WO2012023392A1 - 集電部材を備える蓄電素子及び集電部材の製造方法 - Google Patents

集電部材を備える蓄電素子及び集電部材の製造方法 Download PDF

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雅和 ▲堤▼
元樹 星野
中村 純
伸介 吉竹
佐々木 丈
明彦 宮▲崎▼
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株式会社Gsユアサ
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Definitions

  • the present invention relates to a power storage device including a current collecting member.
  • the present invention relates to a current collecting member for connecting an electrode body and an external terminal in a power storage element. Furthermore, this invention relates to the manufacturing method of a current collection member.
  • the “storage element” is a concept including both a battery (such as a lithium ion battery and a nickel metal hydride battery) and a capacitor (such as an electric double layer capacitor).
  • the battery generally includes a power generation element 2 'housed in a battery case 3' and an external terminal 4 'provided for external connection.
  • a power generation element 2 'housed in a battery case 3' and an external terminal 4 'provided for external connection.
  • the power generating element 2 ′ and the external terminal 5 ′ are electrically connected via the current collecting member 7 ′, so that Between the external terminals 4 'and 5'.
  • the battery 1 ′ includes a battery case 3 ′, and a positive electrode plate 20a ′ and a negative electrode plate 20b ′ sandwiched between separators 20c ′.
  • a pair of current collecting members 6', 7 ' are provided with a pair of clip members 8', 9 '.
  • One current collecting member 6 ′ includes an external terminal connection portion 600 ′ electrically connected to the external terminal 4 ′ and a positive electrode plate 20a ′ of the power generation element 2 ′ extending from one end of the external terminal connection portion 600 ′.
  • One current collecting member 6 ′ is formed by integrally forming an external terminal connection portion 600 ′ and a pair of power generation element connection portions 601 ′ and 601 ′ by processing a metal plate.
  • the other current collecting member 7 ' has the same configuration as the one current collecting member 6'.
  • One current collecting member 6 ′ is connected to one external terminal 4 ′ at the external terminal connection portion 600 ′.
  • the other current collecting member 7 ' is connected to the other external terminal 5' at the external terminal connecting portion 700 '.
  • each of the pair of power generation element connection portions 601 ′, 601 ′ of one current collecting member 6 ′ is along the outer surface of the positive electrode laminate portion 21a ′ of the power generation element 2 ′. It is connected to the positive electrode laminate portion 21a ′ via 8 ′.
  • each of the pair of power generation element connection portions 701 ′ and 701 ′ of the other current collecting member 7 ′ is placed along the outer surface of the negative electrode laminate portion 21b ′ of the power generation element 2 ′, and the clip member 9 ′ is And is connected to the negative electrode laminate portion 21b ′.
  • the electric power generated by the power generation element 2 ′ can be taken out from the external terminals 4 ′ and 5 ′ via the current collecting members 6 ′ and 7 ′ (for example, Patent Document 1).
  • the positive electrode laminate portion 21a ′ and the power generation element connection portion 601 ′ are sandwiched by the clip member 8 ′, and the power generation element 2 ′ on the positive electrode plate 20a ′ side is sandwiched.
  • a horn (not shown) attached to the oscillator is inserted into the inside (hereinafter referred to as the winding center) 22a ′, and an anvil (not shown) is disposed outside the power generation element 2 ′.
  • the power generation element 2 ′ and the power generation element connection portion 601 ′ are connected.
  • the other current collecting member 7 ' is the same as the one current collecting member 6'.
  • the positive electrode plate 20a ', the negative electrode plate 20b', and the clip members 8 'and 9' are formed of a thin metal foil, the energy transmission efficiency is good. Therefore, the ultrasonic wave oscillated from the horn inserted inside the power generation element 2 ′ (the winding center 22a ′ or the winding center 22b ′) is transmitted from the clip member 8 ′ to the positive electrode plate 20a ′, and The signal is transmitted from the clip member 9 ′ to the negative electrode plate 20b ′, and the positive electrode plate 20a ′, the negative electrode plate 20b ′, and the clip members 8 ′ and 9 ′ are melted from the inside of the power generation element 2 ′. Therefore, the positive electrode plate 20a 'and the clip member 8' can be efficiently welded, and the negative electrode plate 20b 'and the clip member 9' can be efficiently welded.
  • the power generation element 2 ′ is a flat plate in which the positive electrode plate 20a ′ and the negative electrode plate 20b ′ sandwiching the separator 20c ′ are densely wound, the inside of the power generation element 2 ′ (the winding center 22a).
  • the width of ', 22b') is narrow, and the size and shape of the horn that can be inserted into the winding centers 22a ', 22b' are limited.
  • an object of the present invention is to provide a storage element including a current collecting member that can increase the connection strength with an electrode body. Moreover, this invention makes it a subject to provide the manufacturing method of this current collection member.
  • the electricity storage device is: Case and An electrode body housed in the case, the electrode body configured by winding the positive electrode plate and the negative electrode plate in a mutually insulated state; An external terminal disposed outside the case; A current collecting member disposed inside the case and electrically connecting the electrode body and the external terminal; The current collecting member is A first portion having a first end and a second end, wherein the first portion is electrically connected to the external terminal; A second portion extending from the second end of the first portion and electrically connected to the electrode body; The second part is A base portion having a first end and a second end, wherein the first end is connected to the second end of the first portion; A twisted portion having a first end and a second end, the first end being connected to the second end of the base portion; A first end portion and a second end portion, wherein the first end portion is connected to the second end portion of the twisted portion and is inserted into a winding center of the electrode body to electrically connect with the electrode body; And an insertion portion connected to the
  • the second part is A reverse twist portion that is twisted in a direction opposite to the twist direction of the twist portion, and has a first end portion and a second end portion, and the first end portion is the second end portion of the insertion portion.
  • tip part connected to the said 2nd end part of the said reverse twist part may be employ
  • a combination of the twisted portion, the insertion portion, and the reverse twisted portion is provided in parallel with a gap therebetween,
  • the tip portion may be configured to connect the second ends of the pair of reverse twist portions.
  • the twisted portion is twisted at an angle of 90 degrees or about 90 degrees so that the base portion and the insertion portion are orthogonal or nearly orthogonal. Can be employed.
  • the twisted portion is twisted at an angle of 90 degrees or about 90 degrees so that the base portion and the insertion portion are orthogonal or nearly orthogonal
  • the reverse twisted portion of the twisted portion is such that the insertion portion and the distal end portion are orthogonal or nearly orthogonal, and the base portion and the distal end portion are in the same plane or close to the same plane.
  • a configuration may be employed in which twisting is performed at an angle of 90 degrees or approximately 90 degrees in the direction opposite to the twisting direction.
  • the current collecting member may be configured such that the base portion is arranged to face the end face of the electrode body.
  • the current collecting member may be configured such that the base portion and the tip portion are arranged to face the end surface of the electrode body.
  • each of the pair of insertion portions includes an inclined surface that is inclined so as to approach the other insertion portion on the distal end side in the insertion direction.
  • the electricity storage device is: Case and An electrode body wound in a flat shape in a state where the positive electrode plate and the negative electrode plate are insulated from each other and accommodated in the case; A pair of external terminals provided for external connection; A pair of current collecting members disposed along the inner surface of the case and connecting the electrode body and each of the pair of external terminals; At least one of the pair of current collecting members includes an external terminal connection portion disposed along an inner surface of the case, and a stack of the positive electrode plates of the electrode body extending from an end portion of the external terminal connection portion.
  • an electrode body connection portion connected to the laminated portion of the negative electrode plate, and the external terminal connection portion and the electrode body connection portion are a current collecting member formed integrally by processing a metal plate
  • the electrode body connecting portion is formed with a pair of divided portions by dividing the central portion in the width direction of the electrode body connecting portion orthogonal to the extending direction of the electrode body connecting portion, Each of the pair of divided portions is A twisted portion twisted in the width direction of the electrode body connecting portion;
  • An insertion portion connected to the twisted portion, The insertion portion is formed so that the surfaces face each other, and is inserted into the winding center of the positive electrode plate or the negative electrode plate of the electrode body, The insertion portion and the laminated portion of the positive electrode plate or the laminated portion of the negative electrode plate of the electrode body are electrically connected.
  • the method of manufacturing the current collecting member according to the present invention is as follows. Providing a metal plate having a longer dimension in a first direction perpendicular to the second direction than a dimension in the second direction; Excluding at least both ends of the metal plate in the first direction, forming a cut line along the first direction in the metal plate, and forming a pair of divided portions aligned in the second direction; Twisting each divided portion in the second direction so that a portion of each divided portion excluding both ends in the first direction intersects the surface of the metal plate.
  • connection strength between the electrode body and the current collecting member can be increased.
  • FIG. 1 is an overall perspective view of a battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially exploded perspective view of the battery according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the battery according to the embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of the power generation element according to the embodiment, wherein (a) is a partial plan view for explaining each region formed on the positive electrode plate constituting the power generation element; ) Is a partial plan view for explaining each region formed on the negative electrode plate constituting the power generation element, and (c) shows the positive electrode plate shown in (a) and the negative electrode plate shown in (b).
  • FIG. 5 is a view showing a current collecting member according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a view showing a modification of the current collecting member according to the embodiment, in which (a) shows a width direction of the power generating element connecting portion, one of the pair of divided portions of the current collecting member. Is twisted from the center side to the end side in the width direction of the power generation element connection portion, and the other divided portion is twisted from the end side in the width direction of the power generation element connection portion to the center portion side in the width direction of the power generation element connection portion.
  • FIG. 7 is a view showing a current collecting member according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of a battery according to another embodiment of the present invention, in which a metal plate is used instead of the clip member.
  • FIG. 9 is a view showing a modification of the current collecting member shown in FIG. 5, wherein (a) is a perspective view of the current collecting member, and (b) is an electrode body attachment portion viewed from below. It is a partial enlarged view.
  • FIG. 10 is a view showing a current collecting member according to still another embodiment of the present invention, in which (a) is a view showing a modification of the current collecting member shown in FIG. ) Is a view showing a modification of the current collecting member shown in FIG.
  • FIG. 11 is a view showing a modification of the current collecting member shown in FIG. 12A and 12B are diagrams showing a conventional battery, in which FIG. 12A is an overall perspective view, and FIG. 12B is a perspective view in a partially exploded state.
  • FIG. 13 is an exploded perspective view showing a connection structure between a power generation element and a current collecting member according to a conventional battery.
  • the battery 1 includes a battery case (case) 3, and a positive electrode plate 20 a and a negative electrode plate 20 b sandwiched between separators 20 c in a flat shape.
  • a pair of current collecting members 6 and 7 hereinafter referred to as a positive current collecting member 6 and a negative current collecting member 7) arranged along the inner surface of the case 3 and connecting the power generating element 2 and each of the pair of external terminals 4 and 5.
  • each of the laminated portions 21a and 21b (hereinafter referred to as the positive electrode laminated portion 21a and the negative electrode laminated portion 21b) of the positive electrode plate 20a and the negative electrode plate 20b of the power generation element 2 and the pair of current collecting members 6 and 7, respectively.
  • a pair of clip members 8, 9 To have.
  • the power generation element 2 is formed by flatly winding a positive electrode plate 20 a and a negative electrode plate 20 b with a separator 20 c interposed therebetween. That is, the positive electrode plate 20a, the negative electrode plate 20b, and the separator 20c are all formed in a band shape, and are laminated in the order of the positive electrode plate 20a, the separator 20c, and the negative electrode plate 20b in a state in which the longitudinal directions are matched. It is wound.
  • the length of the separator 20c in the longitudinal direction is set longer than that of the positive electrode plate 20a and the negative electrode plate 20b. Therefore, the terminal portion of the separator 20c encloses the outermost positive electrode plate 20a or the negative electrode plate 20b (in this embodiment, the positive electrode plate 20a).
  • the positive electrode plate 20a, the separator 20c, and the negative electrode plate 20b are laminated in order, but the end portions of the positive electrode plate 20a and the negative electrode plate 20b (tips that start winding) Separator 20c is disposed on the outermost periphery of power generating element 2 by winding more separator 20c extending from the end on the side opposite to the part) than positive plate 20a and negative plate 20b.
  • the positive electrode plate 20a is obtained by coating a positive electrode active material on a metal foil. As shown in FIG. 4A, a positive electrode lead portion L1 made of an uncoated region (metal foil) of the positive electrode active material is formed at one end portion in the width direction of the positive electrode plate 20a, and one end of the positive electrode plate 20a. A positive electrode active material coating region (hereinafter referred to as a positive electrode coating region) A is formed so as to be adjacent to the positive electrode lead portion L1 except for the portion.
  • the negative electrode plate 20b is a metal foil coated with a negative electrode active material.
  • a negative electrode lead portion L2 made of an uncoated region of the negative electrode active material is formed at the other end portion in the width direction of the negative electrode plate 20b, and the other end portion of the negative electrode plate 20b is Except for this, a negative electrode active material coating region (hereinafter referred to as a negative electrode coating region) B is formed so as to be adjacent to the negative electrode lead portion L2.
  • region A has both edges E1, E1 in the width direction of the positive electrode coating area
  • the positive electrode plate 20a and the negative electrode plate 20b have one end portion (positive electrode lead portion L1) of the positive electrode plate 20a and the other end portion (negative electrode lead portion L2) of the negative electrode plate 20b.
  • the negative electrode plate 20b is laminated in a state shifted in the width direction so as not to overlap the positive electrode plate 20a), and is wound spirally.
  • the power generating element 2 includes a laminated portion of only the positive electrode plate 20a (positive electrode lead portion L1) at one end portion in the width direction, and only the negative electrode plate 20b (negative electrode lead portion L2) at the other end portion in the width direction. It is provided with the laminated part.
  • the positive external terminal 4 is electrically connected to the laminated portion of only the positive electrode plate 20a (positive electrode lead portion L1), and the negative external terminal 5 is electrically connected to the laminated portion of only the negative electrode plate 20b (negative electrode lead portion L2). Has been.
  • the width of the negative electrode coating region B is formed by forming the positive electrode coating region A so that both edges E1 and E1 in the width direction of the positive electrode coating region A overlap the negative electrode coating region B. Generation of electrodeposition in the vicinity of edges E2 and E2 in the direction is prevented.
  • the laminated portion of the positive electrode lead portion L1 has a flat annular shape when viewed from the winding center direction.
  • the laminated portion of the negative electrode lead portion L2 also has a flat annular shape when viewed from the winding center direction.
  • the power generation element 2 is accommodated in the battery case 3 with the major axis direction (cross-sectional major axis direction) seen from the winding center direction being up and down.
  • the battery case 3 includes a case main body 30 having a square box shape with one surface open, and a cover plate 31 that seals an open portion of the case main body 30.
  • the battery case 3 accommodates the positive electrode current collector 6 and the negative electrode current collector 7 and is further filled with an electrolyte solution.
  • the positive electrode external terminal 4 and the negative electrode external terminal 5 have a common configuration, and are connected to the battery case 3 (lid plate 31) outside the battery case 3 (lid plate 31). On the other hand, they are arranged so as to be symmetrical to each other.
  • the positive external terminal 4 is connected to the positive current collecting member 6, and the negative external terminal 5 is connected to the negative current collecting member 7.
  • the positive external terminal 4 includes a terminal portion 40 for electrically connecting and fixing a connection object (not shown) such as a cable or a bus bar, and a battery case 3 (lid plate 31).
  • a connecting rod 41 made of a strip-shaped metal plate disposed on the outer surface of the metal plate, and connecting means 42 for connecting the positive electrode current collector 6 and the connecting rod 41.
  • the negative external terminal 5 also has the same configuration as the positive external terminal 4.
  • the terminal portions 40 and 50 are constituted by male screw members, and are inserted outwardly at one end portions of the connecting rods 41 and 51 in the longitudinal direction.
  • the other ends of the connecting rods 41 and 51 in the longitudinal direction are fixed to the lid plate 31 by connecting means (for example, rivets inserted through the lid plate 31) 42 and 52.
  • the positive electrode current collecting member 6 and the negative electrode current collecting member 7 are arranged in the battery case 3 (case main body 30) so as to be symmetrical to each other with respect to the battery case 3 (case main body 30).
  • the positive electrode current collecting member 6 and the negative electrode current collecting member 7 have the same configuration. Therefore, in the following, the positive current collector 6 will be described as a representative of the positive current collector 6 and the negative current collector 7.
  • the positive electrode current collecting member 6 is electrically connected to a terminal portion 40 arranged outside the battery case 3, and an external terminal connection portion 600 as a first portion, and the external terminal connection A power generation element connection portion 601 as a second portion and an electrode body connection portion is provided that extends from the end portion of the portion 600 and is connected to the positive electrode laminate portion 21a of the positive electrode plate 20a of the power generation element 2.
  • the external terminal connection portion 600 and the power generation element connection portion 601 are integrally formed by processing a thin metal plate.
  • the metal plate is strip-shaped. Therefore, the dimension in the longitudinal direction as the first direction of the metal plate is longer than the dimension in the width direction as the second direction of the metal plate orthogonal to the longitudinal direction.
  • the power generation element connection portion 601 is a midway position in the extending direction of the power generation element connection portion 601 and is perpendicular to the extension direction of the power generation element connection portion 601.
  • the power generation element connecting portion 601 includes a pair of divided portions 601b and 601c between the base portion 601a and the tip portion 601h.
  • One split portion 601b is twisted in the width direction of the power generation element connection portion 601, similarly to the twist portion 601d twisted in the width direction of the power generation element connection portion 601, but twisted in the direction opposite to the twist direction of the twist portion 601d.
  • the reversely twisted portion 601d ′ and the inserted portion 601f connected to the twisted portion 601d and the reversely twisted portion 601d ′ are provided.
  • the other divided portion 601c is twisted in the width direction of the power generation element connection portion 601 and twisted in the width direction of the power generation element connection portion 601, but twisted in the direction opposite to the twist direction of the twist portion 601e.
  • the reversely twisted portion 601e ′ and the inserted portion 601g connected to the twisted portion 601e and the reversely twisted portion 601e ′ are provided.
  • the insertion portions 601f and 601g are formed to face each other.
  • the insertion portions 601f and 601g are formed to be insertable into the winding center 22a of the positive electrode plate 20a of the power generating element 2.
  • each of the pair of divided portions 601b and 601c is twisted from the center portion side in the width direction of the power generation element connection portion 601 to the end portion side in the width direction of the power generation element connection portion 601. Therefore, as shown in FIG. 6A, the insertion portions 601f and 601g of the pair of divided portions 601b and 601c are configured such that both the pair of divided portions 601b and 601c are twisted in the same direction. As shown in b), both of the pair of divided portions 601b and 601c are twisted from the end side in the width direction of the power generation element connection portion 601 to the center side in the width direction of the power generation element connection portion 601. Further, the power generation element 2 can be easily inserted into the winding center 22a of the positive electrode plate 20a and the winding center 22b of the negative electrode plate 20b. Therefore, according to the battery 1 according to the present embodiment, it is possible to improve productivity and reliability.
  • both of the pair of divided parts 601b and 601c are twisted in the same direction means that either one of the pair of divided parts 601b and 601c is connected to the power generation element from the center side in the width direction of the power generation element connection part 601. Twist toward the end side in the width direction of the portion 601, and either one of the pair of divided portions 601 b and 601 c is from the end side in the width direction of the power generation element connection portion 601 to the center portion side in the width direction of the power generation element connection portion 601 It means being twisted.
  • FIG. 6A shows a form in which the dividing portion 601 b is twisted from the end side in the width direction of the power generation element connection portion 601 to the center portion side in the width direction of the power generation element connection portion 601.
  • the positive electrode current collecting member 6 includes an external terminal connection portion (first portion) 600 connected to the positive external terminal 4 and the other end portion of the external terminal connection portion 600.
  • a power generation element connection portion (second portion) 601 that extends and is connected to the power generation element 2 is provided.
  • the power generation element connection portion 601 is bent with respect to the external terminal connection portion 600. That is, the external terminal connection portion 600 and the power generation element connection portion 601 intersect with each other, and in this embodiment, intersect with each other at an angle of 90 degrees or a state close to 90 degrees.
  • the power generation element connection portion 601 includes a base portion 601a connected to the other end portion of the external terminal connection portion 600, a pair of twist portions 601d and 601e connected side by side to the other end portion of the base portion 601a, and the pair A pair of insertion portions 601f and 601g connected to the other end portions of the twist portions 601d and 601e, and a pair of reverse twist portions 601d ′ connected to the other end portions of the pair of insertion portions 601f and 601g. , 601e ′ and a tip 601h connected to the other end of each of the pair of reverse twisted portions 601d ′, 601e ′.
  • the combination of the twisted portion 601d, the insertion portion 601f, and the reverse twisted portion 601d ′ constitutes one divided portion 601b, and the combination of the twisted portion 601e, the insert portion 601g, and the reverse twisted portion 601e ′.
  • the other division part 601c is comprised, One end part of a pair of division part 601b, 601c is connected by the base part 601a, and the other end part of a pair of division part 601b, 601c is connected by the front-end
  • the base portion 601a, the twist portions 601d and 601e, the insertion portions 601f and 601g, the reverse twists 601d ′ and 601e ′, and the tip portion 601h are all plates. Is.
  • the twisted portions 601d and 601e are twisted at an angle of 90 degrees or a state close to 90 degrees. That is, the twisted portions 601d and 601e are twisted so that one end and the other end intersect at an angle of 90 degrees or a state close to 90 degrees. Therefore, the base portion 601a and the insertion portions 601f and 601g are orthogonal or nearly orthogonal.
  • Each of the reversely twisted portions 601d 'and 601e' is also twisted at an angle of 90 degrees or a state close to 90 degrees. That is, the reverse twisted portions 601d 'and 601e' are also twisted so that one end and the other end intersect at an angle of 90 degrees or close to 90 degrees. Therefore, the insertion portions 601f and 601g and the tip portion 601h are orthogonal or nearly orthogonal. Further, the base portion 601a and the tip portion 601h are in the same plane or in a state close to the same plane.
  • the power generation element connection portion 601 is disposed along the major axis direction (cross-sectional major axis direction) of the power generation element 2 and is disposed so as to face the end face of the power generation element 2. Therefore, the base portion 601 a and the tip portion 601 h of the power generation element connection portion 601 are opposed to the end face of the power generation element 2. More specifically, the base portion 601a and the tip portion 601h are in contact with or close to the end face of the power generation element 2, or in a state having a predetermined interval between the end face of the power generation element 2. It faces the end face.
  • Such a positive electrode current collecting member 6 is manufactured as follows. First, at least the both ends in the longitudinal direction of the metal plate described above are removed, and a cut line that penetrates the front and back along the longitudinal direction is formed in the metal plate. Thereby, a pair of division parts 601b and 601c arranged in the width direction are formed. Next, in each of the pair of divided portions 601b and 601c, each of the pair of divided portions 601b and 601c is twisted in the width direction so that a portion excluding both ends in the longitudinal direction intersects the surface of the metal plate. .
  • one end portion in the longitudinal direction of the metal plate one region where the metal plate is not divided
  • the other end portion in the longitudinal direction of the metal plate (the other region where the metal plate is not divided) is a tip portion 601h.
  • Both end portions in the longitudinal direction of the divided portions 601b and 601c are twisted portions 601d and 601e and reverse twisted portions 601d 'and 601e'.
  • the portions excluding both ends in the longitudinal direction of the divided portions 601b and 601c become insertion portions 601f and 601g.
  • the positive electrode current collecting member 6 is produced in this way.
  • the clip member 8 of the positive electrode current collecting member 6 is formed by bending a metal plate into two, and is provided according to the connection location (insertion portions 601f, 601g) with the power generation element 2.
  • the clip member 8 includes a pair of facing pieces 80a and 80b facing each other with the bent ridge line as a boundary. And the length of the clip member 8 in the direction where the bending ridgeline of a pair of opposing piece 80a, 80b is extended is set to the length substantially the same as the electric power generation element connection part 601.
  • the clip member 9 of the negative electrode current collector 7 also has the same configuration as the clip member 8 of the positive electrode current collector 6.
  • the external terminal connection portion 600 of the positive electrode current collector 6 is fixed to the positive electrode external terminal 4.
  • the external terminal connection portion 600 is fixed to the cover plate 31 by the connection means 42 and is electrically connected to the connection rod 41 of the positive electrode external terminal 4.
  • rivets are employed as the connecting means 42. Therefore, the positive current collector 6 and the connecting rod 41 are fixed to the lid plate 31 by caulking the rivets 42 inserted into the external terminal connecting portion 600 of the positive current collecting member 6, the lid plate 31, and the connecting rod 41. Are electrically connected to each other.
  • connection rod 41 and the cover plate are connected between the external terminal connection portion 600 of the positive electrode current collector 6 and the cover plate 31.
  • Insulating packing P having electrical insulation is disposed between 31 and 31.
  • the negative electrode current collecting member 7 is the same as the positive electrode current collecting member 6.
  • the insertion portions 601f and 601g of the positive electrode current collecting member 6 and the power generation element 2 are ultrasonically welded.
  • the insertion portions 601f and 601g are inserted into the winding center 22a of the positive electrode plate 20a of the power generation element 2, and the insertion portions 601f and 601g and the positive electrode stacking portion 21a of the power generation element 2 are interposed between the pair of opposed pieces 80a and 80b of the clip member 8.
  • the opposing pieces 80a and 80b are caulked so as to approach each other, a horn is disposed outside the power generation element 2, an anvil is disposed at the winding center 22a of the positive electrode plate 20a, By applying ultrasonic waves, the power generation element 2 and the insertion portions 601f and 601g are physically coupled and electrically connected.
  • the negative electrode current collecting member 7 is the same as the positive electrode current collecting member 6.
  • the power generation element 2 connected to the positive current collector 6 and the negative current collection member 7 is accommodated in the battery case 3 with the long axis direction viewed from the winding center direction of the power generation element 2 up and down.
  • the twisted portion 601 d and the reverse twisted portion 601 d ′ are both end portions of the insertion portion 601 f in the extending direction of the power generation element connecting portion 601.
  • the twisted portion 601e and the reverse twisted portion 601e ′ are formed at both ends of the insertion portion 601g in the extending direction of the power generation element connecting portion 601. Therefore, the insertion portions 601f and 601g are easily inserted into the winding center 22a of the positive electrode plate 20a.
  • the twisted portion 601d and the reverse twist 601d ′ are formed at both ends of the insertion portion 601f
  • the twisted portion 601e and the reverse twist 601e ′ are formed at both ends of the insertion portion 601g, whereby both ends of the insertion portions 601f and 601g are formed.
  • the negative electrode current collecting member 7 is the same as the positive electrode current collecting member 6.
  • the insertion portions 601f and 601g of the positive electrode current collecting member 6 are inserted into the winding center 22a of the positive electrode plate 20a of the power generation element 2 on the outside of the power generation element 2.
  • a horn is disposed, an anvil is disposed at the winding center 22a of the power generation element 2, and the power generation element 2 and the insertion portions 601f and 601g can be ultrasonically welded.
  • strength of the insertion parts 601f and 601g (positive electrode current collection member 6) and the electric power generation element 2 can be raised.
  • the positive electrode current collector 6 is separated from the external terminal connection portion 600. There is no change in cross section until reaching the power generation element connection portion 601, and the resistance is not changed.
  • the negative electrode current collecting member 7 is the same as the positive electrode current collecting member 6.
  • the positive electrode current collecting member 6 has a power generation element 2 whose base portion 601a has a flat annular shape when viewed from the end surface (of the positive electrode laminate portion 21a) of the power generation element 2 (from the direction of the winding center 22a). It is arranged so as to face the end face of the element 2. Therefore, it is possible to prevent the insertion portions 601f and 601g from entering the winding center 22a of the power generation element 2 too much by the base portion 601a coming into contact with the end face of the power generation element 2.
  • the negative electrode current collecting member 7 is the same as the positive electrode current collecting member 6.
  • the positive electrode current collecting member 6 has a power generation element 601h that has a flat annular shape when viewed from the end surface (the positive electrode laminated portion 21a) of the power generation element 2 (from the winding center 22a direction). It is arranged so as to face the end face of the element 2. Therefore, the above-described effect becomes more remarkable by the tip portion 601h.
  • one end of the pair of divided portions 601b and 601c is connected by the base portion 601a, and the other ends are connected by the tip portion 601h. That is, in the positive electrode current collecting member 6, the pair of divided portions 601b and 601c has a fixed end structure. Therefore, when the battery 1 is placed in a usage environment and external stress such as vibration or impact occurs in the battery 1 (particularly, when vibration or the like occurs in the width direction of the positive electrode current collector 6). Even if it exists, the branch location of the division parts 601b and 601c will not be damaged.
  • the pair of divided portions 601 b ′ and 601 c ′ have a free end structure. Accordingly, each of the divided portions 601b 'and 601c' can freely vibrate, and thereby, the branch portions of the divided portions 601b 'and 601c' can be damaged, and the positive electrode current collecting member 6 'can be damaged. However, in this embodiment, such a problem cannot occur.
  • the negative electrode current collecting member 7 is the same as the positive electrode current collecting member 6.
  • the twisted portion 601d and the reverse twisted portion 601d ′ are formed at both ends of the insertion portion 601f inserted into the winding center 22a of the power generation element 2, and A twisted portion 601e and a reverse twisted portion 601e ′ are formed at both ends of the insertion portion 601g.
  • the twisted portions 601d and 601e and the reverse twisted portions 601d ′ and 601e ′ are set so as to recede from the outer surface of the insertion portions 601f and 601g (the contact surface with the inner surface of the winding center 22a of the power generating element 2).
  • the extension part extended from the both ends of 601f and 601g is comprised.
  • the insertion portion 601f having the twisted portion 601d and the reverse twisted portion 601d ′ at both ends, and the insert portion 601g having the twisted portion 601e and the reverse twisted portion 601e ′ at both ends impart stress to the inner surface of the positive electrode laminate portion 21a. And does not damage the inner surface of the positive electrode laminate 21a.
  • the negative electrode current collecting member 7 is the same as the positive electrode current collecting member 6.
  • the power storage element is not limited to a battery.
  • the electric storage element may be a capacitor such as an electric double layer capacitor.
  • the power generation element connecting portion (second portion) 601 of the positive electrode current collecting member 6 is not limited to the above embodiment.
  • the power generation element connection portion 601 of the positive electrode current collecting member 6 has the power generation element connection portion perpendicular to the extension direction from a midway position in the extension direction of the power generation element connection portion 601 to the tip.
  • 601 includes a pair of divided portions 601b and 601c formed by dividing (dividing) the central portion in the width direction of the 601.
  • the twisted portion 601d extends the power generation element connection portion 601.
  • the twist portion 601e may be formed at one end of the insertion portion 601g in the extending direction of the power generation element connection portion 601.
  • the positive electrode current collecting member 6 shown in FIG. 7 extends from the external terminal connection portion (first portion) 600 connected to the positive electrode external terminal 4 and the other end portion of the external terminal connection portion 600 to generate the power generation element 2.
  • the power generation element connection part (second part) 601 is connected to the power generation element.
  • the power generation element connection portion 601 is bent with respect to the external terminal connection portion 600.
  • the external terminal connection portion 600 and the power generation element connection portion 601 cross each other, and in FIG. 7, they cross each other at an angle of 90 degrees or a state close to 90 degrees.
  • the power generation element connection portion 601 includes a base portion 601a connected to the other end portion of the external terminal connection portion 600, a pair of twist portions 601d and 601e connected side by side to the other end portion of the base portion 601a, and the pair A pair of insertion portions 601f and 601g connected to the other end portions of the twist portions 601d and 601e.
  • the combination of the twisted portion 601d and the insertion portion 601f constitutes one divided portion 601b
  • the combination of the twisted portion 601e and the insertion portion 601g constitutes the other divided portion 601c
  • a pair of divided portions One ends of the parts 601b and 601c are connected to each other by a base part 601a.
  • the base portion 601a, the twist portions 601d and 601e, and the insertion portions 601f and 601g are all plate-shaped.
  • the twisted portions 601d and 601e are twisted at an angle of 90 degrees or a state close to 90 degrees. That is, the twisted portions 601d and 601e are twisted so that one end and the other end intersect at an angle of 90 degrees or a state close to 90 degrees. Therefore, the base portion 601a and the insertion portions 601f and 601g are orthogonal or nearly orthogonal.
  • the power generation element connection portion 601 is disposed along the major axis direction (cross-sectional major axis direction) of the power generation element 2 and is disposed so as to face the end face of the power generation element 2. Therefore, the base portion 601 a of the power generation element connection portion 601 faces the end face of the power generation element 2. More specifically, the base portion 601a is opposed to the end face of the power generation element 2 in a state of being in contact with or close to the end face of the power generation element 2 or having a predetermined interval between the end face of the power generation element 2. is doing.
  • the insertion portions 601f and 601g of the positive electrode current collecting member 6 can be easily inserted into the winding center 22a of the positive electrode plate 20a of the power generation element 2. Therefore, in a mode in which the insertion portions 601f and 601g of the positive electrode current collecting member 6 are inserted into the winding center 22a of the positive electrode plate 20a of the power generation element 2, a horn is disposed outside the power generation element 2, and the winding center of the power generation element 2 is 22a anvil is arrange
  • strength of the insertion parts 601f and 601g (positive electrode current collection member 6) and the electric power generation element 2 can be raised.
  • portion (necking) narrower than the external terminal connection portion 600 is not formed in the connection portion between the external terminal connection portion 600 and the power generation element connection portion 601, the positive electrode current collector 6 is separated from the external terminal connection portion 600. There is no change in cross section until reaching the power generation element connection portion 601, and the resistance is not changed.
  • the negative electrode current collecting member 7 may have the same configuration as the positive electrode current collecting member 6 (as shown in FIG. 7).
  • the power generation element connection portion (second portion) 601 of the positive electrode current collecting member 6 has a combination of a twisted portion 601d, an insertion portion 601f, and a reverse twisted portion 601d ′ (FIGS. 5, 6A, and 6B). In this case, only one may be provided. Further, the power generation element connection portion (second portion) 601 of the positive electrode current collecting member 6 may be provided with only one combination of the twisted portion 601d and the insertion portion 601f (not the embodiment of FIG. 7). Good. In other words, the power generation element connecting portion (second portion) 601 of the positive electrode current collecting member 6 does not necessarily include the pair of divided portions 601b and 601c.
  • the negative electrode current collecting member 7 may have the same configuration as the positive electrode current collecting member 6.
  • the external terminal connection portion 600 and the power generation element connection portion 601 of the positive electrode current collecting member 6 may intersect at an angle other than 90 degrees or an angle close to 90 degrees.
  • the negative electrode current collecting member 7 may have the same configuration as the positive electrode current collecting member 6.
  • the twisted portions 601d and 601e and the reverse twisted portions 601d 'and 601e' of the positive electrode current collecting member 6 may be twisted at an angle other than 90 degrees or an angle close to 90 degrees.
  • the insertion portions 601f and 601g are not in a state of being orthogonal or nearly orthogonal to the base portion 601a but in an inclined state. And if this pair of insertion parts 601f and 601g are made to incline so that the space
  • the negative electrode current collecting member 7 may have the same configuration as the positive electrode current collecting member 6.
  • the twisted portions 601d and 601e and the reverse twisted portions 601d ′ and 601e ′ of the positive electrode current collecting member 6 are formed in the extending direction of the power generation element connection portion 601 (the metal plate constituting the positive electrode current collecting member 6). In the longitudinal direction), but is not limited to this. That is, the twisted portions 601d and 601e may be formed longer or shorter than the reverse twisted portions 601d 'and 601e' in the extending direction of the power generation element connecting portion 601.
  • the negative electrode current collecting member 7 may have the same configuration as the positive electrode current collecting member 6.
  • the pair of twisted portions 601d and 601e of the positive current collecting member 6 are formed to have the same length in the extending direction of the power generation element connecting portion 601, and the pair of positive current collecting members 6
  • the reverse twisted portions 601d ′ and 601e ′ are also formed in the same length in the extending direction of the power generation element connecting portion 601 in the above embodiment, but are not limited thereto. That is, one of the pair of twisted portions 601d and 601e may be formed longer or shorter than the other. Similarly, one of the pair of reverse twist portions 601d 'and 601e' may be formed longer or shorter than the other.
  • the negative electrode current collecting member 7 may have the same configuration as the positive electrode current collecting member 6.
  • the pair of divided portions 601b and 601c of the positive current collecting member 6 have the same width in the width direction of the power generation element connecting portion 601 (the width direction of the metal plate constituting the positive current collecting member 6).
  • the present invention is not limited to this.
  • One of the pair of divided portions 601b and 601c may be formed wider than the other or smaller.
  • the negative electrode current collecting member 7 may have the same configuration as the positive electrode current collecting member 6.
  • the positive electrode current collecting member 6 and the negative electrode current collecting member 7 may have different configurations.
  • the positive electrode current collecting member 6 can be configured as shown in FIG. 5
  • the negative electrode current collecting member 7 can be as shown in FIG. 7, and the positive electrode current collecting member 6 and the negative electrode current collecting member 7 can be configured differently.
  • any one of the positive electrode current collecting member 6 and the negative electrode current collecting member 7 can be a current collecting member of a conventional form.
  • the clip members 8 and 9 are not essential, and it is possible to perform welding without using the clip members 8 and 9 in the ultrasonic welding process.
  • the horn is not in direct contact with the power generation element (metal foil) 2, so that the metal foil portions (the positive electrode plate 20 a and the negative electrode plate 20 b) of the power generation element 2 are removed in the ultrasonic welding process. Breakage can be prevented. Therefore, it is preferable to use the clip members 8 and 9.
  • the insertion portions 601 f and 601 g are inserted into the winding center 22 a of the positive electrode plate 20 a of the power generation element 2, and the insertion portions 601 f and 601 g are in contact with the outer surface of the clip member 8.
  • the portion may be ultrasonically welded.
  • the negative electrode laminate portion 21b side may have the same configuration as the positive electrode laminate portion 21a side.
  • metal plates 10 and 11 as the contact plates can be used.
  • the metal plates 10 and 11 have a flat plate shape, and are arranged on the side of the positive electrode laminate portion 21a or the negative electrode laminate portion 21b that contacts the horn (in FIG. 8, the outside of the power generation element 2). That is, on the positive electrode plate 20a side, the horn, the metal plate 10, the positive electrode laminate portion 21a, the positive electrode current collecting member 6, and the anvil are arranged in that order from the outside of the power generation element 2, and the ultrasonic welding process is performed.
  • the horn, the metal plate 11, the negative electrode laminated portion 21b, the negative electrode current collecting member 7, and the anvil are arranged in that order from the outside of the power generation element 2, and the ultrasonic welding process is performed.
  • size of the metal plates 10 and 11 should just be a magnitude
  • the battery 1 ′ described in the “Background Art” column has a power generation element 2 ′ and a battery case 3 ′ in the vertical width direction of the power generation element 2 ′ in consideration of dimensional tolerances and expansion of the power generation element 2 ′. Designed to create a gap between the two. Therefore, even when an external stress such as vibration or impact occurs in the battery 1 ′ in the vertical direction of the power generation element 2 ′, the power generation element 2 ′ is less likely to be damaged by vibration or expansion / contraction stress caused by the vibration or impact. It has become.
  • the current collection members 6 ′ and 7 ′ are the power generation elements 2. It becomes a structure hanging from '. Then, external stresses such as vibration and impact are concentrated in the vicinity of the welded portion between the power generation element 2 ′ and the electrode body connection portions 601 ′ and 701 ′.
  • the positive electrode plate 20a ′ and the negative electrode plate 20b ′ of the power generation element 2 ′ are bundled, the positive electrode plate 20a of the power generation element 2 ′ around the current collecting members 6 ′ and 7 ′ (electrode body connection portions 601 ′ and 701 ′).
  • the positive electrode plate 20a 'and the negative electrode plate 20b' are bent, and the portion is subjected to great stress, and the positive electrode plate 20a 'and the negative electrode plate 20b' of the power generation element 2 'are broken. Therefore, in addition to the current collecting member that can increase the connection strength with the power generating element, a current collecting member that does not break the positive electrode plate and the negative electrode plate of the power generating element is desired. The same applies to a current collecting member in a capacitor (such as an electric double layer capacitor).
  • each of the pair of insertion portions 601f and 601g of the positive electrode current collecting member 6 has a distal end side in the insertion direction. Moreover, you may make it provide the inclined surface which inclines so that the insertion part of the other party may be approached. More specifically, at least ends of the pair of insertion portions 601f and 601g on the power generation element 2 side are bent toward the other insertion portion to form inclined portions 601i and 601j. Therefore, at least the other surface of the end portion on the power generation element 2 side of the insertion portions 601f and 601g is inclined so as to approach the other insertion portion toward the side where the power generation element 2 is disposed. Therefore, the insertion portions 601f and 601g are easier to insert into the winding center 22a of the positive electrode plate 20a than the insertion portions 601f and 601g of the above embodiment.
  • the inclined portion 601i When the inclined portion 601i is provided in one insertion portion 601f and the inclined portion 601j is provided in the other insertion portion 601g, the anvil is not inserted further into the inside than the position. Therefore, the anvil is not inserted too much into the winding center 22a of the positive electrode plate 20a of the power generation element 2, and there is no possibility that the winding center 22a of the positive electrode plate 20a of the power generation element 2 is damaged and causes an internal short circuit. As described above, the inclined portions 601i and 601j can also be used for positioning the anvil at the winding center 22a of the positive electrode plate 20a.
  • the negative electrode current collecting member 7 has the same configuration as that of the positive electrode current collecting member 6 (as shown in FIGS. 9A, 9B, 10A, 10B, and 11). May be.
  • the positive electrode current collector 6 shown in FIGS. 9A and 9B corresponds to the positive electrode current collector 6 shown in FIG.
  • the positive current collector 6 shown in FIG. 10A corresponds to the positive current collector 6 shown in FIG.
  • the positive electrode current collector 6 shown in FIG. 10B corresponds to the positive electrode current collector 6 shown in FIG.
  • a positive current collector 6 shown in FIG. 11 corresponds to the positive current collector 6 shown in FIG.
  • SYMBOLS 1 Battery (electric storage element), 2 ... Power generation element (electrode body), 3 ... Battery case (case), 4 ... Positive electrode external terminal (external terminal), 5 ... Negative electrode external terminal (external terminal), 6 ... Positive electrode current collection Member (current collecting member), 7 ... Negative electrode current collecting member (current collecting member), 8, 9 ... Clip member, 10, 11 ... Metal plate, 20a ... Positive electrode plate, 20b ... Negative electrode plate, 20c ... Separator, 21a ... Positive electrode Laminated portion of plate, 21b, ... laminated portion of negative electrode plate, 22a ... winding center of positive electrode plate, 22b ... winding center of negative electrode plate, 31 ...
  • cover plate 40, 50 ... terminal portion, 41, 51 ... connecting rod 42, 52 ... Rivet (connection means), 600, 700 ... External terminal connection (first part), 601, 701 ... Power generation element connection (electrode body connection, second part), 601a, 701a ... Base part , 601b, 601c, 701b, 701c ... division unit, 601d 601e, 701d, 701e ... twisted part, 601d ', 601e', 701d ', 701e' ... reverse twisted part, 601f, 601g, 701f, 701g ... insert part, 601h, 701h ...
  • tip part 601i, 601j, 701i, 701j ... Inclined part (inclined surface), 80a, 80b ... Opposing piece, A ... Positive electrode coating area, B ... Negative electrode coating area, L1 ... Positive electrode lead part, L2 ... Negative electrode lead part, P ... Insulating packing

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Abstract

 電極体との接続強度を高めることができる集電部材を備える蓄電素子及び集電部材の製造方法を提供する。集電部材6は、外部端子4と電気的に接続される第1部分600と、該第1部分600の第2端部から延出し、電極体2と電気的に接続される第2部分601とを備え、該第2部分601は、第1端部が第1部分600の第2端部に接続されるベース部601aと、第1端部がベース部601aの第2端部に接続される捻り部601dと、第1端部が捻り部601dの第2端部に接続され、電極体2の巻回中心に挿入されて、電極体2と電気的に接続される挿入部601fとを備える。第2部分601は、さらに、捻り部601dの捻り方向とは逆方向に捻られている逆捻り部601d'であって、第1端部が挿入部601fの第2端部に接続される逆捻り部601d'と、第1端部が逆捻り部601d'の第2端部に接続される先端部60hとを備えるのが好ましい。

Description

集電部材を備える蓄電素子及び集電部材の製造方法
 本発明は、集電部材を備える蓄電素子に関する。特に、本発明は、蓄電素子における、電極体と外部端子とを接続する集電部材に関する。さらに、本発明は、集電部材の製造方法に関する。
 近年、各種機器の動力源として、放充電可能な蓄電素子が採用されている。なお、本明細書中において、「蓄電素子」とは、電池(リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等)及びキャパシタ(電気二重層キャパシタ等)の双方を包含する概念である。
 電池は、一般的に、図12(a),(b)及び図13に示すように、電池ケース3’内に収容された発電要素2’と、外部接続用に設けられた外部端子4’とを集電部材6’を介して電気的に接続するとともに、発電要素2’と外部端子5’とを集電部材7’を介して電気的に接続することにより、発電要素2’と一対の外部端子4’,5’との間で通電を可能とする。
 より具体的に言えば、電池1’は、電池ケース3’と、セパレータ20c’を間に挟んだ正極板20a’と負極板20b’とが扁平状に巻回されて電池ケース3’の内部に収容された発電要素2’と、外部接続用に設けられた一対の外部端子4’,5’と、電池ケース3’の内面に沿って配置され、発電要素2’と一対の外部端子4’,5’のそれぞれとを接続する一対の集電部材6’,7’と、発電要素2’の正極板20a’及び負極板20b’の積層部(正極積層部21a’、負極積層部21b’)のそれぞれと一対の集電部材6’,7’のそれぞれとを連結する一対のクリップ部材8’,9’とを備えている。
 一方の集電部材6’は、外部端子4’と電気的に接続される外部端子接続部600’と、該外部端子接続部600’の一端から延出して発電要素2’の正極板20a’の正極積層部21a’と接続される一対の発電要素接続部601’,601’とを備えている。一方の集電部材6’は、外部端子接続部600’と一対の発電要素接続部601’,601’とが金属板を加工して一体的に成型されたものである。他方の集電部材7’も一方の集電部材6’と同様の構成を有する。一方の集電部材6’は、その外部端子接続部600’にて、一方の外部端子4’と接続されている。他方の集電部材7’ は、その外部端子接続部700’にて、他方の外部端子5’と接続されている。
 かかる電池1’において、一方の集電部材6’の一対の発電要素接続部601’,601’のそれぞれは、発電要素2’の正極積層部21a’の外面に沿わせた状態で、クリップ部材8’を介して正極積層部21a’と接続されている。同様に、他方の集電部材7’の一対の発電要素接続部701’,701’ のそれぞれは、発電要素2’の負極積層部21b’の外面に沿わせた状態で、クリップ部材9’を介して負極積層部21b’と接続されている。これにより、かかる電池1’においては、外部端子4’,5’から集電部材6’,7’を介して発電要素2’の発生電力を取り出すことができる(例えば、特許文献1)。
 ところで、かかる電池1’においては、図12に示すように、正極積層部21a’と発電要素接続部601’とをクリップ部材8’で狭持し、発電要素2’の正極板20a’側の内部(以下、巻回中心という)22a’に、発振子に取り付けられたホーン(図示せず)を挿入し、発電要素2’の外側にアンビル(図示せず)を配置し、ホーンとアンビルとで、正極積層部21a’と発電要素接続部601’とを挟み込み、ホーンに超音波を印加(超音波溶接)することにより、発電要素2’と発電要素接続部601’(集電部材6’)とが接続される。他方の集電部材7’も、一方の集電部材6’と同様である。
 ここで、正極板20a’、負極板20b’及びクリップ部材8’,9’は薄い金属箔で形成されているため、エネルギー伝達効率が良好である。したがって、発電要素2’の内部(巻回中心22a’又は巻回中心22b’)に挿入されたホーンから発振される超音波は、クリップ部材8’から正極板20a’へと伝達され、また、クリップ部材9’から負極板20b’へと伝達され、正極板20a’、負極板20b’及びクリップ部材8’,9’を発電要素2’の内側から溶かす。そのため、正極板20a’とクリップ部材8’とを効率良く溶着させ、且つ、負極板20b’とクリップ部材9’とを効率良く溶着させることができる。
日本国特開2003-346770号公報
 しかしながら、発電要素2’は、セパレータ20c’を挟んだ正極板20a’と負極板20b’とが扁平状に密に巻回されたものであるため、発電要素2’の内部(巻回中心22a’,22b’)の幅は狭く、巻回中心22a’,22b’に挿入できるホーンの大きさや形状に制限がある。そのため、ホーンを巻回中心22a’,22b’に適正角度で挿入することが困難であり、発電要素2’と集電部材6’(発電要素接続部601’)との溶着強度や、発電要素2’と集電部材7’(発電要素接続部701’)との溶着強度が不安定になりやすい。したがって、発電要素との接続強度を高めることができる集電部材が望まれている。また、キャパシタ(電気二重層キャパシタ等)における集電部材についても同様である。
 そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、電極体との接続強度を高めることができる集電部材を備える蓄電素子を提供することを課題とする。また、本発明は、かかる集電部材の製造方法を提供することを課題とする。
 本発明にかかる蓄電素子は、
 ケースと、
 該ケースの内部に収容される電極体であって、正極板と負極板とを互いに絶縁した状態で巻回することにより構成される電極体と、
 前記ケースの外部に配置される外部端子と、
 前記ケースの内部に配置され、前記電極体と前記外部端子とを電気的に接続する集電部材とを備え、
 該集電部材は、
 第1端部及び第2端部を有する第1部分であって、前記外部端子と電気的に接続される第1部分と、
 該第1部分の前記第2端部から延出し、前記電極体と電気的に接続される第2部分とを備え、
 該第2部分は、
 第1端部及び第2端部を有するベース部であって、該第1端部が前記第1部分の前記第2端部に接続されるベース部と、
 第1端部及び第2端部を有し、該第1端部が前記ベース部の前記第2端部に接続される捻り部と、
 第1端部及び第2端部を有し、該第1端部が前記捻り部の前記第2端部に接続され、前記電極体の巻回中心に挿入されて、前記電極体と電気的に接続される挿入部とを備える。
 ここで、本発明にかかる蓄電素子においては、
 前記第2部分は、
 前記捻り部の捻り方向とは逆方向に捻られている逆捻り部であって、第1端部及び第2端部を有し、該第1端部が前記挿入部の前記第2端部に接続される逆捻り部と、
 第1端部を有し、該第1端部が前記逆捻り部の前記第2端部に接続される先端部とをさらに備える
という構成が採用され得る。
 また、本発明にかかる蓄電素子においては、
 前記捻り部、前記挿入部及び前記逆捻り部の組み合わせは、間隔を有して並列的に一対設けられ、
 前記先端部は、前記一対の逆捻り部の前記第2端部同士を連結する
という構成が採用され得る。
 また、本発明にかかる蓄電素子においては、前記捻り部及び前記挿入部の組み合わせは、間隔を有して並列的に一対設けられるという構成が採用され得る。
 また、本発明にかかる蓄電素子においては、前記捻り部は、前記ベース部と前記挿入部とが直交あるいは直交に近い状態となるよう、90度あるいは約90度の角度で捻られているという構成が採用され得る。
 また、本発明にかかる蓄電素子においては、
 前記捻り部は、前記ベース部と前記挿入部とが直交あるいは直交に近い状態となるよう、90度あるいは約90度の角度で捻られ、
 前記逆捻り部は、前記挿入部と前記先端部とが直交あるいは直交に近い状態となり、且つ、前記ベース部と前記先端部とが同一平面あるいは同一平面に近い状態となるよう、前記捻り部の捻り方向とは逆方向に90度あるいは約90度の角度で捻られている
という構成が採用され得る。
 また、本発明にかかる蓄電素子においては、前記集電部材は、前記ベース部が前記電極体の端面と対向するように配置されるという構成が採用され得る。
 また、本発明にかかる蓄電素子においては、前記集電部材は、前記ベース部及び前記先端部が前記電極体の端面と対向するように配置されるという構成が採用され得る。
 また、本発明にかかる蓄電素子においては、前記一対の挿入部のそれぞれは、挿入方向における先端側に、相手方の前記挿入部に近づくように傾斜する傾斜面を備えるという構成が採用され得る。
 また、本発明にかかる蓄電素子は、
 ケースと、
 正極板と負極板とが互いに絶縁された状態で扁平状に巻回されてケースの内部に収容される電極体と、
 外部接続用に設けられる一対の外部端子と、
 前記ケースの内面に沿って配置され、前記電極体と前記一対の外部端子のそれぞれとを接続する一対の集電部材とを備え、
 前記一対の集電部材のうちの少なくとも一方は、前記ケースの内面に沿って配置される外部端子接続部と、該外部端子接続部の端部から延出して前記電極体の前記正極板の積層部又は前記負極板の積層部と接続される電極体接続部とを備え、前記外部端子接続部と前記電極体接続部とが金属板を加工して一体的に成型される集電部材であり、
 前記電極体接続部は、該電極体接続部の延出方向と直交する該電極体接続部の幅方向における中央部を分割することにより一対の分割部が形成され、
 該一対の分割部のそれぞれは、
 前記電極体接続部の前記幅方向に捻られている捻り部と、
 該捻り部に連設される挿入部とを備え、
 該挿入部は、互いに面同士が対向するように形成されるとともに、前記電極体の前記正極板又は前記負極板の巻回中心に挿入され、
 前記挿入部と前記電極体の前記正極板の積層部又は前記負極板の前記積層部とが電気的に接続される。
 また、本発明にかかる集電部材の製造方法は、
 第2方向における寸法よりも該第2方向と直交する第1方向における寸法が長い金属板を提供するステップと、
 前記金属板の前記第1方向における両端部を少なくとも除き、前記金属板に前記第1方向に沿って切込み線を形成し、前記第2方向に並ぶ一対の分割部を形成するステップと、
 各分割部において、前記第1方向における両端部を除いた部分が前記金属板の面に対して交差するよう、各分割部を前記第2方向に捩るステップとを含む。
 以上のように、本発明にかかる蓄電素子によれば、電極体と集電部材との接続強度を高めることができる。
図1は、本発明の一実施形態にかかる電池の全体斜視図である。 図2は、同実施形態にかかる電池を部分的に分解した斜視図である。 図3は、同実施形態にかかる電池の分解斜視図である。 図4は、同実施形態にかかる発電要素の説明図であって、(a)は、発電要素を構成する正極板上に形成される各領域を説明するための部分平面図であり、(b)は、発電要素を構成する負極板上に形成される各領域を説明するための部分平面図であり、(c)は、(a)に示す正極板と(b)に示す負極板とがセパレータを挟み込んだ状態で、正極板上の各領域と負極板上の各領域との配置関係を説明するための説明図である。 図5は、同実施形態にかかる集電部材を示す図である。 図6は、同実施形態にかかる集電部材の変形例を示す図であって、(a)は、集電部材の一対の分割部のうち、一方の分割部が発電要素接続部の幅方向における中央部側から発電要素接続部の幅方向における端部側に捻られ、他方の分割部が発電要素接続部の幅方向における端部側から発電要素接続部の幅方向における中央部側に捻られている図であり、(b)は、集電部材の一対の分割部の両方が発電要素接続部の幅方向における端部側から発電要素接続部の幅方向における中央部側に捻られている図である。 図7は、本発明の他の実施形態にかかる集電部材を示す図である。 図8は、本発明の他の実施形態にかかる電池であって、クリップ部材の代わりに金属板を用いた電池の分解斜視図である。 図9は、図5に示す集電部材の変形例を示す図であって、(a)は、集電部材の斜視図であり、(b)は、下方から見た電極体添設部の部分拡大図である。 図10は、本発明のさらに他の実施形態にかかる集電部材を示す図であって、(a)は、図6(a)に示す集電部材の変形例を示す図であり、(b)は、図6(b)に示す集電部材の変形例を示す図である。 図11は、図7に示す集電部材の変形例を示す図である。 図12は、従来の電池を示す図であり、(a)は、全体斜視図であり、(b)は、部分的に分解した状態の斜視図である。 図13は、従来の電池にかかる発電要素と集電部材との接続構造を示す分解斜視図である。
 以下、本発明にかかる蓄電素子の一実施形態である電池について、添付図面を参照して説明する。
 本実施形態にかかる電池1は、図1及び図3に示すように、電池ケース(ケース)3と、セパレータ20cを間に挟んだ正極板20aと負極板20bとが扁平状に巻回されて電池ケース3の内部に収容された、電極体としての発電要素2と、外部接続用に設けられた一対の外部端子4,5(以下、正極外部端子4、負極外部端子5という)と、電池ケース3の内面に沿って配置され、発電素子2と一対の外部端子4,5のそれぞれとを接続する一対の集電部材6,7(以下、正極集電部材6、負極集電部材7という)と、発電要素2の正極板20a及び負極板20bの積層部21a,21b(以下、正極積層部21a、負極積層部21bという)のそれぞれと一対の集電部材6,7のそれぞれとを連結する一対のクリップ部材8,9とを備えている。
 発電要素2は、図3に示すように、セパレータ20cを間に挟んだ正極板20aと負極板20bとが扁平状に巻回されて形成されている。すなわち、正極板20a、負極板20b及びセパレータ20cは、いずれも帯状に形成されており、長手方向を一致させた状態で、正極板20a、セパレータ20c及び負極板20bの順に積層され、渦巻き状に巻回される。
 セパレータ20cの長手方向における長さは、正極板20a及び負極板20bよりも長く設定されている。そのため、セパレータ20cの終端部は、最も外側にある正極板20a又は負極板20b(本実施形態においては正極板20a)を包み込んでいる。すなわち、発電要素2の最外周を除き、正極板20a、セパレータ20c及び負極板20bは、その順序を守って積層されているが、正極板20a及び負極板20bの終端部(巻き始めとなる先端部とは反対側にある端部)から延出したセパレータ20cが正極板20a及び負極板20bよりも多く巻回されることにより、セパレータ20cは、発電要素2の最外周に配置されている。
 正極板20aは、金属箔上に正極活物質が塗工されたものである。図4(a)に示すように、正極板20aの幅方向における一端部に、正極活物質の未塗工領域(金属箔)からなる正極リード部L1が形成されるとともに、正極板20aの一端部を除いて、正極リード部L1と隣接するように正極活物質の塗工領域(以下、正極塗工領域という)Aが形成されている。
 負極板20bは、金属箔上に負極活物質が塗工されたものである。図4(b)に示すように、負極板20bの幅方向における他端部に、負極活物質の未塗工領域からなる負極リード部L2が形成されるとともに、負極板20bの他端部を除いて、負極リード部L2と隣接するように負極活物質の塗工領域(以下、負極塗工領域という)Bが形成されている。そして、正極塗工領域Aは、図4(c)に示すように、正極板20aと負極板20bとがセパレータ20cを挟み込んだ状態で、正極塗工領域Aの幅方向における両エッジE1,E1が負極塗工領域Bと重なるように形成されている。すなわち、負極塗工領域Bは、正極塗工領域Aの幅方向における両エッジE1,E1から外側にはみ出るように形成されている。
 そして、正極板20a及び負極板20bは、正極板20aの一端部(正極リード部L1)及び負極板20bの他端部(負極リード部L2)が相手方(正極板20aに対しては負極板20b、負極板20bに対しては正極板20a)に重ならないよう、幅方向にずれた状態で積層され、渦巻き状に巻回される。
 これにより、発電要素2は、幅方向における一端部に、正極板20a(正極リード部L1)のみの積層部分を備える一方、幅方向における他端部に、負極板20b(負極リード部L2)のみの積層部分を備えている。そして、正極板20a(正極リード部L1)のみの積層部分に正極外部端子4が電気的に接続され、負極板20b(負極リード部L2)のみの積層部分に負極外部端子5が電気的に接続されている。
 そして、上述のように、正極塗工領域Aの幅方向における両エッジE1,E1が負極塗工領域Bと重なるように正極塗工領域Aが形成されることで、負極塗工領域Bの幅方向におけるエッジE2,E2近傍での電析の発生が防止されている。
 発電要素2は、上述のように、扁平状に形成されているため、正極リード部L1の積層部分は、巻回中心方向から見て扁平環状をなしている。また、負極リード部L2の積層部分も、巻回中心方向から見て扁平環状をなしている。そして、発電要素2は、巻回中心方向から見た長軸方向(断面長軸方向)を上下にして電池ケース3に収容されている。
 電池ケース3は、図3に示すように、一面が開放された角形の箱状をなすケース本体30と、該ケース本体30の開放部分を封止する蓋板31とを備えている。そして、電池ケース3には、発電要素2以外に、正極集電部材6及び負極集電部材7が収容され、さらには、電解質液が充填される。
 正極外部端子4及び負極外部端子5は、図1乃至図3に示すように、それぞれ共通した構成を有し、電池ケース3(蓋板31)の外部において、電池ケース3(蓋板31)に対し、互いに対称となるように配置されている。そして、正極外部端子4は、正極集電部材6と接続され、負極外部端子5は、負極集電部材7と接続されている。正極外部端子4は、図3に示すように、ケーブルやバスバー等の接続対象物(図示せず)を電気的に接続し、固定するための端子部40と、電池ケース3(蓋板31)の外面上に配置される短冊状の金属板からなる接続杆41と、正極集電部材6と接続杆41とを接続する接続手段42とを備えている。負極外部端子5も、正極外部端子4と同様の構成を有している。
 端子部40,50は、雄ネジ部材で構成されており、接続杆41,51の長手方向における一端部に外方に向けて挿通されている。そして、接続杆41,51の長手方向における他端部は、接続手段(例えば、蓋板31に挿通させたリベット)42,52によって蓋板31に固定されている。
 正極集電部材6及び負極集電部材7は、電池ケース3(ケース本体30)の内部において、電池ケース3(ケース本体30)に対し、互いに対称となるように配置されている。なお、正極集電部材6及び負極集電部材7は同様の構成である。そこで、以下は、正極集電部材6及び負極集電部材7を代表して、正極集電部材6について説明する。
 正極集電部材6は、図3に示すように、電池ケース3の外部に配置された端子部40と電気的に接続される、第1部分としての外部端子接続部600と、該外部端子接続部600の端部から延出して発電要素2の正極板20aの正極積層部21aと接続される、第2部分及び電極体接続部としての発電要素接続部601とを備えている。正極集電部材6は、外部端子接続部600と発電要素接続部601とが薄い金属板を加工して一体的に成型されたものである。金属板は、帯状である。そのため、金属板の第1方向としての長手方向における寸法は、該長手方向と直交する金属板の第2方向としての幅方向における寸法よりも長くなっている。
 発電要素接続部601は、図3及び図5に示すように、該発電要素接続部601の延出方向における途中位置で、該発電要素接続部601の延出方向と直交する該発電要素接続部601の幅方向における中央部を分割することにより、一対の分割部601b,601cが形成されている。そのため、発電要素接続部601は、ベース部601aと先端部601hとの間に、一対の分割部601b,601cを備えている。一方の分割部601bは、発電要素接続部601の幅方向に捻られた捻り部601dと、同じく発電要素接続部601の幅方向に捻られるが、捻り部601dの捻り方向とは逆方向に捻られた逆捻り部601d’と、捻り部601d及び逆捻り部601d’に連設された挿入部601fとを備えている。他方の分割部601cは、発電要素接続部601の幅方向に捻られた捻り部601eと、同じく発電要素接続部601の幅方向に捻られるが、捻り部601eの捻り方向とは逆方向に捻られた逆捻り部601e’と、捻り部601e及び逆捻り部601e’に連設された挿入部601gとを備えている。挿入部601f,601gは、互いに面同士で対向させて形成されている。また、挿入部601f,601gは、発電要素2の正極板20aの巻回中心22aに挿入可能に形成されている。
 ここで、本実施形態では、一対の分割部601b,601cのそれぞれは、発電要素接続部601の幅方向における中央部側から発電要素接続部601の幅方向における端部側に捻られている。そのため、一対の分割部601b,601cの挿入部601f,601gは、図6(a)に示すように、一対の分割部601b,601cの両方が同じ方向に捻られている形態や、図6(b)に示すように、一対の分割部601b,601cの両方が発電要素接続部601の幅方向における端部側から発電要素接続部601の幅方向における中央部側に捻られている形態よりもさらに、発電要素2の正極板20aの巻回中心22a及び負極板20bの巻回中心22bに容易に挿入することが可能となる。そのため、本実施形態にかかる電池1によれば、生産性の向上や信頼性の向上を図ることができる。
 なお、一対の分割部601b,601cの両方が同じ方向に捻られているとは、一対の分割部601b,601cのいずれか一方が発電要素接続部601の幅方向における中央部側から発電要素接続部601の幅方向における端部側に捻られ、一対の分割部601b,601cのいずれか他方が発電要素接続部601の幅方向における端部側から発電要素接続部601の幅方向における中央部側に捻られていることをいう。図6(a)は、分割部601bが発電要素接続部601の幅方向における端部側から発電要素接続部601の幅方向における中央部側に捻られている形態を示す。
 以上、正極集電部材6は、図3及び図5に示すように、正極外部端子4と接続される外部端子接続部(第1部分)600と、該外部端子接続部600の他端部から延出し、発電要素2と接続される発電要素接続部(第2部分)601とを備えている。発電要素接続部601は、外部端子接続部600に対し、屈曲している。すなわち、外部端子接続部600と発電要素接続部601とは交差しており、本実施形態においては、90度あるいは90度に近い状態の角度で交差している。
 発電要素接続部601は、外部端子接続部600の他端部に接続されるベース部601aと、該ベース部601aの他端部に横並びに接続される一対の捻り部601d,601eと、該一対の捻り部601d,601eのそれぞれの他端部に接続される一対の挿入部601f,601gと、該一対の挿入部601f,601gのそれぞれの他端部に接続される一対の逆捻り部601d’,601e’と、該一対の逆捻り部601d’,601e’のそれぞれの他端部に接続される先端部601hとを備えている。
 したがって、発電要素接続部においては、捻り部601d、挿入部601f及び逆捻り部601d’の組み合わせが一方の分割部601bを構成し、捻り部601e、挿入部601g及び逆捻り部601e’の組み合わせが他方の分割部601cを構成し、一対の分割部601b,601cの一端部同士がベース部601aによって連結され、一対の分割部601b,601cの他端部同士が先端部601hによって連結されている。
 発電要素接続部601は、金属板を加工して形成されるため、ベース部601a、捻り部601d,601e、挿入部601f,601g、逆捻り601d’,601e’、先端部601hは、いずれも板状である。そして、捻り部601d,601eは、90度あるいは90度に近い状態の角度で捻られている。すなわち、捻り部601d,601eは、一端部と他端部とが90度あるいは90度に近い状態の角度で交差するように捻られている。そのため、ベース部601aと挿入部601f,601gとは、直交あるいは直交に近い状態となっている。また、逆捻り部601d’,601e’ のそれぞれも、90度あるいは90度に近い状態の角度で捻られている。すなわち、逆捻り部601d’,601e’も、一端部と他端部とが90度あるいは90度に近い状態の角度で交差するように捻られている。そのため、挿入部601f,601gと先端部601hとは、直交あるいは直交に近い状態となっている。また、ベース部601aと先端部601hとは、同一平面あるいは同一平面に近い状態となっている。
 そして、発電要素接続部601は、発電要素2の長軸方向(断面長軸方向)に沿って配置され、且つ、発電要素2の端面と対向するように配置されている。したがって、発電要素接続部601のベース部601a及び先端部601hは、発電要素2の端面と対向している。より詳しく言えば、ベース部601a及び先端部601hは、発電要素2の端面と当接あるいは当接に近い状態、又は発電要素2の端面との間に所定間隔を有した状態で、発電要素2の端面と対向している。
 このような正極集電部材6は、次のようにして作製される。まず、上記した金属板の長手方向における両端部を少なくとも除き、金属板に長手方向に沿って表裏を貫通する切込み線が形成される。これにより、幅方向に並ぶ一対の分割部601b,601cが形成される。次に、一対の分割部601b,601cのそれぞれにおいて、長手方向における両端部を除いた部分が金属板の面に対して交差するよう、一対の分割部601b,601cのそれぞれが幅方向に捻られる。ここで、金属板の長手方向における一端部(金属板が分割されていない一方の領域)は、外部端子接続部600及びベース部601aとなる。金属板の長手方向における他端部(金属板が分割されていない他方の領域)は、先端部601hとなる。分割部601b,601cのそれぞれの長手方向における両端部は、捻り部601d,601e及び逆ねじり部601d’,601e’となる。分割部601b,601cのそれぞれの長手方向における両端部を除いた部分は、挿入部601f,601gとなる。正極集電部材6は、このようにして作製される。
 正極集電部材6のクリップ部材8は、金属板を二つ折りに曲げ加工したもので、発電要素2との接続箇所(挿入部601f,601g)に応じて設けられる。クリップ部材8は、折り曲げ稜線を境にして互いに対向する一対の対向片80a,80bを備えている。そして、一対の対向片80a,80bの折り曲げ稜線が延びる方向におけるクリップ部材8の長さは、発電要素接続部601と略同等の長さに設定されている。負極集電部材7のクリップ部材9も、正極集電部材6のクリップ部材8と同様の構成を有している。
 上述した構成からなる電池1の組み立てについて、図3を参照して説明する。まず、正極集電部材6の外部端子接続部600が正極外部端子4に固定される。本実施形態においては、外部端子接続部600が、接続手段42によって蓋板31に固定されて、正極外部端子4の接続杆41に電気的に接続される。本実施形態においては、接続手段42としてリベットが採用されている。そこで、正極集電部材6の外部端子接続部600、蓋板31、及び接続杆41に挿通したリベット42をかしめ処理することにより、正極集電部材6及び接続杆41が蓋板31に固定され、互いに電気的に接続される。なお、本実施形態においては、電池ケース3が導電性を有する金属材料で形成されているため、正極集電部材6の外部端子接続部600と蓋板31との間、接続杆41と蓋板31との間には、電気絶縁性を有する絶縁パッキンPが配置される。負極集電部材7も、正極集電部材6と同様である。
 そして、正極集電部材6の挿入部601f,601gと発電要素2とが超音波溶接される。挿入部601f,601gが発電要素2の正極板20aの巻回中心22aに挿入され、クリップ部材8の一対の対向片80a,80b間に挿入部601f,601g及び発電要素2の正極積層部21aが介入され、両対向片80a,80bが互いに接近されるようにかしめられた状態で、発電要素2の外側にホーンを配置し、正極板20aの巻回中心22aにアンビルを配置して、ホーンに超音波を印加することにより、発電要素2と挿入部601f,601gとが物理的に連結され、電気的に接続される。負極集電部材7も、正極集電部材6と同様である。
 そして、正極集電部材6及び負極集電部材7と接続された発電要素2は、発電要素2の巻回中心方向から見た長軸方向を上下にして電池ケース3の内部に収容される。
 以上のように、本実施形態にかかる電池1によれば、正極集電部材6において、捻り部601d及び逆捻り部601d’が、発電要素接続部601の延出方向における挿入部601fの両端部に形成され、且つ、捻り部601e及び逆捻り部601e’が、発電要素接続部601の延出方向における挿入部601gの両端部に形成されている。そのため、挿入部601f,601gは、正極板20aの巻回中心22aに挿入しやすくなっている。しかも、挿入部601fの両端部に捻り部601d及び逆捻り601d’が形成され、挿入部601gの両端部に捻り部601e及び逆捻り601e’が形成されることにより、挿入部601f,601gの両端部には、角や端面が存在しない。そのため、挿入部601f,601gを発電要素2の正極板20aの巻回中心22aに挿入する際、その角や端面が正極積層部21aの内面に擦れて正極積層部21aの内面を傷つけるのを好適に防止することができる。負極集電部材7も、正極集電部材6と同様である。
 また、本実施形態にかかる電池1によれば、正極集電部材6の挿入部601f,601gが発電要素2の正極板20aの巻回中心22aに挿入された態様で、発電要素2の外側にホーンを配置し、発電要素2の巻回中心22aにアンビルを配置し、発電要素2と挿入部601f,601gとを超音波溶接することが可能となる。これにより、挿入部601f,601g(正極集電部材6)と発電要素2との接続強度を高めることができる。また、外部端子接続部600と発電要素接続部601との連結部に、外部端子接続部600より幅狭の部分(くびれ)が形成されないため、正極集電部材6は、外部端子接続部600から発電要素接続部601に至るまでの間で断面変化がなく、抵抗を変化させることがない。負極集電部材7も、正極集電部材6と同様である。
 また、本実施形態にかかる電池1によれば、正極集電部材6は、ベース部601aが発電要素2の(正極積層部21aの)端面(巻回中心22a方向から見て扁平環状となる発電要素2の端面)と対向するように配置されている。したがって、ベース部601aが発電要素2の端面に当接することにより、挿入部601f,601gが発電要素2の巻回中心22aに入り込み過ぎるのを防止することができる。そのため、電池1を作製する際、挿入部601f,601gが発電要素2の巻回中心22aに入り込み過ぎて正極積層部21aが傷つくのを防止することができる。また、電池1が使用環境に置かれた状態で、電池1に振動や衝撃等の外部からのストレスが生じた場合であっても、挿入部601f,601gが発電要素2の巻回中心22aに入り込み過ぎて正極積層部21aが傷つくのを防止することができる。負極集電部材7も、正極集電部材6と同様である。
 また、本実施形態にかかる電池1によれば、正極集電部材6は、先端部601hも発電要素2の(正極積層部21aの)端面(巻回中心22a方向から見て扁平環状となる発電要素2の端面)と対向するように配置されている。したがって、上記効果は、この先端部601hによってさらに顕著となる。
 また、本実施形態にかかる電池1によれば、一対の分割部601b,601cは、その一端部同士がベース部601aによって連結され、その他端部同士が先端部601hによって連結されている。すなわち、正極集電部材6において、一対の分割部601b,601cは、固定端の構造となっている。したがって、電池1が使用環境に置かれた状態で、電池1に振動や衝撃等の外部からのストレスが生じた場合(特に、正極集電部材6の幅方向に振動等が発生した場合)であっても、分割部601b、601cの分岐箇所が損傷することはない。上記〔背景技術〕欄に記載した電池1’の正極集電部材6’においては、一対の分割部601b’,601c’は、自由端の構造となっている。したがって、分割部601b’、601c’のそれぞれが自由振動し、これにより、分割部601b’,601c’の分岐箇所が損傷して、正極集電部材6’が破損することが起こり得る。しかし、本実施形態においては、そのような問題が起こり得ない。負極集電部材7も、正極集電部材6と同様である。
 また、本実施形態にかかる電池1によれば、発電要素2の巻回中心22aに挿入された挿入部601fの両端部に、捻り部601d及び逆捻り部601d’が形成されており、且つ、挿入部601gの両端部に、捻り部601e及び逆捻り部601e’が形成されている。これら捻り部601d,601e及び逆捻り部601d’,601e’は、挿入部601f,601gの外面(発電要素2の巻回中心22aの内面との接触面)から後退するようにして、該挿入部601f,601gの両端部から延出する延出部を構成する。そのため、挿入部601f,601gの両端部が正極積層部21aの内面に強く接触して正極積層部21aの内面を傷つけるのを好適に防止することができる。すなわち、両端部に捻り部601d及び逆捻り部601d’を有する挿入部601f、両端部に捻り部601e及び逆捻り部601e’を有する挿入部601gは、正極積層部21aの内面にストレスを与えることなく、円滑に接触し、正極積層部21aの内面を傷つけることはない。負極集電部材7も、正極集電部材6と同様である。
 なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更し得ることは勿論のことである。
 例えば、蓄電素子は、電池に限定されるものではない。蓄電素子は、電気二重層キャパシタ等のキャパシタであってもよい。
 また、正極集電部材6の発電要素接続部(第2部分)601は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図7に示すように、正極集電部材6の発電要素接続部601は、該発電要素接続部601の延出方向における途中位置から先端まで該延出方向と直交する該発電要素接続部601の幅方向における中央部を分割(分断)することにより形成される一対の分割部601b,601cを備え、そして、発電要素接続部601において、捻り部601dが、発電要素接続部601の延出方向における挿入部601fの一端部に形成され、且つ、捻り部601eが、発電要素接続部601の延出方向における挿入部601gの一端部に形成されてもよい。
 すなわち、図7に示す正極集電部材6は、正極外部端子4と接続される外部端子接続部(第1部分)600と、該外部端子接続部600の他端部から延出し、発電要素2と接続される発電要素接続部(第2部分)601とを備えている。発電要素接続部601は、外部端子接続部600に対し、屈曲している。外部端子接続部600と発電要素接続部601とは交差しており、図7においては、90度あるいは90度に近い状態の角度で交差している。
 発電要素接続部601は、外部端子接続部600の他端部に接続されるベース部601aと、該ベース部601aの他端部に横並びに接続される一対の捻り部601d,601eと、該一対の捻り部601d,601eのそれぞれの他端部に接続される一対の挿入部601f,601gとを備えている。
 したがって、発電要素接続部においては、捻り部601d及び挿入部601fの組み合わせが一方の分割部601bを構成し、捻り部601e及び挿入部601gの組み合わせが他方の分割部601cを構成し、一対の分割部601b,601cの一端部同士がベース部601aによって連結されている。
 発電要素接続部601は、金属板を加工して形成されるため、ベース部601a、捻り部601d,601e、挿入部601f,601gは、いずれも板状である。そして、捻り部601d,601eは、90度あるいは90度に近い状態の角度で捻られている。すなわち、捻り部601d,601eは、一端部と他端部とが90度あるいは90度に近い状態の角度で交差するように捻られている。そのため、ベース部601aと挿入部601f,601gとは、直交あるいは直交に近い状態となっている。
 そして、発電要素接続部601は、発電要素2の長軸方向(断面長軸方向)に沿って配置され、且つ、発電要素2の端面と対向するように配置されている。したがって、発電要素接続部601のベース部601aは、発電要素2の端面と対向している。より詳しく言えば、ベース部601aは、発電要素2の端面と当接あるいは当接に近い状態、又は発電要素2の端面との間に所定間隔を有した状態で、発電要素2の端面と対向している。
 このような構成によっても、正極集電部材6の挿入部601f,601gが発電要素2の正極板20aの巻回中心22aに挿入しやすくなる。そのため、正極集電部材6の挿入部601f,601gを発電要素2の正極板20aの巻回中心22aに挿入した態様で、発電要素2の外側にホーンを配置し、発電要素2の巻回中心22aアンビルを配置し、発電要素2と挿入部601f,601gとを超音波溶接することが可能となる。これにより、挿入部601f,601g(正極集電部材6)と発電要素2との接続強度を高めることができる。また、外部端子接続部600と発電要素接続部601との連結部に、外部端子接続部600より幅狭の部分(くびれ)が形成されないため、正極集電部材6は、外部端子接続部600から発電要素接続部601に至るまでの間で断面変化がなく、抵抗を変化させることがない。負極集電部材7も、このような(図7に示すような)正極集電部材6と同様の構成にしてもよい。
 また、正極集電部材6の発電要素接続部(第2部分)601は、捻り部601d、挿入部601f及び逆捻り部601d’の組み合わせが一対(図5、図6(a),(b)の態様)ではなく、一つだけ設けられるものであってもよい。また、正極集電部材6の発電要素接続部(第2部分)601は、捻り部601d及び挿入部601fの組み合わせが一対(図7の態様)ではなく、一つだけ設けられるものであってもよい。言い換えれば、正極集電部材6の発電要素接続部(第2部分)601は、必ずしも一対の分割部601b,601cを備えている必要はない。負極集電部材7も、このような正極集電部材6と同様の構成にしてもよい。
 また、正極集電部材6の外部端子接続部600と発電要素接続部601とは、90度あるいは90度に近い状態の角度以外の角度で交差していてもよい。負極集電部材7も、このような正極集電部材6と同様の構成にしてもよい。
 また、正極集電部材6の捻り部601d,601e及び逆捻り部601d’,601e’は、90度あるいは90度に近い状態の角度以外の角度で捻られていてもよい。この場合、挿入部601f,601gは、ベース部601aと直交あるいは直交に近い状態ではなく、傾斜した状態となる。そして、この一対の挿入部601f,601gは、発電要素2側ほど両者の間隔が狭くなるように傾斜させれば、後述する一対の傾斜部601i,601jと同様の効果を奏する。負極集電部材7も、このような正極集電部材6と同様の構成にしてもよい。
 また、正極集電部材6の捻り部601d,601e及び逆捻り部601d’,601e’は、上記実施形態においては、発電要素接続部601の延出方向(正極集電部材6を構成する金属板の長手方向)において、同じ長さに形成されるが、これに限定されるものではない。すなわち、捻り部601d,601eは、発電要素接続部601の延出方向において、逆捻り部601d’,601e’よりも長く、あるいは短く形成されてもよい。負極集電部材7も、このような正極集電部材6と同様の構成にしてもよい。
 また、正極集電部材6の一対の捻り部601d,601eは、上記実施形態においては、発電要素接続部601の延出方向において、同じ長さに形成され、また、正極集電部材6の一対の逆捻り部601d’,601e’も、上記実施形態においては、発電要素接続部601の延出方向において、同じ長さに形成されるが、これに限定されるものではない。すなわち、一対の捻り部601d,601eの一方が他方よりも長く、あるいは短く形成されてもよい。また、同様に、一対の逆捻り部601d’,601e’の一方が他方よりも長く、あるいは短く形成されてもよい。負極集電部材7も、このような正極集電部材6と同様の構成にしてもよい。
 また、正極集電部材6の一対の分割部601b,601cは、上記実施形態においては、発電要素接続部601の幅方向(正極集電部材6を構成する金属板の幅方向)において、同じ幅に形成されるが、これに限定されるものではない。一対の分割部601b,601cの一方が他方よりも幅が大きく、あるいは幅が小さく形成されてもよい。負極集電部材7も、このような正極集電部材6と同様の構成にしてもよい。
 また、正極集電部材6と負極集電部材7とが異なる構成であってもよい。例えば、正極集電部材6を図5のようにし、負極集電部材7を図7のようにし、正極集電部材6と負極集電部材7とを異なる構成にすることは可能である。また、正極集電部材6及び負極集電部材7のいずれか一方を、従来の形態の集電部材とすることも可能である。
 また、クリップ部材8,9は必須ではなく、超音波溶接工程において、クリップ部材8,9を用いずに溶接することは可能である。しかし、クリップ部材8,9を用いれば、ホーンが発電要素(金属箔)2に直接接触しなくなるので、超音波溶接工程において、発電要素2の金属箔部分(正極板20a及び負極板20b)が破断することを防止できる。そのため、クリップ部材8,9を用いることが好ましい。
 また、正極積層部21aをクリップ部材8でかしめた後、挿入部601f,601gを発電要素2の正極板20aの巻回中心22aに挿入し、挿入部601f,601gをクリップ部材8の外面と接触させ、当該箇所を超音波溶接するようにしてもよい。負極積層部21b側も、このような正極積層部21a側と同様の構成にしてもよい。
 あるいは、超音波溶接工程において、クリップ部材8,9を用いる代わりに、図8に示すように、当て板としての金属板10,11を用いることができる。金属板10,11は、平板状であり、正極積層部21a又は負極積層部21bのホーンが接触する側(図8では発電要素2の外側)に配置される。すなわち、正極板20a側においては、発電要素2の外側から、ホーン、金属板10、正極積層部21a、正極集電部材6、アンビルがその順番で配置され、超音波溶接工程が行われる。同様に、負極板20b側においても、発電要素2の外側から、ホーン、金属板11、負極積層部21b、負極集電部材7、アンビルがその順番で配置され、超音波溶接工程が行われる。金属板10,11の大きさは、ホーンが発電要素(金属箔)2に直接接触しない程度の大きさであればよい。
 ところで、上記〔背景技術〕欄に記載した電池1’は、寸法公差や発電要素2’の膨張等を考慮して、発電要素2’の上下幅方向において、発電要素2’と電池ケース3’との間に隙間ができるように設計されている。そのため、発電要素2’の上下方向において、電池1’に振動や衝撃等の外部からのストレスが生じた場合でも、振動や衝撃により生じるぶれや伸縮の応力による発電要素2’の破損が起こりにくくなっている。しかし、発電要素2’と集電部材6’,7’(電極体接続部601’,701’)とを上述のように超音波溶接する場合、集電部材6’,7’が発電要素2’にぶら下がる構造となる。そうなると、振動や衝撃等の外部からのストレスは、発電要素2’と電極体接続部601’,701’との溶接部付近に集中することになる。そのため、発電要素2’の正極板20a’及び負極板20b’を束ねる場合、集電部材6’,7’(電極体接続部601’,701’)の周辺で発電要素2’の正極板20a’及び負極板20b’が折れ曲がり、その部分が大きなストレスを受けて、発電要素2’の正極板20a’及び負極板20b’が破断する場合がある。したがって、発電要素との接続強度を高めることができる集電部材に加え、発電要素の正極板及び負極板を破断させることがない集電部材が望まれている。また、キャパシタ(電気二重層キャパシタ等)における集電部材についても同様である。
 そこで、図9(a),(b)、図10(a),(b)及び図11に示す如く、正極集電部材6の一対の挿入部601f,601gのそれぞれは、挿入方向における先端側に、相手方の挿入部に近づくように傾斜する傾斜面を備えるようにしてもよい。より詳しく言えば、一対の挿入部601f,601gの少なくとも発電要素2側の端部は、相手方の挿入部に向かって曲げられて傾斜部601i,601jとなっている。そのため、挿入部601f,601gの少なくとも発電要素2側の端部の他方の面は、発電要素2が配置される側に向かうほど相手方の挿入部に近づくように傾斜している。そのため、挿入部601f,601gは、上記実施形態の挿入部601f,601gよりもさらに、正極板20aの巻回中心22aに挿入しやすくなっている。
 そして、一方の挿入部601fに傾斜部601iが設けられ、他方の挿入部601gに傾斜部601jが設けられていると、その位置よりさらに内部にアンビルが挿入されることがなくなる。したがって、アンビルを発電要素2の正極板20aの巻回中心22aに挿入し過ぎることがなく、発電要素2の正極板20aの巻回中心22aが破損して内部短絡を起こす恐れがなくなる。このように、傾斜部601i,601jは、正極板20aの巻回中心22aにおけるアンビルの位置決めにも利用することができる。負極集電部材7も、このような(図9(a),(b)、図10(a),(b)及び図11のそれぞれに示すような)正極集電部材6と同様の構成にしてもよい。
 なお、図9(a),(b)に示す正極集電部材6は、図5に示す正極集電部材6に対応している。図10(a)に示す正極集電部材6は、図6(a)に示す正極集電部材6に対応している。図10(b)に示す正極集電部材6は、図6(b)に示す正極集電部材6に対応している。図11に示す正極集電部材6は、図7に示す正極集電部材6に対応している。
  1…電池(蓄電素子)、2…発電要素(電極体)、3…電池ケース(ケース)、4…正極外部端子(外部端子)、5…負極外部端子(外部端子)、6…正極集電部材(集電部材)、7…負極集電部材(集電部材)、8,9…クリップ部材、10,11…金属板、20a…正極板、20b…負極板、20c…セパレータ、21a…正極板の積層部、21b,…負極板の積層部、22a…正極板の巻回中心、22b…負極板の巻回中心、31…蓋板、40,50…端子部、41,51…接続杆、42,52…リベット(接続手段)、600,700…外部端子接続部(第1部分)、601,701…発電要素接続部(電極体接続部、第2部分)、601a,701a…ベース部、601b,601c,701b,701c…分割部、601d,601e,701d,701e…捻り部、601d’,601e’,701d’,701e’…逆捻り部、601f,601g,701f,701g…挿入部、601h,701h…先端部、601i,601j,701i,701j…傾斜部(傾斜面)、80a,80b…対向片、A…正極塗工領域、B…負極塗工領域、L1…正極リード部、L2…負極リード部、P…絶縁パッキン

Claims (11)

  1.  ケースと、
     該ケースの内部に収容される電極体であって、正極板と負極板とを互いに絶縁した状態で巻回することにより構成される電極体と、
     前記ケースの外部に配置される外部端子と、
     前記ケースの内部に配置され、前記電極体と前記外部端子とを電気的に接続する集電部材とを備え、
     該集電部材は、
     第1端部及び第2端部を有する第1部分であって、前記外部端子と電気的に接続される第1部分と、
     該第1部分の前記第2端部から延出し、前記電極体と電気的に接続される第2部分とを備え、
     該第2部分は、
     第1端部及び第2端部を有するベース部であって、該第1端部が前記第1部分の前記第2端部に接続されるベース部と、
     第1端部及び第2端部を有し、該第1端部が前記ベース部の前記第2端部に接続される捻り部と、
     第1端部及び第2端部を有し、該第1端部が前記捻り部の前記第2端部に接続され、前記電極体の巻回中心に挿入されて、前記電極体と電気的に接続される挿入部とを備える
     蓄電素子。
  2.  前記第2部分は、
     前記捻り部の捻り方向とは逆方向に捻られている逆捻り部であって、第1端部及び第2端部を有し、該第1端部が前記挿入部の前記第2端部に接続される逆捻り部と、
     第1端部を有し、該第1端部が前記逆捻り部の前記第2端部に接続される先端部とをさらに備える
     請求項1に記載の蓄電素子。
  3.  前記捻り部、前記挿入部及び前記逆捻り部の組み合わせは、間隔を有して並列的に一対設けられ、
     前記先端部は、前記一対の逆捻り部の前記第2端部同士を連結する
     請求項2に記載の蓄電素子。
  4.  前記捻り部及び前記挿入部の組み合わせは、間隔を有して並列的に一対設けられる請求項1に記載の蓄電素子。
  5.  前記捻り部は、前記ベース部と前記挿入部とが直交あるいは直交に近い状態となるよう、90度あるいは約90度の角度で捻られている請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の蓄電素子。
  6.  前記捻り部は、前記ベース部と前記挿入部とが直交あるいは直交に近い状態となるよう、90度あるいは約90度の角度で捻られ、
     前記逆捻り部は、前記挿入部と前記先端部とが直交あるいは直交に近い状態となり、且つ、前記ベース部と前記先端部とが同一平面あるいは同一平面に近い状態となるよう、前記捻り部の捻り方向とは逆方向に90度あるいは約90度の角度で捻られている
     請求項2又は請求項3に記載の蓄電素子。
  7.  前記集電部材は、前記ベース部が前記電極体の端面と対向するように配置される請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の蓄電素子。
  8.  前記集電部材は、前記ベース部及び前記先端部が前記電極体の端面と対向するように配置される請求項2、請求項3又は請求項6に記載の蓄電素子。
  9.  前記一対の挿入部のそれぞれは、挿入方向における先端側に、相手方の前記挿入部に近づくように傾斜する傾斜面を備える請求項3又は請求項4に記載の蓄電素子。
  10.  ケースと、
     正極板と負極板とが互いに絶縁された状態で扁平状に巻回されてケースの内部に収容される電極体と、
     外部接続用に設けられる一対の外部端子と、
     前記ケースの内面に沿って配置され、前記電極体と前記一対の外部端子のそれぞれとを接続する一対の集電部材とを備え、
     前記一対の集電部材のうちの少なくとも一方は、前記ケースの内面に沿って配置される外部端子接続部と、該外部端子接続部の端部から延出して前記電極体の前記正極板の積層部又は前記負極板の積層部と接続される電極体接続部とを備え、前記外部端子接続部と前記電極体接続部とが金属板を加工して一体的に成型される集電部材であり、
     前記電極体接続部は、該電極体接続部の延出方向と直交する該電極体接続部の幅方向における中央部を分割することにより一対の分割部が形成され、
     該一対の分割部のそれぞれは、
     前記電極体接続部の前記幅方向に捻られている捻り部と、
     該捻り部に連設される挿入部とを備え、
     該挿入部は、互いに面同士が対向するように形成されるとともに、前記電極体の前記正極板又は前記負極板の巻回中心に挿入され、
     前記挿入部と前記電極体の前記正極板の積層部又は前記負極板の前記積層部とが電気的に接続される
     蓄電素子。
  11.  蓄電素子における、電極体と外部端子とを接続する集電部材の製造方法であって、
     第2方向における寸法よりも該第2方向と直交する第1方向における寸法が長い金属板を提供するステップと、
     前記金属板の前記第1方向における両端部を少なくとも除き、前記金属板に前記第1方向に沿って切込み線を形成し、前記第2方向に並ぶ一対の分割部を形成するステップと、
     各分割部において、前記第1方向における両端部を除いた部分が前記金属板の面に対して交差するよう、各分割部を前記第2方向に捩るステップとを含む
     集電部材の製造方法。
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