JP7405090B2 - 蓄電素子 - Google Patents

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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、ケース及びケースに収容された電極組立体を備える蓄電装置が開示されている。この蓄電装置では、電極組立体のタブ群と、ケースの蓋部材に固定された導電部材とが接続されている。導電部材は、蓋部材の内面に固定された固定片と、固定片に交差しかつ電極組立体に向けて突出する接続片とを含む。タブ群は、接続片と溶接によって接続され、その後、接続片が折り曲げられる。つまり、タブと接続片とは折り畳まれ、その状態で、電極組立体がケースに収容される。
国際公開第２０１６／１５２３７２号
容器及び容器に収容された電極体を備える蓄電素子において、容器の壁部に固定された集電体を、溶接等によって電極体と接続する場合、電極体と壁部との間に、集電体と電極体との接続部分を収容するための空間が必要となる。このことは、容器内における、電極体の収容空間を圧迫する要因となる。その結果、蓄電素子におけるエネルギー密度の向上が困難となる。特に、上記従来の蓄電装置のように、集電体（特許文献１における導電部材）の、電極体と接続される部分が、容器の内部で折り畳まれて配置される場合、この問題は顕著となる。
本発明は、上記課題を考慮し、エネルギー密度を向上させることができる蓄電素子を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る蓄電素子は、容器及び前記容器に収容された電極体を備える蓄電素子であって、第一方向において前記電極体と前記容器の壁部との間に配置された集電体と、前記壁部に固定された電極端子とを備え、前記集電体は、前記電極端子と接続された端子接続部と、前記電極体と接続された電極接続部と、を有し、前記端子接続部及び前記電極接続部は、前記第一方向と交差する第二方向に並んで配置さてれおり、前記電極接続部の厚みは、前記端子接続部の厚みよりも小さい。
本発明に係る蓄電素子によれば、エネルギー密度を向上させることができる。
図１は、実施の形態に係る蓄電素子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素子を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。 図３は、実施の形態に係る集電体の外観を示す斜視図である。 図４は、図３における集電体のＩＶ－ＩＶ断面を示す断面図である。 図５は、図３における集電体のＶ－Ｖ断面を示す断面図である。 図６は、図３における集電体のＶＩ－ＶＩ断面を示す断面図である。 図７は、実施の形態に係る集電体が有する中間部を示す部分拡大図である。 図８は、図７における中間部のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面を示す断面図である。 図９は、図７における中間部のＩＸ－ＩＸ断面を示す断面図である。 図１０は、実施の形態の変形例１に係る集電体の外観を示す斜視図である。 図１１は、実施の形態の変形例２に係る集電体の外観を示す斜視図である。
本発明の一態様に係る蓄電素子は、容器及び前記容器に収容された電極体を備える蓄電素子であって、第一方向において前記電極体と前記容器の壁部との間に配置された集電体と、前記壁部に固定された電極端子とを備え、前記集電体は、前記電極端子と接続された端子接続部と、前記電極体と接続された電極接続部と、を有し、前記端子接続部及び前記電極接続部は、前記第一方向と交差する第二方向に並んで配置さてれおり、前記電極接続部の厚みは、前記端子接続部の厚みよりも小さい。
この構成によれば、電極接続部が端子接続部よりも薄く形成されているため、例えば、電極接続部に接合される電極体のタブ部を、容器の壁部により近い位置に配置できる。つまり、本態様の蓄電素子では、比較的に厚い端子接続部により、集電体における電極端子との接続箇所の変形を抑制できる。比較的に薄い電極接続部により、容器内における電極体の体積占有率を向上させることができる。従って、本態様に係る蓄電素子によれば、エネルギー密度を向上させることができる。
前記電極接続部の、前記第一方向及び前記第二方向と交差する第三方向の幅は、前記端子接続部の前記第三方向の幅よりも大きい、としてもよい。
この構成によれば、集電体に形成される第二方向に沿った導通路において、電極接続部の断面積が、端子接続部の断面積よりも小さくなることが抑制される。これにより、例えば、エネルギー密度を向上させるために電極接続部が比較的に薄く形成された場合であっても、電極接続部が、蓄電素子の充放電時の導通の妨げとなる可能性が低減される。
前記電極接続部の、前記第二方向と直交する断面の面積は、前記端子接続部の、前記第二方向と直交する断面の面積以上である、としてもよい。
この構成によれば、蓄電素子１０内の導通路における電極接続部の抵抗値が、端子接続部の抵抗値と同等以下となる。電極接続部の溶断耐性が、端子接続部の溶断耐性と同等以上となる。これにより、例えば、エネルギー密度が向上された蓄電素子の信頼性を向上させることができる。
前記集電体はさらに、前記端子接続部と前記電極接続部とを接続する中間部を有し、前記中間部は、前記端子接続部から前記電極接続部に近づくに従って、厚みが小さくなり、かつ、前記第三方向の幅が大きくなるよう形成されている、としてもよい。
この構成によれば、端子接続部と電極接続部とが接続される部分において、断面積がほぼ一定となるように断面形状を変化させる部分が設けられる。これにより、端子接続部と電極接続部との境界で、急激に断面積が小さくなる箇所が形成されない。そのため、充放電の効率の低下等の問題が生じ難い。このことは、例えば、エネルギー密度が向上された蓄電素子の信頼性の向上に寄与する。
前記電極接続部の、前記第一方向及び前記第二方向と交差する第三方向の端部は、前記電極体に向けて折り曲げられている、としてもよい。
この構成によれば、電極接続部は、折り曲げられた端部を有することで、比較的に薄いことによる断面積の減少を抑制し、かつ、第三方向の幅を、端子接続部と同じ程度の長さにできる。そのため、例えば、集電体と壁部との間に配置されるガスケットとして、既存のガスケットを流用することが可能となる。これにより、例えば、エネルギー密度が向上された蓄電素子の製造コストが抑制される。
前記集電体の、前記壁部に対向する面はフラットであり、前記集電体の、前記電極体に対向する面には、前記端子接続部及び前記電極接続部の厚みが異なることによる段差が形成されている、としてもよい。
この構成によれば、電極接続部を薄型化することで得られる空間のほぼ全てを、電極体を収容する空間として使用できる。つまり、電極接続部を薄型化することによる、エネルギー密度の向上効果の最大化がなされる。
本発明は、このような蓄電素子として実現できるだけでなく、当該蓄電素子が備える集電体としても実現できる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態（及びその変形例）に係る蓄電素子について説明する。以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示している。以下の実施の形態で示される数値、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、製造工程の順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。各図において、寸法等は厳密に図示していない。
以下の説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対（正極側及び負極側）の電極端子の並び方向、一対の集電体の並び方向、電極体が有する一対のタブ部の並び方向、一対のスペーサの並び方向、または、容器の短側面の対向方向をＸ軸方向と定義する。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。電極端子と集電体と電極体との並び方向、蓄電素子の容器本体と蓋体との並び方向、容器の短側面の長手方向、電極体の巻回軸方向、スペーサの延設方向、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。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。以下の説明において、例えば、Ｘ軸プラス方向とは、Ｘ軸の矢印方向を示し、Ｘ軸マイナス方向とは、Ｘ軸プラス方向とは反対方向を示す。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及び図２を用いて本実施の形態における蓄電素子１０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素子１０を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。
蓄電素子１０は、電気を充電し、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等の非水電解質二次電池である。蓄電素子１０は、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）もしく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、または、電車、モノレールもしくはリニアモーターカー等の電気鉄道用の鉄道車両等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。
蓄電素子１０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。蓄電素子１０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。蓄電素子１０は、ラミネート型の蓄電素子であってもよい。本実施の形態では、直方体形状（角形）の蓄電素子１０を図示しているが、蓄電素子１０の形状は、直方体形状には限定されず、直方体形状以外の多角柱形状、円柱形状、または長円柱形状等であってもよい。
図１に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、一対（正極側及び負極側）の電極端子２００と、一対（正極側及び負極側）の上部ガスケット３００とを備えている。図２に示すように、容器１００の内方には、一対（正極側及び負極側）の下部ガスケット４００と、一対（正極側及び負極側）の集電体５００と、電極体７００とが収容されている。容器１００の内部には、電解液（非水電解質）が封入されているが、図示は省略されている。当該電解液としては、蓄電素子１０の性能を損なわなければその種類に特に制限はなく、様々な種類を選択できる。上記の構成要素の他、電極体７００の上方もしくは側方に配置されるスペーサ、または、電極体７００等を包み込む絶縁フィルム等が配置されていてもよい。
容器１００は、開口が形成された容器本体１１０と、容器本体１１０の当該開口を閉塞する蓋体１２０とを有する直方体形状（箱形）のケースである。このような構成により、容器１００は、電極体７００等を容器本体１１０の内部に収容後、容器本体１１０と蓋体１２０とが溶接等されることにより、内部を密封できる構造となっている。容器本体１１０及び蓋体１２０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、鉄、メッキ鋼板など溶接可能な金属であるのが好ましい。
容器本体１１０は、容器１００の本体部を構成する矩形筒状で底を備える部材であり、Ｚ軸プラス方向側に開口が形成されている。蓋体１２０は、容器１００の蓋部を構成する、Ｘ軸方向に長尺かつ矩形状の板状部材であり、容器本体１１０の開口を塞ぐ位置に配置されている。蓋体１２０には、容器１００の内圧が過度に上昇した場合に容器１００内部のガスを排出するガス排出弁１２２が配置されている。
電極体７００は、正極板と負極板とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる蓄電要素（発電要素）である。具体的には、電極体７００は、正極板と負極板との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものが巻回されて形成されている。これにより、正極板の複数のタブが積層されて正極側のタブ部７２０が形成され、負極板の複数のタブが積層されて負極側のタブ部７３０が形成されている。つまり、電極体７００は、電極体本体部７１０と、電極体本体部７１０の一部からＺ軸プラス方向に突出してＹ軸プラス方向に延びるタブ部７２０及び７３０とを有している。本実施の形態では、断面形状が長円形状の電極体７００が採用されているが、電極体７００の断面形状は楕円形状などでもよい。
電極端子２００は、集電体５００を介して、電極体７００に電気的に接続される電極端子である。電極端子２００は、かしめ等によって、集電体５００に接続され、かつ、蓋体１２０に取り付けられている。具体的には、電極端子２００は、下方（Ｚ軸マイナス方向）に延びる軸部２０１（リベット部）を有している。そして、軸部２０１が、上部ガスケット３００の貫通孔３０１と、蓋体１２０の貫通孔１２３と、下部ガスケット４００の貫通孔４０１と、集電体５００の貫通孔５０１とに挿入されて、かしめられる。これにより、電極端子２００は、上部ガスケット３００、下部ガスケット４００及び集電体５００とともに、蓋体１２０に固定される。電極端子２００は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属等の導電部材で形成されている。
集電体５００は、電極体７００と電極端子２００とを電気的に接続する矩形状かつ平板状の部材である。具体的には、正極側の集電体５００は、正極側の電極端子２００とかしめ等により接合される端子接続部５１０と、電極体７００の正極側のタブ部７２０と溶接等により接続（接合）される電極接続部５２０とを有する。負極側の集電体５００についても同様であり、負極側の電極端子２００とかしめ等により接合される端子接続部５１０と、電極体７００の負極側のタブ部７３０と溶接等により接続（接合）される電極接続部５２０とを有する。集電体５００は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属で形成されている。集電体５００と電極端子２００とを接続（接合）する手法は、かしめ接合には限定されず、超音波接合、レーザ溶接、もしくは、抵抗溶接等の溶接、または、ねじ締結等のかしめ以外の機械的接合が用いられてもよい。集電体５００とタブ部７２０または７３０とを接続（接合）する手法は、超音波接合、レーザ溶接、または抵抗溶接等、どのような溶接が用いられてもよいし、かしめ接合またはねじ締結等の機械的接合等が用いられてもよい。集電体５００の詳細については、図３～図８を用いて後述する。
上部ガスケット３００は、容器１００の蓋体１２０と電極端子２００との間に配置された、平板状の絶縁性の封止部材である。下部ガスケット４００は、蓋体１２０と集電体５００との間に配置された、平板状の絶縁性の封止部材である。上部ガスケット３００及び下部ガスケット４００は、例えば、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）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、もしくは、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等の樹脂、または、これら樹脂を含む複合材料等の、絶縁性を有する素材によって形成されている。
［２．集電体の構成］
次に、集電体５００の構成について、図３～図９を用いて詳細に説明する。まず、図３～図６を用いて、集電体５００の基本構成について説明する。本実施の形態では、正極側及び負極側の集電体５００は同一の構成を有しているため、以下では、正極側の集電体５００に着目し、その説明を行う。
図３は、実施の形態に係る集電体５００の外観を示す斜視図である。具体的には、図３は、正極側の集電体５００を、斜め下方（電極体７００の側）から見た場合の斜視図である。図４は、図３における集電体５００のＩＶ－ＩＶ断面を示す断面図である。図５は、図３における集電体５００のＶ－Ｖ断面を示す断面図である。図６は、図３における集電体５００のＶＩ－ＶＩ断面を示す断面図である。図４では、電極体７００と集電体５００とのおおまか位置関係を示すために、集電体５００の断面に加え、電極体７００の一部の側面図が模式的に図示されている。
図３～図６に示すように、本実施の形態に係る集電体５００は、端子接続部５１０と、電極接続部５２０とを有する。端子接続部５１０には電極端子２００の軸部２０１が貫通する貫通孔５０１が形成されている。貫通孔５０１には、上述のように電極端子２００の軸部２０１が挿通され、貫通孔５０１から露出した軸部２０１の先端部がかしめられる。これにより、電極端子２００と集電体５００とが機械的及び電気的に接続される。
電極接続部５２０は、電極体７００が接続される部分であり、正極側の集電体５００が有する電極接続部５２０には、図４に示すように、電極体７００の正極側のタブ部７２０が接続される。この接続には、上述のように超音波接合等の所定の手法が用いられる。
このような構成を有する集電体５００は、Ｚ軸方向において、電極体７００と蓋体１２０（図２参照）との間に配置されている。端子接続部５１０及び電極接続部５２０は、Ｘ軸方向に並んで配置されている。Ｚ軸方向は第一方向の一例であり、Ｘ軸方向は、第一方向に交差する第二方向の一例であり、蓋体１２０は容器の壁部の一例である。さらに、図５及び図６に示されるように、電極接続部５２０は、端子接続部５１０に比べて薄く形成されている。
すなわち、本実施の形態に係る蓄電素子１０は、容器１００及び容器１００に収容された電極体７００と、Ｚ軸方向において電極体７００と容器１００の蓋体１２０との間に配置された集電体５００と、蓋体１２０に固定された電極端子２００とを備える。集電体５００は、電極端子２００と接続された端子接続部５１０と、電極体７００と接続された電極接続部５２０とを有する。端子接続部５１０及び電極接続部５２０は、Ｚ軸方向と交差するＸ軸方向に並んで配置されており、電極接続部５２０の厚みＤ２は、端子接続部５１０の厚みＤ１よりも小さい。
つまり、Ｚ軸プラス方向を上方とした場合、電極体７００の上方に位置する集電体５００において、電極端子２００と接続される部分（端子接続部５１０）と、電極体７００と接続される部分（電極接続部５２０）とは、横方向（左右方向）に並べられている。そのため、例えば、電極接続部５２０の下面に形成されるかしめ部が、当該下面から比較的に大きく出っ張っている場合であっても、かしめ部を、電極体本体部７１０と干渉させずにタブ部７２０の側方の空間に収容できる。
さらに、本実施の形態では、電極接続部５２０が端子接続部５１０よりも薄く形成されているため、例えば、電極接続部５２０に接合される電極体７００のタブ部７２０を、蓋体１２０により近い位置に配置できる。電極接続部５２０は比較的に厚いため、上述のように、電極端子２００の軸部２０１がかしめられた場合において、かしめ力による変形が抑制される。つまり、本実施の形態に係る蓄電素子１０では、比較的に厚い端子接続部５１０により、集電体５００における電極端子２００との接続箇所の変形を抑制し、かつ、比較的に薄い電極接続部５２０により、容器１００内における電極体７００の体積占有率を向上させることができる。従って、本実施の形態に係る蓄電素子１０によれば、エネルギー密度を向上させることができる。
集電体５００における端子接続部５１０の厚みＤ１は、例えば１ｍｍ程度であり、電極接続部５２０の厚みＤ２は、例えば０．５ｍｍ程度である。これら数値は例示であり、端子接続部５１０及び電極接続部５２０それぞれの厚みＤ１及びＤ２は、Ｄ１＞Ｄ２を満たす値であれば、集電体５００の素材、電極体７００の蓄電容量、または、容器１００のサイズ等に応じて適宜決定してもよい。
例えば図３、図５及び図６に示されるように、電極接続部５２０の、Ｚ軸方向及びＸ軸方向と交差するＹ軸方向の幅Ｌ２は、端子接続部５１０の前記Ｙ軸方向の幅Ｌ１よりも大きい。
この構成によれば、集電体５００に形成される、Ｘ軸方向に沿った導通路において、電極接続部５２０の断面積が、端子接続部５１０の断面積よりも小さくなることが抑制される。簡単に言うと、電極接続部５２０を薄くすることによる断面積の減少分を、電極接続部５２０の幅を大きくすることで補うことができる。これにより、例えば、エネルギー密度を向上させるために電極接続部５２０が比較的に薄く形成された場合であっても、電極接続部５２０が、蓄電素子１０の充放電時の導通の妨げとなる可能性が低減される。
電極接続部５２０の断面積と、端子接続部５１０の断面積との関係に着目すると、電極接続部５２０の、Ｘ軸方向と直交する断面の面積Ｓ２は、端子接続部５１０の、Ｘ軸方向と直交する断面の面積Ｓ１以上である、とすることもできる。
この構成によれば、蓄電素子１０内の導通路における電極接続部５２０の抵抗値が、端子接続部５１０の抵抗値と同等以下となる。電極接続部５２０の溶断耐性が、端子接続部５１０の溶断耐性と同等以上となる。これにより、例えば、エネルギー密度が向上された蓄電素子１０の信頼性を向上させることができる。
本実施の形態に係る集電体５００は、厚み及び幅が互いに異なる端子接続部５１０及び電極接続部５２０をなだらかに接続する中間部５３０を有している。この中間部５３０の特徴について、図７～図８を用いて説明する。図７は、実施の形態に係る集電体５００が有する中間部５３０を示す部分拡大図である。図７では、集電体５００における中間部５３０のおおよその領域を、ドットを付した領域によって表している。図８は、図７における中間部５３０のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面を示す断面図である。図９は、図７における中間部５３０のＩＸ－ＩＸ断面を示す断面図である。
図７～図９に示すように、本実施の形態に係る集電体５００はさらに、端子接続部５１０と電極接続部５２０とを接続する中間部５３０を有する。中間部５３０は、端子接続部５１０から電極接続部５２０に近づくに従って、厚みが小さくなり、かつ、Ｙ軸方向の幅が大きくなるよう形成されている。
つまり、中間部５３０において、端子接続部５１０に近い位置のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面では、厚みがＴ１であり、Ｙ軸方向の幅はＷ１であるとする。端子接続部５１０から遠い位置（電極接続部５２０に近い位置）のＩＸ－ＩＸ断面では、厚みがＴ２であり、Ｙ軸方向の幅はＷ２であるとする。このとき、Ｔ２＜Ｔ１であり、かつ、Ｗ２＞Ｗ１である。従って、例えば、ＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面の断面積（Ｔ１×Ｗ１）と、ＩＸ－ＩＸ断面の断面積（Ｔ２×Ｗ２）をほぼ同一にすることも可能である。さらに、Ｔ１×Ｗ１及びＴ２×Ｗ２を、端子接続部５１０の断面積Ｓ１及び電極接続部５２０の断面積Ｓ２とほぼ同一にすることも可能である。
このように、本実施の形態に係る集電体５００では、端子接続部５１０と電極接続部５２０とが接続される部分において、断面積がほぼ一定となるように断面形状を変化させる中間部５３０が設けられる。これにより、端子接続部５１０と電極接続部５２０との境界で、急激に断面積が小さくなる箇所が形成されない。
つまり、仮に、図５に示す断面形状の端子接続部５１０と、図６に示す断面形状の電極接続部５２０とが直接的に接続されている場合、端子接続部５１０と電極接続部５２０との境界には、断面積が“Ｌ１×Ｄ２”で表される小断面積部が形成される。この小断面積部は、集電体５００に形成される導通路において、他よりも高抵抗な部分となり、蓄電素子１０の充放電の効率を低下させる要因となる。小断面積部において溶断等の問題も生じ得る。そこで、本実施の形態に係る集電体５００では、Ｘ軸方向に並ぶ端子接続部５１０と電極接続部５２０との間において、Ｘ軸方向に直交する断面の面積の変化を抑制する形状の中間部５３０が設けられている。その結果、蓄電素子１０の充放電の効率の低下、または、集電体５００における溶断等の発生が抑制される。このことは、例えば、エネルギー密度が向上された蓄電素子１０の信頼性の向上に寄与する。
中間部５３０は、互いに厚みが異なる端子接続部５１０と電極接続部５２０との間の部分であるため、側面視において、段差５３５（図４参照）を形成する部分である。この段差５３５は、電極体７００側に向けられている。
つまり、本実施の形態では、集電体５００の、蓋体１２０に対向する面はフラットであり、集電体５００の、電極体７００に対向する面には、端子接続部５１０及び電極接続部５２０の厚みが異なることによる段差５３５が形成されている。
この構成によれば、例えば、電極接続部５２０を薄型化することで得られる空間のほぼ全てを、電極体７００を収容する空間として使用できる。つまり、電極接続部５２０を薄型化することによる、エネルギー密度の向上効果の最大化がなされる。
以上、実施の形態に係る蓄電素子１０について説明したが、蓄電素子１０は、電極体７００と電極端子２００とを接続する集電体として、図２～図８に示す形状とは異なる形状の集電体を備えてもよい。そこで、以下に、蓄電素子１０備える集電体についての変形例を、図１０を用いて、上記実施の形態との差分を中心に説明する。
（変形例１）
図１０は、実施の形態の変形例１に係る集電体５００ａの外観を示す斜視図である。具体的には、図１０は、正極側の集電体５００ａを、斜め下方（電極体７００の側）から見た場合の斜視図である。図１０に示す集電体５００ａは、上記実施の形態に係る集電体５００に換えて蓄電素子１０が備えることができる集電体である。
図１０に示す集電体５００ａは、電極端子２００と接続された端子接続部５１０と、電極体７００と接続された電極接続部５２５とを有する。端子接続部５１０及び電極接続部５２５は、Ｘ軸方向に並んで配置されており、電極接続部５２５の厚みは、端子接続部５１０の厚みよりも小さい。これらの特徴は、上記実施の形態に係る集電体５００と共通する。
本変形例に係る集電体５００ａでは、電極接続部５２５の、第三方向（Ｙ軸方向）の端部５２５ａは、電極体７００に向けて折り曲げられている。つまり、電極接続部５２５は、電極体７００に向けて折り曲げられた端部５２５ａを有している。
この構成によれば、電極接続部５２５は、折り曲げられた端部５２５ａを有することで、比較的に薄いことによる断面積の減少を抑制し、かつ、Ｙ軸方向の幅を、端子接続部５１０と同じ程度の長さにできる。そのため、例えば、集電体５００ａと蓋体１２０との間に配置される下部ガスケットとして、既存のガスケットを流用することが可能となる。これにより、例えば、エネルギー密度が向上された蓄電素子１０の製造コストが抑制される。
本変形例では、電極接続部５２５において、Ｙ軸プラス方向の端部５２５ａが、電極体７００に向けて折り曲げられている。つまり、導通方向（Ｘ軸方向）に直交する断面はＬ字型である。従って、電極接続部５２５をタブ部７２０と接合した場合、例えば、図２からわかるように、タブ部７２０の先端よりもＹ軸プラス方向側に端部５２５ａが存在する。つまり、タブ部７２０を上から押さえない位置に端部５２５ａが配置される。そのため、電極接続部５２５が比較的に薄いことによる、エネルギー密度の向上効果を得ることができ、かつ、断面をＬ字型にすることで、端子接続部５１０と同程度の断面積を電極接続部５２５に確保できる。電極接続部５２５の断面がＬ字型となることで、電極接続部５２５の構造上の強度が向上する。
（変形例２）
図１１は、実施の形態の変形例２に係る集電体５００ｂの外観を示す斜視図である。具体的には、図１１は、正極側の集電体５００ｂを、斜め下方（電極体７００の側）から見た場合の斜視図である。図１１に示す集電体５００ｂは、上記実施の形態に係る集電体５００に換えて蓄電素子１０が備えることができる集電体である。
図１１に示す集電体５００ｂは、電極端子２００と接続された端子接続部５１０と、電極体７００と接続された電極接続部５２６とを有する。端子接続部５１０及び電極接続部５２６は、Ｘ軸方向に並んで配置されており、電極接続部５２６の厚みは、端子接続部５１０の厚みよりも小さい。これらの特徴は、上記実施の形態に係る集電体５００と共通する。本変形例に係る集電体５００ｂでは、端子接続部５１０のＹ軸方向の幅と、電極接続部５２６のＹ軸方向の幅が略同一である。つまり、本変形例に係る実施の形態に係る電極接続部５２６は、集電体５００の電極接続部５２０のような、端子接続部５１０よりも明確に幅広な形状には形成されていない。
すなわち、集電体５００ｂは第一方向（Ｚ軸方向）から見た場合に、略矩形状に形成されている。これにより、例えば、電極接続部５２６のＹ軸方向の幅が広いために、集電体５００ｂを下部ガスケット４００の範囲内に収容できない、または、電極接続部５２６と容器１００の内面との距離が近すぎるというような、電極接続部５２６のサイズに起因する問題が生じ難い。集電体５００ｂでは、Ｘ軸方向に沿った導通路において、電極接続部５２６の断面積は、端子接続部５１０の断面積よりも小さくなる。しかし、電極接続部５２６の断面積が、実質的に蓄電素子１０の充放電時の導通の妨げとならない程度の値であれば、端子接続部５１０の断面積はその値以上である。従って、蓄電素子１０が集電体５００ｂを備える場合であっても、集電体５００ｂが、蓄電素子１０の性能または信頼性を低下させることはない。本変形例においても、電極接続部５２６の厚みが端子接続部５１０の厚みよりも小さため、蓄電素子１０のエネルギー密度を向上させることができる。このように、端子接続部及び電極接続部は第二方向に並び、かつ、電極接続部の厚みは端子接続部の厚みよりも小さい、という条件を満たせば、電極接続部の幅は、端子接続部の幅以下であってもよい。
（他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であり、本発明の範囲には、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。
例えば、実施の形態に係る蓄電素子１０では、正極側及び負極側の両方に、端子接続部５１０よりも薄い電極接続部５２０を有する集電体５００が備えられているが、集電体５００は、正極側及び負極側の少なくとも一方に配置されていればよい。例えば、正極側及び負極側のうちの一方の集電体の材料の剛性が高い等の理由により、当該一方の集電体を薄く形成できる場合、当該一方の集電体として、端子接続部及び電極接続部の厚みが均一な集電体を採用し、他方の集電体として集電体５００を採用してもよい。例えば、容器１００が、電極体７００の正極及び負極の一方と電気的に接続されている場合、電極体７００の正極及び負極の他方と電極端子２００とを接続する部材として集電体５００が採用されてもよい。
実施の形態に係る集電体５００は、第一方向（Ｘ軸方向）の外側に端子接続部５１０が位置する姿勢で蓄電素子１０に配置されているが、Ｘ軸方向の内側（蓋体１２０のＸ軸方向の中央側）に端子接続部５１０が位置する姿勢で蓄電素子１０に配置されてもよい。例えば、正極側及び負極側の電極端子２００を、蓋体１２０の長手方向（Ｘ軸方向）の中央寄りに配置する場合、図２における２つの集電体５００の両方を、Ｚ軸回りに１８０°回転した姿勢で配置してもよい。
集電体５００において、電極接続部５２０は、Ｙ軸方向の両側に、端子接続部５１０よりも張り出した部分を有するが、電極接続部５２０は、当該両側のうちの一方のみに、端子接続部５１０よりも張り出した部分を有してもよい。つまり、集電体５００における、端子接続部５１０に対する電極接続部５２０の第三方向（Ｙ軸方向）の位置は、例えば、電極端子２００と、電極接続部５２０に接続されるタブ部７２０または７３０との位置関係等に応じて適宜決定してもよい。
蓄電素子１０が備える電極体の種類は巻回型に限定されない。例えば、平板状極板を積層した積層型の電極体、または、長尺帯状の極板を山折りと谷折りとの繰り返しによって蛇腹状に積層した構造を有する電極体が、蓄電素子１０に備えられてもよい。
上記の、実施の形態に係る集電体５００についての各種の補足事項のそれぞれは、変形例に係る集電体５００ａに適用されてもよい。実施の形態及び変形例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。
本発明は、このような蓄電素子として実現できるだけでなく、当該蓄電素子が備える集電体としても実現できる。
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。
１０ 蓄電素子
１００ 容器
１２０ 蓋体
２００ 電極端子
５００、５００ａ 集電体
５１０ 端子接続部
５２０、５２５ 電極接続部
５２５ａ 端部
５３０ 中間部
５３５ 段差
７００ 電極体

Claims (5)

  1. 容器及び前記容器に収容された電極体を備える蓄電素子であって、
    第一方向において前記電極体と前記容器の壁部との間に配置された集電体と、
    前記壁部に固定された電極端子とを備え、
    前記集電体は、
    前記電極端子と接続された端子接続部と、
    前記電極体と接続された電極接続部と、を有し、
    前記端子接続部及び前記電極接続部は、前記第一方向と交差する第二方向に並んで配置されており、
    前記電極接続部の厚みは、前記端子接続部の厚みよりも小さく、
    前記電極接続部の、前記第一方向及び前記第二方向と交差する第三方向の幅は、前記端子接続部の前記第三方向の幅よりも大きい、
    蓄電素子。
  2. 容器及び前記容器に収容された電極体を備える蓄電素子であって、
    第一方向において前記電極体と前記容器の壁部との間に配置された集電体と、
    前記壁部に固定された電極端子とを備え、
    前記集電体は、
    前記電極端子と接続された端子接続部と、
    前記電極体と接続された電極接続部と、を有し、
    前記端子接続部及び前記電極接続部は、前記第一方向と交差する第二方向に並んで配置されており、
    前記電極接続部の厚みは、前記端子接続部の厚みよりも小さく、
    前記電極接続部の、前記第一方向及び前記第二方向と交差する第三方向の端部は、前記電極体に向けて折り曲げられている、
    蓄電素子。
  3. 容器及び前記容器に収容された電極体を備える蓄電素子であって、
    第一方向において前記電極体と前記容器の壁部との間に配置された集電体と、
    前記壁部に固定された電極端子とを備え、
    前記集電体は、
    前記電極端子と接続された端子接続部と、
    前記電極体と接続された電極接続部と、を有し、
    前記端子接続部及び前記電極接続部は、前記第一方向と交差する第二方向に並んで配置されており、
    前記電極接続部の厚みは、前記端子接続部の厚みよりも小さく、
    前記集電体の、前記壁部に対向する面はフラットであり、
    前記集電体の、前記電極体に対向する面には、前記端子接続部及び前記電極接続部の厚みが異なることによる段差が形成されている、
    蓄電素子。
  4. 前記電極接続部の、前記第二方向と直交する断面の面積は、前記端子接続部の、前記第二方向と直交する断面の面積以上である、
    請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電素子。
  5. 前記集電体はさらに、前記端子接続部と前記電極接続部とを接続する中間部を有し、
    前記中間部は、前記端子接続部から前記電極接続部に近づくに従って、厚みが小さくなり、かつ、前記第一方向及び前記第二方向と交差する第三方向の幅が大きくなるよう形成されている、
    請求項１～４のいずれか一項に記載の蓄電素子。
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