１１ｙにおいて、容器本体１０の内底１０ｙ１に対向する面は、湾曲部１１Ｃの表面である、最外周のセパレータ表面１２３Ｓ３を対向させている。

そして、電極体１１ｘ及び１１ｙにおいて、それぞれの終端部１３０ａ及び１３０ｂは、上下方向である開口１０ｘからの電極体１１の挿入方向に対向し、かつ、奥行き方向である各電極体の配列方向に沿って対向して密着した状態で配置される。すなわち、終端部１３０は、電極体１１ｘ及び１１ｙがそれぞれ有する一対の平坦部１１Ｆのうち、容器本体１０の内壁１０ｙ３に隣接していない最外周のセパレータ表面１２３Ｓ１上に配置され、電極体部１１の内部に封入された状態におかれる。

そして、電極体１１ｘの終端部１３０ａは、最先端に位置するセパレータ１２３の終端部１２３Ｅが電極体１１ｙの終端部１３０ｂのセパレータ１２３の終端部１２３Ｅに対向して密着している。

このような電極体部１１は、非水電解質二次電池１の組立て時においては、セパレータ表面１２３Ｓ２及びセパレータ表面１２３Ｓ３が開口１０ｘに隣接した状態で、容器本体１０に挿入される。

一例としては、個別に作成された電極体１１ｘ及び１１ｙを、巻回軸を平行に揃えて結束、仮止め等して電極体部１１を完成する。次いで、電極体部１１のそれぞれの電極体の外側に露出する正極と負極の集電箔部を、蓋部２０に組み合わされた集電体１２の脚部１２に接合して電極体部１１と蓋部２０とを組み合わせる。最後に、蓋部２０で封止するように、電極体部１１を開口１０ｘから図中Ｚ軸方向に沿って容器本体１０に挿入する。この場合、電極体１１ｘ及び１１ｙは、容器本体１０への挿入方向（図中Ｚ軸）に対して直交した平面（図中Ｙ−Ｘ平面）上にて整列されることとなっている。

本実施の形態１による非水電解質二次電池１は、これにより以下の効果を奏する。すなわち、従来の電極体においては、容器への収納に際し、電極体の表面が開口の縁に接触する恐れがある。巻回型の電極体においてはセパレータ又は極板又は絶縁フィルムの巻き終わりである終端部は、構造上電極体の最外周に位置し、且つ電極体の他の表面との間に段差を形成するため、開口の縁に接触しやすくなっている。特に、終端部が開口の縁に引っ掛かった場合、終端部からセパレータ、絶縁フィルム、正極又は負極の各極板が剥離してしまい、電極体の容器への挿入性が良好ではなかった。

これに対し、本実施の形態１においては、一対の電極体１１ｘ及び１１ｙにおいて、それぞれの終端部１３０ａと１３０ｂとが各電極体の配列方向に沿って対向した状態で配置されている。これにより、終端部１３０ａ及び１３０ｂは電極体部１１の内部に封入された状態で容器本体１０に組み込まれるため開口１０ｘの縁１０ｘ１に接触することがない。したがって、電極体部１１を容器本体１０に挿入する際の生産性を高めることが可能となる。

更に、巻き終わりである終端部１３０ａ及び１３０ｂは互いに密着して、電極体１１ｘ及び１１ｙの他の部分により挟まれている。これにより、終端部１３０ａ及び１０３ｂをそれぞれ構成する正負極の極板及びセパレータの各終端部１２０Ｅ、１２１Ｅ、１２２Ｅ、１２３Ｅは固定され、電極体１１ｘ及び１１ｙのそれぞれについて巻回状態が緩むことを抑制することができる。

なお、終端部１３０ａ及び１３０ｂは接触する程度の圧力で挟まれていても固定の効果は得られる。しかしながら、終端部１３０ａ及び１３０ｂは電極体１１ｘ及び１１ｙの間で十分な圧力で挟まれているほうが、緩み抑制の効果が向上し、より好適である。

更に、本実施の形態１においては、終端部１３０ａ及び１３０ｂは電極体部１１の内部に封入された状態で容器本体１０に組み込まれるため、電極体部１１全体を更に絶縁フィルムで覆った状態で容器本体１０に収納する構成において、フィルムの厚みを小さくした場合であっても、電極体部１１の挿入に影響を与えることがない。これにより、フィルムのコストを低減することができ、ひいては低コストの電池を得ることが出来る。

更に、本実施の形態１においては、一対の電極体１１ｘ及び１１ｙにおいて、それぞれの終端部１３０ａ及び１３０ｂを対向して密着した状態で配置したことにより、電極体１１ｘと１１ｙは、それぞれの平坦部１１Ｆの表面であるセパレータ表面１２３Ｓ１同士が、終端部１３０を構成する負極１２０、セパレータ１２１、正極１２２及びセパレータ１２３のそれぞれの厚み分離隔して配置されている。これにより、電極体１１ｘと１１ｙとの間、上方には隙間が形成される。このように隙間を形成する態様とした場合は、簡易な構成で電極体１１ｘと１１ｙの間の断熱効果を高めることができる。または電極体１１ｘ及び１１ｙそれぞれの放熱性を向上させることができる。または電極体間の断熱、放熱等を図る場合において、断熱部材、放熱部材等を配置する空間を確保し、電極体１１ｘと１１ｙとの間にこれら部材を容易に挿入させることが可能となっている。

更に、本実施の形態１においては、一対の電極体１１ｘ及び１１ｙにおいて、それぞれの終端部１３０ａ及び１３０ｂが、Ｚ軸に平行な軸上にて点対称をなす、すなわち上下方向に互い違いに配置されている。これにより、セパレータ及び極板の終端部の位置の異なりにより断面がくさび状である終端部１３０ａ及び１０３は、互いの形状がかみ合った状態で対向、密着している。その結果、電極体１１ｘと１１ｙとの間隔を、電極体を構成するセパレータ又は極板単体の厚み単位で削減することができる。図５に示す例では、電極体１１ｘと１１ｙとの間隔は、セパレータ１２３の終端部１２３Ｅの厚み分のみに削減されている。

これにより、電極体部１１の奥行き方向の寸法が削減されることとなり、対応する容器の寸法を小さくすることができる。ひいては、体積比で大容量の、もしくはコンパクトな非水電解質二次電池を得ることができる。

なお、上記の説明においては、電極体１１ｘ及び１１ｙのそれぞれの終端部１３０ａ及び１３０ｂは、奥行き方向である各電極体の配列方向に沿って対向して密着した状態で配置されるものとしたが、図６に示すように、電極体１１ｘの終端部と電極体１１ｙの終端部とが、各電極体の配列方向に沿っては対向せず、上下方向である、開口１０ｘからの電極体１１の挿入方向に沿って対向するよう配置するものとしてもよい。

図６に示す構成においては、電極体１１ｘの終端部１３３ａは、上下方向に沿って端面１３３ａ１が電極体１１ｙの終端部１３３ｂの端面１３３ｂ１と対向した状態で、電極体１１ｙの最外周層のセパレータ表面１２３Ｓ１に対向して密着する。同様に、電極体１１ｙの終端部１３３ｂは、端面１３３ｂ１が電極体１１ｘの終端部１３３ａの端面１３３ａ１と対向した状態で、電極体１１ｘの最外周層のセパレータ表面１２３Ｓ１に対向して密着する。

この構成においても、終端部１３３ａ及び１３３ｂは電極体部１１の内部に封入された状態で容器本体１０に組み込まれるため開口１０ｘの縁１０ｘ１に接触することがない。したがって、上記実施の形態と同様、電極体部１１を容器本体１０に挿入する際の生産性を高めることが可能となる。

更に、終端部１３３ａ及び１３０ｂは互いに隣接する電極体の最外周層のセパレータ表面１２３Ｓ１に密着しているため、図４の構成の場合と同様、終端部１３０ａ及び１０３ｂをそれぞれ構成する正負極の極板及びセパレータの各終端部は固定され、電極体１１ｘ及び１１ｙのそれぞれについて巻回状態が緩むことを抑制することができる。

又、一対の電極体１１ｘ及び１１ｙにおいて、それぞれの終端部１３３ａ及び１３３ｂが、各電極体の配列方向に沿っては対向せず互い違いに位置し、対向する電極体の表面に密着した状態で配置されている。これにより、電極体１１ｘと１１ｙとの間隔が終端部１３３の厚み分のみに削減され、電極体部１１の奥行き方向の寸法が削減されることとなり、対応する容器の寸法を小さくすることができる。ひいては、体積比で大容量の、もしくはコンパクトな非水電解質二次電池を得ることができる。

なお、上記の構成においては、電極体部１１において、電極体１１ｘ及び１１ｙは密着した状態にあるものとしたが、隣接して互いに接触しない程度の間隔をおいて配置される構成であってもよい。この場合、終端部１３０ａ及び１３０ｂ、又は終端部１３３ａ及び１３３ｂは、電極体１１ｘ及び１１ｙの配列方向及び／又は開口１０ｘへの挿入方向に沿って、互いに離間した状態で対向するが、このような構成においても本発明の効果は十分に奏せられる。

なお、上記の構成においては、電極体１１ｘの終端部１３３ａ及び電極体１１ｙの終端部１３３ｂにおける正負極の極板及びセパレータの各終端部が同一位置にある（この場合、極板及びセパレータの積層体全体が本発明の巻回材に対応する）ものとした。しかしながら、図４の構成と同様、最外周のセパレータの終端部が他の終端部を被覆して断面がくさび形その他矩形以外の形状を有する構成であるとしてもよい。

更に、上記の説明においては、電極体部１１は、それぞれ同一の巻回方向に巻回されてなる電極体１１ｘ及び１１ｙから構成されるものとしたが、図７に示すように、電極体１１ｘと、電極体１１が、互いに異なる巻回方向に巻回されてなるものとしてもよい。

図７に示す構成においては、電極体１１ｘの終端部１３０ａは、電極体１１ｙの終端部１３０ｂに対向してこれと密着する。更に、終端部１３０ａ及び１３０ｂは、Ｚ軸に平行な軸に対して線対称をなすように配置されることにより、電極体１１ｘと１１ｙは、それぞれの平坦部１１Ｆの表面であるセパレータ表面１２３Ｓ１同士が、終端部１３０ａ及び１３０ｂを構成する負極１２０、セパレータ１２１、正極１２２及びセパレータ１２３のそれぞれの厚み分離隔して配置されている。これにより、電極体１１ｘと１１ｙとの間、上方には隙間が形成される。このように隙間を形成する態様とした場合は、簡易な構成で電極体１１ｘと１１ｙの間の断熱効果を高めることができる。あるいは電極体１１ｘ及び１１ｙそれぞれの放熱性を向上させることができる。

一方で、図４、図６等に示すように極板及びセパレータをそれぞれ同一方向に巻回することにより作成された一対の電極体１１ｘ及び１１ｙにより電極体部１１を構成することは、以下の理由により好ましい。すなわち、図７に示す構成においては、電極体１１ｘ及び１１ｙの作成に際し、それぞれの電極体毎に独立した生産設備を用意するか、又は電極体１１ｘ及び１１ｙを逐次的に作成する必要がある。これに対し、図４、図６の電極体１１ｘ及び１１ｙは共通の生産設備で同一工程において作成することができるため、より製造効率に優れ、より低コストで本発明を実現することが可能となる。

なお、上記の説明においては、電極体の容器への挿入は、電極体部１１を完成した後開口１０ｘから挿入するものとしたが、以下のようにしてもよい。すなわち、電極体１１ｘ及び１１ｙを、逐次的に容器本体１０の開口１０ｘから挿入して、容器本体１０の内部近傍で電極体部１１を仮組みする。次いで、蓋部２０と組み合わされた集電体１２の脚部１２を電極体部１１に接合し、最後に蓋部２０により開口１０ｘを封止する。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２に係る非水電解質二次電池の構成における電極体部１１の構成を図４と同一方向から示す要部断面図である。

以下、各図を参照して説明する。本実施の形態２の非水電解質二次電池における電極体部１１は、それぞれ独立した絶縁性フィルム１４０によって包まれた電極体１１ｘ及び１１ｙを備えたことを特徴とする。

電極体部１１において、電極体１１ｘは、巻回軸Ａ周りに、負極１２０、セパレータ１２１、正極１２２及びセパレータ１２３が重ねあわされ、図中白矢印により示すように反時計回りに巻回されている。一方、終端部１３３ａは容器本体１０の一方の内壁１０ｙ３に対向する最外周層のセパレータ表面１２３Ｓ２上に配置される。

電極体１１ｙは、重ねあわされた正負各電極及びセパレータが時計回りに巻回され、終端部１３３ｂは容器本体１０の他方の内壁１０ｙ３に対向する最外周層のセパレータ表面１２３Ｓ２上に配置される。

電極体１１ｘを包む絶縁性フィルム１４０は、平面形状シート状の合成樹脂製の部材であって、セパレータ表面１２３Ｓ１〜Ｓ４上に巻回されることによって電極体１１ｘを包み込む。絶縁性フィルム１４０の巻きはじめの端部と巻き終わりの端部とが重なって接合されている接合部１４１は、電極体１１ｘの最外周のセパレータ表面１２３Ｓ１上に配置されている。電極体１１ｘを包む絶縁性フィルム１４０も同様の構成を有し、接合部１４１は、電極体１１ｘを包む絶縁性フィルム１４０の接合部１４１に対向して、電極体１１ｙの最外周のセパレータ表面１２３Ｓ１上に配置されている。

なお、上記の説明において、絶縁性フィルム１４０及び１５０は本発明の巻回材に相当し、接合部１４１及び１５１を構成する絶縁性フィルムの端部は本発明の終端部に相当する。

本実施の形態２においては、一対の電極体１１ｘ及び１１ｙにおいて、それぞれの終端部１３３ａ及び１３３ｂはそれぞれ容器本体１０の内壁１０ｙ３に対向して配置されている一方で、電極体１１ｘ及び１１ｙをそれぞれ包む絶縁性フィルム１４０は、終端部１３３ａ及び１３３ｂを覆って、電極体１１ｘ及び１１ｙの対向面にまで回り込んで形成される。更に絶縁性フィルム１４０の接合部１４１は電極体１１ｘと１１ｙとの間に挟まれている。

これにより、電極体部１１の、開口１０ｘの縁１０ｘ１に隣接する表面は絶縁性フィルム１４０によって継目や段差の形状が滑らかに整えられた状態で包まれていることとなり、容器本体１０に組み込まれる際に、開口１０ｘに直接接触することがない。したがって、実施の形態１と同様、電極体部１１を容器本体１０に挿入する際の生産性を高めることが可能となる。

更に、本実施の形態２においては、電極体１１ｘ及び１１ｙの終端部１３３ａ及び１３３ｂの位置が開口１０ｘの縁１０ｘ１に隣接する場合であっても、絶縁性フィルム１４０が終端部１３３ａ及び１３３ｂごと最外周層のセパレータ表面１２３Ｓ２を覆うことにより、縁１０ｘ１には直接対向せず、且つ、形状が滑らかに整えられている。これにより、電極体１１ｘ又は１１ｙの各終端部の、セパレータ表面１２３Ｓ１〜Ｓ４上の配置に関わらず、開口１０ｘに直接接触することがない。したがって、実施の形態１と同様、電極体部１１を容器本体１０に挿入する際の生産性を高めることが可能となる。

なお、上記の説明においては、本実施の形態２の非水電解質二次電池は絶縁性フィルム１４０が電極体部１１を構成する一対の電極体１１ｘ及び１１ｙを個別に包むものとして説明を行った。一方で、本実施の形態２は、図９に示すように、単一の絶縁性フィルム１５０により電極体１１ｘ及び１１ｙを一括して包む構成としてもよい。

更に、上記の説明においては、本実施の形態２の非水電解質二次電池は電極体とは独立した部材である絶縁性フィルムにより電極体部１１を包むものとしたが、図１０に示すように、電極体の構成部材を用いて電極体１１ｘ及び１１ｙを包む構成としてもよい。

図１０に示す構成例においては、電極体１１ｘを図８の構成と同一とする一方、電極体１１ｙのセパレータ１２３の終端部１６１を、負極１２０、セパレータ１２１及び正極１２２の終端部１６０からさらに延出させて、容器本体１０の内底１０ｙ１から電極体１１ｘと内壁１０ｙ３との間まで引き回して、それぞれの電極体１１ｘ及び１１ｙの終端部１６０ａ及び１６０ｂを覆っている。終端部１６１の端面１６１Ｚは、電極体１１ｘの、蓋部２０の裏面２０ｘと対向する最外周のセパレータ表面１２３Ｓ４上に固定している。

このように、本発明の各実施の形態の非水電解質二次電池によれば、電極体部１１の表面上に電極体１１ｘ及び１１ｙの巻き終わりの終端部が露出しない構成を有することにより、電池作成時に各電極体１１ｘ及び１１ｙの表面を保護して非水電解質二次電池の生産性を高めることが可能となる。

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。

本発明の蓄電素子の実施の形態としての非水電解質二次電池としては、図１１に示すように、一方の電極体１１ｘを実施の形態１等と同一構成とする一方で、他方の電極体１１ｙにおいて、電極体１１ｘの終端部１３０に対向する終端部１３１を、セパレータ表面１２３Ｓ１上にて蛇腹状に折り返して形成された構成としてもよい。

すなわち、終端部１３１は、負極１２０、セパレータ１２１、正極１２２及びセパレータ１２３の積層部分が上下方向に折り重ねられており、折りの回数分に応じて奥行き方向の寸法を拡大することができる。これにより、電極体１１ｘと１１ｙとの間の距離を実施の形態１よりも大きくして、電極体１１ｘと１１ｙの間の断熱効果を更に高めることができ、電極体１１ｘ及び１１ｙそれぞれの放熱性を更に向上させることができる。

なお、対向する両方の終端部を終端部１３１としてもよい。更に、終端部１３１は巻回するよう折り重ねることにより形成されるものとしてもよい。

又、本発明の蓄電素子の実施の形態としての非水電解質二次電池としては、図１２に示すように、終端部１３２ａ及び１３２ｂは、容器本体１０の内底１０ｙ１に近接して配置し、且つ、それぞれの端面１３２Ｚが内底１０ｙ１に対向するよう配置している構成としてもよい。電極体部１１は、上記各実施の形態と同様、終端部１３２ａ及び１３２ｂは開口１０ｘの縁１０ｘ１との干渉が回避されて、電極体部１１の挿入性を向上できる。

更に、電極体１１ｘ及び１１ｙにおいて、終端部１３２が容器本体１０の内底１０ｙ１近傍に配置され、かつ、端面１３２Ｚが内底１０ｙ１に対向していることにより、容器本体１０の内底１０ｙ１近傍に滞留する電解液を電極体１１ｘ及び１１ｙに吸い上げることが容易になっている。

これにより、容器内に封入された電解液の充放電反応への寄与率を向上させ、電池の充放電の効率が低下することを抑制することが可能となる。なお、端面１３２Ｚが電解液に含浸する状態にできれば、終端部１３２ａ及び／又は１３２ｂは端面１３２Ｚが上向きとなるよう配置されていてもよい。更に、終端部１３２ａ及び／又は１３２ｂの位置は、各電極体において、下方側の湾曲部１１Ｃと平坦部１１Ｆとの境界と一致する位置、又はこれより下方となることがより望ましい。

更に、上記の各実施の形態においては、電極体部１１を構成する電極体１１ｘ及び１１ｙのそれぞれの終端部１３０ａ及び１３０ｂ等は、隣接する電極体１１ｘ及び１１ｙの対向面内に配置されるものとして説明を行った。

しかしながら、本発明において、終端部１３０ａ又は１３０ｂは、各電極体の最外周のセパレータ１２３の表面のうち、開口１０ｘを形作る容器本体１０の内壁１０ｙ２及び１０ｙ３に対向しないセパレータ表面１２３Ｓ１、１２３Ｓ３又は１２３Ｓ４上であれば、任意の位置に配置させることができる。

一例として、図１３に示す構成例は、電極体１１ｘの終端部１３０ａが電極体１１ｙの最外周のセパレータ表面１２３Ｓ１に対向して密着する一方、電極体１１ｙの終端部１３０ｂは、蓋部２０の裏面２０ｘに対向する最外周のセパレータ表面１２３Ｓ４上に配置されている。これは実施の形態２にて説明した、絶縁性フィルム１４０又は１５０の接合部１４１又は１５１の配置と同様である。なお、図１３に示す構成例は、電極体１１ｘと１１ｙとで巻回方向が異なるものとしたが、実施の形態１等と同様、同一巻回方向のものであるとしてもよい。

要するに、本発明の電極体の巻回材の終端部は、電極体を容器に挿入する際に容器の開口に対して干渉しないよう、収納状態において開口を形作る内壁に対向しない位置であれば、任意の箇所に配置される構成であってよい。又、それぞれの電極体の巻回方向にも依存しない。

なお、「終端部が容器の内壁に対向しない」ことの一態様は、電極体１１ｘを例に取り、その最外周面において、容器本体１０の内壁１０ｙ３と隣接する平坦部１１Ｆ上に終端部１３０ａが位置せず、他方の平坦部１１Ｆ、一対の湾曲部１１Ｃのいずれかに位置することである。

特に、終端部が上記各実施形態のように、内壁１０ｙ３に対して背向する他方の平坦部１１Ｆ側に位置することは、終端部の電極体の表面からの剥離を抑制でき、より好ましい。同様に、湾曲部１１Ｃの、内壁１０ｙ３に対して背向する一部の面に終端部が位置することもより好適である。

更に、図１３に示す構成例においては、複数の電極体の容器への挿入を逐次的に行う際、以下の手順で行うことが望ましい。すなわち、隣接する電極体の最外周に終端部が対向するように配置される電極体がある場合は、当該隣接する電極体を先に挿入した後に、終端部を有する電極体を挿入するようにする。図１３に示す構成例においては、電極体１１ｙのセパレータ表面１２３Ｓ１に、電極体１１ｘの終端部１３０ａが対向しているため、電極体１１ｙを挿入した後に電極体１１ｘを挿入する。

この場合、先に挿入した電極体が容器の内壁及び開口の一部を遮蔽するため、後に挿入される電極体の終端部が、開口１０ｘ又は縁１０ｘ１のような開口に接触する恐れを低減できる。

更に、上記の各実施の形態においては、電極体部１１を構成する電極体は一対の電極体１１ｘ及び１１ｙから構成されるものとした。一方で、本発明の電極体は３つ以上の任意の個数であってもよい。なお、電極体の個数が３つ以上である場合は、通常、各電極体は互いの巻回軸が平行をなすよう配列され、それぞれの電極体の集電箔部同士が隣接した態様を取るが、当該態様において少なくとも、最も外側に配置され、容器本体１０の一対の内壁１０ｙ２に例示される容器の開口を形作る内壁に対向する電極体において、終端部が収納状態において開口を形作る内壁に対向しない位置に配置されていれば、当該電極体以外の電極体における終端部の位置は任意であってもよい。しかしながら、上記各実施の形態のように、終端部が隣接する電極体に対向していることは、電極体の緩み抑制の効果を奏し、より好適である。この場合において終端部が隣接する電極体は上記各実施の形態のように１つでもよいが２つ以上であるとしてもよい。

更に、この場合において、最も外側に配置される電極体の数は少なくとも２つであるとしたが、３つ以上であってもよい。

更に、上記の各実施の形態においては、電極体の最外周に位置する巻回体はセパレータ１２３に例示されるセパレータ、セパレータと極板との積層体、又は絶縁フィルム１４０のように電極体と独立した部材であるとしたが、本発明の巻回体は電極体の最外周に位置するものであればよい。したがって、電極体であれば正極又は負極の極板であってもよいし、これらの組合せであってもよい。更に、任意の目的で設けられた、電極体を更に外から巻回その他の態様で被覆する独立した部材であってもよい。なお、最外周を電極体の極板とする場合は、容器との絶縁は、例えば内底１０ｙ１、内壁１０ｙ２及び１０ｙ３を絶縁加工する。

更に、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。要するに、本発明の蓄電素子は電極体と電解液を容器内に封入してなる電気を蓄積可能な素子であれば、起電力を発生させるための具体的な方式によって限定されるものではない。

更に、上記の説明においては、本発明は、容器本体１０及び蓋部２０から構成される容器を有するものとしたが、本発明の容器は、内壁の縁により形成される電極体部を挿入させるための開口を有するものであれば、容器の具体的な構成に限定されるものではない。したがって、電極体部１１が容器本体１０に接続された状態で蓋部２０により塞がれる構成であってもよく、電極端子等が容器本体１０側に設けられた構成であるとしてもよい。更に容器本体１０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又は金属化合物、樹脂、又はアルミニウムラミネート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、底面が三角形、又は五角形以上の多角形である角柱形状であるとしてもよい。更には円筒形状であってもよい。

更に、上記の説明においては、単体の非水電解質二次電池を例に取ったが、本発明は、複数の蓄電素子において少なくとも一つの蓄電素子に本発明の蓄電素子を含んでなる、電源モジュールとして実現してもよい。

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、電極体の表面と容器の開口との干渉の恐れを低減して、生産性に優れた蓄電素子を提供す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
１０ｘ 開口
１０ｘ１ 縁
１０ｙ１ 内底
１０ｙ２、１０ｙ３ 内壁
１１ 電極体部
１１Ｆ 平坦部
１１Ｃ 湾曲部
１１ａ、１２１、１２３ セパレータ
１１ｂ１ 負極側集電箔部
１１ｂ２ 正極側集電箔部
１１ｘ、１１ｙ 電極体
１２ 集電体
１２ａ 基台部
１２ｂ 脚部
２０ 蓋部
２０ｘ 裏面
２０ｙ 表面
２１ａ、２１ｂ パッキン
２２ 中継板
２３ 電極端子
２４ 接続棒
１２０ 負極
１２０Ｅ、１２１Ｅ、１２２Ｅ、１２３Ｅ 終端部
１２０ａ、１２２ａ 合剤層形成部
１２０ｂ、１２２ｂ 金属箔露出部
１２２ 正極
１２３Ｓ１、１２３Ｓ２、１２３Ｓ３、１２３Ｓ４ セパレータ表面
１３０ａ、１３０ｂ 終端部

Claims (4)

1. 重なりあった極板及びセパレータが巻回されて成る複数の電極体と、
   前記複数の電極体が挿入される開口を有する容器とを備え、
   前記複数の電極体は、前記開口への挿入方向と交差する面上に整列されており、
   前記複数の電極体のうち、前記容器の内壁に隣接する少なくとも２つの前記電極体のそれぞれの最外周に位置している巻回材の終端部は、前記内壁に対向しておらず、
   前記容器の内壁に隣接する少なくとも２つの前記電極体のうち、（ａ）少なくとも１つの電極体の巻回材の前記終端部は、隣接する前記複数の電極体の残りのいずれかと対向している、
   蓄電素子。
2. 前記（ａ）少なくとも１つの前記電極体の前記巻回材の前記終端部は、隣接する前記複数の電極体の（ｂ）残りのいずれか１つの電極体と対向しており、
   前記（ｂ）残りのいずれか１つの電極体の巻回材の終端部は、（ａ）前記少なくとも１つの前記電極体に対向している、
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記（ａ）少なくとも１つの前記電極体の前記巻回材の前記終端部と、前記（ｂ）残りのいずれか１つの電極体の巻回材の終端部とが、前記複数の電極体の整列方向に沿って対向している、
   請求項２に記載の蓄電素子。
4. 前記（ａ）少なくとも１つの前記電極体の前記巻回材の前記終端部と、前記（ｂ）残りのいずれか１つの電極体の巻回材の終端部とが、前記複数の電極体の前記開口への挿入方向に沿って対向している、
   請求項２又は３に記載の蓄電素子。

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