JP6614461B2 - 電気化学装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気化学装置に関する。

従来、金属箔表面に活物質層が形成された電極板を有する発電要素が、外装体に収容されてなる、電池や電気二重層キャパシタ等の電気化学装置が知られている（例えば下記特許文献１に記載）。一般に、発電要素の電極板には、活物質層が形成されていない部分（金属箔が露出した部分）が設けられ、この部分に、電力を入出力するための電極端子に連なった集電体が接続される。

特開２０１０−２３８４６９公報

ところで、上記のような電気化学装置は、発電要素と外装体との間に合成樹脂製のシートを介在させる等によって、振動や衝撃に対する保護を行っていた。しかしながら、そのようなシートによる保護では、強い振動や衝撃を受けた場合に、外装体内における発電要素の振れを十分に抑えられず、集電体の変形や、集電体が発電要素に突き刺さる等の事態を招き、内部短絡が発生する虞があった。このため、電気化学装置の安全性を高めるべく、耐振動性および耐衝撃性の向上が望まれていた。特に、自動車用のバッテリ等として電気化学装置を使用する場合には、走行時の振動や車体の衝突など、相当に強い振動や衝撃に耐えうる必要があるので、耐振動性および耐衝撃性の向上は必至であった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、耐振動性および耐衝撃性が高い電気化学装置を提供することを目的とする。

電気化学装置は、金属箔表面に活物質層が形成された電極を有する発電要素であって、発電要素本体、および、当該発電要素本体の端部に設けられた電極部分を有する前記発電要素と、前記発電要素を収容する外装体と、前記発電要素の前記電極部分に接続された集電体と、前記発電要素本体の前記端部と、当該端部に対向する前記外装体の内側面との間に配置された押え部を有する変位規制部材と、を備える。

このような構成によれば、電気化学装置が強い振動や衝撃を受けた場合であっても、集電体の変形や、集電体が発電要素に突き刺さる等の事態を防ぐことができるから、高い耐振動性および耐衝撃性を実現することができる。

上記電気化学装置では、前記変位規制部材の前記押え部は、前記集電体よりも、前記発電要素本体側に突出する位置に配置されていてもよい。
この電気化学装置では、押え部が、集電体よりも、発電要素本体側に突出する位置に配置されている。これにより、押え部が、集電体よりも発電要素本体側に突出していない構成に比べて、集電体が発電要素に突き刺さる等の事態を抑制することができる。

上記電気化学装置では、前記変位規制部材の前記押え部は、前記発電要素本体の前記端部と前記外装体の内側面との対向方向に直交する方向において前記集電体と並んで配置され、且つ、前記変位規制部材の前記押え部は、前記対向方向における寸法が、前記集電体よりも大きくてもよい。
この電気化学装置では、押え部は、発電要素本体の端部と外装体の内側面との対向方向に直交する方向において集電体と並んで配置され、且つ、対向方向おける寸法が集電体よりも大きい。これにより、押え部の対向方向おける寸法が集電体よりも小さい構成に比べて、集電体が発電要素に突き刺さる等の事態を抑制することができる。

上記電気化学装置では、前記変位規制部材の前記押え部は、前記集電体とは離間して配置されていてもよい。
仮に、押え部が集電体と接触して配置されている構成では、押え部の移動に伴って集電体も発電要素本体側に押し出されるおそれがある。これに対し、この電気化学装置では、押え部は、集電体とは離間して配置されている。これにより、押え部の移動に伴って集電体が発電要素本体側に押し出されて発電要素に突き刺さる等の事態を抑制することができる。

上記電気化学装置では、前記変位規制部材の前記押え部は、前記発電要素本体の前記端部側に向けられた押え面を有してもよい。これにより、振動等が発生した場合に、押え部が、発電要素１０の端部に面接触するから、変位規制部材が発電要素に突き刺さることを、より確実に防ぐことができる。

また、前記変位規制部材は、合成樹脂製であるものとしてもよい。このような構成によれば、変位規制部材が金属製である場合に比して軽量化を図りやすく、また弾力性を持たせやすいので、変位規制部材によって振動および衝撃を吸収することができる。

また、前記変位規制部材は、前記集電体と前記外装体との間に配される絶縁部を有するものとしてもよい。このような構成によれば、集電体と外装体とを確実に絶縁することができる。

また、前記発電要素は、巻芯を中心にして前記電極を巻回したものであり、前記押え部のうち前記巻芯に対応する位置には、前記巻芯の逃げ部が設けられているものとしてもよい。このような構成によれば、変位規制部材に巻芯が突き当たることを回避することができる。

また、前記集電体は、電極端子側に接続される本体部と、前記発電要素の前記電極部分に接続される複数の脚部とを備え、前記押え部は、前記脚部の間に挿入される第一押え部と、前記脚部の外側に配される第二押え部とを有してもよい。これにより、集電体の脚部の両側において、押え部により、集電体が発電要素に突き刺さる等の事態を抑制することができる。

また、前記第二押え部の先端側は根本側よりも断面視において厚みが大きいものとしてもよい。

また、前記押え部は、前記発電要素本体の端部から離れた位置に保持されるものとしてもよい。このような構成によれば、変位規制部材が不用意に発電要素に接触して、発電要素を損傷させる事態を防ぐことができる。

また、前記変位規制部材は合成樹脂製であって、前記集電体と前記外装体との間に配される絶縁部を有し、前記絶縁部は、前記集電体に接触しているものとしてもよい。
また、前記変位規制部材の前記押え部は、前記発電要素本体の端部側に向けられる押え面を有し、前記押え面の端縁部には、丸みが付けられているものとしてもよい。このような構成によれば、変位規制部材が発電要素に突き刺さることを、より確実に防ぐことができる。

また、前記変位規制部材は、外装体内の底部に当接して配置されていてもよい。これにより、変位規制部材が外装体内の底部に当接していない構成に比べて、変位規制部材が、発電要素や集電体に対してずれることを抑制することができる。

また、前記変位規制部材の下端には、前記発電要素本体の下側部分が載置される受け部が設けられていてもよい。これにより、発電要素が外装体の底部に衝突することを抑制することができる。

本発明によれば、耐振動性および耐衝撃性が高い電気化学装置を提供することができる。

実施形態１における単電池であって、外装体内の構造を表す一部切欠正断面図 外装体内の構造を表す単電池の一部切欠側断面図 スペーサを表す斜視図 発電要素にスペーサを取り付ける前の状態を表す斜視図 スペーサが取り付けられた発電要素を外装体に収容する前の状態を表す斜視図 スペーサが取り付けられた発電要素が外装体に収容されている状態を表す単電池の一部拡大断面図 実施形態２における発電要素にスペーサを取り付ける前の状態を表す斜視図 ボトムスペーサを取り付ける前の状態を表す斜視図 単電池を左右方向から見た部分的断面図 実施形態３における発電要素にスペーサを取り付ける前の状態を表す斜視図

＜実施形態１＞
以下、実施形態１について、図１〜図６を参照しつつ詳細に説明する。
本実施形態における電気化学装置は、電気自動車やハイブリット自動車等の車両に搭載される非水電解質二次電池の一種である大型リチウムイオン電池（以下、単に単電池Ｂ１と称する）である。この単電池Ｂ１は、扁平型をなす発電要素１０が、角形の外装体２０に収容されてなる角型電池であり、外装体２０内には電解液が充填されている。以下、各図において、符号Ｕの方向を単電池Ｂ１の上側、符号Ｆの方向を単電池Ｂ１の前側、符号Ｒの方向を単電池Ｂ１の右側として説明する。

発電要素１０は、正極板と負極板との間にセパレータを挟んで重ね合わせたものを、ポリエチレン製の長方形状をなす巻芯１１を中心にして巻回したものである。正極板は、帯状をなすアルミニウム箔の表面に正極活物質層が形成されたものであり、その左側の縁には、正極活物質層が形成されずにアルミニウム箔が露出した正極集電箔１２Ａが形成されている。また、負極板は、帯状をなす銅箔の表面に負極活物質層が形成されたものであり、その右側の縁には、負極活物質層が形成されずに銅箔が露出した負極集電箔１２Ｂが形成されている。

正極板と負極板とは、正極集電箔１２Ａと負極集電箔１２Ｂとが反対側に配される向きで、かつ正極集電箔１２Ａがセパレータおよび負極板よりも外側に配され、また負極集電箔１２Ｂがセパレータおよび正極板よりも外側に配されるように重ねられて巻回されている。これにより、発電要素１０の左側には、正極集電箔１２Ａのみが積層して突設され（正極側）、右側には、負極集電箔１２Ｂのみが積層して突設されている（負極側）。以下、発電要素１０のうち、正極集電箔１２Ａが突設した左側部分を正極部分１０Ａといい、負極集電箔１２Ｂのみが突設した右側部分を負極部分１０Ｂという。また、発電要素１０のうち、正極部分１０Ａおよび負極部分１０Ｂを除いた部分を、発電要素本体１０Ｃという。

正極部分１０Ａおよび負極部分１０Ｂは、電極部分の一例であり、それぞれ上下方向に延びた長円形状に巻回されており、そのうちの直線部分が、後述する正極集電体２４Ａまたは負極集電体２４Ｂに溶着される溶着部１３とされている（図４参照）。正極部分１０Ａは、正極集電箔１２Ａが溶着部１３において集められており、負極部分１０Ｂは、負極集電箔１２Ｂが溶着部１３において集められいる。このため、各溶着部１３の前側および後側には、傾斜面１４Ａ，１４Ｂが形成されており（図６参照）、これらの傾斜面１４Ａ，１４Ｂは、左右方向、換言すれば発電要素本体１０Ｃと各電極部分１０Ａ，１０Ｂとの並び方向に対して傾斜している。また、傾斜面１４Ａ，１４Ｂのうち溶着部１３よりも中心側（巻芯１１側）に位置する中心側傾斜面１４Ａは、溶着部１３よりも外側に位置する外側傾斜面１４Ｂよりも前後方向に対して緩い勾配となっている。

外装体２０は、図１に示すように、上面側が開放された容器体２１と、容器体２１の上面側を塞ぐ蓋体２２とを備えている。電力を入出力するための正極端子２３Ａおよび負極端子２３Ｂは、蓋体２２を貫通して上方に突出している。

発電要素１０の正極部分１０Ａには、正極端子２３Ａに連なった正極集電体２４Ａが接続され、負極部分１０Ｂには、負極端子２３Ｂに連なった負極集電体２４Ｂが接続されている（図４参照）。両集電体２４Ａ，２４Ｂは、それぞれ大きな電流容量が得られるように十分な厚さを有する金属板からなるものであり、正極集電体２４Ａは、例えばアルミニウム合金板からなり、負極集電体２４Ｂは、例えば銅板合金板からなる。

各集電体２４Ａ，２４Ｂは、図１に示すように、正極端子２３Ａまたは負極端子２３Ｂ側に接続される本体部２５と、発電要素１０の正極部分１０Ａおよび負極部分１０Ｂにそれぞれに接続される脚部２６とを備えている。本体部２５は、蓋体２２の板面に沿う形状とされ、脚部２６は、正極部分１０Ａおよび負極部分１０Ｂに沿う形状とされている。脚部２６は、本体部２５の端縁からその板面に対して略垂直方向に屈曲され、本体部２５から下方に細長い形状をなして延びている（図４参照）。脚部２６は、各集電体２４Ａ，２４Ｂに一対ずつ備えられ、互いの板面が対向する向きで配されている。一対の脚部２６は、溶着部１３を前後方向から挟むように配され、図示しないクリップによって溶着部１３に密着するように挟み付けられ、超音波溶接等により接続されている。

さて、発電要素１０の正極部分１０Ａおよび負極部分１０Ｂそれぞれの近傍には、スペーサ（変位規制部材、絶縁部材）３０が配置されている。各スペーサ３０は、集電体２４Ａ，２４Ｂに対する発電要素本体１０Ｃの相対的な変位を規制する。

スペーサ３０は合成樹脂製であり、図３に示すように、薄い板部材を屈曲したような形状に形成され、その厚さ寸法は全体として略一定とされており、射出成形時に反りが生じにくくされている。スペーサ３０の前後方向の幅寸法は、発電要素本体１０Ｃの厚さ寸法と略同等であり、スペーサ３０の上下方向の寸法は、集電体２４Ａ，２４Ｂの脚部２６の長さ寸法よりも大きく、各電極部分１０Ａ，１０Ｂの大部分を覆うようにして取り付けられる（図５参照）。

スペーサ３０は、左右方向に厚みを持った第一押え部３１および第二押え部３７を有している。第一押え部３１は、一対の脚部２６の間に挿入され、第二押え部３７は、一対の脚部２６の外側に配される。

第一押え部３１は、全体として、正極部分１０Ａと負極部分１０Ｂとの間の凹み（一対の溶着部１３および中心側傾斜面１４Ａにより形成された凹み）に沿う形状をなし、この凹みの深さ寸法と同等の長さ寸法を有している。

第一押え部３１は、発電要素本体１０Ｃの上記中心側傾斜面１４Ａに沿って傾く第一押え面（押え面）３３を有し、第一押え面３３は、巻芯１１を境に逆向きに傾く中心側傾斜面１４Ａに対応して、一対が設けられている。第一押え面３３のうち、脚部２６側の外端縁部、および、巻芯１１側の内端縁部には、発電要素本体１０Ｃ側に尖っていないＲ形状をなすように、丸みが付けられている（図６参照）。

第一押え部３１には、巻芯１１に対する逃げ部３４が設けられている。逃げ部３４は、前後方向の略中心（一対の第一押え面３３の間）に形成され、上下方向から見た断面が山形をなして外側（発電要素本体１０Ｃの側面から離れる側）に凹んでいる。

第二押え部３７の内側端縁部（図６の右側端部）には、発電要素本体１０Ｃの外側傾斜面１４Ｂに沿って傾く第二押え面（押え面）３８が形成されている。第二押え面３８の端縁部３８Ａ，３８Ｂには、丸みが付けられている（図６参照）。詳しくは、第二押え面３８の外側の端縁部３８Ａは、発電要素本体１０Ｃ側に尖っていないＲ形状に丸められて第二押え部３７の外側面に連なっている。また、第二押え面３８の内側の端縁部３８Ｂは、外側の端縁部３８Ａよりも緩い弧状をなして第二押え部３７の内側面に連なっている。

また、第二押え部３７は、発電要素１０側に配される端部(先端部)の前後方向の厚さ寸法（発電要素本体１０Ｃの側面に沿う方向の幅寸法）が、発電要素本体１０Ｃとは反対側に配される端部（根元側の部分）の厚さ寸法よりも大きくされている。第二押え部３７の根元側の部分は、脚部２６に対向する内側の面が、先端部よりも凹んだ形状とされている。

第一押え部３１および第二押え部３７は、左右方向において、脚部２６の幅寸法よりも大きい幅寸法（厚さ寸法）を有し、脚部２６よりも発電要素本体１０Ｃ側に突出している。また、第一押え部３１および第二押え部３７の前後方向の幅寸法は、第一押え面３３および第二押え面３８が、発電要素本体１０Ｃの中心側傾斜面１４Ａおよび外側傾斜面１４Ｂから所定間隔離れた位置に保持可能な寸法に設定されている。これにより、第一押え面３３と中心側傾斜面１４Ａとの間、および第二押え面３８と外側傾斜面１４Ｂとの間に遊びが確保され、スペーサ３０が不用意に発電要素本体１０Ｃに接触して、正極集電箔１２Ａまたは負極集電箔１２Ｂを損傷させる事態を防ぐことができる。

スペーサ３０は、左右方向において、脚部２６と外装体２０との間に配されて、集電体２４Ａ，２４Ｂと外装体２０とを絶縁する絶縁部３２を有している。絶縁部３２は、各脚部２６の外周を覆う形状をなしている。絶縁部３２は、第一押え部３１に連なって脚部２６の周囲を囲い、第一押え部３１と絶縁部３２とにより、脚部２６が収容される収容部３６が形成されている。収容部３６は、発電要素本体１０Ｃ側が開放された断面略Ｕ字状をなしている。なお、第二押え部３７は、絶縁部３２の一部を構成している。

スペーサ３０は、図５に示すように、発電要素本体１０Ｃの側面に取り付けられた後、外装体２０に収容される。スペーサ３０が発電要素１０とともに外装体２０に収容された状態では、図６に示すように、スペーサ３０と容器体２１との間には、所定の隙間が空いた状態になる。なお、スペーサ３０の絶縁部３２は、それぞれ容器体２１の角部に配される。

上記のように構成された本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
本実施形態の単電池Ｂ１は、金属箔表面に活物質層が形成された正負の電極を有する発電要素１０と、発電要素１０を収容する外装体２０と、発電要素１０に接続された正負の集電体２４Ａ，２４Ｂと、発電要素１０のうち正負の集電体２４Ａ，２４Ｂが接続された側の側面に取り付けられるスペーサ３０と、を備え、スペーサ３０は、集電体２４Ａ，２４Ｂと発電要素１０との並び方向に厚みを持った第一押え部３１および第二押え部３７を有し、この第一押え部３１または第二押え部３７が発電要素本体１０Ｃの側面に当接することで、発電要素本体１０Ｃの集電体２４Ａ，２４Ｂに対する並び方向の相対変位が規制されるものである。

ここで、単電池Ｂ１が、強い振動や衝撃を受けた場合には、比較的重量の大きい発電要素本体１０Ｃが、外装体２０内において変位しようとする。すると、発電要素本体１０Ｃはスペーサ３０の第一押え部３１および第二押え部３７に当接し、スペーサ３０は発電要素本体１０Ｃに押されて外装体２０に当接する。これにより、第一押え部３１および第二押え部３７が発電要素本体１０Ｃの変位方向に支えた状態になり、発電要素本体１０Ｃは、脚部２６側への変位が規制される。したがって、単電池Ｂ１が強い振動や衝撃を受けた場合であっても、各集電体２４Ａ，２４Ｂが発電要素本体１０Ｃに突き刺さったり、集電体２４Ａ，２４Ｂが変形して正負の集電箔１２Ａ，１２Ｂに亀裂が生じる等の事態を防ぐことができるから、高い耐振動性および耐衝撃性を実現することができる。

また、スペーサ３０の第一押え部３１および第二押え部３７は、発電要素本体１０Ｃの側面の傾斜に沿って傾く第一押え面３３および第二押え面３８を有している。これにより、スペーサ３０の第一押え部３１および第二押え部３７は、発電要素本体１０Ｃの側面に対して面接触するから、スペーサ３０が発電要素本体１０Ｃに突き刺さることを、より確実に防ぐことができる。

また、スペーサ３０は合成樹脂製である。これにより、例えばスペーサが金属製である場合に比して軽量化を図りやすく、また弾力性を持たせやすいので、スペーサ３０によって振動および衝撃を弾性的に吸収することができ、もって、より高い耐振動性および耐衝撃性を実現することができる。

また、スペーサ３０は、各集電体２４Ａ，２４Ｂと外装体２０との間に配される絶縁部３２を有しているから、集電体２４Ａ，２４Ｂと外装体２０とを確実に絶縁することができる。

また、集電体２４Ａ，２４Ｂの脚部２６の間に第一押え部３１が挿入され、脚部２６の外側に第二押え部３７が配されているから、単電池Ｂ１が強い振動や衝撃を受けた場合であっても、脚部２６が内側および外側に寄ることを防止することができる。

また、発電要素１０は、巻芯１１を中心にして正負の電極を巻回したものであり、第一押え部３１のうち巻芯１１に対応する位置には、巻芯１１の逃げ部３４が設けられている。これにより、スペーサ３０に巻芯１１が突き当たることを回避することができる。

また、第二押え部３７は、先端部の厚さ寸法が、根元側の部分の厚さ寸法より大きいものとされている。これにより、第二押え部３７を、発電要素本体１０Ｃにより突き刺さりにくくすることができる。

また、第一押え部３１および第二押え部３７は、発電要素本体１０Ｃの側面から離れた位置に保持される。これにより、スペーサ３０が不用意に発電要素本体１０Ｃに接触して、発電要素本体１０Ｃを損傷させる事態を防ぐことができる。

また、第一押え部３１および第二押え部３７は、発電要素本体１０Ｃの側面の傾斜に沿う第一押え面３３および第二押え面３８を有し、第一押え面３３の端縁部、および第二押え面３８の端縁部３８Ａ，３８Ｂには、丸みが付けられている。これにより、スペーサ３０が発電要素本体１０Ｃに突き刺さることを、より確実に防ぐことができる。

＜実施形態２＞
図７から図９は実施形態２を示す。上記実施形態１との相違は、スペーサの構成にあり、その他の点は上記実施形態１と同様である。従って、実施形態１と同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。また、各図において、符号Ｕの方向を単電池Ｂ２の上側、符号Ｆの方向を単電池Ｂ２の前側、符号Ｒの方向を単電池Ｂ２の右側として説明する。

本実施形態の単電池Ｂ２は、一対のサイドスペーサ５０，５０およびボトムスペーサ６０を備える。一対のサイドスペーサ５０は、上述したスペーサ３０と同様、発電要素１０の正極部分１０Ａおよび負極部分１０Ｂそれぞれに取り付けられる。各サイドスペーサ５０は合成樹脂製であり、例えば薄い板部材に曲げ加工や押し出し成形等により形成されたものである。一対のサイドスペーサ５０は、互いに同一形状であるため、以下、右側のサイドスペーサ５０（５０Ｂ）を例に挙げて説明する。

図７に示すように、サイドスペーサ５０Ｂは、ベース部５１Ｂおよび一対の第二押え部５２Ｂ，５２Ｂを有する。ベース部５１Ｂは、全体として、上下方向に延びた平板状をなし、その上下方向の寸法は、容器体２１の内壁面の高さ寸法と略同等である。これにより、容器体２１内において、サイドスペーサ５０Ｂが上下にがたつくことを抑制することができる。また、ベース部５１Ｂには、左側に突出した凸部５３Ｂが形成されている。この凸部５３Ｂは、上下方向から見た断面形状が、上記スペーサ３０の第一押え部３１および逃げ部３４と略同一である（図６参照）。

上記凸部５３Ｂの上端部分５４Ｂは、前後方向から見た場合、右上方向に傾斜した傾斜面を有し、左右方向から見た場合、上方に向かうに連れて先細りした形状をなす。上記凸部５３Ｂの下端部分５５Ｂは、前後方向から見た場合、右下方向に傾斜した傾斜面を有し、左右方向から見た場合、下方に向かうに連れて先細りした形状をなす。これにより、凸部５３Ｂの上下端部が角張った構成に比べて、発電要素本体１０Ｃを傷つけることを抑制することができる。なお、凸部５３Ｂからベース部５１Ｂの上端までの部分、および、凸部５３Ｂからベース部５１Ｂの下端までの部分は、いずれも略同一の厚さの平坦部になっている。これにより、凸部５３Ｂは、上下方向において負極部分１０Ｂの中央部分に配置されることになる。

一対の第二押え部５２Ｂ，５２Ｂは、ベース部５１Ｂの前後端部から左側に延びた形状をなす。各第二押え部５２Ｂは、上下方向から見た断面形状が、上記スペーサ３０の第二押え部３７と略同等である（図６参照）。なお、各第二押え部５２Ｂの上端は、ベース部５１Ｂの上端まで延び、各第二押え部５２Ｂの下端は、ベース部５１Ｂの下端から所定距離だけ上の位置まで延びている。

ボトムスペーサ６０は、図８に示すように、容器体２１内において、発電要素本体１０Ｃの下側に配置され、発電要素本体１０Ｃが容器体２１の底面に直接衝突することを抑制する。ボトムスペーサ６０は合成樹脂製であり、全体として、左右方向に延びた平板形状をなす。また、ボトムスペーサ６０の上面には、発電要素本体１０Ｃの下側形状に対応した断面形状をなす溝６１が形成されている。具体的には、図９に示すように、溝６１は、左右方向から見て断面形状が円弧状をなし、また、ボトムスペーサ６０の全長に亘って延びている。

また、ボトムスペーサ６０は、前後の縁部分６２，６２が中央部分よりも肉厚になっている。これにより、ボトムスペーサ６０が折れ曲がることを抑制することができる。なお、図８に示すように、ボトムスペーサ６０は、絶縁シート６３上に配置されつつ、容器体２１の底面に配置される。この絶縁シート６３は、容器体２１に収容された状態で、発電要素１０の前後面を覆う。

＜実施形態３＞
図１０は実施形態３を示す。上記実施形態２との相違は、スペーサの構成にあり、その他の点は上記実施形態２と同様である。従って、実施形態２と同一符号を付して重複する説明を省略し、異なるところのみを次に説明する。また、図１０において、符号Ｕの方向を単電池Ｂ３の上側、符号Ｆの方向を単電池Ｂ３の前側、符号Ｒの方向を単電池Ｂ３の右側として説明する。

本実施形態の単電池Ｂ２は、一対のサイドスペーサ７０，７０を備える。一対のサイドスペーサ７０は、上述したスペーサ３０と同様、発電要素１０の正極部分１０Ａおよび負極部分１０Ｂそれぞれに取り付けられる。各サイドスペーサ７０は合成樹脂製であり、例えば薄い板部材に曲げ加工や押し出し成形等により形成されたものである。一対のサイドスペーサ７０は、互いに同一形状であるため、以下、右側のサイドスペーサ７０（７０Ｂ）を例に挙げて説明する。

図１０に示すように、サイドスペーサ７０Ｂは、ベース部７１Ｂ、一対の第二押え部７２Ｂ，７２Ｂ、および、ボトムスペーサ部８０Ｂ（受け部の一例）を有する。ベース部７１Ｂは、全体として、上下方向に延びた平板状をなし、その上下方向の寸法は、容器体２１の内壁面の高さ寸法と略同等である。これにより、容器体２１内において、サイドスペーサ７０Ｂが上下にがたつくことを抑制することができる。また、ベース部７１Ｂには、左側に突出した凸部７３Ｂが形成されている。この凸部７３Ｂは、上下方向から見た断面形状が、上記スペーサ３０の第一押え部３１および逃げ部３４と略同一である（図６参照）。なお、凸部７３Ｂは、上下方向において、ベース部７１Ｂの略中央位置に形成されており、また、前述のスペーサ宇５０Ｂの凸部５３Ｂに比べて、上下方向の寸法が短い。

上記凸部７３Ｂの上端部分７４Ｂは、前後方向から見た場合、右上方向に傾斜した傾斜面を有し、左右方向から見た場合、上方に向かうに連れて先細りした形状をなす。上記凸部７３Ｂの下端部分７５Ｂは、前後方向から見た場合、右下方向に傾斜した傾斜面を有し、左右方向から見た場合、下方に向かうに連れて先細りした形状をなす。これにより、凸部７３Ｂの上下端部が角張った構成に比べて、発電要素本体１０Ｃを傷つけることを抑制することができる。

一対の第二押え部７２Ｂ，７２Ｂは、ベース部５１Ｂの前後端部から左側に延びた形状をなす。各第二押え部７２Ｂは、上下方向から見た断面形状が、上記スペーサ３０の第二押え部３７と略同等である（図６参照）。なお、各第二押え部７２Ｂの上端は、ベース部５１Ｂの上端から下端まで延びている。

ボトムスペーサ部８０Ｂは、ベース部５１Ｂの下端側から左側に延びた平板状をなす。具体的には、ボトムスペーサ部８０Ｂの上面には、発電要素本体１０Ｃの下側形状に対応した断面形状をなす溝８１Ｂが形成されている。具体的には、溝８１Ｂは、左右方向から見て断面形状が円弧状をなす。ボトムスペーサ部８０Ｂ上には、予め絶縁シート９０が巻かれた発電要素本体１０Ｃの右端部分が配置される。これにより、上記実施形態２のようなボトムスペーサ６０を別途設けることなく、発電要素本体１０Ｃが容器体２１の底面に直接衝突することを抑制することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、電気化学装置の一例として非水電解質二次電池を示したが、これに限らず、電気化学装置は、例えば、リチウムイオンキャパシタのような電気化学現象を伴うキャパシタであってもよい。
（２）上記実施形態では、単電池Ｂ１〜Ｂ３の発電要素１０は、セパレータを挟んで重ね合わせられた正極板と負極板とが巻回されて扁平形状に形成されたものとされているが、これに限らず、例えば、発電要素は、セパレータを挟んで重ね合わせられた正極板と負極板とが巻回されて円筒形状等の他の形状に形成されたものであってもよく、また、正極板と負極板とが巻回されずに積層されてなる積層型のものであってもよい。
（３）上記実施形態では、本発明を、一の発電要素１０を備えた単電池Ｂ１〜Ｂ３に適用した例を説明したが、これに限らず、本発明は、二以上の発電要素を備えた単電池にも適用することができ、その場合には、例えばスペーサを、各発電要素毎に個別に取り付けるものとしてもよく、また複数の発電要素の側面に跨って、一のスペーサを一括して取り付けるものとしてもよい。
（４）上記実施形態では、発電要素１０およびスペーサ３０，５０，７０が外装体２０に収容された状態では、スペーサ３０等と容器体２１との間には、隙間が空くものとされているが、これに限らず、スペーサにより、容器体と発電要素との間の隙間をほぼ無くすように埋めるものとしてもよい。
（５）上記実施形態では、スペーサ３０，５０，７０は、発電要素本体１０Ｃの側面の傾斜に沿って傾く第一押え面３３および第二押え面３８等を有しているが、必ずしも発電要素本体１０Ｃの側面のすべての傾斜に対応してこのような押え面を設けなくてもよく、例えば突条など、発電要素本体１０Ｃと線接触可能な構成でもよい。また、例えば、発電要素本体１０Ｃの変位を規制する際に、比較的強い当接が予測される部分のみに、押え面を設けるものとしてもよい。更に、第一押え面３３および第二押え面３８等は、発電要素本体１０Ｃの側面に平行である必要はなく、当該側面側に向いていれば、振動等が発生した場合に、第一押え面３３等を、発電要素本体１０Ｃの側面に面接触させることができる。更に、発電要素本体１０Ｃの端部（側部）は、平面である必要はなく、例えば突条など、各押え面３３等と線接触可能な構成でもよい。
（６）上記実施形態では、第一押え面３３および第二押え面３８が、発電要素本体１０Ｃから所定間隔離れた位置に保持される設定とされているが、これに限らず、第一押え面および第二押え面が、正極集電箔または負極集電箔を損傷させない程度の強さで発電要素本体１０Ｃに接触するように設定してもよい。
（７）上記実施形態では、スペーサ３０，５０，７０は、薄い板部材を屈曲したような形状に形成されているが、これに限らず、例えば、スペーサのうち第一押え部を、発電要素本体１０Ｃの側面に形成された凹みを埋めるようなブロック形状に形成してもよい。
（８）上記実施形態では、単電池Ｂ１〜Ｂ３が、強い振動や衝撃を受けた場合には、スペーサ３０，５０，７０が発電要素本体１０Ｃに押されて外装体２０に当接することで、第一押え部３１または第二押え部３７が発電要素本体１０Ｃの変位方向に支えた状態になるが、これに限らず、例えばスペーサに、脚部を弾性的に挟持する係止手段を設け、発電要素本体１０Ｃに押されたスペーサが発電要素本体１０Ｃに係止して止まることで、第一押え部または第二押え部が発電要素本体１０Ｃの変位方向に支えた状態になるものとしてもよい。
（９）上記実施形態では、第一押え部３１および第二押え部３７は、脚部２６の幅寸法よりも大きい幅寸法（厚さ寸法）を有するものとされているが、これに限らず、第一押え部および第二押え部の寸法は、発電要素本体１０Ｃの変位量を小さく抑えて内部短絡を防ぐことが可能であれば、脚部の幅寸法よりも小さい幅寸法を有するものとしてもよい。
（１０）上記実施形態では、スペーサ３０，５０，７０は、第一押え部３１および一対の第二押え部３７等を一体に有するものとされているが、これに限らず、例えばスペーサは、第一押え部と第二押え部とがそれぞれ別体に形成されたものであってもよく、また、例えばスペーサは、逃げ部の位置で二分割されたものであって、第一押え部と第二押え部とを一ずつ有するものであってもよい。第一押え部と第二押え部とどちらか片方だけでもよい。
（１１）上記第一押え部３１および第二押え部３７等は、集電体２４Ａ，２４Ｂよりも発電要素本体１０側に突出していない構成でもよい。このような構成でも、押え部を有しない従来の構成に比べて、集電体が発電要素本体１０Ｃに突き刺さる等の事態を抑制することができる。

Ｂ１〜Ｂ３…単電池（電気化学装置） １０…発電要素 １１…巻芯 ２０…外装体 ２３Ａ，２３Ｂ…電極端子 ２４Ａ，２４Ｂ…集電体 ２５…本体部 ２６…脚部 ３０，５０，７０…スペーサ（変位規制部材、絶縁部材） ３１…第一押え部（押え部） ３２…絶縁部 ３３…第一押え面（押え面） ３４…逃げ部 ３７…第二押え部（押え部） ３８…第二押え面（押え面）

Claims (6)

1. 金属箔表面に活物質層が形成された電極を有する発電要素であって、前記金属箔が傾斜した端部を有する発電要素本体と、当該発電要素本体の前記傾斜した端部から突出して設けられた電極部分とを有する前記発電要素と、
   前記発電要素を収容する外装体と、
   前記発電要素の前記電極部分に接続された一対の脚部を有する集電体と、
   前記電極部分に対して相対的に変位可能に配置された絶縁部材と、を備え、
   前記絶縁部材は、前記一対の脚部の間に配置され、前記発電要素本体の前記傾斜した端部に対向し、前記傾斜した端部を直に押えるための押え面を有する第一押え部と、前記電極部分が突出する突出方向に対向する前記外装体の内側面と前記集電体との間に配置された絶縁部と、を備える、電気化学装置。
2. 請求項１に記載の電気化学装置であって、
   前記第一押え部は、前記集電体よりも、前記発電要素本体側に突出する位置に配置されている、電気化学装置。
3. 請求項１または２に記載の電気化学装置であって、
   前記第一押え部は、前記発電要素本体の前記端部との間に遊びを有した状態で所定間隔離れた位置に保持可能とされる、電気化学装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の電気化学装置であって、
   前記第一押え部は、前記集電体とは離間して配置されている、電気化学装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電気化学装置であって、
   前記絶縁部材は、前記一対の脚部の外側に配され、前記発電要素本体の前記傾斜した端部に対向し、前記傾斜した端部を押えるための第二押え部を有する、電気化学装置。
6. 請求項５に記載の電気化学装置であって、
   前記第二押え部の先端側は根本側よりも断面視において厚みが大きい、電気化学装置。

Images