JP6376219B2 - 蓄電装置 - Google Patents

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Description

この発明は、蓄電装置に関する。
ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、リチウムイオン電池などの二次電池が搭載されている。二次電池は、原動機となる電動機への供給電力を蓄える蓄電装置として用いられている。例えば、特許文献１に記載の二次電池は、活物質層を有する正極電極と負極電極とがセパレータを間に挟んだ状態で積層された電極組立体と、電極組立体を収容するケースと、を有する。特許文献１に記載の二次電池は、電極組立体の積層方向両端に長方形状の偏平面を有し、ケースは、偏平面に対向した壁部が長辺と短辺とを有する長方形状である。
特開平０９−１２０８３６号公報
ところで、電極組立体の偏平面に対向した壁部が長方形状である二次電池では、その壁部に対し、その外側から、電極組立体の積層方向に沿った圧力が作用する場合がある。この場合、そのケースの壁部は、該壁部の外面が長辺の途中から屈曲する状態に折れ曲がりやすい。すると、ケースに収容された電極組立体も、偏平面が長辺の途中から屈曲する状態に折れ曲がりやすい。こうして電極組立体も折れ曲がった際には、セパレータも、電極組立体の折れ曲がりに追従して折れ曲がる。すると、その折れ曲がりによってセパレータに破損が生じ、破損した箇所で正極電極と負極電極とが短絡するおそれがある。
この発明の目的は、折れ曲がりに際してセパレータに破損が生じることを抑制することができる蓄電装置を提供することにある。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する蓄電装置は、活物質層を有する二つの電極がセパレータを間に挟んだ状態で積層され、積層方向の両端に長方形状の偏平面を有する電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、を備えた蓄電装置であって、前記ケースは、前記電極組立体の前記偏平面に対向する壁部が長方形状であり、前記セパレータは方向に応じた伸び率を有し、該セパレータの長手方向の伸び率が短手方向の伸び率より高い。
上記構成では、ケースの壁部に対し、その外側から電極組立体の積層方向に沿った圧力が作用する場合がある。この場合、ケースの壁部は、該壁部の外面が長辺の途中から屈曲する状態に折れ曲がる。同時に、電極組立体も、偏平面が長辺の途中から屈曲する状態に折れ曲がり、その電極組立体の折れ曲がりに追従して、セパレータも屈曲する状態に折れ曲がる。しかし、セパレータにおいて、折れ曲がった壁部の長辺に沿う長手方向は、短手方向より伸び率が高い。このため、セパレータは、折れ曲がりに追従して柔軟に延伸し、セパレータに亀裂等の破損が生じることを抑制することができる。
また、蓄電装置について、前記セパレータは、該セパレータの伸び率がその他の方向より高くなった方向を有しており、前記セパレータは、前記伸び率の高くなった方向が、前記壁部の長辺の延びる方向に沿う状態で配置されている。
これによれば、セパレータにおいて、折れ曲がった壁部の長辺に沿う長手方向は、セパレータの中で最も伸び率が高い。このため、セパレータは、折れ曲がりにより適格に追従して柔軟に延伸し、セパレータに亀裂等の破損が生じることを抑制することができる。
また、蓄電装置について、前記セパレータは、前記電極のうち一方を前記積層方向の両側から挟んでセパレータの内部に収納する電極収納セパレータであってもよい。
これによれば、電極収納セパレータは、挟まれた電極の外形よりはみ出した部分にもセパレータの一部が存在する。こうした電極収納セパレータは、ケースとともに折れ曲がった際に、挟まれた電極の外形よりはみ出した部分が挟まれた電極の縁に引っ掛かり、大きく引っ張られやすい。この点、上記構成によれば、上記の通り大きく引っ張られる電極収納セパレータが電極組立体に配設されていても、電極収納セパレータに亀裂等の破損が生じることを抑制することができる。
また、蓄電装置について、前記セパレータは、前記電極のうち一方を前記積層方向から挟んで互いに対峙するセパレータ部材を繋いだものであり、前記セパレータ部材は前記挟まれた電極の外形からはみ出したはみ出し部を有し、前記セパレータは、対峙する前記はみ出し部同士の少なくとも一部を繋いだ連繋部を有していてもよい。
これによれば、ケースとともにセパレータが折れ曲がっていく途中に、セパレータ部材に挟まれた電極も折れ曲がっていくが、その電極の縁にセパレータ部材同士を繋ぐ連繋部が引っ掛かり、電極もセパレータ部材も折れ曲がっていく。したがって、セパレータ部材に対し、挟まれた電極が面方向に移動することが抑制され、セパレータ部材同士の間から電極がはみ出ることを抑制でき、電極同士の短絡を抑制することができる。
また、蓄電装置について、前記セパレータの外形と、前記電極のうち前記セパレータの内部に収納されていない電極の外形とが、前記積層方向から見て揃っていてもよい。
これによれば、セパレータの外形と、セパレータの内部に収納されていない電極の外形とが揃っていると、セパレータの外形が、セパレータの内部に収納されていない電極の外形からはみ出さない状態になる。この状態では、例えば、セパレータの縁に繋がる別部材が存在すると、その別部材は、電極組立体の外形よりも内側に入り込む構造となり、別部材が入り込んだ分だけ、蓄電装置の性能に関与しない部分が増え、好ましくない。その一方で、セパレータの縁に繋がる別部材を電極組立体の外形よりも外側に配置すると、セパレータの外形が、セパレータの内部に収納されていない電極の外形からはみ出してしまう。このため、セパレータの外形と、セパレータの内部に収納されていない電極の外形とが揃っているとは、セパレータが、その縁に別部材を含まないことを示している。そして、セパレータの伸び率の高くなった長手方向については、別部材等によって伸び率が低下せず、セパレータがケースとともに折れ曲がったとき、セパレータの延伸が妨げられない。
また、蓄電装置について、前記セパレータの端が露出している。
これによれば、セパレータは、その端に沿う縁部に別部材を含まないこととなる。このため、セパレータの伸び率の高くなった長手方向については、別部材等によって伸び率が低下せず、セパレータがケースとともに折れ曲がったとき、セパレータの延伸が妨げられない。
また、蓄電装置について、前記電極は負極電極を含み、前記セパレータと、前記セパレータと、前記負極電極とが、前記負極電極の面方向から見て重ならない範囲に位置している。
これによれば、セパレータは、その縁部に繋がる別部材を含まないこととなる。このため、セパレータの伸び率の高くなった長手方向については、別部材によって伸び率が低下せず、セパレータがケースとともに折れ曲がったとき、セパレータの延伸が妨げられない。
また、蓄電装置について、セパレータは、セパレータの面に沿って直交する二軸方向のセパレータの伸び率のうち、一方の方向への伸び率の方が他方の方向への伸び率よりも高く、伸び率の高い方向が、壁部の長辺の延びる方向に沿う状態で設置される。
また、上記課題を解決する蓄電装置は、活物質層を有する電極がセパレータを間に挟んだ状態で積層され、積層方向の両端に長方形状の扁平面を有する電極組立体と、電極組立体を収容するケースと、を備えた蓄電装置であって、ケースは、電極組立体の扁平面に対向する壁部が長方形状であり、セパレータはセパレータの伸び率がその他の方向より高くなった方向を有しており、セパレータは、伸び率の高くなった方向が、壁部の長辺の延びる方向に沿う状態で配置されており、セパレータは、電極を積層方向の両側から挟む第１セパレータ部材と第２セパレータ部材を有し、第１セパレータ部材と第２セパレータ部材とが接合された接合部の内側に電極が収納される。
また、上記課題を解決する蓄電装置は、活物質層を有する二つの電極がセパレータを間に挟んだ状態で積層され、積層方向の両端に長方形状の偏平面を有する電極組立体と、
電極組立体を収容するケースと、を備えた蓄電装置であって、ケースは、電極組立体の偏平面に対向する壁部が長方形状であり、セパレータは方向に応じた伸び率を有し、該セパレータの長手方向の伸び率が短手方向の伸び率より高く、セパレータは、セパレータ材料を直交方向の両方向に延伸させる二軸延伸されたものであって、セパレータの面に沿って直交する二軸方向のセパレータの伸び率のうち、一方の方向への伸び率の方が他方の方向への伸び率よりも高く、伸び率の高い方向が、壁部の長辺の延びる方向に沿う状態で設置される。
上記蓄電装置において、前記蓄電装置の好適な例としては、二次電池を挙げることができる。
本発明によれば、蓄電装置の折れ曲がりに際してセパレータに破損が生じることを抑制することができる。
二次電池の外観を示す斜視図。 電極組立体の構成要素を示す分解斜視図。 二次電池内を示す断面図。 二次電池内を示す図１の４−４線断面図。
以下、蓄電装置を具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図１又は図３に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、ケース１１に電極組立体１２が収容されている。また、ケース１１には、電極組立体１２とともに電解液も収容されている。ケース１１は、有底筒状のケース本体１３と、ケース本体１３に電極組立体１２を挿入する長方形状の開口部１３ａを閉塞する平板状の蓋体１４とから構成されている。ケース本体１３の内面は絶縁フィルムＺによって覆われ、ケース本体１３と電極組立体１２とは絶縁フィルムＺによって絶縁されている。
蓋体１４には圧力開放弁３５が存在する。圧力開放弁３５は、ケース１１内の圧力が上昇し過ぎないように、ケース１１内の圧力が所定の圧力である開放圧に達した場合に開裂し、ケース１１内外を連通させる。圧力開放弁３５の開放圧は、ケース１１自体や、ケース本体１３と蓋体１４部に亀裂や破断などが生じる前に開裂し得る圧力に設定されている。また、蓋体１４には、ケース１１内に電解液を注入するための注液口３７が存在し、注液口３７は封止栓３８によって封止されている。
電極組立体１２には、正極端子１６及び負極端子１７が電気的に接続される。各端子１６，１７には、ケース１１から絶縁するためのリング状の絶縁リング１８がそれぞれ取り付けられている。また、各端子１６，１７は、蓋体１４に形成された貫通孔を介してその一部がケース１１外に露出している。
ケース本体１３は、開口部１３ａと対向する長方形状の底壁１３ｂを有する。ケース本体１３は、底壁１３ｂの長側縁から立設した正面視長方形状の長側壁１３ｄ，１３ｆを有する。ケース本体１３は、底壁１３ｂの短側縁から立設した正面視長方形状の短側壁１３ｃ，１３ｅを有する。ケース本体１３と蓋体１４とは、何れも金属製（例えば、ステンレス製やアルミニウム製）である。また、この実施形態の二次電池１０は、ケース本体１３が有底四角筒状である。
長側壁１３ｄ，１３ｆそれぞれの一方の長辺１３１ｄ，１３１ｆが開口部１３ａの長辺を形成し、長側壁１３ｄ，１３ｆそれぞれの他方の長辺１３２ｄ，１３２ｆが底壁１３ｂの長辺と接続している。また、長側壁１３ｄの短辺１３３ｄ，１３４ｄと、長側壁１３ｆの短辺１３３ｆ，１３４ｆとは、短側壁１３ｃ，１３ｅとそれぞれ接続している。
また、蓋体１４が長方形平板状であることから、二次電池１０は外観が角型をなす角型電池である。また、この実施形態の二次電池１０は、リチウムイオン電池である。
図２に示すように、電極組立体１２は、電極としての正極電極２１を収納した電極収納セパレータ２５と、正極電極２１とは極性の異なる電極としての負極電極２６と、を有する。電極組立体１２は、複数の電極収納セパレータ２５と複数の負極電極２６とを交互に積層して層状とした構造である。これにより、複数の正極電極２１と複数の負極電極２６とが電極収納セパレータ２５を間に挟んだ状態で交互に積層されている。本実施形態では、正極電極２１、電極収納セパレータ２５、及び負極電極２６が何れも長方形状に形成されている。
正極電極２１は、長方形状の正極金属箔（例えばアルミニウム箔）２２と、正極金属箔２２の両面に正極活物質を含む正極活物質層２３と、を有する。正極電極２１の長辺２１ａからは正極タブ２４が突出している。
負極電極２６は、長方形状の負極金属箔（例えば銅箔）２７と、負極金属箔２７の両面に負極活物質を含む負極活物質層２８と、を有する。負極電極２６の長辺２６ａからは負極タブ２９が突出している。
電極収納セパレータ２５は、互いに対峙する長方形状の第１セパレータ部材２５ａと長方形状の第２セパレータ部材２５ｂとを繋いで構成されている。第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂは、何れも絶縁性を有する樹脂製（例えばポリエチレン製）である。また、第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂの各々は、長尺の矩形シート状のセパレータ原反を所望の大きさに裁断して製造される。
本実施形態では、セパレータ材料を一方向に延伸させる一軸延伸によってセパレータ原反が製造されている。第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂの各々は、一軸延伸フィルムである。即ち、電極収納セパレータ２５は、一軸延伸フィルムからなる。このため、第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂの各々において、製造時の機械方向、すなわちＭＤ方向に繊維が配向している。第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂの各々において、ＭＤ方向に交差（直交）する方向をＴＤ方向と定義する。第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂの各々は、方向に応じた伸び率を有する。ＭＤ方向に繊維が配向しているため、第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂの各々において、ＴＤ方向よりもＭＤ方向での伸び率が高くなっている。すなわち、第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂの各々は、その伸び率がその他の方向（ＴＤ方向）より高くなった方向（ＭＤ方向）を有している。換言すれば、第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂの各々は、ＭＤ方向において最も高い伸び率を有する。
本実施形態の第１セパレータ部材２５ａでは、伸び率の高くなったＭＤ方向が長辺２５１ａ，２５２ａの延びる方向に沿っている。第２セパレータ部材２５ｂでは、ＭＤ方向が長辺２５１ｂ，２５２ｂの延びる方向に沿っている。一方、第１セパレータ部材２５ａでは、ＭＤ方向より伸び率の低いＴＤ方向が、第１セパレータ部材２５ａの短辺２５３ａ，２５４ａの延びる方向に沿っている。第２セパレータ部材２５ｂでは、ＴＤ方向が短辺２５３ｂ，２５４ｂに沿っている。
よって、第１セパレータ部材２５ａと第２セパレータ部材２５ｂを繋いだ電極収納セパレータ２５は、長辺２５１ａ，２５１ｂ，２５２ａ，２５２ｂに沿う長手方向の伸び率が、短辺２５３ａ，２５３ｂ，２５４ａ，２５４ｂに沿う短手方向（その他の方向）の伸び率より高い。電極収納セパレータ２５は、長手方向以外に短手方向のみを有するため、長手方向の伸び率が最も高い。
第１セパレータ部材２５ａと第２セパレータ部材２５ｂとは同サイズであり、正極電極２１よりも一回り大きなサイズである。そして、電極収納セパレータ２５では、第１セパレータ部材２５ａの長辺２５１ａと、第２セパレータ部材２５ｂの長辺２５１ｂと、正極電極２１の長辺２１ａとが沿っている。また、電極収納セパレータ２５では、第１セパレータ部材２５ａの長辺２５２ａと、第２セパレータ部材２５ｂの長辺２５２ｂと、正極電極２１の長辺２１ｂとが沿っている。
さらに、電極収納セパレータ２５では、第１セパレータ部材２５ａの短辺２５３ａと、第２セパレータ部材２５ｂの短辺２５３ｂと、正極電極２１の短辺２１ｃとが沿っている。同様に、電極収納セパレータ２５では、第１セパレータ部材２５ａの短辺２５４ａと、第２セパレータ部材２５ｂの短辺２５４ｂと、正極電極２１の短辺２１ｄとが沿っている。
第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂは、正極電極２１の外形を構成する長辺２１ａ，２１ｂ及び短辺２１ｃ，２１ｄからはみ出すはみ出し部３０ａを有する。電極収納セパレータ２５は、第１セパレータ部材２５ａと第２セパレータ部材２５ｂとの対向するはみ出し部３０ａ同士を溶着によって繋いで形成された連繋部としての接合部３１を有し、接合部３１によって第１セパレータ部材２５ａと第２セパレータ部材２５ｂが四辺で繋がっている。接合部３１は、正極電極２１の外形を構成する四辺に沿うはみ出し部３０ａ同士のうち、正極タブ２４と対峙する部分以外を全て溶着して形成されている。
また、正極電極２１の正極タブ２４は、第１セパレータ部材２５ａと第２セパレータ部材２５ｂの対向する面であるはみ出し部３０ａの面の間に位置し、その面の間を通って第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂの各長辺２５１ａ，２５１ｂよりも突出している。電極収納セパレータ２５では、第１セパレータ部材２５ａと第２セパレータ部材２５ｂとが接合されることによって接合部３１の内側が電極の収納部となっている。
図４に示すように、負極電極２６と、電極収納セパレータ２５とは、負極電極２６の長辺２６ａと、第１セパレータ部材２５ａの長辺２５１ａと、第２セパレータ部材２５ｂの長辺２５１ｂとが沿う状態に積層され、それら長辺２６ａ，２５１ａ，２５１ｂは同一面上にある。そして、電極収納セパレータ２５において、第１セパレータ部材２５ａの長辺２５１ａ、及び第２セパレータ部材２５ｂの長辺２５１ｂに沿う端はそれぞれケース１１内に露出している。電極組立体１２は、それら露出した端である第１セパレータ部材２５ａの長辺２５１ａと、第２セパレータ部材２５ｂの長辺２５１ｂと、負極電極２６の長辺２６ａとが集まったタブ側端面１２ｂを備える。
同様に、負極電極２６と、電極収納セパレータ２５とは、負極電極２６の長辺２６ｂと、第１セパレータ部材２５ａの長辺２５２ａと、第２セパレータ部材２５ｂの長辺２５２ｂとが沿う状態に積層され、それら長辺２６ｂ，２５２ａ，２５２ｂは同一面上にある。そして、電極収納セパレータ２５において、第１セパレータ部材２５ａの長辺２５２ａ、及び第２セパレータ部材２５ｂの長辺２５２ｂに沿う端はそれぞれケース１１内に露出している。電極組立体１２は、それら露出した端である第１セパレータ部材２５ａの長辺２５２ａと、第２セパレータ部材２５ｂの長辺２５２ｂと、負極電極２６の長辺２６ｂとが集まった底側端面１２ｃを備える。
負極電極２６の面に沿ってタブ側端面１２ｂ側から底側端面１２ｃに向かう面方向へタブ側端面１２ｂを見た場合、電極収納セパレータ２５と、負極電極２６とは重ならない範囲に位置している。同様に、負極電極２６の面に沿って底側端面１２ｃ側からタブ側端面１２ｂに向かう面方向へ底側端面１２ｃを見た場合、電極収納セパレータ２５と、負極電極２６とは重ならない範囲に位置している。
また、図３に示すように、負極電極２６と、電極収納セパレータ２５とは、負極電極２６の短辺２６ｃと、第１セパレータ部材２５ａの短辺２５３ａと、第２セパレータ部材２５ｂの短辺２５３ｂとが沿う状態に積層され、それら短辺２６ｃ，２５３ａ，２５３ｂは同一面上にある。そして、電極収納セパレータ２５において、第１セパレータ部材２５ａの短辺２５３ａ、及び第２セパレータ部材２５ｂの短辺２５３ｂに沿う端はそれぞれケース１１内に露出している。電極組立体１２は、それら露出した端である第１セパレータ部材２５ａの短辺２５３ａと、第２セパレータ部材２５ｂの短辺２５３ｂと、負極電極２６の短辺２６ｃが集まった第１側端面１２ｄを備える。
同様に、負極電極２６と、電極収納セパレータ２５とは、負極電極２６の短辺２６ｄと、第１セパレータ部材２５ａの短辺２５４ａと、第２セパレータ部材２５ｂの短辺２５４ｂとが沿う状態に積層され、それら短辺２６ｄ，２５４ａ，２５４ｂは同一面上にある。そして、電極収納セパレータ２５において、第１セパレータ部材２５ａの短辺２５４ａ、及び第２セパレータ部材２５ｂの短辺２５４ｂに沿う端はそれぞれケース１１内に露出している。電極組立体１２は、それら露出した端である第１セパレータ部材２５ａの短辺２５４ａと、第２セパレータ部材２５ｂの短辺２５４ｂと、負極電極２６の短辺２６ｄが集まった第２側端面１２ｅを備える。
負極電極２６の面に沿って、第１側端面１２ｄ側から第２側端面１２ｅに向かう面方向へ第１側端面１２ｄを見た場合、電極収納セパレータ２５と、負極電極２６とは重ならない範囲に位置している。同様に、負極電極２６の面に沿って、第２側端面１２ｅ側から第１側端面１２ｄに向かう面方向へ第２側端面１２ｅを見た場合、電極収納セパレータ２５と、負極電極２６とは重ならない範囲に位置している。
また、電極組立体１２では、電極２１，２６の各タブ２４，２９の同一極性同士が積層方向Ｌに列状に配置されている。また、電極組立体１２では、異なる極性のタブ同士が積層方向Ｌに重ならないように、負極電極２６と電極収納セパレータ２５とが積層されている。
図１又は図４に示すように、電極組立体１２において、電極収納セパレータ２５と負極電極２６を積層した方向を積層方向Ｌとすると、電極組立体１２は、積層方向Ｌの両端に偏平面１２ａを有する。偏平面１２ａは、積層方向Ｌの両端に位置する負極電極２６の表面によって構成されている。負極電極２６は、長方形状であることから、偏平面１２ａは正面視長方形状である。偏平面１２ａには、ケース本体１３の長側壁１３ｄ，１３ｆが対向している。
図３に示すように、電極組立体１２を積層方向Ｌから見た場合、電極収納セパレータ２５に収納されていない負極電極２６の外形と、電極収納セパレータ２５の外形とが揃っている。より具体的には、電極組立体１２を積層方向Ｌから見た場合、負極電極２６の長辺２６ａと、第１セパレータ部材２５ａの長辺２５１ａと、第２セパレータ部材２５ｂの長辺２５１ｂとが揃っている。また、電極組立体１２を積層方向Ｌから見た場合、負極電極２６の長辺２６ｂと、第１セパレータ部材２５ａの長辺２５２ａと、第２セパレータ部材２５ｂの長辺２５２ｂとが揃っている。なお、負極電極２６と電極収納セパレータ２５の対辺となる長辺のうち、いずれか一方の長辺だけが、積層方向Ｌから見て揃っていてもよい。
電極組立体１２は複数の保持テープ３２によって、積層方向及び偏平面１２ａに沿う方向への負極電極２６と電極収納セパレータ２５のずれが規制された状態が維持されている。
電極組立体１２において、タブ側端面１２ｂに沿い、かつ正極タブ２４と負極タブ２９が並んだ方向を並設方向とすると、一部の保持テープ３２は、タブ側端面１２ｂのうち、並設方向における正極タブ２４及び負極タブ２９よりも外側に貼り付けられ、さらに、タブ側端面１２ｂから両方の偏平面１２ａにまで貼り付けられている。その他の保持テープ３２は、底側端面１２ｃにおいて、並設方向の両側に貼り付けられ、さらに、底側端面１２ｃから両方の偏平面１２ａにまで貼り付けられている。加えて、その他の保持テープ３２は、第１側端面１２ｄ及び第２側端面１２ｅから各偏平面１２ａに貼り付けられている。電極組立体１２の底側端面１２ｃ、第１側端面１２ｄ、及び第２側端面１２ｅは、保持テープ３２及び絶縁フィルムＺを介してケース本体１３の内面に対峙している。
各正極タブ２４は、正極導電部材３３を介して電気的に正極端子１６と接続され、各負極タブ２９は負極導電部材３４を介して電気的に負極端子１７と接続されている。
二次電池１０は、正極導電部材３３及び負極導電部材３４と、蓋体１４との間に配置される絶縁カバー３６を備えている。絶縁カバー３６は、ケース本体１３に電極組立体１２を収容し、蓋体１４を接合した状態において、タブ側端面１２ｂに対向する。絶縁カバー３６は、例えば樹脂などで構成されている。また、絶縁カバー３６には、圧力開放弁３５と対向する部位に連通孔３６ａが穿設されている。
そして、電極組立体１２のタブ側端面１２ｂでは、電極収納セパレータ２５の長辺２５１ａ，２５１ｂと負極電極２６の長辺２６ａが、絶縁カバー３６に対峙した状態にあり、タブ側端面１２ｂと絶縁カバー３６の間には空間のみが存在している。また、底側端面１２ｃでは、電極収納セパレータ２５の長辺２５２ａ，２５２ｂと負極電極２６の長辺２６ｂが、絶縁フィルムＺを介してケース本体１３の内底面に直接支持されている。
二次電池１０では、負極電極２６の長辺２６ａと、第１セパレータ部材２５ａの長辺２５１ａと、第２セパレータ部材２５ｂの長辺２５１ｂとが、蓋体１４の長辺に対し、ほぼ平行な状態にある。また、負極電極２６の長辺２６ｂと、第１セパレータ部材２５ａの長辺２５２ａと、第２セパレータ部材２５ｂの長辺２５２ｂとが、ケース本体１３の底壁１３ｂに対し、ほぼ平行な状態にある。
図１に示すように、二次電池１０では、ケース本体１３の長側壁１３ｄ，１３ｆの長辺１３１ｄ，１３１ｆ，１３２ｄ，１３２ｆの延びる方向が、第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂのＭＤ方向と平行となっている。すなわち、電極収納セパレータ２５は、伸び率の高くなったＭＤ方向が、長側壁１３ｄ，１３ｆの長辺１３１ｄ，１３１ｆ，１３２ｄ，１３２ｆの延びる方向に沿う状態で配置されている。より具体的には、長側壁１３ｄ，１３ｆの長辺１３１ｄ，１３１ｆ，１３２ｄ，１３２ｆの延びる方向と、第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂのＭＤ方向とが平行となっている。長辺１３１ｄ，１３１ｆ，１３２ｄ，１３２ｆの延びる方向と、第１及び第２セパレータ部材２５ａ，２５ｂのＭＤ方向とが平行になっているとは、長辺１３１ｄ，１３１ｆ，１３２ｄ，１３２ｆの延びる方向と、第１及び第２セパレータ部材２５ａ，２５ｂのＭＤ方向のうち一方が他方に対し若干傾斜した状態も含む。
以下、本実施形態の二次電池１０の作用を説明する。
長側壁１３ｄ，１３ｆが長方形状である二次電池１０では、長側壁１３ｄ，１３ｆの外側から積層方向Ｌへの圧力が作用した場合に、図１に二点鎖線で示すように、長側壁１３ｄ，１３ｆは、その外面が長辺１３１ｄ，１３１ｆ，１３２ｄ，１３２ｆの途中から屈曲する状態に折れ曲がりやすい。すると、電極組立体１２も、偏平面１２ａが長辺の途中から屈曲する状態に折れ曲がる。このとき、電極収納セパレータ２５も、長辺２５１ａ，２５１ｂ，２５２ａ，２５２ｂの途中から屈曲する状態に折れ曲がる。しかし、電極収納セパレータ２５の長辺２５１ａ，２５１ｂ，２５２ａ，２５２ｂの延びる長手方向は、ＭＤ方向であり、伸び率が短辺２５３ａ，２５３ｂ，２５４ａ，２５４ｂの延びる短手方向よりも高い。このため、電極収納セパレータ２５は、電極組立体１２の折れ曲がりに追従して柔軟に延伸する。
したがって、本実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）電極収納セパレータ２５は、長手方向が伸び率の高いＭＤ方向となっており、そのＭＤ方向が、ケース本体１３の長側壁１３ｄ，１３ｆの長辺１３１ｄ，１３１ｆ，１３２ｄ，１３２ｆの延びる方向に沿う状態で配置されている。このため、ケース１１の長側壁１３ｄ，１３ｆが、その外面が長辺１３１ｄ，１３１ｆ，１３２ｄ，１３２ｆの途中で屈曲する状態に折れ曲がり、電極組立体１２の偏平面１２ａも同様に折れ曲がっても、第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂは、その折れ曲がりに追従して好適に延伸する。よって、電極収納セパレータ２５に亀裂等の破損が生じることを抑制することができる。
（２）電極収納セパレータ２５は、正極電極２１の収納部の周りに第１セパレータ部材２５ａと第２セパレータ部材２５ｂとの接合部３１を有する。こうした電極収納セパレータ２５は、ケース１１及び電極組立体１２が折れ曲がった際に、接合部３１が正極電極２１の短辺２１ｃ，２１ｄに引っ掛かり、長辺２５１ａ，２５１ｂ，２５２ａ，２５２ｂが、大きく引っ張られやすい。しかし、電極収納セパレータ２５の伸び率の高いＭＤ方向を長辺２５１ａ，２５１ｂ，２５２ａ，２５２ｂの延びる方向に沿わせることで、電極収納セパレータ２５に亀裂等の破損が生じることを抑制することができる。
また、ケース１１及び電極組立体１２が折れ曲がった際に、正極電極２１の短辺２１ｃ，２１ｄに接合部３１が引っ掛かり、正極電極２１も電極収納セパレータ２５に追従して折れ曲がっていく。したがって、第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂに対し、正極電極２１が面方向に移動することが抑制され、第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂの間から正極電極２１がはみ出ることを抑制でき、正極電極２１と負極電極２６の短絡を抑制することができる。
（３）電極収納セパレータ２５において、伸び率の高いＭＤ方向に沿う長辺２５１ａ，２５１ｂ，２５２ａ，２５２ｂは、絶縁カバー３６や底壁１３ｂに対し、相対移動可能な状態である。このため、電極収納セパレータ２５がケース１１とともに折れ曲がったとき、第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂの延伸が妨げられず、折れ曲がりに追従して好適に延伸する。また、電極収納セパレータ２５において、長辺２５１ａ，２５１ｂ，２５２ａ，２５２ｂに沿う端は、ケース１１内に露出した状態にある。さらに、タブ側端面１２ｂ、底側端面１２ｃ、第１側端面１２ｄ、及び第２側端面１２ｅのいずれの端面側から、負極電極２６の面方向に沿って電極組立体１２見ても、電極収納セパレータ２５と、負極電極２６とは重ならない範囲に位置している。よって、電極収納セパレータ２５の長辺２５１ａ，２５１ｂ，２５２ａ，２５２ｂには、伸び率を変化させる別部材が取り付けられていない。したがって、電極収納セパレータ２５がケース１１とともに折れ曲がったとき、第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂの延伸が妨げられず、折れ曲がりに追従して電極収納セパレータ２５が好適に延伸する。加えて、別部材を収容するためのスペースをケース１１内に確保する必要がなく、電池性能に寄与しないデッドスペースも無くすことができる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
○ 電極収納セパレータ２５において、長手方向の伸び率が短手方向の伸び率より高ければ、伸び率の高くなった方向が長辺２５１ａ，２５１ｂ，２５２ａ，２５２ｂに沿う方向とは異なっていてもよい。即ち、伸び率の最も高い方向が、長辺２５１ａ，２５１ｂ，２５２ａ，２５２ｂと非平行であってもよい。
○ 電極収納セパレータ２５は正面視長方形状以外の形状であってもよい。このような場合であっても、電極収納セパレータ２５は、伸び率の高くなった長手方向が、偏平面１２ａの対向した壁部の長辺の延びる方向に沿う状態で配置されていればよい。
○ セパレータは、長尺状の１枚のセパレータを、その長手方向の中間から二つ折りし、折り畳まれた状態で互いに対峙する部分同士の間に正極電極２１又は負極電極２６を挟み込むものであってもよい。この場合、正極電極２１又は負極電極２６を挟む部分がセパレータ部材となり、折り曲げ部がセパレータ部材同士を繋ぐ連繋部となる。
○ セパレータは、長尺状の１枚のセパレータを、その長手方向に沿った複数箇所からつづら折りし、折り畳まれた状態において、互いに対峙する部分同士の間に正極電極２１又は負極電極２６を挟み込むものとしてもよい。
○ 電極収納セパレータ２５は、第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂの四辺に沿うはみ出し部３０ａ同士のうち、正極タブ２４と対峙する部分以外を全て溶着したが、各辺に沿うはみ出し部３０ａ同士の一部だけを繋ぐために溶着してもよいし、各辺に沿うはみ出し部３０ａ同士の複数箇所を繋ぐために溶着してもよい。
○ 電極収納セパレータ２５に収納する電極を負極電極２６に変更してもよい。
○ 電極収納セパレータ２５に代えて、シート状のセパレータを採用してもよい。この形態では、シート状のセパレータを正極電極２１と負極電極２６との間に介在させる。そして、この場合も、セパレータを、その伸び率の高くなった長手方向（ＭＤ方向）を、ケース本体１３の長側壁１３ｄ，１３ｆの長辺１３１ｄ，１３１ｆ，１３２ｄ，１３２ｆの延びる方向に沿う状態で配置する。
○ 上記実施形態における電極収納セパレータ２５の第１セパレータ部材２５ａ及び第２セパレータ部材２５ｂや、上記変形例におけるセパレータは、セパレータ材料を直交方向の両方向に延伸させる二軸延伸によってセパレータ原反が製造されるものであってもよい。セパレータの面に沿って直交する二軸方向へのセパレータの伸び率のうち、一方の方向への伸び率の方が他方の方向への伸び率より高い場合であれば、その伸び率の高くなった方向をセパレータの長手方向とし、ケース本体１３の長側壁１３ｄ，１３ｆの長辺１３１ｄ，１３１ｆ，１３２ｄ，１３２ｆの延びる方向に沿う状態で配置する。
○ セパレータの面に沿う三方向以上で、セパレータの伸び率が異なる場合、その伸び率の最も低くなった方向よりも、伸び率の高い他の方向のうち、いずれか一つの方向をセパレータの長手方向とし、ケース本体１３の長側壁１３ｄ，１３ｆの長辺１３１ｄ，１３１ｆ，１３２ｄ，１３２ｆの延びる方向に沿う状態で配置する。
○ 電極２１，２６は長方形状以外の形状であってもよい。例えば、台形や正方形状等でもよい。
○ 正極電極２１の片面のみが正極活物質層２３を有していてもよい。
○ 負極電極２６の片面のみが負極活物質層２８を有していてもよい。
○ 二次電池１０は、リチウムイオン二次電池であったが、これに限らず、他の二次電池であってもよい。要するに、正極活物質層と負極活物質層との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。
○ 二次電池１０のケース１１は、金属製に限定されず、ラミネートフィルムをケースとしてもよい。ラミネートフィルムで電極組立体を包んだラミネートセルにも本発明は適用可能である。この場合、電極組立体は、積層方向の両端に長方形状の偏平面を有し、ラミネートフィルムにおいては、電極組立体の偏平面に対向する壁部が長方形状となる。そして、セパレータは、伸び率の高くなった方向が、ラミネートフィルムにおいて、偏平面に対向した壁部の長辺の延びる方向に沿う状態で配置される。
○ 電極組立体１２の偏平面１２ａに対向した壁部が長方形状であれば、ケース１１の形状は変更可能である。例えば、ケース１１は、楕円状の底壁を有する筒状であり、この場合、電極組立体の偏平面には、底壁において、楕円の長辺から立設した壁部が長方形状となる。
○ 電極組立体１２として、帯状の単一の正極電極と帯状の単一の負極電極とが捲回されてなる捲回体を採用することも可能である。こうした捲回体の電極組立体１２を有する二次電池１０においても、セパレータを、その伸び率の高くなった長手方向を、ケースの長側壁の長辺の延びる方向に沿う状態で配置する。一般に、捲回体をその中心軸線に沿う方向から見た場合、捲回体は概ね楕円形状を有する。捲回体をその中心軸線に沿う方向から見た場合、寸法の小さい方向を厚さ方向と定義し、寸法の大きい方向を幅方向と定義することができる。この別例において、積層方向とは、この厚さ方向を意味する。
○ 本発明を、電気二重層キャパシタ等の蓄電装置に具体化してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について追記する。
（１）前記セパレータは一軸延伸フィルムからなる蓄電装置。
（２）活物質層を有する電極がセパレータを間に挟んだ状態で積層され、積層方向の両端に長方形状の偏平面を有する電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、を備えた蓄電装置であって、前記ケースは、前記電極組立体の前記偏平面に対向する壁部が長方形状であり、前記セパレータは方向に応じた伸び率を有し、該セパレータの伸び率がその他の方向より高くなった方向を有しており、前記セパレータは、前記伸び率の高くなった方向が、前記壁部の長辺の延びる方向とが平行な状態で配置されていることを特徴とする蓄電装置。
１０…蓄電装置としての二次電池、１１…ケース、１２…電極組立体、１２ａ…偏平面、１３ｄ，１３ｆ…壁部としての長側壁、２１…電極としての正極電極、２３…正極活物質層、２５…セパレータとしての電極収納セパレータ、２５ａ…第１セパレータ部材、２５ｂ…第２セパレータ部材、２６…電極としての負極電極、２８…負極活物質層、３０ａ…はみ出し部、３１…連繋部としての接合部、１３１ｄ，１３１ｆ，１３２ｄ，１３２ｆ…長辺。

Claims (2)

  1. 活物質層を有する二つの電極がセパレータを間に挟んだ状態で積層され、積層方向の両端に長方形状の偏平面を有する電極組立体と、
    前記電極組立体を収容するケースと、を備えた蓄電装置であって、
    前記ケースは、前記電極組立体の前記偏平面に対向する壁部が長方形状であり、前記セパレータは方向に応じた伸び率を有し、該セパレータの長手方向の伸び率が短手方向の伸び率より高く、
    前記セパレータは、セパレータ材料を直交方向の両方向に延伸させる二軸延伸されたものであって、前記セパレータの面に沿って直交する二軸方向のセパレータの伸び率のうち、一方の方向への伸び率の方が他方の方向への伸び率よりも高く、前記伸び率の高い方向が、前記壁部の長辺の延びる方向に沿う状態で設置される蓄電装置。
  2. 前記蓄電装置は、二次電池である請求項１に記載の蓄電装置。
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