JP6657565B2

JP6657565B2 - 蓄電素子

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Publication number: JP6657565B2
Application number: JP2015028571A
Authority: JP
Inventors: 澄男森; 森　　澄男; 明彦宮崎; 健太中井; 理史 ▲高▼野
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2015-02-17
Filing date: 2015-02-17
Publication date: 2020-03-04
Anticipated expiration: 2035-02-17
Also published as: JP2016152116A

Description

本発明は、電極体を備えた蓄電素子に関する。

従来から、発電要素を備えた電池が知られている（特許文献１参照）。前記電池は、正極、負極、及びセパレータが積層された状態で巻回された発電要素と、前記発電要素を電解液と共に収容する電池ケースと、を備える。前記電極体では、前記正極と前記負極との間に前記セパレータが配置され、前記電解液が前記セパレータに保持される（染み込んでいる）。これにより、イオン等が正極と負極との間を移動可能となり、電池が充放可能となる。

前記電池では、充放電が繰り返される等によって、前記電極体が保持している電解液が減少する。前記電極体が保持している電解液が減少すると、前記イオン等の移動が困難となって、充放電特性が低下する。このため、前記電池では、前記電極体が保持できる量以上の電解液（余剰の電解液）が電池ケース内に収容されている。この余剰の電解液は、前記電極体に染み込ませる必要があるため、前記電極体の下部が十分に漬かる程度（即ち、前記電極体を構成するセパレータの一部が電解液に十分に漬かる程度）に、電池ケース内に収容されている。

しかし、近年では、電池の重量軽減等の観点から、前記余剰の電解液を減らすことが求められている。

特開２００６−２７８２４５号公報

そこで、本発明は、ケース内に収容される電解液が少なくても、必要な量の電解液が電極体に供給される蓄電素子を提供することを目的とする。

本発明に係る蓄電素子は、
電極とセパレータとが重ね合わされた電極体と、
前記電極体を電解液と共に収容するケースと、
前記電極体と前記ケースとの間に配置されて前記電極体と接する絶縁部材と、を備え、
前記絶縁部材は、前記電解液を該絶縁部材に伝わせて前記ケース内の電解液の液面より上昇させ、
前記絶縁部材と前記電極体との接触領域の下端は、前記電解液の液面からの上昇範囲内に位置する。

かかる構成によれば、ケース内にある余剰の電解液が少なく、電極体がケース内の電解液に十分に漬かってない場合でも、電解液が絶縁部材を伝って電極体との接触領域まで上昇するため、該電解液が該絶縁部材に接触している電極体に供給される。これにより、ケースに収容される電解液を少なくしても、必要な量の電解液が電極体に供給される。

前記蓄電素子では、
前記電極体の下端と、前記絶縁部材における前記電極体の下方に位置する部位との間に隙間が設けられ、
前記電解液の液面は、前記電極体の下端より下方に位置してもよい。

このように、電極体の下方に空間が形成されている場合に、電解液の液面が電極体の下端より下方に位置する程度まで余剰な電解液（ケース内に溜まっている電解液）を減らしても、電解液が絶縁部材を伝って電極体との接触領域まで上昇するため、セパレータに電解液が供給される。

前記蓄電素子では、
前記電極体は、前記電極と前記セパレータとが巻回されることにより構成され、
前記セパレータは、前記電極体の最外周に位置して該電極体の外周面を構成し、
前記絶縁部材は、前記電極体の外周面と接してもよい。

かかる構成によれば、前記余剰の電解液が、絶縁部材に接触しているセパレータ（詳しくは、電極体の最外周に位置するセパレータ）に供給されて該セパレータの全体に染みわたる。これにより、ケースに収容される電解液を少なくしても、セパレータに必要な量の電解液が該セパレータに供給される。

前記蓄電素子では、
前記電極体は、巻回中心方向視において扁平な長円形状であり、前記巻回中心と同方向に延びる曲率中心を有する一対の円弧状湾曲部を有し、
前記絶縁部材は、前記一対の円弧状湾曲部が上下に並ぶような姿勢で前記ケースが配置されたとき、及び前記巻回中心が上下方向を向くような姿勢で前記ケースが配置されたときに、各姿勢において前記接触領域の下端が前記電解液の液面からの上昇範囲内にそれぞれ位置するように構成されることが好ましい。

蓄電素子は、一対の円弧状湾曲部が上下に並ぶ姿勢、又は巻回中心が上下方向を向く姿勢で配置される場合が多い。このため、上記の構成によれば、余剰の電解液が少ない状態で蓄電素子が上記いずれの姿勢で配置されても、電解液がセパレータに好適に供給される。

前記蓄電素子では、
前記絶縁部材は、前記電極体の外周面と対向する対向面を有し、
前記対向面の少なくとも一部は、前記電解液との親和性を向上させる処理を施されてい
てもよい。

かかる構成によれば、絶縁部材は、該絶縁部材の対向面の少なくとも一部、若しくは該絶縁部材の対向面の少なくとも一部を含む表層を伝うように電解液を上昇させることができ、これにより、絶縁部材の内部全体に染み渡るようにして電解液を上昇させる構成に比べ、余剰の電解液をより少なくすることができる。

前記蓄電素子は、
前記絶縁部材と前記ケースとの間に前記電解液が浸入可能に構成され、
前記絶縁部材の前記対向面には、該対向面に沿って上昇する電解液の液面からの上昇範囲が前記絶縁部材と前記ケースとの間で上昇する電解液の液面からの上昇範囲より大きくなるような前記処理が施されていることが好ましい。

かかる構成によれば、絶縁部材とケースとの間での電解液の上昇範囲より、絶縁部材の対向面を伝って上昇する電解液の上昇範囲が大きいため、絶縁部材とケースとの間に電解液が浸入可能に構成されていても、電解液がセパレータに効率よく供給される。

以上より、本発明によれば、ケース内に収容される電解液が少なくても、必要な量の電解液が電極体に供給される蓄電素子を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電素子の斜視図である。図２は、図１のII―II線位置の断面図である。図３は、前記蓄電素子の電極体の構成を説明するための図である。図４は、巻回中心が左右方向を向いた姿勢の前記蓄電素子において、絶縁部材を伝った電解液の液面からの上昇範囲を説明するための図である。図５は、巻回中心が上下方向を向いた姿勢の前記蓄電素子において、絶縁部材を伝った電解液の液面からの上昇範囲を説明するための図である。図６は、前記蓄電素子を含む蓄電装置の斜視図である。

以下、本発明に係る蓄電素子の一実施形態について、図１〜図５を参照しつつ説明する。蓄電素子には、一次電池、二次電池、キャパシタ等がある。本実施形態では、蓄電素子の一例として、充放電可能な二次電池について説明する。尚、本実施形態の各構成部材（各構成要素）の名称は、本実施形態におけるものであり、背景技術における各構成部材（各構成要素）の名称と異なる場合がある。

本実施形態の蓄電素子は、非水電解質二次電池である。より詳しくは、蓄電素子は、リチウムイオンの移動に伴って生じる電子移動を利用したリチウムイオン二次電池である。この種の蓄電素子は、電気エネルギーを供給する。蓄電素子は、単一又は複数で使用される。具体的に、蓄電素子は、要求される出力及び要求される電圧が小さいときには、単一で使用される。一方、蓄電素子は、要求される出力及び要求される電圧の少なくとも一方が大きいときには、他の蓄電素子と組み合わされて蓄電装置に用いられる。前記蓄電装置では、該蓄電装置に用いられる蓄電素子が電気エネルギーを供給する。

蓄電素子は、図１〜図３に示すように、電極とセパレータ２５とが重ね合わされた状態で巻回された電極体２と、電極体２を電解液と共に収容するケース３と、電極体２とケース３との間に配置されて電極体２の外周面と接する絶縁部材６と、を備える。電極は、正の極性を有する電極（正極）２３と、負の極性を有する電極（負極）２４とを含む。また、蓄電素子１は、電極体２、ケース３、及び絶縁部材６の他に、外部端子４、及び電極体２と外部端子４とを導通させる集電体５等を備える。

図２及び図３に示すように、電極体２は、巻芯２１と、正極２３と負極２４とが互いに絶縁された状態で積層された積層体２２であって、巻芯２１の周囲に巻回された積層体２２と、を備える。電極体２においてリチウムイオンが正極２３と負極２４との間を移動することにより、蓄電素子１が充放電する。この電極体２は、該電極体２の巻回中心Ｃ_０と同方向に延びる曲率中心Ｃ_１を有する一対の円弧状の湾曲部（円弧状湾曲部）２７を有する。具体的に、電極体２は、間隔を空けて対向する一対の円弧状湾曲部２７と、互いに対向する一対の直線部２８であって、円弧状湾曲部２７の対応（対向）する端部同士を接続する一対の直線部２８と、を有する。各円弧状湾曲部２７は、外側（互いに離間する方向）に突出するように湾曲する。

巻芯２１は、通常、絶縁部材によって形成される。巻芯２１は、筒形状である。本実施形態の巻芯２１は、偏平な筒形状である。

積層体２２は、正極２３及び負極２４が積層された（重ねられた）状態で巻芯２１の周囲に巻回されることで形成される。本実施形態の積層体２２は、扁平な長円形状に巻回されている。

正極２３は、金属箔と、金属箔の上に形成された正極活物質層と、を有する。金属箔は帯状である。本実施形態の金属箔は、例えば、アルミニウム箔である。正極２３は、帯形状の短手方向である幅方向の一方の端縁部に、正極活物質層の非被覆部（正極活物質層が形成されていない部位）２３１を有する。正極２３において正極活物質層が形成される部位を被覆部２３２と称する。

負極２４は、金属箔と、金属箔の上に形成された負極活物質層と、を有する。金属箔は帯状である。本実施形態の金属箔は、例えば、銅箔である。負極２４は、帯形状の短手方向である幅方向の他方（正極２３の非被覆部２３１と反対側）の端縁部に、負極活物質層の非被覆部（負極活物質層が形成されていない部位）２４１を有する。負極２４の被覆部（負極活物質層が形成される部位）２４２の幅は、正極２３の被覆部２３２の幅よりも大きい。

本実施形態の電極体２では、以上のように構成される正極２３と負極２４とがセパレータ２５によって互いに絶縁された状態で巻回される。即ち、本実施形態の電極体２では、正極２３、負極２４、及びセパレータ２５の積層体２２が巻回される。

セパレータ２５は、絶縁性を有する部材である。このセパレータ２５は、正極２３と負極２４との間に配置される。これにより、電極体２（詳しくは、積層体２２）において、正極２３と負極２４とが互いに絶縁される。また、セパレータ２５は、ケース３内において、電解液を保持する。これにより、蓄電素子１の充放電時において、リチウムイオンが、セパレータ２５を挟んで交互に積層される正極２３と負極２４との間を移動可能となる。セパレータ２５は、電極体２（巻回された積層体２２）の最外周に位置し、該電極体２の外周面を構成する。

セパレータ２５は、帯状である。セパレータ２５は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、ポリアミドなどの多孔質膜によって構成される。セパレータ２５は、ＳｉＯ_２粒子、Ａｌ_２Ｏ_３粒子、ベーマイト（アルミナ水和物）等の無機粒子を含んだ無機層を、多孔質膜によって形成された基材の上に設けることで形成されてもよい。本実施形態のセパレータ２５は、例えば、ポリエチレンによって形成される。セパレータの幅（帯形状の短手方向の寸法）は、負極２４の被覆部２４２の幅より僅かに大きい。セパレータ２５は、被覆部２３２同士が重なるように幅方向に位置ずれした状態で重ね合わされた正極２３と負極２４との間に配置される。このとき、正極２３の非被覆部２３１と負極２４の非被覆部２４１とは重なっていない。即ち、正極２３の非被覆部２３１が、正極２３と負極２４との重なる領域から幅方向に突出し、且つ、負極２４の非被覆部２４１が、正極２３と負極２４との重なる領域から幅方向（正極２３の非被覆部２３１の突出方向と反対の方向）に突出する。正極２３の非被覆部２３１又は負極２４の非被覆部２４１のみが積層された部位によって、電極体２における非被覆積層部２６が構成される。

以上のように構成される非被覆積層部２６は、電極体２の各極に設けられる。即ち、正極２３の非被覆部２３１のみが積層された非被覆積層部２６が電極体２における正極の非被覆積層部を構成し、負極２４の非被覆部２４１のみが積層された非被覆積層部２６が電極体２における負極の非被覆積層部を構成する。

ケース３は、開口を有するケース本体３１と、ケース本体３１の開口を塞ぐ（閉じる）蓋板３２と、を有する。ケース３は、電極体２等と共に、電解液を内部空間３３に収容する。本実施形態の蓄電素子１では、図４に示すように、電極体２の一対の円弧状湾曲部２７が上下に並ぶように蓄電素子１が配置されたときに、電極体２の下端と、絶縁部材６における電極体２の下方に位置する部位との間に隙間（空間）が設けられている。そして、この蓄電素子１では、ケース３内の電解液の液面６３が電極体２の下端より下方に位置する量の電解液がケース３内に収容されている。ケース３は、電解液に耐性を有する金属によって形成される。本実施形態のケース３は、例えば、アルミニウム、又は、アルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料によって形成される。ケース３は、ステンレス鋼及びニッケル等の金属材料、又は、アルミニウムにナイロン等の樹脂を接着した複合材料等によって形成されてもよい。

前記電解液は、非水溶液系電解液である。電解液は、有機溶媒に電解質塩を溶解させることによって得られる。有機溶媒は、例えば、プロピレンカーボネート及びエチレンカーボネートなどの環状炭酸エステル類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類である。電解質塩は、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、及びＬｉＰＦ_６等である。本実施形態の電解液は、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートを、プロピレンカーボネート：ジメチルカーボネート：エチルメチルカーボネート＝３：２：５の割合で調整した混合溶媒に、１ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ_６を溶解させたものである。

図１及び図２に戻って、ケース３は、ケース本体３１の開口周縁部と、蓋板３２の周縁部とを重ね合わせた状態で接合することによって形成される。また、ケース３は、ケース本体３１と蓋板３２とによって画定される内部空間３３を有する。本実施形態では、ケース本体３１の開口周縁部と蓋板３２の周縁部とは、溶接によって接合される。

ケース本体３１は、板状の閉塞部３１１であってケース３の内側を向く内面とケース３の外側を向く外面とを有する閉塞部３１１と、閉塞部３１１の周縁に接続される胴部３１２であって、閉塞部３１１の内面側に延び且つ該内面を包囲する筒状の胴部３１２とを備える。

閉塞部３１１は、開口が上を向くようにケース本体３１が配置されたときに、ケース本体３１の下端に位置する（即ち、前記開口が上を向いたときのケース本体３１の底壁となる）部位である。閉塞部３１１は、該閉塞部３１１の法線方向視において、矩形状である。

以下では、図１に示すように、閉塞部３１１の長辺方向をＸ軸方向とし、閉塞部３１１の短辺方向をＹ軸方向とし、閉塞部３１１の法線方向をＺ軸方向とする。

本実施形態の胴部３１２は、角筒形状を有する。詳しくは、胴部３１２は、偏平な角筒形状を有する。胴部３１２は、閉塞部３１１の周縁における長辺から延びる一対の長壁部３１３と、閉塞部３１１の周縁における短辺から延びる一対の短壁部３１４とを有する。即ち、一対の長壁部３１３は、Ｙ軸方向に間隔（詳しくは、閉塞部３１１の周縁における短辺に相当する間隔）を空けて対向し、一対の短壁部３１４は、Ｘ軸方向に間隔（詳しくは、閉塞部３１１の周縁における長辺に相当する間隔）を空けて対向する。短壁部３１４が一対の長壁部３１３の対応（詳しくは、Ｙ軸方向に対向）する端部同士をそれぞれ接続することによって、角筒状の胴部３１２が形成される。

蓋板３２は、ケース本体３１の開口を塞ぐ板状の部材である。具体的に、蓋板３２は、ケース本体３１の開口を塞ぐようにケース本体に当接する。開口周縁部と蓋板３２とが重ねられた状態で、蓋板３２とケース本体３１との境界部が溶接される。これにより、ケース３が構成される。蓋板３２は、Ｚ軸方向視において、ケース本体３１の開口周縁部に対応した輪郭形状を有する。即ち、蓋板３２は、Ｚ軸方向視において、Ｘ軸方向に長い矩形状の板材である。

ケース３には、電解液を注入するための注液孔が設けられる。注液孔は、ケース３の内部と外部とを連通する。本実施形態の注液孔は、蓋板３２に設けられる。この注液孔は、注液栓３２６によって密閉される（塞がれる）。本実施形態の注液栓３２６は、溶接によってケース３（本実施形態の例では蓋板３２）に固定される。

外部端子４は、他の蓄電素子の外部端子又は外部機器等と電気的に接続される部位である。外部端子４は、導電性を有する部材によって形成される。例えば、外部端子４は、アルミニウム又はアルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料、銅又は銅合金等の銅系金属材料等の溶接性の高い金属材料によって形成される。

集電体５は、ケース３内に配置され、電極体２と通電可能に直接又は間接に接続される。集電体５は、導電性を有する部材によって形成される。集電体５は、ケース３の内に配置され、電極体２と外部端子４とを導通可能に接続する。集電体５は、蓄電素子１の正極と負極とにそれぞれ配置される。具体的に、正極の集電体５は、電極体２の正極側の短壁部３１４に沿って配置される。また、負極の集電体５は、電極体２の負極側の短壁部３１４に沿って配置される。正極の集電体５と負極の集電体５とは、同じ、又は異なる材料によって形成される。具体的に、正極の集電体５は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金によって形成され、負極の集電体５は、例えば、銅又は銅合金によって形成される。

絶縁部材６は、ケース３（詳しくはケース本体３１）と電極体２との間に配置される。本実施形態の絶縁部材６は、電極体２の外周面（即ち、セパレータ２５）と接すると共に、ケース３（ケース本体３１）の内面と接する。絶縁部材６は、絶縁性を有する部材によって形成され、ケース３と電極体２との間を絶縁する。絶縁部材６は、シート状の部材によって構成される。絶縁部材６は、例えば、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド等の樹脂によって形成される。本実施形態の絶縁部材６は、所定の形状に裁断された絶縁性を有するシート状の部材を折り曲げることによって袋状に形成された絶縁袋である。絶縁部材６とケース３との間に、電解液が浸入可能である。即ち、絶縁部材６とケース３とは、接着等されておらず、分離可能である。

絶縁部材６は、電解液を該絶縁部材６に伝わせてケース３内の電解液の液面より上昇させる。本実施形態の絶縁部材６は、電極体２の外周面と対向する内面（対向面）６１であって、電解液との親和性を向上させる処理（以下、単に「表面処理」とも称する。）が施された内面６１を有する。

前記表面処理とは、例えば、フレーム処理による官能基の付与、サンドブラスト処理による表面荒さの制御、及び親液性物質（無機粒子等）の付与である。かかる処理が内面６１に施されることにより、電解液は、図４及び図５に示すように、内面６１を伝って所定の範囲（上昇範囲）６４内で上昇する。このとき、絶縁部材６の内面６１と電極体２の外周面との接触領域の下端６２が、絶縁部材６を伝った電解液の液面６３からの上昇範囲６４内に位置するように、絶縁部材６は、該絶縁部材６（本実施形態の例では内面６１）を伝うように電解液を該電解液の液面６３から上昇させる。尚、図４及び図５においては、説明の便宜上、電解液の上昇範囲６４を誇張して示している。実際には、電解液の上昇範囲６４の上端は、絶縁部材６と電極体２の外周面との接触領域の下端６２より僅かに上側に位置している。

絶縁部材６の内面６１を伝った電解液の液面６３からの上昇範囲６４は、絶縁部材６とケース３との間で上昇する電解液の液面６３からの上昇範囲より大きい。この絶縁部材６とケース３との間での電解液の上昇とは、絶縁部材６の外面（ケース３の内面と対向する面）を伝って上昇する場合と、ケース３の内面を伝って上昇する場合と、絶縁部材６の外面とケース３の内面との間の僅かな隙間を毛細管現象等の表面張力に起因した現象によって上昇する場合等と、を含む。

また、絶縁部材６は、一対の円弧状湾曲部２７が上下方向に並ぶようにケース３（蓄電素子１）が配置されたとき（図４参照）、及び巻回中心Ｃ_０が上下方向を向くようにケース３（蓄電素子１）が配置されたとき（図５参照）に、絶縁部材６の内面６１と電極体２の外周面との接触領域の下端６２が、前記絶縁部材６の内面６１を伝って上昇した電解液の液面６３からの上昇範囲６４内にそれぞれ位置するように構成される。

絶縁部材６は、シート状の部材を単に折り曲げて袋状に形成せずに、シート状の部材を例えば融着又は溶着して袋状に形成してもよい。絶縁部材６は、初めから袋状に形成してもよい。

本実施形態の蓄電素子１では、袋状の絶縁部材６に収容された状態の電極体２（詳しくは、電極体２及び集電体５）がケース３内に収容される。

以上の蓄電素子１によれば、ケース３内にある余剰の電解液が少なく、電極体２がケース３内の電解液に十分に漬かってなくても、電解液が絶縁部材６を伝って電極体２との接触領域まで上昇する。このため、該電解液が該絶縁部材６に接触している電極体２に供給される。その結果、ケース３に収容される電解液を少なくしても、必要な量の電解液が電極体２に供給される。

具体的に、本実施形態の蓄電素子１では、セパレータ２５が、電極体２の最外周に位置して該電極体２の外周面を構成し、絶縁部材６が、電極体２の外周面と接している。このため、余剰な電解液（ケース３内に溜まっている電解液）が、絶縁部材６に接触しているセパレータ（詳しくは、電極体２の最外周に位置するセパレータ）２５に供給されて該セパレータ２５の全体に染みわたる。これにより、ケース３に収容される電解液を少なくしても、セパレータ２５に必要な量の電解液が該セパレータ２５に供給される。

蓄電素子１は、一対の円弧状湾曲部２７が上下に並ぶ姿勢、又は巻回中心Ｃ_０が上下方向を向く姿勢で配置される場合が多い。このため、本実施形態の蓄電素子１では、一対の円弧状湾曲部２７が上下に並ぶように蓄電素子１（ケース３）が配置されたとき、及び巻回中心Ｃ_０が上下方向を向くように蓄電素子１（ケース３）が配置されたときに、絶縁部材６の内面６１と電極体２の外周面との接触領域の下端６２が、絶縁部材６を伝って上昇した電解液の液面６３からの上昇範囲６４内に位置するように絶縁部材６が構成されている。これにより、本実施形態の蓄電素子１では、余剰の電解液が少ない状態でいずれの姿勢で配置されても、電解液がセパレータ２５に好適に供給される。

また、本実施形態の蓄電素子１では、電解液の液面６３が電極体２の下端より下方に位置する程度まで余剰な電解液（ケース３内に溜まっている電解液）を減らしても、電解液が絶縁部材６を伝って電極体２との接触領域まで上昇するため、セパレータ２５に電解液を供給することができる。

本実施形態の絶縁部材６は、電極体２の外周面と対向する内面６１であって、表面処理（電解液との親和性を向上させる処理）が施された内面６１を有している。このため、絶縁部材６は、該絶縁部材６の内面６１、若しくは該絶縁部材６の内面６１を含む表層を伝って電解液を上昇させることができる。これにより、例えば、多孔質部材で構成される絶縁部材のような内部全体に染み渡るようにして電解液を上昇させる構成に比べ、余剰の電解液をより少なくすることができる。原理的に、電解液と絶縁部材６の濡れ性に依存し、濡れやすい（接触角が小さい）界面物性であればよく、電解液と絶縁部材６は、どのような組み合わせでもよい。尚、前記表面処理は、絶縁部材６の全面に施される必要はなく、蓄電素子１の設置方向を考慮して、上述の効果を奏するために必要な部分だけ施されてもよい。

また、本実施形態の蓄電素子１では、絶縁部材６の内面６１を伝って上昇する電解液の液面６３からの上昇範囲６４が、絶縁部材６とケース３との間で上昇する電解液の液面６３からの上昇範囲より大きい。このため、絶縁部材６とケース３との間に電解液が浸入可能であっても、前記間を上昇する電解液より、絶縁部材６の内面６１を伝って上昇する電解液の方が多く、これにより、電解液をセパレータ２５に効率よく供給することができる。

本実施形態の蓄電素子１では、絶縁部材６がケース３と分離可能な構成（本実施形態の例では絶縁袋）であるため、ケース３と分離不可能な絶縁部材に対して行う場合に比べて内面６１への表面処理が容易になる。

尚、本発明の蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。

上記実施形態の蓄電素子１では、巻回中心Ｃ_０が左右方向を向くように蓄電素子１が配置されたときに、電極体２の下端（一方の円弧状湾曲部２７）と絶縁部材６との間に隙間が形成されているが、この構成に限定されない。電極体２の前記一方の円弧状湾曲部２７と絶縁部材６とが接していてもよい。この場合、ケース３内に余剰の電解液が入っていれば、巻回中心Ｃ_０が左右を向くように蓄電素子１が配置されると、前記余剰の電解液と電極体２の外周面（セパレータ２５）とが接しているため、該余剰の電解液は、セパレータ２５に供給される。このため、絶縁部材６は、少なくとも、巻回中心Ｃ_０が上下方向を向くように蓄電素子が配置されたときに絶縁部材６と電極体２の外周面との接触領域の下端が電解液の液面６３からの上昇範囲６４内に位置するように、構成（例えば、表面処理）されていればよい。

また、蓄電素子１が巻回中心Ｃ_０が左右を向くように蓄電素子１が配置される場合には、絶縁部材６は、少なくとも、巻回中心Ｃ_０が左右方向を向くように蓄電素子が配置されたときに絶縁部材６と電極体２の外周面との接触領域の下端が電解液の液面６３からの上昇範囲６４内に位置するように、構成（例えば、表面処理）されていればよい。

また、上記実施形態の蓄電素子１では、ケース３と絶縁部材６とが別体（分離可能）であるが、この構成に限定されない。例えば、絶縁部材６として絶縁層がケース３の内面に設けられてもよい、即ち、ケース３と絶縁部材６とが一体に形成されてもよい。

また、上記実施形態の蓄電素子１では、絶縁部材６が、内面６１を伝って電解液を上昇させる構成であるが、この構成に限定されない。例えば、絶縁部材６は、多孔質材料によって構成されてもよい。この場合、絶縁部材６に表明処理等を施すことなく、絶縁部材６に伝わせて電解液を上昇させることができる。即ち、電解液が絶縁部材６全体に染み渡るように、電解液が液面６３より上昇する。但し、電極体２とケース３との絶縁を図るために、多孔質材料としては、電極体２からケース３まで貫通する孔がない若しくは少ないものが好ましい。

また、上記実施形態の蓄電素子１における電極体２は、電極とセパレータ２５とが重ね合わされた状態で巻回された、いわゆる巻回型であるが、この構成に限定されない。電極体２は、例えば、枚葉状の電極（正極２３、負極２４）と、セパレータ２５とが積層された積層型であってもよい。

また、上記実施形態においては、蓄電素子が充放電可能な非水電解質二次電池（例えばリチウムイオン二次電池）として用いられる場合について説明したが、蓄電素子の種類や大きさ（容量）は任意である。また、上記実施形態において、蓄電素子の一例として、リチウムイオン二次電池について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明は、種々の二次電池、その他、一次電池や、電気二重層キャパシタ等のキャパシタの蓄電素子にも適用可能である。

蓄電素子（例えば電池）は、図６に示すような蓄電装置（蓄電素子が電池の場合は電池モジュール）１１に用いられてもよい。蓄電装置１１は、少なくとも二つの蓄電素子１と、二つの（異なる）蓄電素子１同士を電気的に接続するバスバ部材１２と、を有する。この場合、本発明の技術が少なくとも一つの蓄電素子１に適用されていればよい。

１…蓄電素子、２…電極体、２１…巻芯、２２…積層体、２３…正極、２３１…非被覆部、２３２…被覆部、２４…負極、２４１…非被覆部、２４２…被覆部、２５…セパレータ、２６…非被覆積層部、２７…円弧状湾曲部、２８…直線部、３…ケース、３１…ケース本体、３１１…閉塞部、３１２…胴部、３１３…長壁部、３１４…短壁部、３２…蓋板、３２６…注液栓、３３…内部空間、４…外部端子、５…集電体、６…絶縁部材、６１…内面、６２…絶縁部材と電極体の外周面との接触領域の下端、６３…電解液の液面、６４…電解液の上昇範囲、１２…バスバ部材、Ｃ_０…巻回中心、Ｃ_１…曲率中心

Claims

電極とセパレータとが巻回されることにより構成される電極体と、
前記電極体を収容するケースと、
前記電極体と共に前記ケースに収容される電解液と、
前記電極体と前記ケースとの間に配置されて前記電極体の外周面と接する絶縁部材と、を備え、
前記電極体は、巻回中心方向視において扁平な長円形状であり、前記巻回中心と同方向に延びる曲率中心を有する一対の円弧状湾曲部を有し、
前記セパレータは、前記電極体の最外周に位置して該電極体の外周面を構成し、
前記絶縁部材は、前記電極体を収容した状態で前記ケース内に収容される袋状であり、前記一対の円弧状湾曲部が上下に並ぶような姿勢で前記ケースが配置され又は前記巻回中心が上下方向を向くような姿勢で前記ケースが配置され、且つ、該絶縁部材と前記外周面を構成するセパレータとの接触領域の下端より前記ケース内の電解液の液面が下方に位置したときに、該電解液を該絶縁部材に伝わせて前記液面より上昇させることにより前記電解液を前記セパレータに供給可能である、蓄電素子。
前記絶縁部材は、前記電極体の外周面と接すると共に前記ケースの内面と接する、請求項１に記載の蓄電素子。
前記絶縁部材は、所定の形状に裁断された絶縁性を有するシート状の部材が折り曲げられたことにより袋状に形成されている、請求項１又は２に記載の蓄電素子。
前記袋状の絶縁部材は、前記電極体の外周面と対向する内面を有し、
前記内面の少なくとも一部は、前記電解液との親和性を向上させる処理を施されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
前記絶縁部材と前記ケースとの間に前記電解液が浸入可能に構成され、
前記絶縁部材の前記内面には、該内面に沿って上昇する電解液の液面からの上昇範囲が前記絶縁部材と前記ケースとの間で上昇する電解液の液面からの上昇範囲より大きくなるような前記処理が施されている、請求項４に記載の蓄電素子。