JP6958165B2 - 蓄電素子 - Google Patents

Description

本発明は、容器及び容器に収容された電極体を備える蓄電素子に関する。

特許文献１には、例えば、巻回式の電極体における正極側の端部に配置した押さえ部材によって、セパレータの端縁から負極板までの間のいずれかの位置を電極体の側方から押さえる構造が開示されている。特許文献１では、上記構造により、金属粉等の異物に起因する不具合の発生が抑制される旨が記載されている。

特開２０１６−１７８０２５号公報

巻回型の電極体のように、正極板と負極板とがセパレータを介して積層された電極体では、上述のように、金属片または金属粉などの導電性の異物（コンタミネーション）に起因する不具合の問題に加え、セパレータの熱収縮の問題も存在する。つまり、何らかの異常により電極体が高温になった場合、正極板と負極板とを絶縁しているセパレータが熱により収縮し、その結果、正極板と負極板との接触等に起因して、蓄電素子がさらに不安定な状態になる可能性がある。さらにセパレータの熱収縮及びコンタミネーションの電極体の内部への侵入は、電極体の正極側及び負極側のそれぞれで生じ得る。

この問題について、本願発明者らが鋭意検討した結果、電極体の正極側及び負極側では、正極板及び負極板の端縁の位置関係が同じではないため、セパレータの熱収縮等の問題に関し、正極側及び負極側のそれぞれに適した対策が必要であることを見出した。

本発明は、上記従来の課題を考慮し、容器及び容器に収容された電極体を備える蓄電素子であって、安全性が向上された蓄電素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、容器と、前記容器に収容された電極体であって、負極板及び正極板と、前記負極板及び前記正極板の間に配置されたセパレータとが積層されることで形成された電極体と、前記容器の内部において、前記電極体の側方に配置された側方部材と、前記負極板の端部である負極端部と接合された導電部材とを備え、前記側方部材は、前記電極体の、前記側方から見た場合における、前記セパレータの前記負極端部側の端縁よりも内側の位置を押圧する凸部であって、前記セパレータの前記端縁に沿う方向に長尺状の凸部を有する。

この構成によれば、側方部材は、セパレータの端縁に沿って長尺状の凸部を有し、その凸部が、電極体の負極側におけるセパレータの端部を押圧することができる。これにより、例えば、側方部材による押圧力が効率よくセパレータの端縁に与えられ、その結果、電極体の負極側におけるセパレータの熱収縮が抑制される。また、電極体の負極側において、積層方向で隣り合うセパレータの端縁同士またはセパレータの端縁と極板（正極板または負極板）との隙間が閉じられる可能性が向上するため、コンタミネーションの電極体内部への侵入が抑制され、その結果、コンタミネーションに起因する不具合の発生可能性が低下する。このように、本態様に係る蓄電素子は、安全性が向上された蓄電素子である。

また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記凸部は、前記電極体の、前記側方から見た場合における、前記正極板よりも外側の位置を押圧する、としてもよい。

この構成によれば、例えば、負極端部から見て正極板よりも手前の位置で、セパレータの端縁同士が閉じられる。これにより、例えば、負極端部と導電部材との接合工程において生じた銅コンタミネーションが、正極板における、負極端部に近い部分に到達し難くなる。従って、銅コンタミネーションが正極板に接触することに起因する微短絡の発生が抑制される。

また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記負極板は、負極合材層形成部を有し、前記凸部は、前記電極体の、前記側方から見た場合における、前記負極合材層形成部が存在する位置を押圧する、としてもよい。

ここで、導電部材と接合される負極端部は、負極板における合材層非形成部であり、薄くかつ柔らかい部分である。本態様に係る側方部材の凸部は、この薄くかつ柔らかい部分である負極端部よりも内側の、合材層形成部が積層された部分の存在範囲を側方から押圧するため、セパレータをよりしっかりと押さえることができる。

また、本発明の一態様に係る蓄電素子は、容器と、前記容器に収容された電極体であって、負極板及び正極板と、前記負極板及び前記正極板の間に配置されたセパレータとが積層されることで形成された電極体と、前記容器の内部において、前記電極体の側方に配置された側方部材と、前記正極板の端部である正極端部と接合された導電部材とを備え、前記負極板は、負極合材層形成部を有し、前記正極板は、正極合材層形成部を有し、前記側方部材は、前記セパレータの前記正極端部側の端縁に沿う方向に長尺状の凸部を有し、前記凸部は、前記電極体の、前記側方から見た場合における、前記負極合材層形成部が存在し、かつ、前記正極合材層形成部が存在しない位置を押圧する。

この構成によれば、側方部材は、セパレータの端縁に沿って長尺状の凸部を有し、その凸部が、電極体の正極側におけるセパレータの端部を押圧することができる。これにより、例えば、側方部材が蓄電素子に与える押圧力が効率よくセパレータの端縁に与えられ、その結果、電極体の正極側におけるセパレータの熱収縮が抑制される。また、側方部材の凸部は、正極合材層形成部よりも外側（正極端部が存在する範囲）を押圧するため、電極体を正極端部側から見た場合において、正極合材層形成部よりも手前の位置でセパレータが押さえられる。これにより、例えば電解液中を移動する銅コンタミネーションが正極合材層形成部に到達し難くなる。その結果、銅コンタミネーションに起因する不具合の発生可能性が低下する。

ここで、導電部材と接合される正極端部は、正極板における合材層非形成部であり、薄くかつ柔らかい部分である。本態様に係る側方部材の凸部は、この薄くかつ柔らかい部分である正極端部及びセパレータのみが積層された部分よりも内側である、負極合材層形成部が積層された部分の存在範囲を側方から押圧する。そのため、電極体の、銅コンタミネーションのイオン化が生じやすい正極側において、セパレータが正極合材層形成部よりも外側でしっかりと押さえられ、その結果、銅コンタミネーションに起因する微短絡等の不具合が、より確実に抑制される。

また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記側方部材は、前記電極体の、前記側方から見た場合における、前記正極合材層形成部が存在する範囲を、前記凸部が押圧しない位置に前記凸部を有する、としてもよい。

この構成によれば、例えば、電極体を側方から見た場合において、側方部材は、正極合材層形成部の外側の位置でセパレータを押さえ、かつ、正極合材層形成部の存在する範囲を押さえない。従って、側方部材が蓄電素子に与える押圧力を、セパレータの端縁を押さえるための力として効率よく使うことができ、かつ、例えば、側方部材が電極体を過度に押圧することによる、正極板または負極板の損傷等の不具合を生じさせないことができる。

また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記電極体は前記負極板、前記正極板及び前記セパレータが巻回軸周りに巻回されることで形成されており、前記凸部は、長手方向における中央部分の突出量が、他の部分よりも大きく形成されている、としてもよい。

この構成によれば、側方部材の凸部の形状が、中央部分が他より突出した形状であることで、巻回型の電極体において凹みやすい部分である中央部をより確実に押さえることができる。つまり、側方部材の凸部によるセパレータを押さえる効果の実効性が向上する。

本発明によれば、容器及び容器に収容された電極体を備える蓄電素子であって、安全性が向上された蓄電素子を提供することができる。

実施の形態に係る蓄電素子の構成を、容器本体を分離して示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電素子の容器本体内方に配置されている構成を、スペーサを分離して示す斜視図である。 実施の形態に係る正極集電体及び負極集電体の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係る電極体の構成概要を示す斜視図である。 実施の形態に係るスペーサの平面図である。 実施の形態に係る蓄電素子におけるスペーサの配置位置を示す蓄電素子の部分断面図である。 実施の形態に係る電極体の負極側におけるスペーサの凸部の位置の一例を示す図である。 実施の形態に係る電極体の正極側におけるスペーサの凸部の位置の一例を示す図である。 実施の形態の変形例１に係るスペーサの構成を示す正面図である。 実施の形態の変形例２に係るスペーサが有する凸部の構成を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電素子について説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。

また、以下で説明する実施の形態及びその変形例は、本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態及びその変形例で示される形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、以下実施の形態での説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対の電極端子の並び方向、一対の集電体の並び方向、電極体の両端部（一対の合材層非形成部）の並び方向、電極体の巻回軸方向、または、容器の短側面の対向方向をＸ軸方向と定義する。また、容器の長側面の対向方向、容器の短側面の短手方向、または、容器の厚さ方向をＹ軸方向と定義する。また、蓄電素子の容器本体と蓋板との並び方向、容器の短側面の長手方向、集電体の脚部の延設方向、または、上下方向をＺ軸方向と定義する。これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに交差（本実施の形態では直交）する方向である。なお、使用態様によってはＺ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Ｚ軸方向を上下方向として説明する。また、以下の説明において、例えば、Ｘ軸方向プラス側とは、Ｘ軸の矢印方向側を示し、Ｘ軸方向マイナス側とは、Ｘ軸方向プラス側とは反対側を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。

（実施の形態）
［１．蓄電素子の全般的な説明］
まず、図１、図２Ａ及び図２Ｂを用いて、実施の形態に係る蓄電素子１００の全般的な説明を行う。図１は、実施の形態に係る蓄電素子１００の構成を、容器本体１１０を分離して示す斜視図である。図２Ａは、実施の形態に係る蓄電素子１００の容器本体１１０内方に配置されている構成を、スペーサ５００及び６００を分離して示す斜視図である。図２Ｂは、実施の形態に係る正極集電体７００及び負極集電体８００の外観を示す斜視図である。

蓄電素子１００は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子１００は、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）またはプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車用電源や、電子機器用電源、電力貯蔵用電源などに使用される。なお、蓄電素子１００は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。また、蓄電素子１００は、二次電池ではなく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。また、本実施の形態では、直方体形状（角型）の蓄電素子１００を図示しているが、蓄電素子１００の形状は、特に限定されず、円柱形状や長円柱形状等であってもよいし、ラミネート型の蓄電素子とすることもできる。

図１に示すように、蓄電素子１００は、容器本体１１０及び蓋板１２０を有する容器１０１と、正極端子２００と、正極ガスケット２１０と、負極端子３００と、負極ガスケット３１０と、電極体４００と、スペーサ５００及び６００とを備えている。また、図２Ａに示すように、蓄電素子１００は、さらに、正極集電体７００と、負極集電体８００とを備えている。

なお、容器１０１の内部には、電解液（非水電解質）が封入されているが、図示は省略する。なお、当該電解液としては、蓄電素子１００の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。また、上記の構成要素の他、容器１０１内に電解液を注入するための注液部、または、電極体４００等を包み込む絶縁フィルムなどが配置されていてもよい。

容器１０１は、矩形筒状で底を備える容器本体１１０と、容器本体１１０の開口を閉塞する板状部材である蓋板１２０とで構成された直方体形状（箱型）のケースである。具体的には、蓋板１２０は、Ｘ軸方向に延設された平板状かつ矩形状の壁部であり、容器本体１１０のＺ軸方向プラス側に配置されている。また、蓋板１２０には、容器１０１内方の圧力を開放するガス排出弁１９０が設けられている。容器本体１１０は、Ｚ軸方向マイナス側に平板状かつ矩形状の底壁部、Ｙ軸方向両側の側面に平板状かつ矩形状の長側壁部、及び、Ｘ軸方向両側の側面に平板状かつ矩形状の短側壁部の５つの壁部を有している。

また、容器１０１は、電極体４００、スペーサ５００、６００、正極集電体７００及び負極集電体８００等を容器本体１１０の内方に収容後、容器本体１１０と蓋板１２０とが溶接等されることにより、内部を密封することができる構造を有している。なお、容器本体１１０及び蓋板１２０の材質は特に限定されず、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板など溶接可能な金属が採用される。また、容器本体１１０及び蓋板１２０の材質として、樹脂が用いられてもよい。

正極端子２００は、電極体４００の正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子３００は、電極体４００の負極に電気的に接続された電極端子である。正極端子２００及び負極端子３００は、電極体４００の上方に配置された蓋板１２０に取り付けられている。

具体的には、正極端子２００は、正極ガスケット２１０を介して蓋板１２０に固定されており、蓋板１２０を貫通する軸部によって正極集電体７００と接続されている。負極端子３００は、負極ガスケット３１０を介して蓋板１２０に固定されており、蓋板１２０を貫通する軸部によって負極集電体８００と接続されている。

正極ガスケット２１０は、蓋板１２０と正極端子２００及び正極集電体７００との間に配置された、絶縁性の封止部材である。正極ガスケット２１０は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、または、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等の樹脂などによって形成されている。なお、負極ガスケット３１０についても、正極ガスケット２１０と同様の構成を有するため、詳細な説明は省略する。

正極集電体７００は、電極体４００の正極板の端部と接合された導電部材の一例であり、負極集電体８００は、電極体４００の負極板の端部と接合された導電部材の一例である。図２Ｂに示すように、負極集電体８００は、電極体４００と接合される部位である脚部８２０を有し、正極集電体７００は、図２Ｂに示すように、電極体４００と接合される部位である脚部７２０を有している。

電極体４００と、正極集電体７００及び負極集電体８００それぞれとの接合の手法として、例えば超音波接合が用いられる。なお、当該接合の手法は、超音波接合に限定されず、例えば、抵抗溶接またはクリンチ接合等の各種の手法が採用され得る。また、電極体４００の構成については、図４を用いて後述する。

スペーサ５００及び６００は、電極体４００をＸ軸方向の両端から挟み込むように、電極体４００の両端部と容器１０１の両側壁との間に配置された部材である。

スペーサ５００及び６００は、例えばＰＰ、ＰＰＳ、ＰＥＴ、セラミック、およびそれらの複合材料などの絶縁性の材料で形成されている。つまり、スペーサ５００及び６００は、電極体４００、正極集電体７００及び負極集電体８００と容器１０１とを絶縁する。また、スペーサ５００及び６００は、電極体４００、正極集電体７００及び負極集電体８００と容器１０１との間のスペースを埋めることにより、電極体４００、正極集電体７００及び負極集電体８００が容器１０１に対して振動しないように支持する。

また、スペーサ５００及び６００のそれぞれは、電極体４００の側方に位置する側壁部を有している。具体的には、図２Ａに示すように、スペーサ５００は、Ｘ軸方向において電極体４００と対向するスペーサ本体部５１０と、Ｙ軸方向において電極体４００を挟む一対の側壁部５２０とを有する。同様に、スペーサ６００は、Ｘ軸方向において電極体４００と対向するスペーサ本体部６１０と、Ｙ軸方向において電極体４００を挟む一対の側壁部６２０とを有する。

一対の側壁部５２０のそれぞれには凸部５５０が配置されており、一対の側壁部６２０のそれぞれには凸部６５０が配置されている。これら凸部５５０及び６５０は、電極体４００のセパレータの端部を押さえる役目を有している。なお、一対の側壁部５２０のそれぞれ、及び、一対の側壁部６２０のそれぞれは、側方部材の一例である。スペーサ５００及び６００と電極体４００との構造上の関係については、図４〜図７を用いて後述する。

［２．電極体の構成］
次に、実施の形態に係る電極体４００の構成について、図３を用いて説明する。図３は、実施の形態に係る電極体４００の構成概要を示す斜視図である。なお、図３では、積層されて巻回された極板等の要素を一部展開して図示している。また、図３において符号Ｗが付された一点鎖線は、電極体４００の巻回軸を表している。巻回軸Ｗは、極板等を巻回する際の中心軸となる仮想的な軸であり、本実施の形態では、電極体４００の中心を通るＸ軸に平行な直線である。つまり、本実施の形態において、「巻回軸Ｗの方向」は、「Ｘ軸方向」と同義である。

電極体４００は、正極板４１０と負極板４２０との間にセパレータ４５０を介在させた状態で巻回されて形成されている。より具体的には、本実施の形態では、電極体４００は、図３に示すように、セパレータ４５０ａと、負極板４２０と、セパレータ４５０ｂと、正極板４１０とがこの順に積層され、かつ、巻回されることで形成されている。つまり、本実施の形態では、セパレータ４５０として、長尺帯状のセパレータが２枚用いられており、図３では、これら２枚を区別するために、それぞれセパレータ４５０ａ及びセパレータ４５０ｂと表記されている。従って、以下、「セパレータ４５０」という場合は、セパレータ４５０ａ及びセパレータ４５０ｂの少なくとも一方を意味する。なお、電極体４００の最外周は、１周以上巻かれたセパレータ４５０によって形成されている。

また、図３に示すように、電極体４００は、巻回軸Ｗと直交する方向に扁平な形状である。つまり、電極体４００は、巻回軸Ｗの方向から見た場合に、全体として長円形状であり、長円形状の直線部分が平坦な形状となり、長円形状の曲線部分が湾曲した形状となる。このため、電極体４００は、対向する一対の湾曲部（巻回軸Ｗを挟んでＺ軸方向で対向する部分）と、一対の湾曲部の間の部分である中間部とを有している。

本実施の形態において、正極板４１０は、アルミニウムからなる長尺帯状の金属箔（正極基材層４１１）の表面に、正極活物質を含む正極合材層が形成された合材層形成部４１４を含む。合材層形成部４１４は正極合材層形成部の一例である。負極板４２０は、銅からなる長尺帯状の金属箔（負極基材層４２１）の表面に、負極活物質を含む負極合材層が形成された合材層形成部４２４を含む。合材層形成部４２４は負極合材層形成部の一例である。電極体４００に用いられる正極活物質及び負極活物質としては、蓄電素子１００の性能を損なうものでなければ適宜公知の材料を使用できる。

また、本実施の形態では、セパレータ４５０ａ及び４５０ｂは、樹脂からなる微多孔性のシートを基材として有している。

このように構成された電極体４００において、より具体的には、正極板４１０と負極板４２０とは、セパレータ４５０ａまたは４５０ｂを介し、巻回軸Ｗの方向に互いにずらして巻回されている。そして、正極板４１０及び負極板４２０は、それぞれのずらされた方向の端部に、基材層の、合材層が形成されていない部分である合材層非形成部を有する。

具体的には、正極板４１０は、巻回軸Ｗの方向の一端（Ｘ軸方向マイナス側の端部）に、正極合材層が形成されていない合材層非形成部４１１ａを有している。また、負極板４２０は、巻回軸Ｗの方向の他端（Ｘ軸方向プラス側の端部）に、負極合材層が形成されていない合材層非形成部４２１ａを有している。

つまり、正極板４１０の露出した金属箔（合材層非形成部４１１ａ）の層によって正極集束部が形成され、負極板４２０の露出した金属箔（合材層非形成部４２１ａ）の層によって負極集束部が形成されている。正極集束部を構成する合材層非形成部４１１ａは、正極端部の一例であり、正極集電体７００と接合される。負極集束部を構成する合材層非形成部４２１ａは、負極端部の一例であり、負極集電体８００と接合される。

なお、本実施の形態では、電極体４００の断面形状として長円形状を図示しているが、楕円形状、円形状、多角形状などでもよい。また、電極体４００の形状は巻回型に限らず、平板状極板を積層した積層型（スタック型）であってもよいし、極板を蛇腹状に折り畳んだ形状（つづら折り形状）であってもよい。

［３．スペーサと電極体との構造上の関係］
次に、本実施の形態に係るスペーサ５００及び６００と電極体４００との構造上の関係等について、図４〜図７を用いて説明する。

図４は、実施の形態に係るスペーサ６００の平面図であり、図５は、実施の形態に係る蓄電素子１００におけるスペーサ６００の配置位置を示す蓄電素子１００の部分断面図である。なお、図５は、図１に示すＶ−Ｖ線を通るＸＹ平面における蓄電素子１００の部分断面が図示されている。また、本実施の形態において、スペーサ５００及びスペーサ６００の、全体的な構成及び配置の態様は共通する。そのため、図５及び図６では、スペーサ５００及び６００のうちの負極側のスペーサ６００のみを図示し、正極側のスペーサ５００についての図示及び説明は省略する。また、図５では、電極体４００のおおよその形状がドットを付した領域で表されている。

図４及び図５に示すように、スペーサ６００は、それぞれが電極体４００の側方に位置する一対の側壁部６２０を有し、一対の側壁部６２０のそれぞれには電極体４００に向けて突出する凸部６５０が配置されている。凸部６５０は、セパレータ４５０の合材層非形成部４２１ａ側の端縁に沿う方向（Ｚ軸方向）に長尺状に形成されており（図２Ａ、図３参照）、電極体４００を側方から押圧するようにスペーサ６００に配置されている。つまり、凸部６５０は、側壁部６２０において、巻回軸Ｗに直交する方向に延設されたリブである、と言うこともできる。

また、スペーサ６００が有する一対の凸部６５０は、図４及び図５に示すように、一対の側壁部６２０においてＸ軸方向における同じ位置に（つまり、Ｙ軸方向で対向する位置に）設けられている。スペーサ５００についても同様に、一対の凸部５５０は、一対の側壁部５２０において、Ｘ軸方向における同じ位置に（つまり、Ｙ軸方向で対向する位置に）設けられている。

具体的には、スペーサ６００の側壁部６２０において凸部６５０が配置された部分は、容器本体１１０の内面と電極体４００との間に挟まれており、その結果、凸部６５０は、電極体４００の所定の位置を押圧する状態となっている。より詳細には、一対の凸部６５０が押える位置（図５における一点鎖線の位置）は、電極体４００の負極側におけるＹ軸方向の両側の傾斜部よりも内側（Ｘ軸方向マイナス側）である。また、一対の凸部６５０が押える位置は、図５に示すように、２つの束に分けられた合材層非形成部４２１ａの間の２つの傾斜部よりも内側である。すなわち、電極体４００を形成する要素（正極板４１０、負極板４２０、及びセパレータ４５０）の密度が高い部分、言い換えると、比較的に固い部分を、一対の凸部６５０が押えることで、セパレータ４５０をよりしっかりと押さえることができる。これにより、一対の凸部６５０によるセパレータ４５０の熱収縮の抑制効果が向上される。また、本実施の形態において、電極体４００の正極側に配置されたスペーサ５００は、スペーサ６００と同様の態様で配置されている。すなわち、一対の凸部５５０のそれぞれが、電極体４００の正極側における、Ｙ軸方向の両側の傾斜部、及び、２つの束に分けられた合材層非形成部４１１ａの間の２つの傾斜部よりも内側（Ｘ軸方向プラス側）を押圧する状態となっている。これにより、一対の凸部５５０によるセパレータ４５０の熱収縮の抑制効果が向上される。

次に、電極体４００に対する凸部６５０及び凸部５５０の押圧位置の例のそれぞれを、セパレータ４５０の端縁及び極板の合材層形成部（４１４、４２４）の端縁等との関係に着目して図６及び図７を用いて説明する。

図６は、実施の形態に係る電極体４００の負極側におけるスペーサ６００の凸部６５０の位置の一例を示す図である。図７は、実施の形態に係る電極体４００の正極側におけるスペーサ５００の凸部５５０の位置の一例を示す図である。なお、図６及び図７において、正極集電体７００及び負極集電体８００の図示は省略されており、正極板４１０及び負極板４２０等の電極体４００の構成要素は、凸部６５０または５５０との位置関係等が明確になるように、簡易的に図示されている。図６及び図７に関する補足事項は、後述する図９についても適用される。

図６に示すように、スペーサ６００の側壁部６２０に配置された凸部６５０は、セパレータ４５０の端部を押さえるよう配置されており、これにより、電極体４００の負極側におけるセパレータ４５０の熱収縮等が抑制される。

具体的には、スペーサ６００が有する凸部６５０は、電極体４００における、セパレータ４５０の合材層非形成部４２１ａ側（Ｘ軸方向プラス側）の端縁よりも内側の位置を押圧する。つまり、図６に示すように、セパレータ４５０の端縁の位置Ｐａよりも内側（Ｘ軸方向において、位置Ｐａよりも電極体４００の中心に近い位置）に、凸部６５０が配置される。

このように、本実施の形態に係る蓄電素子１００は、容器１０１と、容器１０１に収容された電極体４００であって、負極板４２０及び正極板４１０と、負極板４２０及び正極板４１０の間に配置されたセパレータ４５０とが積層されることで形成された電極体４００と、容器１０１の内部において電極体４００の側方に配置された側方部材（側壁部６２０）と、負極板４２０の端部である合材層非形成部４２１ａと接合された負極集電体８００とを備える。側壁部６２０は、電極体４００の、側方から見た場合における、セパレータ４５０の合材層非形成部４２１ａ側の端縁よりも内側の位置を押圧する凸部６５０であって、セパレータ４５０の当該端縁に沿う方向に長尺状の凸部６５０を有する。なお、本実施の形態において側方部材の一例である側壁部６２０は、スペーサ６００の一部として蓄電素子１００に備えられている。

このように、本実施の形態において、スペーサ６００が有する側壁部６２０は、セパレータ４５０の端縁に沿って長尺状の凸部６５０を有し、その凸部６５０が、電極体４００の負極側におけるセパレータ４５０の端部を押圧することができる。これにより、例えば、側壁部６２０による押圧力が効率よくセパレータ４５０の端部に与えられ、その結果、電極体４００の負極側におけるセパレータ４５０の熱収縮が抑制される。また、電極体４００の負極側において、積層方向で隣り合うセパレータ４５０の端縁同士またはセパレータ４５０の端縁と極板（正極板４１０または負極板４２０）との隙間が閉じられる可能性が向上する。これにより、コンタミネーションの電極体４００内部への侵入が抑制され、その結果、コンタミネーションに起因する不具合の発生可能性が低下する。具体的には、例えば微小な金属片であるコンタミネーションが正極板４１０の合材層形成部４１４に接触した場合、金属が正極電位でイオン化することがある。この場合、イオン化した金属が、近くの負極板４２０に到達した際に、金属が析出してデンドライトを形成し、このデンドライトが、セパレータ４５０を貫いて正極板４１０と負極板４２０との間の微短絡を発生させる可能性がある。しかしながら、本実施の形態では、上述のように、セパレータ４５０の端部が押さえられるため、コンタミネーションの移動が抑制され、その結果、コンタミネーションに起因する不具合の発生可能性が低下する。

ここで、例えば比較的に広い面で電極体４００を押す場合、その押圧力は面で分散する（単位面積当たりの押圧力は小さくなる）。一方、本実施の形態に係る蓄電素子１００では、セパレータ４５０の端縁に沿って長尺状の凸部６５０で電極体４００を押圧するため、電極体４００に対する押圧力は、セパレータ４５０の端部に集中して与えられる。言い換えると、側壁部６２０（スペーサ６００）は、セパレータ４５０の端縁の方向に沿って線状に押圧する凸部６５０を有している。従って、セパレータ４５０の端部を押さえる効果が高いと言える。その結果、セパレータ４５０の熱収縮に対する抑制効果、または、コンタミネーションの侵入抑制効果が向上される。

また、側壁部６２０を含むスペーサ６００は、容器１０１の内部に配置される部材である。従って、スペーサ６００及び電極体４００等が容器１０１の内部に収容された後に、容器１０１内に電解液が充填される。つまり、仮に、合材層非形成部４２１ａと負極集電体８００との接合工程において生じた銅コンタミネーションが、負極板４２０の、セパレータ４５０に覆われた部分に残存していた場合であっても、電解液が注入される時点では、セパレータ４５０の端縁が閉じられている。従って、銅コンタミネーションは負極板４２０の近傍の空間に閉じ込められ、その結果、銅コンタミネーションが電解液中を移動することによる正極板４１０との接触可能性が低減される、という効果を得ることができる。

また、本実施の形態に係る蓄電素子１００において、凸部６５０は、電極体４００の、側方から見た場合のＸ軸方向における正極板４１０よりも外側の位置を押圧する。つまり、図６に示すように、負極側における正極板４１０の端縁の位置Ｐｂよりも外側に、凸部６５０が配置される。

この構成によれば、例えば、合材層非形成部４２１ａから見て正極板４１０よりも手前の位置で、セパレータ４５０の端縁同士が閉じられる。これにより、例えば合材層非形成部４２１ａと負極集電体８００との接合工程において生じた銅コンタミネーションが、正極板４１０における、合材層非形成部４２１ａに近い部分に到達し難くなる。従って、銅コンタミネーションが正極板４１０に接触することに起因する微短絡の発生が抑制される。

より詳細には、本実施の形態に係る蓄電素子１００では、負極板４２０は、合材層形成部４２４を有し、凸部６５０は、電極体４００の、側方から見た場合のＸ軸方向における、合材層形成部４２４が存在する位置を押圧する。つまり、図６に示すように、負極側における、正極板４１０の端縁の位置Ｐｂと、合材層形成部４２４の端縁の位置Ｐｄ（合材層形成部４２４及び合材層非形成部４２１ａのＸ軸方向の境界位置Ｐｄ）との間に凸部６５０が配置される。

ここで、負極集電体８００と接合される合材層非形成部４２１ａは、負極基材層４２１が露出した部分であり、薄くかつ柔らかい部分である。本実施の形態に係る側壁部６２０に設けられた凸部６５０は、この薄くかつ柔らかい部分である合材層非形成部４２１ａよりも内側である、合材層形成部４２４が積層された部分の存在範囲を側方から押圧するため、セパレータ４５０をよりしっかりと押さえることができる。

また、電極体４００の正極側では、図７に示すように、スペーサ５００の側壁部５２０に配置された凸部５５０は、セパレータ４５０の端部を押さえるよう配置されており、これにより、電極体４００の正極側におけるセパレータ４５０の熱収縮等が抑制される。

具体的には、本実施の形態に係る蓄電素子１００は、容器１０１と、容器１０１に収容された電極体４００であって、負極板４２０及び正極板４１０と、負極板４２０及び正極板４１０の間に配置されたセパレータ４５０とが積層されることで形成された電極体４００と、容器１０１の内部において電極体４００の側方に配置された側方部材である側壁部５２０と、正極板４１０の端部である合材層非形成部４１１ａと接合された正極集電体７００（図２Ｂ参照）とを備える。負極板４２０は、合材層形成部４２４を有し、正極板４１０は、合材層形成部４１４を有する。側壁部５２０は、セパレータ４５０の合材層非形成部４１１ａの端縁に沿う方向に長尺状の凸部５５０を有する。凸部５５０は、電極体４００の、側方から見た場合のＸ軸方向における、合材層形成部４２４が存在し、かつ、合材層形成部４１４が存在しない位置（図７におけるＰｂ〜Ｐｃのいずれかの位置）を押圧する。

このように、本実施の形態において、スペーサ５００が有する側壁部５２０は、セパレータ４５０の端縁に沿って長尺状の凸部５５０を有し、その凸部５５０が、電極体４００の正極側におけるセパレータ４５０の端部を押圧することができる。これにより、例えば、側壁部５２０による押圧力が効率よくセパレータ４５０の端部に与えられ、その結果、電極体４００の正極側におけるセパレータ４５０の熱収縮が抑制される。また、凸部５５０は、合材層形成部４１４よりも外側（合材層非形成部４１１ａが存在する範囲）を押圧するため、電極体４００を合材層非形成部４１１ａの側から見た場合において、合材層形成部４１４よりも手前の位置でセパレータ４５０が押さえられる。これにより、例えば電解液中を移動する銅コンタミネーションが合材層形成部４１４に到達し難くなる。その結果、銅コンタミネーションに起因する不具合の発生可能性が低下する。

ここで、正極集電体７００と接合される合材層非形成部４１１ａは、正極基材層４１１が露出した部分であり、薄くかつ柔らかい部分である。本実施の形態に係る側壁部５２０に設けられた凸部５５０は、この薄くかつ柔らかい部分である合材層非形成部４１１ａ及びセパレータ４５０のみが積層された部分よりも内側である、合材層形成部４２４が積層された部分の存在範囲を側方から押圧する。そのため、電極体４００の、銅コンタミネーションのイオン化が生じやすい正極側において、セパレータ４５０が合材層形成部４１４よりも外側でしっかりと押さえられ、その結果、銅コンタミネーションに起因する不具合が、より確実に抑制される。

なお、側壁部５２０の位置決めという観点から言うと、スペーサ５００が有するスペーサ本体部５１０は、Ｘ軸方向において電極体４００または正極集電体７００に係合する係合部として機能する。つまり、本実施の形態において電極体４００に対してＹ軸方向の側方に配置される側壁部５２０は、側壁部５２０と接続されたスペーサ本体部５１０によってＸ軸方向の移動が規制される。これにより、例えば、凸部５５０を、図７に示すＰｂとＰｃとの間に精度よく位置させることができる。また、このことはスペーサ６００についても適用される。すなわち、スペーサ６００が有するスペーサ本体部６１０は、Ｘ軸方向において電極体４００または負極集電体８００に係合する係合部として機能する。つまり、電極体４００に対してＹ軸方向の側方に配置される側壁部６２０は、側壁部６２０と接続されたスペーサ本体部６１０によってＸ軸方向の移動が規制される。これにより、例えば、凸部６５０を、図６に示すＰｂとＰｄとの間に精度よく位置させることができる。

また、本実施の形態では、スペーサ５００は、電極体４００の、側方から見た場合のＸ軸方向における合材層形成部４１４が存在する範囲を、一対の凸部５５０が押圧しない位置（図７におけるＰｃよりも外側）に一対の凸部５５０を有している。また、スペーサ６００も同様に、電極体４００の、側方から見た場合のＸ軸方向における合材層形成部４１４が存在する範囲を、一対の凸部６５０が押圧しない位置（図６におけるＰｂよりも外側）に一対の凸部６５０を有している。

すなわち、電極体４００を側方から見た場合において、スペーサ５００及び６００のそれぞれは、合材層形成部４１４よりも外側の位置でセパレータ４５０を押さえ、かつ、合材層形成部４１４の存在する範囲を押さえない。従って、スペーサ５００及び６００が電極体４００に与える押圧力を、セパレータ４５０の端部を押さえるための力として効率よく使うことができる。その結果、セパレータ４５０の熱収縮の抑制、または、コンタミネーションに起因する不具合の発生可能性の低下が図られる。また、例えば、スペーサ５００及び６００が電極体４００を過度に押圧することによる、正極板４１０または負極板４２０の損傷等の不具合を生じさせないことができる。

以上、実施の形態に係る蓄電素子１００について説明したが、蓄電素子１００は、図４〜図７に示す態様とは異なる態様のスペーサを備えてもよい。そこで、以下に、蓄電素子１００が備えるスペーサについての変形例を、上記実施の形態との差分を中心に説明する。

（変形例１）
図８は、実施の形態の変形例１に係るスペーサ９００の構成を示す正面図である。なお、図８では、スペーサ９００の特徴が明確となるように、スペーサ９００が有する側壁部９２０と、電極体４００との位置関係を模式的に図示しており、かつ側壁部９２０を電極体４００から離して図示している。また、図８では、電極体４００のおおよその形状がドットを付した領域で表されており、容器１０１のおおよその形状が点線で表されている。

本変形例に係る蓄電素子１００ａは、例えば図３を用いて説明したように、巻回軸Ｗと直交する方向に扁平な形状を有する巻回型の電極体４００を有している。巻回型の電極体４００は、図８におけるＺ軸方向の中央部（対向する一対の湾曲部の間の中間部）がＹ軸方向に凹みやすい。そこで、本変形例に係るスペーサ９００は、電極体４００の側方に位置する側壁部９２０の側面において、長手方向の中央部分が盛り上がった形状の凸部９５０を有している。

すなわち、本変形例において、電極体４００は正極板４１０、負極板４２０及びセパレータ４５０が巻回軸Ｗ周りに巻回されることで形成されており、凸部９５０は、長手方向における中央部分の突出量が、他の部分よりも大きく形成されている。

この構成によれば、長手方向の中央部分が他より突出した形状を有する凸部９５０によって、巻回型の電極体４００において凹みやすい中央部をより確実に押さえることができる。具体的には、巻回型の電極体４００の湾曲部と中間部とで、正極板４１０、負極板４２０及びセパレータ４５０からなる積層体の疎密について比較すると、湾曲部では積層体が密な状態であるのに対し、中間部では積層体は疎な状態である。そのため、巻回型の電極体４００の湾曲部は押圧力が逃げにくく、中間部は押圧力が逃げやすい。つまり、電極体４００を側方から押圧した場合、電極体の４００の中間部が凹みやすい（巻回軸Ｗの方向に撓みやすい）。

そこで、本変形例に係るスペーサ９００は、電極体４００を効果的に押圧するために、側壁部９２０の側面において、長手方向の中央部分が盛り上がった形状の凸部９５０を有している。これにより、例えば、側壁部９２０の凸部９５０によるセパレータ４５０を押さえる効果の実効性が向上する。従って、例えば、積層方向で隣り合うセパレータ４５０等の要素間の隙間が閉じられる可能性が向上し、その結果、コンタミネーションに起因する不具合の発生可能性が低下する。

また、セパレータ４５０の熱収縮の観点から考えると、上述のように、巻回型の電極体４００の湾曲部では、セパレータ４５０を含む積層体が密な状態であるためセパレータ４５０は収縮し難い。これに対し、巻回型の電極体４００の中間部（Ｚ軸方向の中央部）では、セパレータ４５０を含む積層体が比較的に疎な状態であるため、セパレータ４５０は収縮しやすい。このような構造上の特徴を有する巻回型の電極体４００に対し、凸部９５０は、中央部分が突出した形状を有することで、セパレータ４５０の収縮しやすい部分を積極的に押圧することができる。その結果、スペーサ９００の凸部９５０は、セパレータ４５０の熱収縮をより確実に抑制することができる。

（変形例２）
図９は、実施の形態の変形例２に係るスペーサ６００ａが有する凸部６６０の構成を示す図である。

本変形例に係るスペーサ６００ａの側壁部６２０は、電極体４００に向けて突出した凸部６６０を有している。本変形例に係る凸部６６０は、上記実施の形態に係るスペーサ６００が有する凸部６５０とは異なり、２段階の突出した部分によって構成されている。

具体的には、凸部６６０は、第一凸部６６０ａと第一凸部６６０ａよりも突出量が小さい第二凸部６６０ｂと有する。第一凸部６６０ａは、電極体４００の、側方から見た場合のＸ軸方向におけるセパレータ４５０の端縁よりも内側の位置を押圧する。第二凸部６６０ｂは、電極体４００の、側方から見た場合のＸ軸方向における合材層形成部４１４の端縁の位置を押圧する。

この構成によれば、例えば、電極体４００の、合材層形成部４１４の端縁の位置に生じた段差に、２段構成の凸部６６０を合致させた状態で、セパレータ４５０を凸部６６０によってしっかりと押さえることができる。そのため、例えば、セパレータ４５０の熱収縮の抑制、または、銅コンタミネーションの合材層形成部４１４との接触の抑制をより確実化できる。

（他の実施の形態）
以上、本発明に係る蓄電素子について、実施の形態及びその変形例に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態または変形例に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

例えば、電極体４００を側方から押圧する側方部材は、スペーサ５００または６００以外によって実現されてもよい。例えば、電極体４００のＹ軸方向の側面に沿って配置される板状部材におけるＸ軸方向の両端に、Ｚ軸方向に長尺状の凸部を設けることで、凸部に、セパレータ４５０の端部を押さえさせることができる。

また、スペーサ５００の凸部５５０及び６００の凸部６５０のそれぞれは、電極体４００を直接的に押圧しなくてもよい。例えば、電極体４００の外周に沿って絶縁フィルムが配置されている場合、凸部５５０及び凸部６５０のそれぞれは、絶縁フィルムを介して電極体４００を押圧してもよい。

また、Ｚ軸方向に長尺状の棒体を、例えば図６におけるＰａ〜Ｐｂの範囲のいずれかに配置することで、電極体４００の負極側におけるセパレータ４５０の端部を押さえるための側方部材として機能させてもよい。正極側についても同様であり、Ｚ軸方向に長尺状の棒体を、例えば図７におけるＰｂ〜Ｐｃの範囲のいずれかに配置することで、電極体４００の正極側におけるセパレータ４５０の端部を押さえるための側方部材として機能させてもよい。

また、上記実施の形態及びその変形例に含まれる構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。例えば、変形例１の構成を変形例２に適用してもよい。

本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子に適用できる。

１００、１００ａ 蓄電素子
１０１ 容器
４００ 電極体
４１０ 正極板
４１１ 正極基材層
４１１ａ、４２１ａ 合材層非形成部
４１４、４２４ 合材層形成部
４２０ 負極板
４２１ 負極基材層
４５０、４５０ａ、４５０ｂ セパレータ
５００、６００、６００ａ、９００ スペーサ
５２０、６２０、９２０、 側壁部
５５０、６５０、６６０、９５０ 凸部
７００ 正極集電体
８００ 負極集電体

Claims (6)

1. 容器と、
   前記容器に収容された電極体であって、負極板及び正極板と、前記負極板及び前記正極板の間に配置されたセパレータとが積層されることで形成された電極体と、
   前記容器の内部において、前記電極体の側方に配置された側方部材と、
   前記負極板の端部である負極端部と接合された導電部材とを備え、
   前記側方部材は、前記電極体の、前記側方から見た場合における、前記セパレータの前記負極端部側の端縁を押圧せず、かつ、前記端縁よりも内側の位置を押圧する凸部であって、前記セパレータの前記端縁に沿う方向に長尺状の凸部を有する、
   蓄電素子。
2. 前記凸部は、前記電極体の、前記側方から見た場合における、前記正極板よりも外側の位置を押圧する、
   請求項１記載の蓄電素子。
3. 前記負極板は、負極合材層形成部を有し、
   前記凸部は、前記電極体の、前記側方から見た場合における、前記負極合材層形成部が存在する位置を押圧する、
   請求項２記載の蓄電素子。
4. 容器と、
   前記容器に収容された電極体であって、負極板及び正極板と、前記負極板及び前記正極板の間に配置されたセパレータとが積層されることで形成された電極体と、
   前記容器の内部において、前記電極体の側方に配置された側方部材と、
   前記正極板の端部である正極端部と接合された導電部材とを備え、
   前記負極板は、負極合材層形成部を有し、
   前記正極板は、正極合材層形成部を有し、
   前記側方部材は、前記セパレータの前記正極端部側の端縁に沿う方向に長尺状の凸部を有し、
   前記凸部は、前記電極体の、前記側方から見た場合における、前記負極合材層形成部が存在し、かつ、前記正極合材層形成部が存在しない位置を押圧する、
   蓄電素子。
5. 前記側方部材は、前記電極体の、前記側方から見た場合における、前記正極合材層形成部が存在する範囲を、前記凸部が押圧しない位置に前記凸部を有する、
   請求項４記載の蓄電素子。
6. 前記電極体は前記負極板、前記正極板及び前記セパレータが巻回軸周りに巻回されることで形成されており、
   前記凸部は、長手方向における中央部分の突出量が、他の部分よりも大きく形成されている、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電素子。

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