JP7069614B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電素子を備える蓄電装置に関する。

特許文献１には、一対のエンドプレートの間に複数の角形二次電池が絶縁性のスペーサを介して積層された組電池が開示されている。角形二次電池は、正極板と負極板がセパレータを介して巻回された扁平状の巻回電極体を有している。スペーサには、巻回軸方向に延びる複数の凸部が設けられており、複数の凸部の先端面が前記角形二次電池を押圧している。

特開２０１５－１２５８５９号公報

例えば、巻回型の電極体を備える蓄電素子において、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する場合がある。この場合、正極板と負極板とが接触することで、蓄電素子がさらに不安定な状態になる可能性がある。また、例えばセパレータと正極板または負極板との隙間に、例えば蓄電素子の製造工程におい生じた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）が進入した場合、微短絡等の不具合が生じる可能性がある。

従って、正極板及び負極板がセパレータを挟んで積層された電極体については、微短絡等の不具合を生じさせないために、セパレータをどのような状態に維持すべきかが問題となる。本願発明者らは、この問題に関して検討した結果、例えば上記従来の技術のように、巻回軸方向に延びる複数の凸部を備えるスペーサによって蓄電素子を押圧する構成は、セパレータの熱収縮の抑制等の対策には適していないことを見出した。

本発明は、上記従来の課題を考慮し、蓄電素子を備える蓄電装置であって、安全性が向上された蓄電装置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装置は、蓄電素子と、前記蓄電素子の側方に配置された側方部材とを備え、前記蓄電素子は、互いに逆極性である第一極板及び第二極板と、前記第一極板及び前記第二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、前記第一極板の端部である第一端部と接合された導電部材と、前記電極体及び前記導電部材を収容する容器とを有し、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第一端部側の端縁よりも内側の位置を、前記容器を介して前記側方から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、蓄電素子の容器を介して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、セパレータの熱収縮が抑制される。また、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、本態様に係る蓄電装置は、安全性が向上された蓄電装置である。

また、本発明の一態様に係る蓄電装置において、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、前記第二極板よりも外側の位置を、前記容器を介して押圧する、としてもよい。

この構成によれば、例えば第一極板が負極板である場合において、負極板の第一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、第二極板（正極板）における第一端部に近い部分に到達し難くなる。そのため、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、第一極板が正極である場合、例えば、第二極板（負極板）を挟むセパレータの第一端部側の端縁が閉じられる。そのため、負極板から生じた銅コンタミネーションがセパレータによって閉じ込められ、これにより、銅コンタミネーションの第一端部側への流出が抑制される。このことは、銅コンタミネーションに起因する微短絡の発生の抑制に寄与する。

また、本発明の一態様に係る蓄電装置において、前記第一極板は負極板であり、前記第二極板は正極板であり、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、前記第一極板の前記第一端部よりも内側の位置を、前記容器を介して押圧する、としてもよい。

ここで、導電部材と接合される第一端部は、第一極板である負極板の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第一端部よりも内側である、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装置において、前記第一極板は正極板であり、前記第二極板は負極板であり、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、前記第一極板が有する正極合材層形成部よりも外側の位置を、前記容器を介して押圧する、としてもよい。

この構成によれば、側方部材の凸部は、電極体の正極側における、合材層形成部よりも外側（第一端部が存在する範囲）を押圧するため、電極体を第一端部側から見た場合において、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。また、側方部材の凸部が、正極合材層形成部よりも手前であって、かつ、負極合材層形成部が存在する範囲でセパレータを押さえる場合は、負極合材層形成部が積層された部分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装置において、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、前記第一極板または前記第二極板が有する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装置において、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、前記セパレータの前記端縁よりも内側の位置を前記容器を介して押圧する第一凸部と、前記第一凸部よりも突出量が小さい第二凸部であって、前記電極体の、前記側方から見た場合における、前記第一極板または前記第二極板が有する正極合材層形成部の端縁の位置を前記容器を介して押圧する第二凸部とを有する、としてもよい。

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

また、本発明の一態様に係る蓄電装置において、前記電極体は前記第一極板、前記第二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、蓄電素子を備える蓄電装置であって、安全性が向上された蓄電装置を提供することができる。

実施の形態に係る蓄電装置の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電装置を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。 実施の形態に係る蓄電素子を、容器の蓋板と容器本体とを分離して示す斜視図である。 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。 実施の形態に係る蓄電素子ユニットにおけるスペーサの配置位置を示す平面図である。 実施の形態に係る１つの蓄電素子に対するスペーサの配置位置を示す正面図である。 実施の形態に係る蓄電素子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。 実施の形態に係る蓄電素子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に係る蓄電素子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。 実施の形態の変形例３に係るスペーサの外観を示す斜視図である。

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Ｙ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Ｘ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．蓄電装置の構成］
まず、蓄電装置１０の構成について説明する。図１は、実施の形態に係る蓄電装置１０の外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る蓄電装置１０を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。

蓄電装置１０は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電することができる装置である。例えば、蓄電装置１０は、電力貯蔵用途または電源用途などに使用される電池モジュールである。具体的には、蓄電装置１０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、自動二輪車、ウォータークラフト、スノーモービル、農業機械、建設機械などの移動体の駆動用またはエンジン始動用のバッテリ等として用いられる。

図１及び図２に示すように、蓄電装置１０は、複数の蓄電素子３００を含む蓄電素子ユニット３５０と、蓄電素子ユニット３５０を覆う外装体１１とを備える。本実施の形態では、蓄電素子ユニット３５０に含まれる複数の蓄電素子３００は、バスバー５００によって直列に接続されており、Ｘ軸方向の最もマイナス側の蓄電素子３００の正極端子３２０が、蓄電素子ユニット３５０の正極端子３５１として扱われる。また、Ｘ軸方向の最もプラス側の蓄電素子３００の負極端子３３０が、蓄電素子ユニット３５０の負極端子３５２として機能する。つまり、正極端子３５１は、総プラス端子であり、負極端子３５２は、総マイナス端子である。

外装体１１は、蓄電装置１０の外装体を構成する矩形状（箱状）の容器（モジュールケース）である。外装体１１は、蓄電素子ユニット３５０を覆い、蓄電素子３００等を衝撃などから保護することができる。外装体１１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）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）またはＡＢＳ樹脂等の絶縁性の樹脂材料により構成されている。

外装体１１は、蓄電素子ユニット３５０を収容する外装体本体１００と、外装体本体１００の開口を塞ぐ蓋体２００とを有している。外装体本体１００は、外装体１１の本体部を構成する部材であり、具体的には、上部に開口が形成された有底矩形筒状のハウジングである。この開口から、複数の蓄電素子３００が挿入されて、外装体本体１００内に収容される。

本実施の形態では、外装体本体１００に収容された複数の蓄電素子３００それぞれの側方には１つのスペーサ１２０が配置されている。つまり、隣り合う２つの蓄電素子３００の間に１つのスペーサ１２０が配置され、かつ、蓄電素子ユニット３５０における蓄電素子３００の配列方向（Ｘ軸方向）の両側それぞれにも１つのスペーサ１２０が配置されている。また、２つのスペーサ１２０に挟まれた蓄電素子ユニット３５０は、例えば外装体本体１００から蓄電素子３００の配列方向（Ｘ軸方向）の拘束力を受けており、その結果、各蓄電素子３００は、Ｘ軸方向の両側からスペーサ１２０に押圧された状態に置かれている。

スペーサ１２０は、例えばＰＣまたはＰＰ等の絶縁性の樹脂材料により形成された部材である。また、スペーサ１２０は、側方部材の一例であり、隣接する蓄電素子３００を押圧する凸部１２１を有している。なお、複数のスペーサ１２０のそれぞれは、例えば、外装体本体１００と一体に設けられた部材であってもよい。つまり、各スペーサ１２０は、例えば外装体本体１００が備える仕切板として蓄電装置１０に備えられてもよい。また、各スペーサ１２０は、外装体本体１００とは別体の部品として作製されてもよい。スペーサ１２０と蓄電素子３００との構造上の関係等については図５～図８を用いて後述する。

蓋体２００は、外装体本体１００の開口を閉塞する扁平な矩形状のカバー部材である。また、蓋体２００には、正極外部端子２１０と負極外部端子２２０とが設けられている。蓄電装置１０は、この正極外部端子２１０と負極外部端子２２０とを介して、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電する。

具体的には、図２に示すように、蓄電素子ユニット３５０の正極端子３５１に接合された正極リード板５１０と正極外部端子２１０とがバスバー等の導電部材（図２では破線で概念的に図示）によって接続される。また、蓄電素子ユニット３５０の負極端子３５２に接合された負極リード板５２０と負極外部端子２２０とがバスバー等の導電部材（図２では二点鎖線で概念的に図示）によって接続される。

なお、外装体本体１００と蓋体２００とは、同じ材質の部材で形成されていてもよいし、異なる材質の部材で形成されていてもかまわない。また、例えば蓋体２００の内方には、蓄電素子ユニット３５０の充電及び放電を制御する回路基板やリレーなどの電気機器が配置されていてもよい。

蓄電素子３００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（単電池）であり、より具体的には、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３００は、扁平な角型の形状を有しており、本実施の形態では、外装体１１内に８個の蓄電素子３００がＸ軸方向に並べられて収容されている。なお、蓄電素子３００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（例えば、ニッケル・カドミウム電池、及び、ニッケル水素電池など）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３００は、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、蓄電装置１０が備える蓄電素子３００の数は８には限定されず、１以上であればよい。例えば蓄電装置１０に求められる出力電圧に応じて、蓄電素子３００の数を調整することも可能である。

バスバー５００は、複数の蓄電素子３００の上方に配置され、複数の蓄電素子３００同士を電気的に接続する金属などの導電性の板状部材である。本実施の形態では、７つのバスバー５００によって、８個の蓄電素子３００が直列に接続されることで、８個の蓄電素子３００を含む蓄電素子ユニット３５０が構成されている。

なお、蓄電素子ユニット３５０における複数の蓄電素子３００の電気的な接続の態様は直列には限定されない。例えば、並列に接続された２個の蓄電素子３００をサブユニットとした場合、４つのサブユニットを直列に接続することで、１つの蓄電素子ユニット３５０が構成されていてもよい。

［２．蓄電素子の構成］
次に、蓄電素子３００の構成について図３及び図４を用いて説明する。図３は、実施の形態に係る蓄電素子３００を、容器３１０の蓋板３１４と容器本体３１５とを分離して示す斜視図である。図４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４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４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Ｙ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、「Ｙ軸方向」と同義である。

図３に示すように、蓄電素子３００は、容器３１０と、正極端子３２０と、負極端子３３０とを備えている。容器３１０の内方には、電極体（蓄電要素）４００、正極集電体２４０、負極集電体２５０等が配置され、また、電解液（非水電解質、図示せず）が封入されている。

容器３１０は、同図におけるＺ軸方向マイナス側に底面部３１１、Ｘ軸方向両側の側面に長側面部３１２、Ｙ軸方向両側の側面に短側面部３１３、及び、Ｚ軸方向プラス側に蓋板３１４を有する直方体形状（角型）の容器である。容器３１０は、電極体４００等を容器本体３１５の内方に収容後、容器本体３１５と蓋板３１４とが溶接等によって接合されることで、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３１０（容器本体３１５及び蓋板３１４）の材質は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金など溶接可能な金属であるのが好ましい。また、蓋板３１４には、容器３１０内方の圧力を開放するガス排出弁３１９が設けられている。

正極端子３２０は、正極集電体２４０を介して電極体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３３０は、負極集電体２５０を介して電極体４００の負極に電気的に接続された電極端子であり、いずれも蓋板３１４に取り付けられている。なお、正極集電体２４０及び負極集電体２５０の一方は、第一極板の第一端部と接合された導電部材の一例である。

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４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４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４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。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３００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（図３ではＹ軸方向プラス側の端部）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（図３ではＹ軸方向マイナス側の端部）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は正極集電体２４０と接合され、負極集束部を構成する合材層非形成部４２１ａは負極集電体２５０と接合される。

なお、本実施の形態において正極板４１０及び負極板４２０の一方は第一極板の一例であり、他方は第二極板の一例である。また、正極板４１０が第一極板である場合、合材層非形成部４１１ａが第一端部の一例であり、負極板４２０が第一極板である場合、合材層非形成部４２１ａが第一端部の一例である。つまり、「第一端部」は、第一極板の端縁を含む所定の範囲の部分であり、導電部材と接合可能な部分である。

［３．スペーサと蓄電素子との構造上の関係］
次に、本実施の形態に係るスペーサ１２０と蓄電素子３００との構造上の関係等について、図５～図８を用いて説明する。

図５は、実施の形態に係る蓄電素子ユニット３５０におけるスペーサ１２０の配置位置を示す平面図である。図６は、実施の形態に係る１つの蓄電素子３００に対するスペーサ１２０の配置位置を示す正面図（Ｙ軸方向マイナス側から見た場合の図）である。なお、図６では、１つの蓄電素子３００を短側面部３１３の側から見た場合の蓄電素子３００とその両側のスペーサ１２０が図示されており、容器３１０の内部の電極体４００のサイズ及び形状が、ドットが付された領域によって簡易的に図示されている。また、蓄電素子３００の正極端子３２０等の他の要素の図示は省略されている。このことは、後述する図９においても同じである。

図７は、実施の形態に係る蓄電素子３００の正極側におけるスペーサ１２０の凸部１２１の位置の一例を示す図であり、図８は、実施の形態に係る蓄電素子３００の負極側におけるスペーサ１２０の凸部１２１の位置の一例を示す図である。なお、図７及び図８において、正極集電体２４０及び負極集電体２５０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１２１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７及び図８に関する補足事項は、後述する図１０についても適用される。

図５及び図６に示すように、本実施の形態では、蓄電素子３００の側方にスペーサ１２０が配置されており、スペーサ１２０は蓄電素子３００を押圧する凸部１２１を有している。凸部１２１は、図５、図６、及び上述の図４から分かるように、板状の本体部１２０ａの側面において、セパレータ４５０の端縁に沿う方向（図５、図６におけるＺ軸方向）に長尺状に形成されている。つまり、凸部１２１は、スペーサ１２０の本体部１２０ａにおいて、巻回軸方向Ｗ（図４参照）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、凸部１２１は、図５及び図６に示すように、スペーサ１２０の本体部１２０ａの厚み方向の両面に一対で設けられており、一対の凸部１２１はＹ軸方向における同じ位置に（つまり、Ｘ軸方向に並ぶ位置に）設けられている。

ここで、１つの蓄電素子３００に着目した場合、例えば図６に示すように、蓄電素子３００の両側方にスペーサ１２０が配置され、スペーサ１２０のそれぞれは、上述のように、例えば外装体本体１００からＸ軸方向の拘束力を受ける。その結果、蓄電素子３００は、Ｘ軸方向の両側からスペーサ１２０の凸部１２１から押圧される。

この状態において、スペーサ１２０の凸部１２１は、蓄電素子３００の容器３１０を介してセパレータ４５０を押さえるよう配置されており、これにより、セパレータ４５０の熱収縮等が抑制される。

具体的には、蓄電素子３００の正極側では、スペーサ１２０が有する凸部１２１は、セパレータ４５０の、合材層非形成部４１１ａ側（Ｙ軸方向マイナス側）の端縁よりも内側の位置を、容器３１０を介して押圧する。つまり、図７に示すように、セパレータ４５０の端縁の位置Ｐａよりも内側（Ｙ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１２１の頂点が配置される。

また、蓄電素子３００の負極側では、スペーサ１２０が有する凸部１２１は、セパレータ４５０の、合材層非形成部４２１ａ側（Ｙ軸方向プラス側）の端縁よりも内側の位置を、容器３１０を介して押圧する。つまり、図８に示すように、セパレータ４５０の端縁の位置Ｐａよりも内側に、凸部１２１の頂点が配置される。

このように、本実施の形態に係る蓄電装置１０は、蓄電素子３００と、蓄電素子３００の側方に配置されたスペーサ１２０とを備える。蓄電素子３００は、互いに逆極性である第一極板及び第二極板と、第一極板及び第二極板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、第一極板の端部である第一端部と接合された導電部材と、電極体４００及び導電部材を収容する容器３１０とを有する。スペーサ１２０は、電極体４００の、側方から見た場合における、セパレータ４５０の第一端部側の端縁よりも内側の位置を、容器３１０を介して側方から押圧する凸部１２１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１２１を有する。なお、第一極板及び第二極板の一方は正極板４１０であり他方は負極板４２０である。また、第一極板が正極板４１０である場合、第一端部は合材層非形成部４１１ａであり、導電部材は正極集電体２４０である。また、第一極板が負極板４２０の場合、第一端部は合材層非形成部４２１ａであり、導電部材は負極集電体２５０である。

このように、本実施の形態において、スペーサ１２０は、セパレータ４５０の端縁に沿って長尺状の凸部１２１を有し、その凸部１２１が、蓄電素子３００の容器３１０を介してセパレータ４５０の端部（端縁を含む所定の範囲の部分）を押圧する。これにより、例えば、スペーサ１２０が蓄電素子３００に与え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、セパレータ４５０の熱収縮が抑制される。また、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４００の内部への侵入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蓄電素子３００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装置１０では、セパレータ４５０の端縁に沿って長尺状の凸部１２１で蓄電素子３００を押圧するため、スペーサ１２０材の蓄電素子３００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。言い換えるとスペーサ１２０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１２１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、蓄電素子３００の正極側では、より詳細には、図７に示すように、凸部１２１は、電極体４００の、側方から見た場合における正極板４１０が有する合材層形成部４１４よりも外側（Ｙ軸方向マイナス側）の位置を、容器３１０を介して押圧している。つまり、図７における合材層形成部４１４の左端の位置Ｐｃと、セパレータ４５０の端縁の位置Ｐａとの間のいずれかの位置に、凸部１２１の頂点が配置される。

このように、蓄電素子３００の正極側では、スペーサ１２０の凸部１２１は、電極体４００の、合材層形成部４１４よりも外側を押圧する。そのため、電極体４００を合材層非形成部４１１ａ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。また、図７に示す例では、スペーサ１２０の凸部１２１は、合材層形成部４１４よりも手前であって、かつ、合材層形成部４２４が存在する範囲（ＰｃとＰｂとの間）でセパレータ４５０を押さえている。この場合、凸部１２１は、合材層形成部４２４が積層された部分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。

なお、蓄電素子３００の正極側において、凸部１２１は、電極体４００の、側方から見た場合のＹ軸方向における、負極板４２０よりも外側の位置（図７におけるＰｂとＰａとの間のいずれかの位置）を、容器３１０を介して押圧してもよい。

この場合、例えば、負極板４２０を挟むセパレータ４５０の、合材層非形成部４１１ａ側の端縁が、図７におけるＰｂとＰａとの間のいずれかの位置において閉じられる。そのため、例えば、負極板４２０から生じた銅コンタミネーションがセパレータ４５０によって閉じ込められ、これにより、銅コンタミネーションの合材層非形成部４１１ａ側への流出が抑制される。このことは、銅コンタミネーションに起因する微短絡の発生の抑制に寄与する。

また、蓄電素子３００の負極側では、より具体的には、図８に示すように、スペーサ１２０の凸部１２１は、電極体４００の、側方から見た場合のＹ軸方向におけるセパレータ４５０の正極板４１０よりも外側の位置（図８におけるＰｂとＰａとの間のいずれかの位置）を、容器３１０を介して押圧している。

この構成によれば、例えば図８に示すように、正極板４１０の右端の外側で、正極板４１０を挟むセパレータ４５０が閉じられる。従って、例えば、負極板４２０の合材層非形成部４２１ａと負極集電体２５０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（つまり、図８における正極板４１０の右端部分）に到達し難くなる。そのため、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、蓄電素子３００の負極側において、凸部１２１は、電極体４００の、側方から見た場合における、合材層非形成部４２１ａよりも内側の位置（合材層非形成部４２１ａと合材層形成部４２４とのＹ軸方向の境界（Ｐｄ）よりも内側の位置）を、容器３１０を介して押圧している。つまり、蓄電素子３００の負極側において、凸部１２１は、図８に示すように、ＰｄとＰｂとの間のいずれかの位置を押圧している。

ここで、負極集電体２５０と接合される、負極板４２０の合材層非形成部４２１ａは、例えば銅箔である負極基材層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スペーサ１２０の凸部１２１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、本実施の形態では、図５、図７及び図８に示すように、スペーサ１２０は、１つの蓄電素子３００を押圧する要素として、正極側及び負極側のそれぞれに凸部１２１を１つずつ有している。また、スペーサ１２０は、これら一対の凸部１２１の間には、当該１つの蓄電素子３００を押圧する要素は存在しない。より具体的には、本実施の形態において、スペーサ１２０は、電極体４００の、側方から見た場合のＹ軸方向における合材層形成部４１４が存在する範囲を、凸部１２１が押圧しない位置に凸部１２１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１２０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１２０が蓄電素子３００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１２０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装置１０について説明したが、蓄電装置１０は、図５～図８に示す態様とは異なる態様のスペーサ１２０を備えてもよい。そこで、以下に、蓄電装置１０におけるスペーサ１２０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９は、実施の形態の変形例１に係るスペーサ１２５の構成を示す正面図である。なお、図９では、１つの蓄電素子３００に対するスペーサ１２５の上下方向（Ｚ軸方向）の配置位置及び凸部１２２の形状が分かりやすいように、スペーサ１２５を蓄電素子３００から離して図示している。

本変形例において、蓄電素子３００は、例えば図４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９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Ｘ軸方向に凹みやすい。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）。また、容器３１０の長側面部３１２（図３参照）を側方から押圧した場合、蓋板３１４及び底面部３１１それぞれに近い部分では凹み難く、Ｚ軸方向の中央部では凹みやすい。

そこで、本変形例に係るスペーサ１２５は、容器３１０を介して電極体４００を効果的に押圧するために、板状の本体部１２５ａ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１２２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１２２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１２２によって、巻回型の電極体４００において凹みやすいＺ軸方向の中央部をより確実に押さえることができる。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１２２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１２５の凸部１２２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１０は、実施の形態の変形例２に係る蓄電素子３００の負極側におけるスペーサ１２６の凸部１２３の位置の一例を示す図である。

本変形例に係るスペーサ１２６は、板状の本体部１２６ａと本体部１２６ａの側面に配置された凸部１２３を有している。凸部１２３は、上記実施の形態に係る凸部１２１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１２３は、第一凸部１２３ａと第一凸部１２３ａよりも突出量が小さい第二凸部１２３ｂと有する。第一凸部１２３ａは、電極体４００の、側方から見た場合のＹ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容器３１０を介して押圧する。第二凸部１２３ｂは、電極体４００の、側方から見た場合のＹ軸方向における合材層形成部４１４の端縁の位置を容器３１０を介して押圧する。

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１２３を合致させた状態で、セパレータ４５０を凸部１２３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。

（変形例３）
図１１は、実施の形態の変形例３に係るスペーサ１２７の外観を示す斜視図である。本変形例に係るスペーサ１２７は、中央部に開口部１２７ｃが形成された板状の本体部１２７ａと本体部１２７ａの側面に配置された凸部１２４を有している。また、スペーサ１２７はさらに、蓄電素子３００の短側面部３１３（図３参照）と対向する壁部１２７ｂを有している。

壁部１２７ｂは、本体部１２７ａのＹ軸方向の両端部に設けられている。にスペーサ１２７が、本体部１２７ａが蓄電素子３００の長側面部３１２（図３参照）に沿うよう蓄電素子３００に対して配置された場合、つまり、スペーサ１２７が蓄電素子３００の側方に配置された場合、例えば、壁部１２７ｂが蓄電素子３００の短側面部３１３に当接（係合）することで、スペーサ１２７の、蓄電素子３００に対するＹ軸方向の移動が規制される。これにより、凸部１２４の蓄電素子３００に対する位置決めがなされる。また、凸部１２４の蓄電素子３００に対する位置ずれが抑制される。その結果、例えば、凸部１２４を、図７または図８で示す位置（図７または図８では凸部１２１の位置）に精度よく配置することが可能となる。また、振動等に起因して凸部１２４の位置がずれることが抑制される。

また、本変形例に係るスペーサ１２７の本体部１２７ａは、一対の凸部１２４の間の領域に開口部１２７ｃを有している。スペーサ１２７に開口部１２７ｃが存在することで、スペーサ１２７の側方の蓄電素子３００の膨らみが吸収される。例えば、蓄電素子３００の容器３１０の内圧の上昇に伴い長側面部３１２が膨らんだ場合であっても、その膨らんだ位置に開口部１２７ｃが存在することで、スペーサ１２７は蓄電素子３００から遠ざけられない。つまり、スペーサ１２７の凸部１２１が、蓄電素子３００の電極体４００の端部を押圧する状態が維持される。

このように、本変形例に係るスペーサ１２７は、蓄電素子３００の短側面部３１３に対向する壁部１２７ｂを有することで、Ｙ軸方向において凸部１２４を適切な位置に配置することができ、また、その位置の維持が可能である。また、スペーサ１２７は、開口部１２７ｃを有することで、蓄電素子３００が膨らんだ場合であっても、凸部１２４による蓄電素子３００に対する押圧状態の維持が可能である。

（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、蓄電素子３００を側方から押圧する側方部材は、スペーサ１２０以外によって実現されてもよい。例えば、外装体本体１００におけるＸ軸方向の側壁が側方部材として機能してもよい。例えば外装体本体１００のＸ軸方向プラス側の内側面に凸部１２１を配置することで、凸部１２１は、蓄電素子ユニット３５０のＸ軸方向プラス側の端に位置する蓄電素子３００に対して、電極体４００のセパレータ４５０の端部を押さえるように押圧力を与えることができる。

また、蓄電素子ユニット３５０にＸ軸方向の拘束力を与える部材は、外装体本体１００とは異なる部材であってもよい。例えば、２つのエンドプレート、及び、当該２つのエンドプレートを接続する拘束バーによって、２つのエンドプレートの間に挟まれた蓄電素子ユニット３５０にＸ軸方向の拘束力が与えられてもよい。この場合、例えばエンドプレートは、蓄電素子ユニット３５０側の側面の所定の位置に凸部１２１が配置されることで、側方部材として機能することもできる。

また、Ｚ軸方向に長尺状の棒体を、例えば図７または図８におけるＰａ～Ｐｂの範囲のいずれかに配置することで、蓄電素子３００の正極側または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。つまり、側方部材において、スペーサ１２０が有する本体部１２０ａのような平板状の部分は必須ではない。例えば、スペーサ１２０の凸部１２１のみに相当する部材が、側方部材として、蓄電素子３００を側方から押圧するように配置されてもよい。

また、スペーサ１２０は、１つの蓄電素子３００に対して正極側及び負極側のそれぞれに凸部１２１を有する必要はない。つまり、スペーサ１２０は、１つの蓄電素子３００に対して正極側及び負極側の一方にのみ凸部１２１を有してもよい。この場合であっても図７または図８を用いて説明したように、スペーサ１２０は、蓄電素子３００の正極側または負極側において、セパレータ４５０の端部を押さえる部材として機能することができる。

また、上記実施の形態において、蓄電装置１０が備える複数の蓄電素子３００のそれぞれは、例えば角型のリチウムイオン二次電池であるとした。しかしながら、蓄電素子３００として採用される電池の種類及び形状等は特定の種類及び形状等には限定されない。例えば、電極体をラミネートで封止したラミネート型電池が蓄電素子３００として採用されてもよい。この場合であっても、スペーサ１２０に相当する側方部材によって、ラミネート容器を介して電極体が有するセパレータの端部を押さえることは可能である。

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を備える蓄電装置等に適用できる。

１０ 蓄電装置
１２０、１２５、１２６、１２７ スペーサ
１２１、１２２、１２３、１２４ 凸部
１２３ａ 第一凸部
１２３ｂ 第二凸部
２４０ 正極集電体
２５０ 負極集電体
３００ 蓄電素子
３１０ 容器
４００ 電極体
４１０ 正極板
４１１ａ、４２１ａ 合材層非形成部
４１４、４２４ 合材層形成部
４２０ 負極板
４５０、４５０ａ、４５０ｂ セパレータ

Claims (8)

1. 蓄電素子と、
   前記蓄電素子の側方に配置された側方部材とを備え、
   前記蓄電素子は、
   互いに逆極性である第一極板及び第二極板と、前記第一極板及び前記第二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、
   前記第一極板の端部である第一端部と接合された導電部材と、
   前記電極体及び前記導電部材を収容する容器とを有し、
   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第一端部側の端縁よりも内側の位置を、前記容器を介して前記側方から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し、かつ、前記側方から見た場合における、前記第一極板が有する第一合材層形成部及び前記第二極板が有する第二合材層形成部が重なる部分を押圧する突出した部分を有しない、
   蓄電装置。
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、前記第二極板よりも外側の位置を、前記容器を介して押圧する、
   請求項１記載の蓄電装置。
3. 前記第一極板は負極板であり、前記第二極板は正極板であり、
   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、前記第一極板の前記第一端部よりも内側の位置である、前記第一合材層形成部である負極合材層形成部が存在する範囲を、前記容器を介して押圧する、
   請求項１または２記載の蓄電装置。
4. 前記第一極板は正極板であり、前記第二極板は負極板であり、
   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、前記第一極板が有する前記第一合材層形成部である正極合材層形成部よりも外側の位置を、前記容器を介して押圧
   する、
   請求項１または２記載の蓄電装置。
5. 前記側方部材には、前記電極体の、前記側方から見た場合における、前記第一合材層形成部である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ように、前記凸部が形成されている、
   請求項１、２及び４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
6. 蓄電素子と、
   前記蓄電素子の側方に配置された側方部材とを備え、
   前記蓄電素子は、
   互いに逆極性である第一極板及び第二極板と、前記第一極板及び前記第二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、
   前記第一極板の端部である第一端部と接合された導電部材と、
   前記電極体及び前記導電部材を収容する容器とを有し、
   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第一端部側の端縁よりも内側の位置を、前記容器を介して前記側方から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し、
   前記凸部は、２段階の突出した部分である第一凸部と、前記第一凸部よりも突出量が小さい第二凸部とを有し、
   前記第二凸部は、前記側方から見た場合において、前記第一凸部の内側に位置する、
   蓄電装置。
7. 前記凸部は、前記電極体の、前記第一極板の合材層形成部の端縁の位置に生じた段差に、前記第一凸部と前記第二凸部の段差が合致する位置に配置されている、
   請求項６記載の蓄電装置。
8. 蓄電素子と、
   前記蓄電素子の側方に配置された側方部材とを備え、
   前記蓄電素子は、
   互いに逆極性である第一極板及び第二極板と、前記第一極板及び前記第二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、
   前記第一極板の端部である第一端部と接合された導電部材と、
   前記電極体及び前記導電部材を収容する容器とを有し、
   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第一端部側の端縁よりも内側の位置を、前記容器を介して前記側方から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し、
   前記電極体は前記第一極板、前記第二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、
   蓄電装置。

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