JP7453740B2 - 蓄電装置 - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電装置に関するものである。
電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）等の駆動用電源や電子機器の電源として、蓄電装置が使われている。この蓄電装置として例えば、アルカリ二次電池や非水電解質二次電池等が使用されている。
これらの蓄電装置では、例えば、正極板と負極板とセパレータを含む電極組立体と、この電極組立体を収容したケースと、外装ケースの開口を塞ぐ蓋と、電極体の一方の電極板と接続して蓋に設けられた挿通孔を貫通した電極端子と、電極組立体から蓋に向かって延びて電極端子と電気的に接続するタブを有する。
なお、特許文献１では、電極体の正極または負極から複数延出されて一つに重ね合わされた、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の集電タブと、集電タブが切れることを抑制するために前記集電タブの最外層に接合される保護リードと、集電タブが接合される導電部材を具備し、集電タブと導電部材とを保護リードとともに超音波接合した蓄電装置が開示されている。
上記のような蓄電装置では、保護リードによって集電タブの切れは抑制される。しかしながら、超音波接合など接合装置を保護リードを介して集電タブを押圧した状態で接合した場合、保護リードにおいて接合装置と当接していない部分が集電タブから離れる方向に反る虞がある。そして、外装体内の空隙を削減しようとして保護リードの接合部と電極体との距離を近づけた場合に、この反りによって電極体と保護リードとの間で短絡が生じる虞がある。
そこで、本発明では、より信頼性高く接合された集電タブと保護リードを備えた蓄電装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様の蓄電装置は、複数の第１電極板および複数の第２電極板を含む電極体と、第１電極出力端子と第２電極出力端子と、前記第１電極板と前記第１電極出力端子とを電気的に接続する第１集電体と、前記第２電極板と前記第２電極出力端子とを電気的に接続する第２集電体とを備え、前記第１電極板は、前記電極体から突き出していて導電性を有しているとともに前記第１集電体と接続されている第１タブを備えており、前記第１タブは複数が重ねられて第１タブ積層体を形成しており、前記第１タブ積層体の一方の面が前記第１集電体と当接しており、前記一方の面とは反対側の他方の面には第１保護シートが配置されて当接しており、前記第１保護シートの周縁には隣合う２辺で形成される角部が存しており、前記第１保護シートは、少なくとも前記角部が前記第１タブ積層体と接合されていることを特徴とする。ここでの角部には、２辺の交点部分が切り落とされた、いわゆるＲのあるものも含まれ、複数の角部が存していてもよい。
本開示によれば、タブが保護シートともに集電体に接合される際に生じる保護シートの反りが抑制され、保護シートと電極体とが接触して短絡することを抑制することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。
（実施形態）
図１は本発明の実施形態に係る蓄電装置１００の断面図である。図１に示されるように、蓄電装置１００は、正極板と負極板とセパレータとを含む電極体１１０と、電極体１１０を収容し、開口を有する有底角筒状の外装体１２０と、外装体１２０の開口を封口する蓋１３０とを備える。
図１は本発明の実施形態に係る蓄電装置１００の断面図である。図１に示されるように、蓄電装置１００は、正極板と負極板とセパレータとを含む電極体１１０と、電極体１１０を収容し、開口を有する有底角筒状の外装体１２０と、外装体１２０の開口を封口する蓋１３０とを備える。
外装体１２０及び蓋１３０は、それぞれ金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製とすることが好ましい。電極体１１０は、セパレータを介して交互に積層された複数の正極板と複数の負極板とを含む。外装体１２０内に電極体１１０は、電解液（図示なし）とともに収容されている。電極体１１０と外装体１２０の間には絶縁シート１７０が介在している。
図２Ａは蓄電装置１００の正極板（第１電極板）１１１を示した平面図であり、図２Ｂは、蓄電装置１００の負極板（第２電極板）１１２を示した平面図である。
図２Ａに示すように、正極板１１１は、矩形状の芯体の両面に活物質合剤層が形成された正極板の本体部１１１ａを有する。正極板にはタブ１１１ｂ（第１タブ）が設けられている。本体部１１１ａの端辺から正極の芯体の一部が突出しており、この突出した芯体の一部がタブ１１１ｂを構成する。なお、タブ１１１ｂは、図２Ａに示すように芯体の一部であっても良いし、他の部材を正極の芯体に接続することにより、その他の部材をタブ１１１ｂとしてもよい。また、タブ１１１ｂにおいて活物質合剤層と隣接する部分には、活物質合剤層よりも電気抵抗の大きい保護層が設けられることが好ましい。この保護層は、アルミナ、シリカ、ジルコニア等のセラミック粒子、及びバインダーを含むことが好ましい。また、保護層は、炭素材料等の導電性粒子を含むことが更に好ましい。
正極板１１１の製造方法を説明する。活物質合剤層に含まれる活物質としてのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、導電剤としての炭素材料、及び分散媒としてのＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）を含む正極スラリーを作製する。このスラリーを、芯体としての厚さ１５μｍの矩形状のアルミニウム箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、スラリー中のＮ－メチル－２－ピロリドンを取り除き、芯体上に活物質合剤層を形成する。その後、活物質合剤層を所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた正極板を所定の形状に切断する。
図２Ｂに示すように、負極板１１２は、矩形状の芯体の両面に活物質合剤層が形成された負極板の本体部１１２ａを有する。負極板にはタブ１１２ｂ（第２タブ）が設けられている。本体部１１２ａの端辺から負極の芯体の一部が突出しており、この突出した芯体の一部がタブ１１２ｂを構成する。なお、タブ１１２ｂは、芯体の一部であっても良いし、他の部材を芯体に接続することにより、その他の部材をタブ１１２ｂとしてもよい。
負極板１１２の作製方法を説明する。活物質合剤層の活物質としての黒鉛、結着剤としてのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、及び水を含むスラリーを作製する。このスラリーを、負極の芯体としての厚さ８μｍの矩形状の銅箔の両面に塗布する。そして、これを乾燥させることにより、スラリー中の水を取り除き、芯体に活物質合剤層を形成する。その後、活物質合剤層を所定厚みになるように圧縮処理を行う。このようにして得られた負極板を所定の形状に切断する。
５０枚の正極板及び５１枚の負極板を上述の方法で作製し、これらをポリオレフィン製の方形状のセパレータを介して積層し積層型の電極体１１０を作製する。積層型の電極体１１０は、一方の端部において、各正極板のタブ１１１ｂを積層することによって第１タブ積層体１１８が形成されており、各負極板のタブ１１２ｂを積層することによって第２タブ積層体１１９が形成されている。電極体１１０の両外面にはセパレータが配置され、テープ等により各極板及びセパレータが積層された状態に固定することができる。あるいは、セパレータに接着層を設け、セパレータと正極板、セパレータと負極板がそれぞれ接着されるようにしてもよい。
蓄電装置１００はさらに、蓋１３０の孔を貫通した正極端子（第１電極出力端子）１４１及び負極端子（第２電極出力端子）１４２と、正極端子１４１及び電極体１１０を電気的に接続させる正極集電体（第１集電体）１５１と、負極端子１４２及び電極体１１０を電気的に接続させる負極集電体（第２集電体）１５２と、正極集電体１５１と正極端子１４１とを電気的に接続する安全装置とを備える。
電極体１１０の蓋１３０側の端部には、正極の第１タブ積層体１１８及び負極の第２タブ積層体１１９が設けられている。第１タブ積層体１１８は正極集電体１５１と接続し、第２タブ積層体１１９は負極集電体１５２と接続する。
正極集電体１５１は、第１タブ積層体１１８と接続する正極第１集電板１５１ａと、正極第１集電板１５１ａと接続するとともに、安全装置と接続する正極第２集電板１５１ｂを備える。正極第１集電板１５１ａと正極第２集電板１５１ｂとは、それぞれの縁どうしを重ねて溶接接合されることにより、接続されている。
負極集電体１５２は、第２タブ積層体１１９と接続する負極第１集電板１５２ａと、負極第１集電板１５２ａと接続するともに、負極端子１４２と接続する負極第２集電板１５２ｂとを備える。負極第１集電板１５２ａと負極第２集電板１５２ｂとは、それぞれの縁どうしを重ねて溶接接合されることにより、接続されている。
正極端子１４１は、樹脂製の外側絶縁部材１８１を介して蓋１３０に固定されている。負極端子１４２は、樹脂製の外側絶縁部材１８２を介して蓋１３０に固定されている。正極端子１４１、負極端子１４２は例えば、金属製である。より具体的には、正極端子１４１は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製であり、負極端子１４２は例えば、銅又は銅合金製である。また、負極端子１４２は、外装体１２０の内部側に銅又は銅合金からなる部分を有し、外装体１２０の外部側にアルミニウム又はアルミニウム合金からなる部分を有することが更に好ましい。なお、負極端子１４２の表面にニッケルメッキ等が施されていることが好ましい。負極第２集電板１５２ｂには孔が形成され、この孔に負極端子１４２が挿入されるとともに負極端子１４２の下端部をかしめることによって負極第２集電板１５２ｂが蓋１３０に固定される。なお、負極第２集電板１５２ｂが蓋１３０に固定される際、負極第２集電板１５２ｂと蓋１３０との間には絶縁板１８４が介在した状態で固定される。この絶縁板１８４は、負極第１集電板１５２ａと蓋１３０との間にも介在するように、延在している。
安全装置は、例えば、外装体１２０内の圧力が所定値以上となった際に作動し、電極体１１０の正極板と正極端子１４１との間の導電経路を遮断する電流遮断機構である。
安全装置は、正極端子１４１に固定される鉢状の導電部材１６１と、導電部材１６１と接続するとともに正極第２集電板１５１ｂと接続する反転板１６２とを有する。導電部材１６１は鉢状の底の部分に孔を有し、この孔に正極端子１４１の下部が挿入され、この下部がかしめられて導電部材１６１は正極端子１４１とともに蓋１３０に固定される。導電部材１６１が蓋１３０に固定される際に、導電部材１６１と蓋１３０との間には、絶縁板１８３が介在した状態で固定される。反転板１６２は中心に突起１６２ａを有した円板である。この反転板１６２は導電部材１６１の下側にある開口部を塞ぐように配置されるとともに、反転板１６２の周縁と導電部材１６１の開口端部とが溶接により接合される。反転板１６２の突起１６２ａは、正極第２集電板１５１ｂに設けられた孔５１ｂに嵌合した状態で接続している。なお、突起１６２ａは孔５１ｂに必ずしも嵌合している必要はなく、突起１６２ａが正極第２集電板１５１ｂの蓋１３０と対向する面と接合して接続していてもよい。
安全装置は、電極体１１０の負極板と負極端子１４２の間の導電経路に設けられてもよい。導電部材１６１および反転板１６２は金属製であり、正極端子１４１と接続する場合は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金製である。負極端子１４２と接続する場合は、例えば、銅や銅合金製である。
なお、蓄電装置１００において、安全装置を備えていることが好ましいが、本発明において、安全装置は必須ではない。
蓋１３０には外装体１２０内の圧力が所定値以上となった際に破断し、電池ケース１００内のガスを電池ケース１００外に排出する排気弁１３３が設けられている。なお、排気弁１３３の作動圧は、安全装置の作動圧よりも大きい値に設定する。
蓋１３０にはさらに注液孔が設けられている。注液孔から電池ケース１００内に電解液を注液した後、注液孔は栓１３５により封止される。
本実施形態では、蓄電装置１００に用いられる電極体１１０は、上述の方法で作製された電極体１１０ａ、電極体１１０ｂの２つから構成されている。なお、２つの電極体１１０ａ、１１０ｂは全く同じ構成であってもよいし、異なる構成であってもよい。
図３は、蓄電装置１００の接続工程における第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９と、正極第１集電板１５１ａ、負極第１集電板１５２ａとを示した平面図である。
電極体１１０ａと電極体１１０ｂの間に、正極第１集電板１５１ａと負極第１集電板１５２ａを配置する。
そして、電極体１１０ａから突出する積層された第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９をそれぞれ、正極集電体１５１の一部である正極第１集電板１５１ａ、負極集電体１５２の一部である負極第１集電板１５２ａ上に配置し、第１タブ積層体１１８の一方の面を正極第１集電板１５１ａに当接させ、第２タブ積層体１１９の一方の面を負極第１集電板１５２ａに当接させる。
また、電極体１１０ｂから突出する積層された第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９をそれぞれ、正極集電体１５１の一部である正極第１集電板１５１ａ、負極集電体１５２の一部である負極第１集電板１５２ａ上に配置し、第１タブ積層体１１８の一方の面を正極第１集電板１５１ａに当接させ、第２タブ積層体１１９の一方の面を負極第１集電板１５２ａに当接させる。
電極体１１０ａ、１１０ｂの第１タブ積層体１１８はそれぞれ、正極第１集電板１５１ａと当接した面とは反対側の他方の面上に配置された保護シートとともに正極第１集電体１５１ａに溶接接合されて接合領域１２７ａ（正極接合領域）が形成される。そして、電極体１１０ａ、１１０ｂの第２タブ積層体１１９はそれぞれ、負極第１集電板１５２ａと当接した面とは反対側の他方の面上に配置された保護シートとともに負極第１集電板１５２ａに溶接され接合領域１２７ｂ（負極接合領域）が形成される。
この後、２つの電極体１１０ａ、１１０ｂがほぼ平行となるように第１タブ積層体１１８と正極第１集電板１５１ａとを接合した部分、及び第２タブ積層体１１９と負極第１集電板１５２ａとを接合した部分を湾曲させて外装体１２０に納める。
すなわち、正極第１集電板１５１ａにおける電極体１１０と対向した面に第１タブ積層体１１８が接続されており、第１タブ積層体１１８が湾曲した状態となっている。このため、より体積エネルギー密度の高い二次電池となっている。また、負極第１集電板１５２ａの電極体１１０と対向した面に第２タブ積層体１１９が接続されており、第２タブ積層体１１９が湾曲した状態となっている。正極集電体１５１、負極集電体１５２と電極体１１０との間のスペースを小さくでき、より体積エネルギー密度の高い二次電池となっている。
図４は蓄電装置１００の接続工程における第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９と保護シート１１６ａ、１１６ｂと溶接治具１５９を示した図である。
溶接接合は、以下のように行うことが好ましい。
図４のように、上下から溶接治具１５９により積層された第１タブ積層体１１８、又は第２タブ積層体１１９と集電体（正極第１集電板１５１ａ、又は負極第１集電板１５２ａ）を挟み込み、溶接を行う。図４では、第１タブ積層体１１８と保護シート（第１保護シート）１１６ａとを一体に示しており、第２タブ積層体１１９と保護シート（第２保護シート）１１６ｂとを一体に示している。
ここで溶接方法は、超音波溶接、あるいは抵抗溶接が好ましい。これにより、積層された第１タブ積層体１１８と正極第１集電板１５１ａとが、及び、第２タブ積層体１１９と負極第１集電板１５２ａとがより確実に溶接接続される。
タブ積層体の積層数が多い場合、例えば積層数が２０枚以上の場合、レーザ溶接等と比較し、一対の溶接治具１５９により挟み込んだ状態で溶接を行えるため超音波溶接又は抵抗溶接の方がより信頼性の高い溶接接続部を形成することができる。
なお、一対の溶接治具１５９は、抵抗溶接の場合は一対の抵抗溶接用電極であり、超音波溶接の場合はホーン及びアンビルである。電極体１１０ａの第１タブ積層体１１８は、正極第１集電板１５１ａにおいて、正極第１集電板１５１ａの幅方向における中央部よりも一方側に接続される。電極体１１０ｂの第１タブ積層体１１８は、正極第１集電板１５１ａにおいて、正極第１集電板１５１ａの幅方向における中央部よりも他方側に接続される。電極体１１０ａの第２タブ積層体１１９は、負極第１集電板１５２ａにおいて、負極第１集電板１５２ａの幅方向における中央部よりも一方側に接続される。電極体１１０ｂの第２タブ積層体１１９は、負極第１集電板１５２ａにおいて、負極第１集電板１５２ａの幅方向における中央部よりも他方側に接続される。
正極第１集電板１５１ａには孔５１ａが設けられている。正極第１集電板１５１ａを正極第２集電板１５１ｂに接続した後、孔５１ａは蓋１３０の注液孔と対応する位置に配置される。そして、電極体１１０ａの第１タブ積層体１１８は、正極第１集電板１５１ａの幅方向において孔５１ａよりも一方側に接続されている。また、電極体１１０ｂの第１タブ積層体１１８は、正極第１集電板１５１ａの幅方向において孔５１ａよりも他方側に接続されている。
蓋１３０に対して垂直な方向から正極第１集電板１５１ａ、電極体１１０ａ、１１０ｂの第１タブ積層体１１８を見たとき、電極体１１０ａ、１１０ｂの第１タブ積層体１１８において、正極第１集電板１５１ａと略平行に配置される部分が、孔５１ａと重ならないようにされることが好ましい。これにより、正極第１集電板１５１ａないし電極体１１０ａ、１１０ｂの第１タブ積層体１１８が電解液の注液を妨げることを防止できる。
なお、蓋１３０に正極第２集電板１５１ｂ、負極第２集電板１５２ｂを固定する固定工程と、正極第１集電板１５１ａ、負極第１集電板１５２ａにそれぞれ第１タブ積層体１１８，第２タブ積層体１１９を接続する接続工程は、いずれを先に行ってもよい。
次に超音波溶接の例を図５Ａ，５Ｂ，６Ａ，６Ｂを参照して説明する。なお図を見やすくするため、正極第１集電板１５１ａ又は負極第１集電板１５２ａにおいて、第１タブ積層体１１８又は第２タブ積層体１１９と接合されている部分を抜粋して示している。正極第１集電板１５１ａ又は負極第１集電板１５２ａの外周部分に取り付けられている他の部材は省略している。
図５Ａ、５Ｂに示すように、接続の準備として正極第１集電板１５１ａ又は負極第１集電板１５２ａ上に第１タブ積層体１１８又は第２タブ積層体１１９を載せ、さらにその上に第１保護シート１１６ａ又は第２保護シート１１６ｂを載せる。それから図６Ａ，６Ｂに示すように、超音波ホーン１５９ａを第１保護シート１１６ａ又は第２保護シート１１６ｂの上から押し当てて溶接を行う。ここでは、超音波ホーン１５９ａは第１保護シート１１６ａ又は第２保護シート１１６ｂの上面全面を覆い、さらにその周囲まで拡がっている。超音波による溶接により、第１タブ積層体１１８又は第２タブ積層体１１９は正極第１集電板１５１ａ又は負極第１集電板１５２ａに溶着し、複数のタブ同士も溶着されて、溶着部２００となる。また、溶着部２００において正極第１集電板１５１ａ又は負極第１集電板１５２ａと第１タブ積層体１１８又第２タブ積層体１１９とが溶着する。
図７Ａ～図７Ｃは３つの実施例を示す図であり、具体的には、第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９に接合された保護シート１１６ａ、１１６ｂに形成された接合領域１１７ａ、１１７ｂ、１２７ａ、１２７ｂ、１３７ａ、１３７ｂの形状を示した概略図である。
蓄電装置１００では、上記接続工程において、第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９は、正極第１集電板１５１ａ、負極第１集電板１５２ａと当接する当接面（一方の面）と、この当接面の反対側に設けられた背面（他方の面）とを有し、背面には、導電性を有した保護シート１１６ａ、１１６ｂが配置されて接合されている。そして、保護シート１１６ａ、１１６ｂの縁には角部１１６ａ１、１１６ｂ１が存在しており、保護シート１１６ａ、１１６ｂは、角部１１６ａ１、１１６ｂ１を含むように背面との接合領域１１７ａ、１１７ｂ、１２７ａ、１２７ｂ、１３７ａ、１３７ｂが形成されている。なお、これらの実施例では保護シート１１６ａ、１１６ｂは略矩形であって、角部１１６ａ１、１１６ｂ１はそれぞれ４つ存在している。この構成により、角部１１６ａ１、１１６ｂ１が第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９に接合される。そのため、接続工程において、溶接治具１５９に押圧された保護シート１１６ａ、１１６ｂにおいて、溶接治具１５９と当接していない領域が屈曲して、第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９から離れる方向に反る場合、反った部分において、最も電極体側に近づく角部１１６ａ１、１１６ｂ１の突出を抑制することができる。そのため、上記反った部分の突出高さ（第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９からの離間距離）を小さくすることができ、保護シート１１６ａ、１１６ｂと電極体１１０とが接触して短絡することを抑制することができる。
図７Ａの例は、保護シート１１６ａ、１１６ｂが略矩形である場合であって、その四隅に存する角部１１６ａ１、１１６ｂ１においてそれぞれ溶接を行い、接合領域１１７ａ、１１７ｂは四隅にそれぞれ独立して存在している。図７Ｂの例は、保護シート１１６ａ、１１６ｂの背面全体が接合領域１２７ａ、１２７ｂとなっている。図７Ｃの例は、接合領域１３７ａ、１３７ｂが保護シート１１６ａ、１１６ｂの背面全体とその外側にまで拡がっている。
また、接合領域１１７ａ、１１７ｂ、１２７ａ、１２７ｂ、１３７ａ、１３７ｂでは、保護シート１１６ａ、１１６ｂの第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９と当接している面とは反対側の面である背面において、複数の凸凹が形成されていてもよい。
また、第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９の背面（他方の面）において、前記保護シート１１６ａ、１１６ｂと接合されている部分は、接合されていない部分よりも、窪んでいてもよい。
また、接合領域１２７ａ、１２７ｂ、１３７ａ、１３７ｂには、保護シート１１６ａ、１１６ｂの縁の全周が含まれていてもよい。その場合、保護シート１１６ａ又は１１６ｂの周縁は全周にわたって前記第１タブ積層体１１８又は第２タブ積層体１１９と接合されている。この構成により、保護シートの縁のうち角部のみに絞って、溶接治具１５９を当接させて接合領域１１７ａ、１１７ｂを形成する方法（図７Ａ参照）と比べて、角部１１６ａ１、１１６ｂ１へ溶接治具１５９を当接させる位置合わせが容易になるとともに、接合したい角部の周辺も接合できるため、より信頼性高く接合を行なうことができる。
また、図７Ｂ、７Ｃにおいては、接合領域１２７ａ、１２７ｂ、１３７ａ、１３７ｂは、保護シート１１６ａ、１１６ｂの第１タブ積層体１１８と対向した面の反対側の面の全面を含んでいる。この構成より、保護シート１１６ａ、１１６ｂと同じ大きさの当接面をもった溶接治具１５９、または保護シート１１６ａ、１１６ｂより当接面が大きい溶接治具１５９を用いれば容易に保護シート１１６ａ、１１６ｂの角部を押さえて溶接できるため、溶接治具１５９の構成をシンプルにすることが可能になる。
また、保護シート１１６ａ、１１６ｂの縁の全ては、前記第１タブ積層体１１８又は第２タブ積層体１１９の縁の内側にあってもよい。この構成により、接続工程において、保護シート１１６ａ、１１６ｂの縁が第１タブ積層体１１８又は第２タブ積層体１１９の縁より外側にある構成、つまり、保護シート１１６ａ、１１６ｂの一部が第１タブ積層体１１８又は第２タブ積層体１１９の外側へ延在した構成と比べて、保護シート１１６ａ、１１６ｂに対して一つの溶接治具１５９を用いて、より確実に保護シート１１６ａ、１１６ｂの角部の反りを抑制する効果を顕著に得ることができる。また、第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９の先端部分から延出した保護シート１１６ａ、１１６ｂによって全体が大型化することを抑制することができる。
また、第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９では、当接面が正極集電板１５１、負極集電体１５２を介して蓋１３０と対向し、第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９の背面が電極体１１０と対向するように屈曲している。この構成により、第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９の先端が電極体１１０から蓋１３０まで延びている構成と比べて、第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９が蓋１３０と電極体１１０との間のスペースを占める割合を小さくすることができる。
蓄電装置１００に用いられる保護シート１１６ａ、１１６ｂは、第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９を構成する材料と同じ材料であってもよい。そのため、例えばアルミニウム、銅などから構成されていてもよい。そして、保護シート１１６ａ、１１６ｂの厚みは、タブ１１１ｂ、１１２ｂの厚みよりも大きい方が、第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９を確実に保護できるので好ましい。保護シート１１６ａ、１１６ｂの厚みが所定よりも大きくなると、接合時に保護シート１１６ｂ、１１６ｂよりも対向面積が大きいホーンなどで押しても、ホーンに押されてタブ積層体中に沈んだ保護シートとタブ積層体の露出部分との段差が維持され、ホーンがタブ積層体の露出部分に当接しなくなるため、保護シート１１６ａ、１１６ｂの厚みは２０～２００μｍであってもよい。そして第１タブ積層体１１８、第２タブ積層体１１９を構成する各タブの厚みは１５μｍ以下であってもよい。また、本開示の保護シートの形状は矩形のシートでもあってもよい。しかしこの形状に限らず、三角形や長円でもよい。長円の場合、縁において直線部と曲線部が接続した箇所や、縁の曲線部おいて保護シートの中心から最も遠い箇所を角部としてもよい。また、接合領域は、タブ積層体の背面において、保護シートと対向してない領域を含んでいてもよい。また保護シートに形成された複数の角部のうち全ての角部に接合領域を設ける必要はない。
蓄電装置１００では、さらに、正極第１集電板１５１ａと蓋１３０との間に介在する絶縁部１９１と、正極第２集電板１５１ｂと反転板１６２との間に介在する絶縁部とを有する樹脂製の集電体ホルダ１９０が設けられている。
正極第２集電板１５１ｂは支持絶縁部によって支持されている。支持絶縁部は、絶縁板１８３に係止されている。この構成によって正極集電体１５１は、蓋１３０に固定されている。支持絶縁部では、正極第２集電板１５１ｂと対向する面の裏面に導電部材１６１の外周面を挟む複数の爪が設けられているとともに、上記裏面の縁に蓋１３０に向かって立設した係止部が設けられ、この係止部が絶縁板１８３に係止されることにより、集電体ホルダ１９０は、絶縁板１８３を介して蓋１３０に固定される。支持絶縁部にはさらに孔が形成されており、この孔内を通って、反転板１６２の突起１６２ａと正極第２集電板１５１ｂとが接続している。支持絶縁部は、正極第２集電板１５１ｂの孔５１ｂの周囲に設けられた孔に挿入されるように突出した固定部を有し、この固定部を孔へ挿入した後、固定部の孔を貫通した部分を熱かしめで変形させることにより、正極第２集電板１５１ｂは支持絶縁部に固定される。
正極第１集電板１５１ａと絶縁部１９１とは、注液孔と対向するように配置されている。
正極第１集電板１５１ａには孔５１ａが形成されている。絶縁部１９１にも孔５１ａと対応する位置に孔１９１ａが形成されている。そして孔１９１ａの開口には、蓋１３０側から電極体１１０側に向かって延びた筒部１９１ｂが形成されている。この筒部１９１ｂは孔５１ａを挿通するように設けられている。そしてこの筒部１９１ｂの側壁の内側に注液孔が配置されるように、絶縁部１９１および正極第１集電板１５１ａは配置されている。
筒部１９１ｂにより、正極第１集電板１５１ａに第１タブ積層体１１８が接合される際に、第１タブ積層体１１８の先端が誤って孔５１ａの開口内に入り込むように配置されることを抑制することができる。そして、第１タブ積層体１１８が孔５１ａまたは注液孔を塞ぐことを抑制することができる。
この筒部１９１ｂの両端の開口のうち、電極体１１０側の開口には、電極体１１０と注液孔の間に介在し、筒部１９１ｂに接続した障害部材が設けられている。この構成により、電解液を注液孔から供給する際、筒部１９１ｂを通過した電解液は、障害部材に打ち当たり、電解液の流速が下がった状態で外装体１２０内に電解液を流入させることができる。電解液の流速が下がることにより、外装体１２０内で電解液が打ちあたる電極体１１０へのダメージを抑制することができる。
電極体１１０へのダメージの具体例として、正極板と負極板とセパレータの積層方向が蓋に対して平行な電極体１１０は、積層された正極板、負極板、セパレータの縁が電極体１１０の上端に位置することになり、この縁に電解液が打ち当たることによって、電極板に接着したセパレータが電極板から剥離することや、正負極板の活物質層が滑落するなどが挙げられる。
孔１９１ａは、例えば、長円である。この構成により、孔１９１ａの開口の形状に沿って延びる筒部の側壁に平坦部分が形成されるようになる。第１タブ積層体１１８を正極第１集電板１５１ａに接合させる際に、この平坦部に接合前の第１タブ積層体１１８と当接させることにより、接合前の第１タブ積層体１１８の配置を安定させることができる。
（その他の実施形態）
上述の実施形態は本願発明の例示であって、本願発明はこれらの例に限定されず、これらの例に周知技術や慣用技術、公知技術を組み合わせたり、一部置き換えたりしてもよい。また当業者であれば容易に思いつく改変発明も本願発明に含まれる。
上述の実施形態は本願発明の例示であって、本願発明はこれらの例に限定されず、これらの例に周知技術や慣用技術、公知技術を組み合わせたり、一部置き換えたりしてもよい。また当業者であれば容易に思いつく改変発明も本願発明に含まれる。
保護シートが一方の面に配置され、それとは反対側の面に第１集電体又は第２集電体と当接して接続されるのは、第１タブ積層体または第２タブ積層体ではなくても構わなく、例えば積層体ではなくて第１タブまたは第２タブでであってもよい。
上述の実施形態では正極と負極共にタブに保護シートを設けたが、正極側のみに保護シートを設けてもよく、負極側のみに設けてもよい。
５１ａ、５１ｂ 孔
１００ 蓄電装置
１１０ 電極体
１１１ 正極板（第１電極板）
１１１ａ 本体部
１１１ｂ タブ（第１タブ）
１１２ 負極板（第２電極板）
１１２ａ 本体部
１１２ｂ タブ（第２タブ）
１１６ａ、１１６ｂ 保護シート
１１６ａ１、１１６ｂ１ 角部
１１７ａ、１１７ｂ 接合領域
１１８ 第１タブ積層体
１１９ 第２タブ積層体
１２０ 外装体
１２７ａ、１２７ｂ 接合領域
１３０ 蓋
１３３ 排気弁
１３５ 栓
１３７ａ、１３７ｂ 接合領域
１４１ 正極端子
１４２ 負極端子
１５１ 正極集電体
１５２ 負極集電体
１５１ａ 正極第１集電板
１５１ｂ 正極第２集電板
１５２ａ 負極第１集電板
１５２ｂ 負極第２集電板
１５９ 溶接治具
１５９ａ 超音波ホーン
１６１ 導電部材
１６２ 反転板
１７０ 絶縁シート
１８１、１８２ 外側絶縁部材
１８３、１８４ 絶縁板
１９０ 集電体ホルダ
１９１ 絶縁部
１９１ａ 孔
１９１ｂ 筒部
２００ 溶着部
１００ 蓄電装置
１１０ 電極体
１１１ 正極板（第１電極板）
１１１ａ 本体部
１１１ｂ タブ（第１タブ）
１１２ 負極板（第２電極板）
１１２ａ 本体部
１１２ｂ タブ（第２タブ）
１１６ａ、１１６ｂ 保護シート
１１６ａ１、１１６ｂ１ 角部
１１７ａ、１１７ｂ 接合領域
１１８ 第１タブ積層体
１１９ 第２タブ積層体
１２０ 外装体
１２７ａ、１２７ｂ 接合領域
１３０ 蓋
１３３ 排気弁
１３５ 栓
１３７ａ、１３７ｂ 接合領域
１４１ 正極端子
１４２ 負極端子
１５１ 正極集電体
１５２ 負極集電体
１５１ａ 正極第１集電板
１５１ｂ 正極第２集電板
１５２ａ 負極第１集電板
１５２ｂ 負極第２集電板
１５９ 溶接治具
１５９ａ 超音波ホーン
１６１ 導電部材
１６２ 反転板
１７０ 絶縁シート
１８１、１８２ 外側絶縁部材
１８３、１８４ 絶縁板
１９０ 集電体ホルダ
１９１ 絶縁部
１９１ａ 孔
１９１ｂ 筒部
２００ 溶着部
Claims (14)
- 複数の第１電極板および複数の第２電極板を含む電極体と、
第１電極出力端子と第２電極出力端子と、
前記第１電極板と前記第１電極出力端子とを電気的に接続する第１集電体と、
前記第２電極板と前記第２電極出力端子とを電気的に接続する第２集電体と
を備え、
前記第１電極板は、前記電極体から突き出していて導電性を有しているとともに前記第１集電体と接続されている第１タブを備えており、
前記第１タブは複数が重ねられて第１タブ積層体を形成しており、前記第１タブ積層体の一方の面が前記第１集電体と当接しており、前記一方の面とは反対側の他方の面には略矩形の第１保護シートが配置されて当接しており、
前記第１保護シートの周縁には隣合う２辺で形成される４つの角部が存しており、
前記第１保護シートは、少なくとも前記４つの角部が前記第１タブ積層体と接合されており、
前記第１タブ積層体は前記他方の面において、前記第１保護シートと接合されている部分がそれ以外の部分に比べて窪んでいる、蓄電装置。 - 前記第１保護シートの周縁は全周にわたって前記第１タブ積層体と接合されている、請求項１に記載の蓄電装置。
- 前記第１保護シートの厚みは前記第１タブの厚みよりも大きい、請求項１又は２に記載の蓄電装置。
- 前記第１保護シートは全面にわたって前記第１タブ積層体と接合されている、請求項１から３のいずれか一つに記載の蓄電装置。
- 前記第１タブ積層体は前記第１保護シートが前記電極体と向き合うように屈曲されている、請求項１から４のいずれか一つに記載の蓄電装置。
- 前記第２電極板は、前記電極体から突き出していて導電性を有しているとともに前記第２集電体と接続されている第２タブを備えており、
前記第２タブは複数が重ねられて第２タブ積層体を形成しており、前記第２タブ積層体の一方の面が前記第２集電体と当接しており、前記一方の面とは反対側の他方の面には略矩形の第２保護シートが配置されて当接しており、
前記第２保護シートの周縁には隣合う２辺で形成される４つの角部が存しており、
前記第２保護シートは、少なくとも前記４つの角部が前記第２タブ積層体と接合されている、請求項１から５のいずれか一つに記載の蓄電装置。 - 複数の第１電極板および複数の第２電極板を含む電極体と、
第１電極出力端子と第２電極出力端子と、
前記第１電極板と前記第１電極出力端子とを電気的に接続する第１集電体と、
前記第２電極板と前記第２電極出力端子とを電気的に接続する第２集電体と
を備え、
前記第１電極板は、前記電極体から突き出していて導電性を有しているとともに前記第１集電体と接続されている第１タブを備えており、
前記第１タブは複数が重ねられて第１タブ積層体を形成しており、前記第１タブ積層体の一方の面が前記第１集電体と当接しており、前記一方の面とは反対側の他方の面には略矩形の第１保護シートが配置されて当接しており、
前記第１保護シートの周縁には隣合う２辺で形成される４つの角部が存しており、
前記第１保護シートは、少なくとも前記４つの角部が前記第１タブ積層体と接合されており、
前記第１保護シートは、前記第１タブ積層体の前記他方の面において、前記第１タブ積層体の周縁よりも内側に配置されている、蓄電装置。 - 前記第１保護シートの周縁は全周にわたって前記第１タブ積層体と接合されている、請求項７に記載の蓄電装置。
- 前記第１保護シートの厚みは前記第１タブの厚みよりも大きい、請求項７又は８に記載の蓄電装置。
- 前記第１保護シートは全面にわたって前記第１タブ積層体と接合されている、請求項７から９のいずか一つに記載の蓄電装置。
- 前記第１タブ積層体は前記第１保護シートが前記電極体と向き合うように屈曲されている、請求項７から１０のいずれか一つに記載の蓄電装置。
- 前記第２電極板は、前記電極体から突き出していて導電性を有しているとともに前記第２集電体と接続されている第２タブを備えており、
前記第２タブは複数が重ねられて第２タブ積層体を形成しており、前記第２タブ積層体の一方の面が前記第２集電体と当接しており、前記一方の面とは反対側の他方の面には略矩形の第２保護シートが配置されて当接しており、
前記第２保護シートの周縁には隣合う２辺で形成される４つの角部が存しており、
前記第２保護シートは、少なくとも前記４つの角部が前記第２タブ積層体と接合されている、請求項７から１１のいずれか一つに記載の蓄電装置。 - 一つの第１電極板および一つの第２電極板を含む電極体と、
第１電極出力端子と第２電極出力端子と、
前記第１電極板と前記第１電極出力端子とを電気的に接続する第１集電体と、
前記第２電極板と前記第２電極出力端子とを電気的に接続する第２集電体と
を備え、
前記第１電極板は、前記電極体から突き出していて導電性を有しているとともに前記第１集電体と接続されている第１タブを備えており、
前記第２電極板は、前記電極体から突き出していて導電性を有しているとともに前記第２集電体と接続されている第２タブを備えており、
前記第１タブの一方の面が前記第１集電体と当接しており、前記一方の面とは反対側の他方の面には略矩形の第１保護シートが配置されて当接しており、
前記第２タブの一方の面が前記第２集電体と当接しており、前記一方の面とは反対側の他方の面には矩形の第２保護シートが配置されて当接しており、
前記第１保護シート及び前記第２保護シートのそれぞれの周縁には隣合う２辺で形成される４つの角部が存しており、
前記第１保護シートは、少なくとも前記４つの角部が前記第１タブと接合されており、
前記第２保護シートは、少なくとも前記４つの角部が前記第２タブと接合されており、
前記第１タブは前記他方の面において、前記第１保護シートと接合されている部分がそれ以外の部分に比べて窪んでいる、蓄電装置。 - 一つの第１電極板および一つの第２電極板を含む電極体と、
第１電極出力端子と第２電極出力端子と、
前記第１電極板と前記第１電極出力端子とを電気的に接続する第１集電体と、
前記第２電極板と前記第２電極出力端子とを電気的に接続する第２集電体と
を備え、
前記第１電極板は、前記電極体から突き出していて導電性を有しているとともに前記第１集電体と接続されている第１タブを備えており、
前記第２電極板は、前記電極体から突き出していて導電性を有しているとともに前記第２集電体と接続されている第２タブを備えており、
前記第１タブの一方の面が前記第１集電体と当接しており、前記一方の面とは反対側の他方の面には略矩形の第１保護シートが配置されて当接しており、
前記第２タブの一方の面が前記第２集電体と当接しており、前記一方の面とは反対側の他方の面には矩形の第２保護シートが配置されて当接しており、
前記第１保護シート及び前記第２保護シートのそれぞれの周縁には隣合う２辺で形成される４つの角部が存しており、
前記第１保護シートは、少なくとも前記４つの角部が前記第１タブと接合されており、
前記第２保護シートは、少なくとも前記４つの角部が前記第２タブと接合されており、
前記第１保護シートは、前記第１タブの前記他方の面において、前記第１タブの周縁よりも内側に配置されている、蓄電装置。
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