JP6693501B2 - 蓄電素子、蓄電装置及び自動車 - Google Patents

Description

本発明は、表面に絶縁層を有するセパレータを備えた蓄電素子、並びにこの蓄電素子を用いた蓄電装置及び自動車に関する。

従来、正極合剤層と正極合剤層非形成部とを有する正極と、負極合剤層と負極合剤層非形成部とを有する負極との間にセパレータが介在し、該正極合剤層非形成部と負極合剤層非形成部とを反対向きに突出させた電極体を備える蓄電素子が知られている。

セパレータに用いられている材料（例えば、ポリプロピレンやポリエチレン等）は、熱により、ある程度収縮する。そのため、セパレータの熱収縮により、正極と負極の間に短絡が発生しないように、正極合剤層及び負極合剤層の端部よりも、セパレータが長く突出するように配置されている。

特許文献１には、過充電等により発生した熱が二次電池内部に溜まると、正極非塗工部側は、負極非塗工部側と比較して温度が高くなりがちになることに着目して、正極非塗工部側におけるセパレータの突出量を、負極非塗工部側におけるセパレータの突出量の２倍以上とすることにより、昇温したとしても適切に短絡が防止される二次電池が開示されている（段落００１０、００２７等）。

特開２０１２−０４３７５２号公報

本発明者らは、蓄電素子を作製する過程において、通常予見できない原因で蓄電素子に金属粉が混入した場合であっても、蓄電素子の容量の低下を抑制する新たな技術を提案する。

本発明者らは、セパレータの片方の表面に絶縁層を有するセパレータは、長手方向（ＭＤ方向）に垂直な短手方向（ＴＤ方向）において、絶縁層を有する面を凸にして、湾曲することを発見した。本発明者らは、この発見を基に鋭意検討を重ねることにより、本発明を完成するに至った。

本発明の課題とするところは、通常予見できない原因で蓄電素子に金属粉が混入した場合であっても、該金属粉が正極まで移動（流動）することが抑制された蓄電素子、並びにこの蓄電素子を用いた蓄電装置及び自動車を提供することにある。

負極集電箔の両面それぞれに、負極合剤層と、合剤層非形成部とを有する負極と、
正極集電箔の両面それぞれに、正極合剤層を有する正極と、
前記正極に対向する絶縁層を有して、前記負極と前記正極との間に介在されるセパレータと、を備え、
前記負極、前記セパレータ、及び前記正極が、第一方向に積層され、
前記負極の各面において、前記負極合剤層と前記合剤層非形成部とが、前記第一方向と直交する第二方向に隣接して配置され、
前記セパレータが、前記第二方向における該セパレータの一端において、前記正極合剤層より前記第二方向に突出し、
前記セパレータは、前記正極合剤層より前記第二方向に突出する部分に、前記負極と対向する面を凹面とする第一湾曲部を有し、
前記第一方向に隣接するセパレータの前記第一湾曲部同士が当接している、蓄電素子。

上記の本発明の第一の一態様によれば、通常予見できない原因で蓄電素子に金属粉が混入した場合であっても、該金属粉が正極まで移動（流動）することを抑制することにより、該金属粉に起因する蓄電素子の微小短絡による微量な容量の低下を抑制することができる。

本発明によれば、蓄電素子の容量が低下することを抑制することができる。

第１実施形態に係る蓄電素子を示す斜視図である。 第１実施形態に係る蓄電素子を示す分解斜視図である。 第１実施形態に係る蓄電素子における蓄電要素を示す分解斜視図である。 セパレータを介在させて、正極と負極とをある一定の間隔を設けて配置する態様を示す図面である。 第１実施形態に係る蓄電素子の蓄電要素のＸ−Ｙ平面における断面図である。 第１実施形態に係る蓄電素子の蓄電要素のＸ−Ｙ平面における負極合剤層非形成部の周辺の断面図である。 第１実施形態に係る蓄電素子を説明する図面である。 第２実施形態に係る蓄電素子の蓄電要素のＸ−Ｙ平面における断面図である。 第２実施形態に係る蓄電素子の蓄電要素のＸ−Ｙ平面における正極合剤層非形成部の周辺の断面図である。 第２実施形態に係る蓄電素子を説明する図面である。 実施形態に係る蓄電素子を複数備える蓄電装置を説明する図面である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本形態は、蓄電素子として、非水電解質電池であるリチウムイオン電池に本発明を適用したものである。

＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る蓄電素子１について図１〜図７を参照しつつ説明する。

図１に示す蓄電素子１は、非水電解質電池であり、より具体的にはリチウムイオン電池である。蓄電素子１は、例えば電気自動車やハイブリット自動車等の自動車に搭載され、電気エネルギーで作動する動力源に電力を供給する。

図２に示すように、蓄電素子１は、蓄電要素３が、外装体２内に図示しない非水電解質とともに収容される構成を有する。電解質は、電解液であってもよく、また、固体電解質であってもよい。

外装体２は、ケース本体２１と蓋体２２とを有する。ケース本体２１は、全体として略直方体状を為し、上端面側に開口部が形成されている。ケース本体２１は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等の金属製とすることができる。ケース本体２１は底壁と、底壁の側縁から立ち上がる４つの側壁とを備える。

開口部は、Ｘ方向の幅寸法が、Ｘ方向に直交する方向であるＹ方向の幅寸法よりも長い矩形状をなす。ケース本体２１の内部には、蓄電要素３が収容されるとともに、非水電解質が充填されている。蓄電要素３は、ケース本体２１の内部において、ケース本体２１の長手方向と、蓄電要素３の長手方向とが一致する姿勢で収容されている。蓄電素子３は、後述するように、正極４と負極５との間にセパレータ６を介在させて、正極４と負極５とセパレータ６とを巻回軸Ｕ回りに略長円形状に巻回されることにより形成されている。負極５においては、セパレータ６の第１端部（負極５、セパレータ６、及び正極４が積層される方向と直交する方向におけるセパレータ６の一端）よりもＸ１方向側に負極合剤層非形成部５１が突出している。正極４においては、セパレータ６の第２端部（前記方向におけるセパレータ６の他端）よりもＸ２方向側に正極合剤層非形成部４１が突出している。

蓋体２２には、正極端子７、負極端子８、正極集電体９、及び負極集電体１０が設けられている。蓋体２２は、全体として略長方形状をなし、開口部と略同一の形状をなす。蓋体２２は、ケース本体２１の開口部を塞ぐようにケース本体２１に接合されている。なお、蓋体２２は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金等の金属製とすることができる。

蓋体２２の外面、すなわち、上面には正極端子７と負極端子８とが配置されている。具体的には、正極端子７は、蓋体２２のＸ方向（長手方向）におけるＸ２方向側に配置されて、負極端子７は、蓋体２２のＸ方向（長手方向）におけるＸ１方向側に配置されている。

正極端子７には、蓋体５の下面から下方に延びる２つの正極集電体９が電気的に接続されている。

正極集電体９は、後述する正極４における正極合剤層非形成部４１（正極集電箔が露出する部分）に沿う細長い形状である。２つの正極集電体９は、互いの板面が対向する向きで配されている。正極集電体９は、導電性材料により形成され、例えばアルミニウム合金板等を用いて作製することができる。

正極合剤層非形成部４１は、図２に示すように、正極集電体９とともにクリップ１１によって挟持され、電気的に接続されている。クリップ１１は、接続される正極集電体９及び正極合剤層非形成部４１の材質とほぼ同等の抵抗値を有する材料を用いることが好ましい。クリップ１１は、例えば、アルミニウム合金等を用いて作製することができる。

負極端子８には、蓋体５の下面から下方に延びる２つの負極集電体１０が電気的に接続されている。

負極集電体１０は、後述する負極５における負極合剤層非形成部５１（負極集電箔が露出する部分）に沿う細長い形状である。２つの負極集電体１０は、互いの板面が対向する向きで配されている。負極集電体１０は、導電性材料により形成され、例えば銅合金板等を用いて作製することができる。

負極合剤層非形成部５１は、図２に示すように、負極集電体１０とともにクリップ１２によって挟持され、電気的に接続されている。クリップ１２は、接続される負極集電体１０及び負極合剤層非形成部５１の材質とほぼ同等の抵抗値を有する材料を用いることが好ましい。クリップ１２は、例えば、銅合金等を用いて作製することができる。

正極４は、図３〜図５に示すように、アルミニウム合金箔等からなる正極集電箔と、正極集電箔の表面に正極活物質を含有する正極合剤層４２とを含む。また、正極活物質は、特に限定されるものではなく、種々の正極活物質を用いることができる。

正極４は、正極集電箔の両面それぞれに、正極合剤層４２と、正極合剤層非形成部４１とを備えている。また、正極合剤層非形成部４１の一部は、セパレータ６の第２端部からＸ２方向（負極５、セパレータ６、及び正極４が積層される方向と直行する方向）に突出し、正極４の各面において正極合剤層４２と正極合剤層非形成部４１とがＸ２方向に隣接している。正極４において正極合剤層４２と正極集電箔とが重なる部分におけるＹ方向の幅は、正極４の平均厚みであり、正極４の平均厚みの半分をＰとする（図７参照）。

負極５は、図３〜図５に示すように、銅合金箔等からなる負極集電箔と、負極集電箔の表面に負極活物質を含有する負極合剤層５２とを含む。また、負極活物質は、特に限定されるものではなく、種々の負極活物質を用いることができる。

負極５は、負極集電箔の両面それぞれに、負極合剤層５２と、負極合剤層非形成部５１とを備えている。また、負極合剤層非形成部５１の一部は、セパレータ６の第１端部からＸ１方向（負極５、セパレータ６、及び正極４が積層される方向と直行する方向）に突出し、負極５の各面において負極合剤層５２と負極合剤層非形成部５１とがＸ１方向に隣接している。負極５の負極合剤層５２におけるＹ方向の幅は、負極合剤層５２の平均厚みであり、負極合剤層５２の平均厚みをｎとする（図７参照）。

また、Ｘ方向において、負極合剤層５２の幅は、正極合剤層４２の幅よりも大きい。また、負極合剤層５２のＸ方向の両端部は、正極合剤層４２のＸ方向の両端部よりも外側に延びるように構成されている。

セパレータ６は、正極４と負極５との間に配置されている。また、Ｘ方向において、セパレータ６の幅は、正極合剤層４２の幅及び負極合剤層５２の幅よりも大きい。また、セパレータ６のＸ方向の両端部は、正極合剤層４２及び負極合剤層５２のＸ方向のそれぞれの両端部よりも外側に延びるように構成されている。つまり、セパレータ６は、Ｘ方向におけるセパレータ６の両端において、正極合剤層４２及び負極合剤層５２よりＸ方向に突出している。

セパレータ６におけるＸ１方向（負極合剤層非形成部５１が突出する方向）側の端部はセパレータ６の第１端部である。セパレータ６の第１端部は、Ｘ１方向において、正極合剤層４２及び負極合剤層５２のＸ１方向のそれぞれの端部よりも外側に突出するように配置され、セパレータ６における正極合剤層４２のＸ１方向の端部からセパレータ６の第１端部（一端）までの突出量をＷ１とする。

セパレータ６におけるＸ２方向（正極合剤層非形成部４１が突出する方向）側の端部はセパレータ６の第２端部である。セパレータ６の第２端部は、Ｘ２方向において、正極合剤層４２及び負極合剤層５２のＸ２方向のそれぞれの端部よりも外側に突出するように配置され、セパレータ６における正極合剤層４２のＸ２方向の端部からセパレータ６の第２端部までの突出量をＷ２とする。

セパレータ６は、図４に示すように、絶縁性を備える微多孔性膜や不織布などの基材６１において、正極４に対向する表面に絶縁層６２が形成されている。また、図４は、セパレータ６を介在させて、正極４と、負極５とをある一定の間隔を設けて配置した態様を示している。なお、セパレータ６の絶縁層６２は、図３及び図５〜図１０においては省略して示している。

セパレータ６の基材６１としては、絶縁性を備えることを限度として特に制限されず、微多孔性膜や不織布等を用いることができ、基材６１を構成する材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂が挙げられる。これらの材料は、１種単独で使用してもよく、また２種以上を組み合わせて使用してもよい。

正極４に対向する基材６１の表面上に形成される絶縁層６２は、無機粒子、バインダー及び溶媒を含む絶縁層形成用スラリーを塗布して乾燥することにより形成することができる。

絶縁層６２の形成に使用されるバインダーは、無機粒子同士、及び、無機粒子と基材６１とを結着させる役割を果たし、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の溶剤系バインダー；スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の水系バインダー等を用いることができる。これらのバインダーは、１種単独で使用してもよく、また２種以上を組み合わせて使用してもよい。

絶縁層６２におけるバインダーの含有量については、無機粒子同士、及び、無機粒子と基材６１とを結着できる範囲であることを限度として特に制限されないが、無機粒子とバインダーとの合計量に対して、バインダーの合計量は５０質量％以下、好ましくは２０質量％以下、より好ましくは１０質量％以下であることが望ましい。また、無機粒子とバインダーとの合計量に対して、バインダーの合計量は０．１質量％以上、好ましくは１質量％以上、より好ましくは２質量％以上であることが望ましい。

絶縁層６２に使用される無機粒子は、特に制限されず、例えば、シリカ、アルミナ、ベーマイト、チタニア、ジルコニア、マグネシア、イットリア、酸化亜鉛等の酸化物系セラミックス；窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素等の窒化物系セラミックス；シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、カオリンクレー、カオリナイト、ケイ酸カルシウム等のセラミックス；ガラス繊維等を用いることができる。これらの無機粒子は、１種単独で使用してもよく、また２種以上を組み合わせて使用してもよい。

無機粒子の平均粒子径は、バインダーによって分散されて所定部位に結着できることを限度として特に制限されないが、２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下であることが望ましい。また、無機粒子の平均粒子径は、０．０１μｍ以上、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．５μｍ以上であることが望ましい。なお、「平均粒子径」とは、体積基準の粒度分布における積算分布が５０％となる粒子径（Ｄ５０）を指す。

絶縁層６２における無機粒子の含有量については、特に制限されず適宜設定すればよいが、無機粒子とバインダーとの合計量に対して、無機粒子の含有量は９９．９質量％以下、好ましくは９９質量％以下、より好ましくは９８質量％以下、さらにより好ましくは９５質量％以下であることが望ましい。また、無機粒子とバインダーとの合計量に対して、無機粒子の含有量は５０質量％以上、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上であることが望ましい。

セパレータ６のように、基材６１の表面に絶縁層６２を形成することにより、蓄電素子の使用形態が通常予見される使用形態の範囲から外れることによって、例えば蓄電素子が異常発熱して基材６１に含まれる樹脂材料が熱収縮する場合であっても、絶縁層６２は残存して正極と負極とが電気的に接触することを抑制することができる。

また、本発明者は、セパレータ６は、図４に示すように、Ｘ方向において絶縁層６２が形成される側（Ｙ２方向側）を凸にしてわずかに湾曲し、円弧（円の一部）とみなすことができることを発見した。理由は定かではないが、セパレータ６の基材６１のＸ方向における両端部が、絶縁層６２が形成されることにより、基材６１のＸ１方向側の端部においてはＸ１方向側に、基材６１のＸ２方向側の端部においてはＸ２方向側に応力がかかるためと考えられる。

セパレータ６がＸ方向において絶縁層６２が形成される側（Ｙ２方向側）を凸にしてわずかに湾曲することにより形成される円弧が形成する円の半径をｒとする。

すなわち、半径ｒの値が大きい場合はＸ−Ｙ平面におけるセパレータ６の湾曲が小さくなり、半径ｒの値が小さい場合はＸ−Ｙ平面におけるセパレータ６の湾曲が大きくなる。

また、半径ｒの値は、セパレータ６の基材６１の物性（引張強度、多孔度等）、絶縁層６２に含まれるバインダーの性状や含有量、或いは絶縁層６２に含まれる無機粒子の形状、粒子径、含有量等によって適宜変化し得ると考えられる。すなわち、半径ｒの値は、セパレータ６の種類によって変化し、セパレータ６における固有の値であると考えられる。

また、本発明において、セパレータ６の固有の半径（ｒ）は、以下に記載の方法に基づいて算出される。すなわち、図７に記載の半径ｒは、以下に記載の方法に基づいて算出される値を示すものである。

まず、長手方向（ＭＤ方向）を１００ｍｍ、ＭＤ方向に垂直な短手方向（ＴＤ方向）を６ｍｍとする直方形状にセパレータ６を切り出し、これをセパレータ片とする。セパレータ６の長手方向において１００ｍｍで切り出した辺をセパレータ片の長辺、セパレータ６の短手方向において６ｍｍで切り出した辺をセパレータ片の短辺とする。

次に、セパレータ片を絶縁層６２が形成されている面を上にして、光学顕微鏡の測定台に配置する。負荷を加えない状態（例えば、セパレータ片を押えつけない状態）でセパレータ片を配置すると、セパレータ片は絶縁層６２が形成される側を凸状にしてわずかに湾曲する状態（円弧を形成する状態）で配置されることになる。すなわち、負荷を加えない状態（セパレータ片を押えつけない状態）において、セパレータ片の長辺における中心部分の短辺を測定することにより、円弧の弦の長さ（ｄ）を求めることができる。

そして、負荷を加える状態（例えば、セパレータ片の上にスライドガラスをのせてセパレータ６を押えつける状態）でセパレータ片を配置すると、絶縁層６２が形成されている面を凸状にして湾曲する短辺が押さえつけられて配されることになる。すなわち、負荷を加える状態（セパレータ片を押えつける状態）において、セパレータ片の長辺における中心部分の短辺を測定することにより、円弧の長さ（ｌ）を求めることができる。なお、光学顕微鏡を用いて求まる円弧の長さ（ｌ）は、セパレータ片を切り出す際の短辺の長さ（６ｍｍ）とほぼ同等の値となる。

光学顕微鏡の倍率は、セパレータ片の短辺の全体が観察できる程度の倍率が好ましく、例えば、倍率３０倍が好ましい。

上述のように、セパレータ片により求められる円弧の弦の長さ（ｄ）及び円弧の長さ（ｌ）を用いて、セパレータ６により形成される円弧の半径を算出する。具体的には、以下の式（Ａ）及び式（Ｂ）を用いて算出する。なお、式（Ａ）及び式（Ｂ）には、円弧の弦（ｄ）、円弧の長さ（ｌ）、円弧の中心角（θ）、円弧の半径（ｒ）が用いられる。
ｄ＝２ｒ・ｓｉｎ（θ／２） ・・・（Ａ）
ｌ＝ｒ・θ ・・・（Ｂ）

式（Ａ）から、円弧の中心角（θ）を求める。そして、円弧の長さ（ｌ）及び式（Ａ）から求められる円弧の中心角（θ）を式（Ｂ）に代入し、円弧の半径（ｒ）について展開することにより、セパレータ６により形成される円弧形状の半径を算出することができる。本発明におけるセパレータ６により形成される円弧形状の半径は、上記の方法によって算出される円弧の半径（ｒ）の値を示す。

なお、蓄電素子１の作製後に、蓄電素子１を解体して得られるセパレータ６から、本発明におけるセパレータ６により形成される円弧形状の半径を求めることができる。まず、蓄電素子１を解体し、セパレータ６を取り出す。取り出したセパレータ６は、有機溶媒（例えば、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ））を用いて洗浄し、セパレータ６に付着している電解質を洗い流して、乾燥させる。乾燥条件は、乾燥温度をセパレータが熱収縮しない温度範囲内にすることを限度に特に制限されず、有機溶媒で洗浄したセパレータ６を真空下にて２５℃で１２時間保持することにより、セパレータ６を乾燥させることができる。次に、長手方向（ＭＤ方向）を１００ｍｍ、ＭＤ方向に垂直な短手方向（ＴＤ方向）を６ｍｍとする直方形状に洗浄後のセパレータ６を切り出し、これをセパレータ片とし、後は前述と同様の方法にて、セパレータ６により形成される円弧形状の半径を算出する。また、洗浄後のセパレータ６からセパレータ片を切り出す際は、セパレータ６において皺や傷を含まない部分を選択し、そこからセパレータ片を切り出す必要がある。

第１実施形態においては、正極合剤層４２のＸ１方向側の端部からセパレータ６の第１端部までの突出量Ｗ１をｒ・ｃｏｓ^−１〔１−（Ｐ／ｒ）〕＋ｒ・ｃｏｓ^−１〔１−（（Ｐ＋ｎ）／ｒ）〕以上になるように調節する。なお、前記突出量Ｗ１はセパレータ６に沿った長さである。

第１実施形態では、セパレータ６における正極合剤層４２のＸ１方向の端部からセパレータ６の第１端部までの突出量Ｗ１をｒ・ｃｏｓ^−１〔１−（Ｐ／ｒ）〕＋ｒ・ｃｏｓ^−１〔１−（（Ｐ＋ｎ）／ｒ）〕以上とすることにより、図６に示すように、通常予見できない原因で蓄電素子に金属粉が混入した場合であっても、金属粉が正極４まで移動（流動）することを抑制することができる。

つまり、図６に示すように、第１実施形態では、Ｘ１方向（負極合剤層非形成部５１が突出する方向）において、セパレータ６の第１端部を正極合剤層４２の端部から、突出量Ｗ１以上で突出させている。そして、正極４を介在して対向しているそれぞれのセパレータ６のＸ１方向側の端部（セパレータ６の第１端部の近傍）は、セパレータ６固有の半径（ｒ）に応じた円弧形状を形成する。これにより、セパレータ６のＸ１方向側の端部により形成されるそれぞれの円弧形状の凸状部分が接し、Ｘ１方向側の正極４の端部はセパレータ６により覆われる。つまり、セパレータ６は、正極合剤層４２よりＸ１方向に突出する部分に、負極５と対向する面を凹面とする第一湾曲部を有し、Ｙ方向（負極５、セパレータ６及び正極４の積層方向）に隣接するセパレータ６の前記第一湾曲部同士が当接している。このように、負極合剤層非形成部５１からＸ１方向側の正極４の端部までの経路は塞がれることにより、通常予見できない原因で蓄電素子に金属粉が混入した場合であっても、該金属粉が正極４のＸ１方向側の端部まで移動（流動）することを抑制できる。そして、通常予見できない原因で蓄電素子に金属粉が混入した場合であっても、金属粉が正極４のＸ１方向側の端部まで移動（流動）することを抑制することにより、蓄電素子１の容量が微量に低下することが抑制される。

さらに、セパレータ６のＸ１方向の一端（第１端部）が負極合剤層非形成部５１の表面に当接している。これにより、負極５の端部から正極４までの経路を塞ぐことができる。

以下に、セパレータ６における突出量Ｗ１の規定について説明する。

図７に示すように、セパレータ６のＸ１方向側の正極合剤層４２の端部から突出する部分は、Ｘ−Ｙ平面において、円弧形状を形成する。このときの円の中心をＯ_１とする。

セパレータ６のＸ１方向側の正極合剤層４２の端部から突出する部分が円弧形状を形成し、それぞれの円弧の凸状の部分が接する。この接する点をＥ’とする。セパレータ６（絶縁層６１及び基材６２）を介して前記点Ｅ’と対向し、基材６１の負極側の表面に位置する点をＥとする。

セパレータ６の絶縁層６２が正極合剤層４２と接している部分のうち、最もＸ１方向側の点とセパレータ６を介して対向し、基材６１の負極側の表面に位置する点をＣとする。点Ｃを通り、Ｘ方向に平行にＸ１方向に延長した直線がセパレータ６の基材６１の負極側の表面と交わる点をＤとする。Ｘ１方向側のセパレータ６の基材６１の端部が負極合剤層非形成部５１と接する点をＢとする。円弧ＢＣをＸ２方向側に延長して、負極集電箔と交わる点をＡとする。

円弧ＣＤ、直線Ｏ_１Ｃ（円Ｏ_１の半径）及び直線Ｏ_１Ｄ（円Ｏ_１の半径）により、扇形Ｏ_１ＣＤが形成される。円弧ＡＢ、直線Ｏ_１Ａ（円Ｏ_１の半径）及び直線Ｏ_１Ｂ（円Ｏ_１の半径）により、扇形Ｏ_１ＡＢが形成される。

扇形Ｏ_１ＡＢの矢高Ｈ_Ａが、正極４の平均厚みの半分Ｐと、負極合剤層５２の平均厚みｎとの合計値（Ｐ＋ｎ）と等しくなれば、正極４を介在して対向するそれぞれのセパレータ６が正極合剤層４２の端部からＸ１方向側において、それぞれの円弧形状の凸状の部分が接して、負極合剤層非形成部５１からＸ１方向側の正極４の端部までの経路が塞がれることになる。すなわち、第１実施形態は、扇形Ｏ_１ＡＢの矢高Ｈ_Ａが、正極４の平均厚みの半分Ｐと、負極合剤層５２の平均厚みｎとの合計値（Ｐ＋ｎ）になるように、セパレータ６のＸ１方向側の正極合剤層４２の端部からの突出量Ｗ１を設定することにより、それぞれの円弧が点Ｅ’で接するようにするものである。また、扇形Ｏ_１ＡＢの矢高Ｈ_ＡをＰ＋ｎの値より大きくすると、それぞれの円弧が接する部分の面積が大きくなり、負極合剤層非形成部５１からＸ１方向側の正極４の端部までの経路をより確実に塞ぐことができる。

すなわち、本願発明の効果を得るには、正極４を介在して対向しているそれぞれのセパレータ６のＸ１方向側の正極合剤層４２の端部から突出する部分が形成する円弧形状が、第１実施形態のように、少なくとも１点で接するだけのセパレータ６の突出量Ｗ１を設定することが必要である。なお、ここでは、Ｚ方向における、とあるＸ−Ｙ平面について述べたが、上記の接する部分は、他のＺ方向においても同様の状態が形成されている。

扇形Ｏ_１ＡＢにおける矢高Ｈ_Ａが、正極４の平均厚みの半分Ｐと負極合剤層５２の平均厚みｎとの合計値と等しい（Ｈ_Ａ＝Ｐ＋ｎ）場合、セパレータ６の突出量Ｗ１は、扇形Ｏ_１ＣＤにおける円弧ＣＤの半分（すなわち円弧ＣＥ）と、扇形Ｏ_１ＡＢにおける円弧ＡＢの半分（すなわち円弧ＢＥ）との合計値と等しくなる。

一般に、扇形の円弧の長さ（ｌ）は、中心角（θ）と半径（ｒ）との積で表されることが知られている（ｌ＝ｒ・θ）。ここで、図７に示すように、扇形Ｏ_１ＣＤにおける中心角をθ_Ｃ、扇形Ｏ_１ＡＢにおける中心角をθ_Ａとすると、扇形Ｏ_１ＣＤにおける円弧ＣＤの半分（すなわち円弧ＣＥ）は、（１／２）・（ｒ・θ_Ｃ）と表され、同様に、扇形Ｏ_１ＡＢにおける円弧ＡＢの半分（すなわち円弧ＢＥ）は、（１／２）・（ｒ・θ_Ａ）と表される。

セパレータ６の突出量Ｗ１は、扇形Ｏ_１ＣＤにおける円弧ＣＤの半分（すなわち円弧ＣＥ）と、扇形Ｏ_１ＡＢにおける円弧ＡＢの半分（すなわち円弧ＢＥ）との合計値と等しくなるため、Ｗ１＝（１／２）・（ｒ・θ_Ｃ）＋（１／２）・（ｒ・θ_Ａ）となる。

また、一般に、扇形の矢高（Ｈ）は、中心角（θ）と半径（ｒ）を用いて表されることが知られている（Ｈ＝ｒ・（１−ｃｏｓ（θ／２）））。さらに、この式を、中心角（θ）について展開すると、θ＝２ｃｏｓ^−１（１−（Ｈ／ｒ））となる。

ここで、扇形Ｏ_１ＣＤにおける矢高Ｈ_Ｃは、正極４の平均厚みの半分Ｐに等しい（Ｈ_Ｃ＝Ｐ）。すなわち、扇形Ｏ_１ＣＤにおける中心角θ_Ｃは、θ_Ｃ＝２ｃｏｓ^−１〔１−（Ｐ／ｒ）〕となる。

ここで、扇形Ｏ_１ＡＢにおける矢高Ｈ_Ａは、正極４の平均厚みの半分Ｐ及び負極合剤層５２の平均厚みｎの合計値に等しい（Ｈ_Ａ＝Ｐ＋ｎ）。すなわち、扇形Ｏ_１ＡＢにおける中心角θ_Ａは、θ_Ａ＝２ｃｏｓ^−１〔１−（（Ｐ＋ｎ）／ｒ）〕となる。

セパレータ６の突出量Ｗ１は、Ｗ１＝（１／２）・（ｒ・θ_Ｃ）＋（１／２）・（ｒ・θ_Ａ）で表されるため、θ_Ｃ及びθ_Ａのそれぞれに、前述の式を代入すると、Ｗ_１＝ｒ・ｃｏｓ^−１〔１−（Ｐ／ｒ）〕＋ｒ・ｃｏｓ^−１〔１−（（Ｐ＋ｎ）／ｒ）〕が導かれる。

すなわち、第１実施形態のように、セパレータ６の突出量Ｗ１が、「Ｗ_１≧ｒ・ｃｏｓ^−１〔１−（Ｐ／ｒ）〕＋ｒ・ｃｏｓ^−１〔１−（（Ｐ＋ｎ）／ｒ）〕」を満たすことにより、正極４を介在して対向しているそれぞれのセパレータ６のＸ１方向側の正極合剤層４２の端部から突出する部分が、それぞれ円弧形状を形成するときに、円弧形状の凸状の部分が接して、負極合剤層非形成部５１からＸ１方向側の正極４の端部までの経路が塞がれ、通常予見できない原因で蓄電素子に金属粉が混入し、該金属粉がＸ１方向側の負極合剤層非形成部５１の近傍に存在する場合であっても、該金属粉がＸ１方向側の正極４の端部まで移動（流動）することを抑制することができる。

すなわち、第１実施形態では、セパレータ６の半径ｒごとに、セパレータ６におけるＸ１方向側の正極合剤層４２の端部からの突出量Ｗ１を規定することにより、正極４を介在して対向するそれぞれのセパレータ６のＸ１方向側の正極合剤層４２の端部から突出する部分が円弧形状を形成して、それらの円弧形状の凸状の部分が接して、Ｘ１方向側の正極４の端部を覆い、負極合剤層非形成部５１からＸ１方向側の正極４の端部までの経路を塞ぐ態様を提供する。

また、セパレータ６の半径ｒが極端に小さい場合、セパレータ６のＸ１方向側の正極合剤層４２の端部から突出する部分が形成する円弧形状におけるＸ１方向側の端部が、負極合剤層非形成部５１に接しないで、負極合剤層５２に接する態様が生じ得る。しかし、このような態様の場合、セパレータ６におけるＸ１方向側の正極合剤層４２の端部からの突出量Ｗ１に余裕がないため、蓄電要素３の製造時に厳密な条件（例えば、正極、負極及びセパレータを巻回して蓄電要素を製造する場合は、部材を巻回する速度や、許容できる巻ズレ値等が制限されること）が必要になり、生産効率の観点から好ましくない。

＜第２実施形態＞
本発明の第二の一態様は、本発明の第一の態様に係る蓄電素子において、
前記セパレータの前記第二方向における第２端部（他端）は、前記正極合剤層より突出し、
前記セパレータの、前記正極合剤層から前記セパレータの第２端部までの突出量Ｗ２は、下記式（２）を満たす、蓄電素子である。
Ｗ２≧ｒ・ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）＋ｒ・ｃｏｓ^−１〔ｃｏｓ［ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）］−（Ｎ／ｒ）〕 ・・・式（２）
ａ ： セパレータの第２端部が突出している方向（第二方向）における、正極合剤層と負極合剤層の端縁間の距離
Ｎ ： 負極の平均厚みの１／２の値
ｒ ： セパレータのＴＤ方向（Ｙ方向）における円弧の半径

上記の本発明の第二の一態様によれば、通常予見できない原因で蓄電素子に金属粉が混入した場合であっても、該金属粉が正極まで移動（流動）することを抑制することにより、該金属粉に起因する蓄電素子の微小短絡による微量な容量の低下を抑制することができる。

第２実施形態に係る蓄電素子１００について図１〜図１０を参照しつつ説明する。

第２実施形態では、セパレータ６における正極合剤層４２のＸ２方向の端部からセパレータ６の第２端部までの突出量Ｗ２が規定されている蓄電素子１００について説明する。また、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を用い、説明を省略する。

負極５において負極合剤層形成部５２と負極集電箔とが重なる部分におけるＹ方向の幅は、負極５の平均厚みであり、負極５の平均厚みの半分をＮとする（図１０参照）。正極合剤層非形成部４１が突出する方向（Ｘ２方向）における、正極合剤層４２の端部から負極合剤層５２の端部までの距離をａとする（図１０参照）。

図９に示すように、正極合剤層非形成部４１が突出する方向（Ｘ２方向）における負極５の端部の近傍においては、負極集電箔の端部は、負極合剤層５２の端部とＸ方向において略同等の箇所に位置している。

通常予見できない原因で金属粉が混入して、該金属粉がＸ２方向における負極５の端部の近傍に存在する場合、該金属粉が正極４（特に、正極合剤層非形成部４１、及び、Ｘ２方向における正極合剤層４２の端部の近傍）まで移動（流動）する恐れがある。そして、該金属粉が正極４（特に、正極合剤層非形成部４１、及び、Ｘ２方向における正極合剤層４２の端部の近傍）まで移動（流動）することにより、該金属に起因して蓄電素子１００の微量な容量の低下が生じ得る恐れがある。

第２実施形態では、セパレータ６における正極合剤層４２のＸ２方向の端部からセパレータ６の第２端部までの突出量Ｗ２の値をｒ・ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）＋ｒ・ｃｏｓ^−１〔ｃｏｓ［ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）］−（Ｎ／ｒ）〕以上とすることにより、図９に示すように、通常予見できない原因で蓄電素子に金属粉が混入し、該金属粉がＸ２方向における負極５の端部の近傍に存在する場合であっても、該金属粉が、正極４まで移動（流動）することを抑制することができる。また、セパレータ６における正極合剤層４２のＸ２方向の端部からセパレータ６の第２端部までの突出量Ｗ２の値をｒ・ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）＋ｒ・ｃｏｓ^−１〔ｃｏｓ［ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）］−（Ｎ／ｒ）〕より大きくすると、それぞれの円弧が接触する部分の面積が大きくなり、Ｘ２方向側の負極５の端部から正極４までの経路をより確実に塞ぐことができる。なお、前記突出量Ｗ２はセパレータ６に沿った長さである。

つまり、図９に示すように、第２実施形態では、Ｘ２方向（正極合剤層非形成部４１が突出する方向）において、セパレータ６の第２端部を正極合剤層４２の端部から、突出量Ｗ２以上で突出させている。そして、正極４を介在して対向しているそれぞれのセパレータ６のＸ２方向側の正極合剤層４２の端部から突出する部分は、セパレータ６固有の半径（ｒ）に応じた円弧形状を形成する。これにより、セパレータ６のＸ２方向側の端部により形成されるそれぞれの円弧のＸ２方向側の端部が接し、Ｘ２方向側の負極５の端部から正極４までの経路は塞がれる。これにより、通常予見できない原因でＸ２方向側の負極５の端部の近傍に金属粉が存在しても、該金属粉が正極４まで移動（流動）することを防ぎ、該金属粉によって蓄電素子１００の容量が低下することを抑制することができる。

以下に、セパレータ６における突出量Ｗ２の規定について説明する。

図１０に示すように、セパレータ６のＸ２方向側の正極合剤層４２の端部から突出する部分は、Ｘ−Ｙ平面において、円弧形状を形成する。つまり、セパレータ６のＸ２方向における第２端部は、正極合剤層４２より突出し、正極合剤層４２よりＸ２方向に突出する部分に、負極５と対向する面を凹面とする第二湾曲部を有する。このときの円の中心をＯ_２とする。また、セパレータ６は、第１実施形態で用いるものと同じであるため、円Ｏ_１の半径と円Ｏ_２の半径とは等しい。

図１０に示すように、セパレータ６のＸ２方向側の正極合剤層４２の端部から突出する部分が円弧形状を形成することにより、負極５を介在して対向するそれぞれのセパレータ６の第２端部の端部が接する。この接する点をＧとする。

セパレータ６の絶縁層６２が正極合剤層４２と接している部分のうち、最もＸ２方向側の点とセパレータ６を介して対向し、基材６１の負極側の表面に位置する点をＨとする。Ｘ２方向側の正極合剤層４２の端部から突出するセパレータ６において負極合剤層５２と対向する基材６１の表面によって形成される円弧ＨＧをＸ１方向側に延長して、点Ｇを通ってＸ方向に平行な直線と交わる点をＦとする。点Ｈを通り、Ｘ方向に平行な直線がＸ２方向側でセパレータ６の基材６１の表面によって形成される円弧と交わる点をＩとする。また、点Ｉにおいて、Ｘ２方向における負極合剤層５２の端部と、セパレータ６の基材６１とは接している。点Ｏ_２を通り、Ｙ方向に平行な直線が、セパレータ６の基材６１の表面によって形成される円弧と交わる点をＪとする。

円弧ＨＩ、直線Ｏ_２Ｈ（円Ｏ_２の半径）及び直線Ｏ_２Ｉ（円Ｏ_２の半径）により、扇形Ｏ_２ＨＩが形成される。円弧ＦＧ、直線Ｏ_２Ｆ（円Ｏ_２の半径）及び直線Ｏ_２Ｇ（円Ｏ_２の半径）により、扇形Ｏ_２ＦＧが形成される。

扇形Ｏ_２ＦＧの矢高Ｈ_Ｆの値から、扇形Ｏ_２ＨＩの矢高Ｈ_Ｈの値を引いた値が、負極５の平均厚みの半分であるＮと等しくなれば、負極５を介在して対向するセパレータ６が正極合剤層４２の端部からＸ２方向側において、それぞれの円弧形状のＸ２方向側の端部が接して、Ｘ２方向側の負極５の端部から正極４までの経路が塞がれることになる。すなわち、第２実施形態は、扇形Ｏ_２ＦＧの矢高Ｈ_Ｆの値から、扇形Ｏ_２ＨＩの矢高Ｈ_Ｈの値を引いた値が、負極５の平均厚みの半分Ｎになるように、セパレータ６のＸ２方向側の正極合剤層４２の端部から突出量Ｗ２を設定することにより、それぞれの円弧が点Ｇで接するようにするものである。また、扇形Ｏ_２ＦＧの矢高Ｈ_Ｆの値から扇形Ｏ_２ＨＩの矢高Ｈ_Ｈの値を引いた値を負極５の平均厚みの半分Ｎの値より大きくすると、それぞれの円弧が接する部分の面積は大きくなり、Ｘ２方向側の負極５の端部から正極４までの経路をより確実に塞ぐことができる。なお、ここでは、Ｚ方向における、とあるＸ−Ｙ平面について述べたが、上記の接する部分は、他のＺ方向においても同様の状態が形成されている。

扇形Ｏ_２ＦＧの矢高Ｈ_Ｆの値から扇形Ｏ_２ＨＩの矢高Ｈ_Ｈの値を引いた値が、負極５の平均厚みの半分Ｎの値と等しい（Ｈ_Ｆ−Ｈ_Ｈ＝Ｎ）場合、セパレータ６の突出量Ｗ２は、扇形Ｏ_２ＨＩにおける円弧ＨＩの半分（すなわち円弧ＨＪ）と、扇形Ｏ_２ＦＧにおける円弧ＦＧの半分（すなわち円弧ＧＪ）との合計値と等しくなる。

一般に、扇形の円弧の長さ（ｌ）は、中心角（θ）と半径（ｒ）との積で表されることが知られている（ｌ＝ｒ・θ）。ここで、図１０に示すように、扇形Ｏ_２ＨＩにおける中心角をθ_Ｈ、扇形Ｏ_２ＦＧにおける中心角をθ_Ｆとすると、扇形Ｏ_２ＨＩにおける円弧ＨＩの半分（すなわち円弧ＨＪ）は、（１／２）・（ｒ・θ_Ｈ）と表され、同様に、扇形Ｏ_２ＦＧにおける円弧ＦＧの半分（すなわち円弧ＦＪ）は、（１／２）・（ｒ・θ_Ｆ）と表される。

セパレータ６の突出量Ｗ２は、扇形Ｏ_２ＨＩにおける円弧ＨＩの半分（すなわち円弧ＨＪ）と、扇形Ｏ_２ＦＧにおける円弧ＦＧの半分（すなわち円弧ＧＪ）との合計値と等しくなるため、Ｗ２＝（１／２）・（ｒ・θ_Ｈ）＋（１／２）・（ｒ・θ_Ｆ）となる。

また、一般に、扇形の弦（ｄ）は、中心角（θ）及び半径（ｒ）を用いて表されることが知られている（ｄ＝２ｒ・ｓｉｎ（θ／２））。さらに、この式を、中心角（θ）について展開すると、θ＝２ｓｉｎ^−１（ｄ／２ｒ）となる。

ここで、扇形Ｏ_２ＩＨにおける弦ＨＩは、Ｘ２方向における正極合剤層４２の端部から負極合剤層５２の端部までの距離ａに等しい（弦ＨＩ＝ａ）。すなわち、扇形Ｏ_２ＩＨにおける中心角θ_Ｈは、θ_Ｈ＝２ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）となる。

また、扇形Ｏ_２ＦＧにおける矢高Ｈ_Ｆは、負極５の平均厚みの半分Ｎと、扇形Ｏ_２ＨＩにおける矢高Ｈ_Ｈとの合計値である（Ｈ_Ｆ＝Ｎ＋Ｈ_Ｈ）。ここで、扇形の中心角（θ）は、θ＝２ｃｏｓ^−１（１−（Ｈ／ｒ））で表されるため、扇形Ｏ_２ＦＧにおける中心角θ_Ｆは、θ_Ｆ＝２ｃｏｓ^−１（１−（Ｈ_Ｆ／ｒ））となる。さらに、この式に、Ｈ_Ｆ＝Ｎ＋Ｈ_Ｈを代入し、θ_Ｆについて求めると、θ_Ｆ＝２ｃｏｓ^−１〔１−（１／ｒ）・（Ｎ＋Ｈ_Ｈ）〕となる。

ここで、扇形の矢高（Ｈ）は、Ｈ＝ｒ・（１−ｃｏｓ（θ／２））と表されるため、扇形Ｏ_２ＨＩの矢高Ｈ_Ｈは、Ｈ_Ｈ＝ｒ・（１−ｃｏｓ（θ_Ｈ／２））となる。さらに、θ_Ｈは、θ_Ｈ＝２ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）であるため、矢高Ｈ_Ｈは、Ｈ_Ｈ＝ｒ・（１−ｃｏｓ〔ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）〕）となる。

すなわち、θ_Ｆ＝２ｃｏｓ^−１〔１−（１／ｒ）・（Ｎ＋Ｈ_Ｈ）〕に、Ｈ_Ｈ＝ｒ・（１−ｃｏｓ〔ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）〕）を代入し、扇形Ｏ_２ＦＧにおける中心角θ_Ｆについて求めると、以下のようになる。
θ_Ｆ＝２ｃｏｓ^−１〔１−（１／ｒ）・（Ｎ＋Ｈ_Ｈ）〕
＝２ｃｏｓ^−１〔１−（Ｎ／ｒ）−（１／ｒ）Ｈ_Ｈ〕
＝２ｃｏｓ^−１〔１−（Ｎ／ｒ）−（１／ｒ）［ｒ・（１−ｃｏｓ［ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）］）］〕
＝２ｃｏｓ^−１〔１−（Ｎ／ｒ）−（１−ｃｏｓ［ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）］）〕
＝２ｃｏｓ^−１〔−（Ｎ／ｒ）＋ｃｏｓ［ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）］〕
＝２ｃｏｓ^−１〔ｃｏｓ［ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）］−（Ｎ／ｒ）〕

これらから、セパレータ６の突出量Ｗ２は、以下のように導かれる。
Ｗ２＝（１／２）・（ｒ・θ_Ｈ）＋（１／２）・（ｒ・θ_Ｆ）
＝ｒ・ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）＋ｒ・ｃｏｓ^−１〔１−（１／ｒ）・（Ｎ＋Ｈ_Ｈ）〕
＝ｒ・ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）＋ｒ・ｃｏｓ^−１〔１−（１／ｒ）・（Ｎ＋ｒ・［１−ｃｏｓ（θ_Ｈ／２）］）〕
＝ｒ・ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）＋ｒ・ｃｏｓ^−１〔１−（Ｎ／ｒ）−［１−ｃｏｓ（θ_Ｈ／２）］〕
＝ｒ・ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）＋ｒ・ｃｏｓ^−１〔ｃｏｓ（θ_Ｈ／２）−（Ｎ／ｒ）〕
＝ｒ・ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）＋ｒ・ｃｏｓ^−１〔ｃｏｓ［ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）］−（Ｎ／ｒ）〕

すなわち、第２実施形態のように、セパレータ６の突出量Ｗ２が、「Ｗ２≧ｒ・ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）＋ｒ・ｃｏｓ^−１〔ｃｏｓ［ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）］−（Ｎ／ｒ）〕」を満たすことにより、負極５を介在して対向するそれぞれのセパレータ６のＸ２方向側の正極合剤層４２の端部から突出する部分が、それぞれ円弧形状を形成するときに、円弧形状のＸ２方向側の端部が接して、Ｘ２方向側の負極５の端部から正極４（特に、正極合剤層非形成部４１、及び、Ｘ２方向における正極合剤層４２の端部の近傍）までの経路が塞がれ、通常予見できない原因でＸ２方向側の負極５の端部の近傍に金属粉が存在する場合であっても、該金属粉が正極４まで移動（流動）することを抑制できる。

すなわち、第２実施形態では、セパレータ６固有の半径（ｒ）ごとに、セパレータ６のＸ２方向側の正極合剤層４２の端部からの突出量Ｗ２を規定することにより、負極５を介在して対向するそれぞれのセパレータ６のＸ２方向側の正極合剤層４２の端部から突出する部分が円弧形状を形成して、それらの円弧形状のＸ２方向側の端部が接して、Ｘ２方向側の負極５の端部を覆い、Ｘ２方向側の負極５の端部から正極４（特に、正極合剤層非形成部４１、及び、Ｘ２方向における正極合剤層４２の端部の近傍）までの経路を塞ぐ態様を提供する。

＜第３実施形態＞
本発明の第三の一態様は、
本発明の第一又は第二の態様に係る蓄電素子において、
前記セパレータの前記正極合剤層の端部から前記セパレータの前記第１端部までの前記突出量Ｗ１は、前記セパレータの前記正極合剤層の端部から前記セパレータの前記第２端部までの前記突出量Ｗ２より大きい、蓄電素子である。

上記の本発明の第三の一態様によれば、セパレータの余分な突出量を削減することによる蓄電素子の低コスト化、及び、正極合剤層及び負極合剤層の寸法を大きくすることによる蓄電素子の高エネルギー密度化を達成することができる。

セパレータ６のＸ１方向側における正極合剤層４２の端部からセパレータ６の第１端部までの突出量Ｗ１をｒ・ｃｏｓ^−１〔１−（Ｐ／ｒ）〕＋ｒ・ｃｏｓ^−１〔１−（（Ｐ＋ｎ）／ｒ）〕以上とすることにより、負極合剤層非形成部５１からＸ１方向側の正極４の端部までの経路を塞ぐことができる。セパレータ６のＸ２方向側における正極合剤層４２の端部からセパレータ６の第２端部までの突出量Ｗ２をｒ・ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）＋ｒ・ｃｏｓ^−１〔ｃｏｓ［ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）］−（Ｎ／ｒ）〕以上とすることにより、Ｘ２方向側の負極５の端部から正極４（特に、正極合剤層非形成部４１、及び、Ｘ２方向における正極合剤層４２の端部の近傍）までの経路を塞ぐことができる。

Ｘ２方向における正極合剤層４２の端部から負極合剤層５２の端部までの距離がａで、Ｘ１方向における正極合剤層４２の端部から負極合剤層５２の端部までの距離がａである場合（Ｘ１方向及びＸ２方向の双方における正極合剤４２の端部から負極合剤層５２の端部までの距離が同じである場合）、セパレータ６の突出量Ｗ１は、セパレータ６の突出量Ｗ２と比較して大きな値になる。

すなわち、セパレータ６の突出量Ｗ１をｒ・ｃｏｓ^−１〔１−（Ｐ／ｒ）〕＋ｒ・ｃｏｓ^−１〔１−（（Ｐ＋ｎ）／ｒ）〕以上、セパレータ６の突出量Ｗ２をｒ・ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）＋ｒ・ｃｏｓ^−１〔ｃｏｓ［ｓｉｎ^−１（ａ／２ｒ）］−（Ｎ／ｒ）〕以上とし、突出量Ｗ１を突出量Ｗ２よりも大きくすることにより、セパレータの余分な突出量を削減することによる蓄電素子の低コスト化、及び、正極合剤層及び負極合剤層の寸法を大きくすることによる蓄電素子の高エネルギー密度化を達成することができる。

＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術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、例えば次のような種々の態様も含まれる。

上記実施形態では、蓄電素子１及び１００がリチウムイオン電池である例を挙げた。しかしこれに限らず、蓄電素子１及び１００は、ニッケル水素電池等の他の二次電池でもよく、一次電池であってもよい。また、キャパシタ等でもよい。

上記実施形態では、蓄電素子１の蓄電要素３は、正極４と負極５とをセパレータ６を介して巻回することにより扁平形状に形成した巻回型蓄電要素３としたが、これに限らず、例えば、蓄電要素３は、正極４と負極５とをセパレータ６を介して積層して形成される積層型蓄電要素であってもよい。また、上記実施形態では、蓄電素子１は蓄電要素３を１個備えているが、これに限らず、蓄電素子１は蓄電要素３を複数個備えていてもよい。

また、本発明は、複数の上記の蓄電素子を備える蓄電装置としても実現することができる。蓄電装置の一実施形態を図１１に示す。図１１において、蓄電装置１１１１は、複数の蓄電ユニット１１１を備えている。それぞれの蓄電ユニット１１１は、複数の蓄電素子１又は１００を備えている。蓄電装置１１１１は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車用電源として搭載することができる。つまり、本発明は、上記の蓄電装置を備える自動車としても実現することができる。

なお、本明細書に記載の実施形態は、セパレータにより形成される円弧の半径ｒを用いて、正極−負極間の経路を塞ぐように、セパレータの突出量Ｗ１或いはＷ２を規定するものである。そして、本明細書及び図面に記載される実施形態では、正極−負極間の経路は完全に塞がれる形態を示している。実際の蓄電素子においては、蓄電要素を製造する過程において正極、負極及びセパレータの位置がわずかにずれ得ること等が生じることにより、必ずしも正極−負極間の経路は完全に塞がれる形態になるとは限らないが、本発明におけるセパレータの突出量の算出方法に基づいて、セパレータの突出量を規定することにより、正極−負極間の経路は塞がれる傾向になり、通常予見できない原因で蓄電素子に金属粉が混入した場合であっても、金属粉が正極まで移動（流動）する恐れを低減することができる。

本発明により、容量が低下することが抑制された蓄電素子が得られるので、この蓄電素子は、電気自動車用電源、電子機器用電源、電力貯蔵用電源等に有効に利用できる。

１、１００ 蓄電素子
１１１ 蓄電ユニット
１１１１ 蓄電装置
２ 外装体
２１ ケース本体
２２ 蓋体
３ 蓄電要素
４ 正極
４１ 正極合剤層非形成部
４２ 正極合剤層
５ 負極
５１ 負極合剤層非形成部
５２ 負極合剤層
６ セパレータ
６１ 基材
６２ 絶縁層
７ 正極端子
８ 負極端子
９ 正極集電体
１０ 負極集電体
１１ （正極用）クリップ
１２ （負極用）クリップ

Claims (6)

1. 負極集電箔の両面それぞれに、負極合剤層と、合剤層非形成部とを有する負極と、
   正極集電箔の両面それぞれに、正極合剤層を有する正極と、
   前記負極と前記正極との間に介在されるセパレータと、を備え、
   前記セパレータは、基材と、絶縁層とを有し、
   前記絶縁層は、前記基材の前記正極に対向する表面に形成され、
   前記絶縁層は、無機粒子及びバインダーを有し、
   前記負極、前記セパレータ、及び前記正極が、第一方向に積層され、
   前記負極の各面において、前記負極合剤層と前記合剤層非形成部とが、前記第一方向と直交する第二方向に隣接して配置され、
   前記セパレータが、前記第二方向における該セパレータの一端において、前記正極合剤層より前記第二方向に突出し、
   前記セパレータは、前記正極合剤層より前記第二方向に突出する部分に、前記負極と対向する面を凹面とする第一湾曲部を有し、
   前記第一方向に隣接するセパレータの前記第一湾曲部同士が当接している、蓄電素子。
2. 前記セパレータの一端が前記合剤層非形成部の表面に当接している請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記セパレータの前記第二方向における他端は、前記正極合剤層より突出し、前記正極合剤層より前記第二方向に突出する部分に、前記負極と対向する面を凹面とする第二湾曲部を有する請求項１又は請求項２に記載の蓄電素子。
4. 前記第一方向に隣接するセパレータの前記第一湾曲部同士が接合していない、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
5. 複数の請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の蓄電素子を備える、蓄電装置。
6. 請求項５に記載の蓄電装置を備える自動車。
   
   
   

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