WO2022163520A1 - 蓄電素子 - Google Patents

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WO2022163520A1
WO2022163520A1 PCT/JP2022/002157 JP2022002157W WO2022163520A1 WO 2022163520 A1 WO2022163520 A1 WO 2022163520A1 JP 2022002157 W JP2022002157 W JP 2022002157W WO 2022163520 A1 WO2022163520 A1 WO 2022163520A1
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WO
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container
pair
electrode
tab portion
lid
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PCT/JP2022/002157
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一弥 岡部
良一 奥山
Original Assignee
株式会社Ｇｓユアサ
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Publication date
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    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/74—Terminals, e.g. extensions of current collectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
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    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells

Definitions

  • the present invention relates to an electric storage element provided with an electrode body.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Document 1
  • An object of the present invention is to provide a power storage element capable of reducing the load on the electrode assembly during assembly.
  • a power storage element includes an electrode body around which a plurality of electrode plates are wound, and a rectangular parallelepiped container that houses the electrode body,
  • the container has a pair of short sides facing each other in the direction of the winding axis and a lid body forming the other side, and a container body forming the three sides other than the pair of short sides and the other side of the container, which are welded together. configured as follows.
  • an electric storage element capable of reducing the load on the electrode assembly during assembly.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a power storage device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing each component by disassembling the electric storage device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the electrode body according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an enlarged joining structure of the container body and the lid according to the embodiment.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a container according to Modification 1 of the embodiment.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing a container according to Modification 2 of the embodiment.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing a container according to Modification 3 of the embodiment.
  • a power storage element is a power storage element that includes an electrode body around which a plurality of electrode plates are wound, and a rectangular parallelepiped container that houses the electrode body.
  • a cover body forming a pair of short sides facing each other in the rotation axis direction and the other side and a container main body forming three sides other than the pair of short sides and the other side are welded together.
  • the lid forms a pair of short sides and the other side of the container, the pair of short sides are open before assembly. Therefore, it is possible to easily arrange the electrode body elongated in the direction of the winding axis between the pair of short side surfaces. Therefore, the load on the electrode body during assembly can be suppressed.
  • An electrode terminal may be provided on each of the pair of short side surfaces.
  • the other surface of the lid body may be the top surface of the container, and the other three surfaces of the container body may be the pair of long side surfaces and the bottom surface of the container.
  • each of the pair of long side surfaces is opened between the pair of short side surfaces.
  • the tab portion and current collector can be joined from one long side surface or the other long side surface. As a result, the degree of freedom in joining the tab portion and the current collector can be increased.
  • the electrode body may include a body portion elongated in the winding axis direction and tab portions protruding from both end surfaces of the body portion in the winding axis direction.
  • a positive electrode tab portion and a negative electrode tab portion are provided as tab portions on both end surfaces of the main body, respectively, and a positive electrode tab portion and a negative electrode tab portion are provided on each of a pair of short side surfaces of the lid corresponding to the positive electrode tab portion and the negative electrode tab portion.
  • a terminal and a positive current collector, and a negative terminal and a negative current collector may be provided.
  • a current collector is joined to each tab portion of the electrode body, but as the electrode body becomes larger and a larger current is intended, the current collector becomes thicker.
  • a thick current collector is difficult to deform. For example, even if an attempt is made to house the electrode body in the container after the current collector is joined to the tab portion, the current collector may not be easily deformed, so that it may not be possible to smoothly house the electrode body in the container.
  • the positive electrode terminal and the positive electrode current collector and the negative electrode terminal and the negative electrode current collector are provided on each of the pair of short side surfaces of the lid, the electrode body is placed between the pair of short side surfaces. Then, each tab portion can be bonded to each current collector. Therefore, it is possible to improve the ease of assembly of the electric storage element, and furthermore to reduce the load on the electrode assembly during assembly.
  • the positive electrode tab portion and negative electrode tab portion provided on one end face and the positive electrode tab portion and negative electrode tab portion provided on the other end face may be reversed.
  • the inventors of the present application have found that the resistance of the electrode body during charge and discharge is higher when the positive electrode tab portion and the negative electrode tab portion are reversed in arrangement between one end surface and the other end surface of the main body portion of the electrode body compared to the case where the positive electrode tab portion and the negative electrode tab portion are not reversed. was found to be reduced. That is, in the main body of the electrode body, if the positive electrode tab portion and the negative electrode tab portion provided on one end surface and the positive electrode tab portion and the negative electrode tab portion provided on the other end surface are reversed and arranged, the electrode body during charging and discharging resistance can be reduced. This is suitable for an electrode body elongated in the direction of the winding axis, which tends to have high resistance.
  • the lid body may have a reinforcing part that spans between the pair of short side surfaces.
  • the lid is provided with the reinforcing portion that bridges between the pair of short side surfaces, the strength of the lid can be increased. As a result, the shape of the lid body is stabilized at the time of assembly, so that it is possible to enhance the ease of assembly with the container body.
  • the reinforcing part may be continuously provided on each of the pair of ends along the winding axis direction on the top surface of the container.
  • the reinforcing portion is continuously provided at each of the pair of ends of the top surface of the lid, the shape of the lid can be further stabilized.
  • Each of the container main body and the lid body is formed with a stepped joint surface that is superimposed so as to be combined with each other.
  • the laser beam may penetrate the container and damage the electrode body.
  • the container main body exists ahead of the laser beam, it becomes difficult for the laser beam to penetrate the inside of the container, and damage to the electrode assembly can be suppressed.
  • the direction along the winding axis of the electrode body, the extending direction of the electrode body, or the facing direction of the short side of the container is defined as the X-axis direction.
  • the direction facing the long side of the container or the thickness direction of the container is defined as the Y-axis direction.
  • the direction in which the bottom surface of the container body and the top surface of the lid of the container are aligned, or the vertical direction is defined as the Z-axis direction.
  • These X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction are directions that cross each other (perpendicularly in this embodiment).
  • the Z-axis direction may not be the vertical direction.
  • a case where the axial direction and the Y-axis direction are parallel to the horizontal direction and the Z-axis direction is the vertical direction will be described as an example.
  • the X-axis plus direction indicates the arrow direction of the X-axis
  • the X-axis minus direction indicates the direction opposite to the X-axis plus direction.
  • the Y-axis direction and the Z-axis direction are not strictly the directions or orientations.
  • two directions are orthogonal not only means that the two directions are completely orthogonal, but also substantially orthogonal, that is, for example, a difference of about several percent It is also meant to include
  • FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a power storage device 10 according to this embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing each component by disassembling the electric storage device 10 according to the present embodiment.
  • the power storage element 10 is a secondary battery (single battery) capable of charging and discharging electricity, specifically a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery.
  • the power storage element 10 can be used as a battery or the like for driving a moving body such as an automobile, a motorcycle, a watercraft, a ship, a snowmobile, agricultural machinery, a construction machinery, or a railway vehicle for an electric railway, or for starting an engine, for example. Used. Examples of such vehicles include electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), plug-in hybrid electric vehicles (PHEV), and gasoline vehicles. Examples of railway vehicles for the electric railway include electric trains, monorails, linear motor cars, and hybrid trains having both diesel engines and electric motors. Moreover, the electric storage element 10 can also be used as a stationary battery or the like for home use or business use.
  • the storage element 10 is not limited to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and may be a secondary battery other than a non-aqueous electrolyte secondary battery, or may be a capacitor.
  • the power storage device 10 may be a primary battery that can use stored electricity without being charged by the user, instead of a secondary battery.
  • the storage element 10 includes a container 100, two pairs of electrode terminals 300, and two pairs of external gaskets 400. Inside the container 100, two pairs of internal gaskets 500, two pairs of current collectors 600, and an electrode assembly 700 are accommodated. Specifically, a pair of members (positive electrode side and negative electrode side) are arranged on one end surface of the container 100 in the positive direction of the X axis, and the remaining pair of members (positive electrode side) are arranged on the other end surface of the container 100 in the negative direction of the X axis. side and negative electrode side) are arranged.
  • the positive-side members are arranged in the positive Z-axis direction, and the negative-side members are arranged in the negative Z-axis direction.
  • the members on the negative electrode side are arranged in the positive direction of the Z-axis, and the members on the positive electrode side are arranged in the negative direction of the Z-axis.
  • the positive electrode side members and the negative electrode side members are reversed (upside down) when viewed in the X-axis direction.
  • An electrolytic solution (non-aqueous electrolyte) is sealed inside the container 100, but illustration is omitted.
  • the type is not particularly limited as long as it does not impair the performance of the electric storage element 10, and various kinds can be selected.
  • a spacer disposed on the side or below the electrode body 700, an insulating film wrapping the electrode body 700 and the like, and the like may be disposed.
  • the container 100 is a rectangular parallelepiped (rectangular or box-shaped) case elongated in the X-axis direction.
  • both end faces facing each other in the X-axis direction are short side faces 101
  • both end faces facing each other in the Y-axis direction are each long side faces 102 .
  • the pair of short side surfaces 101 are one end surface and the other end surface in the X-axis direction on which the above-described positive electrode side members and negative electrode side members are provided.
  • the end surface in the positive Z-axis direction is the top surface 103
  • the end surface in the negative Z-axis direction is the bottom surface 104 .
  • the container 100 has a container body 110 and a lid 120, and the container body 110 and the lid 120 are assembled to form a rectangular parallelepiped shape.
  • the container body 110 defines a pair of long sides 102 and a bottom surface 104 .
  • the lid 120 has a pair of short side surfaces 101 and a top surface 103 .
  • the container body 110 is a substantially U-shaped sheet metal with an open top when viewed in the X-axis direction.
  • the container body 110 has flat rectangular long side walls forming a pair of long side surfaces 102 at both ends in the Y-axis direction, and flat rectangular rectangular bottom surfaces 104 at the ends in the negative Z-axis direction. It has a shaped bottom wall.
  • the lid body 120 is a substantially U-shaped sheet metal with an open bottom when viewed in the Y-axis direction.
  • the lid body 120 has flat and rectangular short side walls forming a pair of short side surfaces 101 at both ends in the X-axis direction, and a flat plate-like and rectangular top surface 103 at the end in the positive Z-axis direction. It has a rectangular ceiling wall.
  • the container 100 has a structure in which the inside is hermetically sealed by joining the container body 110 and the lid 120 by welding or the like after the electrode body 700 and the like are housed inside the container body 110 .
  • the material of container 100 is not particularly limited, but weldable metals such as stainless steel, aluminum, aluminum alloy, iron, and plated steel plate are preferable.
  • the lid 120 is formed with a liquid injection part and a gas discharge valve.
  • the gas discharge valve is a safety valve that releases the pressure when the pressure inside the container 100 rises excessively.
  • the injection part is a part for injecting an electrolytic solution into the inside of the container 100 when the electric storage element 10 is manufactured.
  • the electrode terminal 300 is a terminal member (a positive electrode terminal 310 and a negative electrode terminal 320) electrically connected to the electrode body 700 via the current collector 600. That is, the electrode terminal 300 leads the electricity stored in the electrode body 700 to the external space of the storage element 10 and introduces the electricity into the internal space of the storage element 10 to store the electricity in the electrode body 700 .
  • the material of the electrode terminal 300 is not particularly limited, for example, the electrode terminal 300 (the positive terminal 310 and the negative terminal 320) is made of a conductive material such as aluminum, aluminum alloy, copper, or copper alloy.
  • the electrode terminal 300 is connected (joined) to the current collector 600 and attached to the lid 120 by caulking, welding, or the like.
  • the electrode terminal 300 is provided with a shaft portion 330, and the shaft portion 330 is crimped while penetrating the outer gasket 400, the inner gasket 500, and the current collector 600, whereby the current collector is 600 is connected (joined).
  • the current collectors 600 are arranged in pairs on both sides of the electrode assembly 700 in the X-axis direction, and are connected (joined) to the electrode assembly 700 and the electrode terminals 300 to electrically connect the electrode assembly 700 and the electrode terminals 300. They are conductive current collectors (positive electrode current collector 610 and negative electrode current collector 620). Specifically, the current collector 600 includes a first connection portion 630 that is connected (joined) to a tab portion 720 of the electrode body 700 described later by welding or crimping, and as described above, the electrode terminal 300 is crimped. Alternatively, it integrally has a second connection portion 640 that is connected (joined) by welding or the like and fixed to the lid body 120 .
  • the first connection portion 630 and the second connection portion 640 are flat plate-like portions, and are formed by bending a single sheet metal.
  • the material of the current collector 600 is not particularly limited. 620 is made of a conductive material such as copper or a copper alloy, like the negative electrode base material 751 of the electrode assembly 700, which will be described later.
  • the external gasket 400 is arranged between the lid 120 of the container 100 and the electrode terminal 300 , and is a plate-shaped and rectangular insulating seal that insulates and seals between the lid 120 and the electrode terminal 300 . It is a stop member.
  • the internal gasket 500 is a plate-shaped rectangular insulating seal disposed between the lid 120 and the current collector 600 to insulate and seal between the lid 120 and the current collector 600 . It is a member.
  • the outer gasket 400 and the inner gasket 500 are made of, for example, polypropylene (PP), polyethylene (PE), polystyrene (PS), polyphenylene sulfide resin (PPS), polyphenylene ether (PPE (including modified PPE)), polyethylene terephthalate (PET) ), polybutylene terephthalate (PBT), polyetheretherketone (PEEK), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethersulfone (PES), ABS resin, or It is formed of a resin or the like having electrical insulation such as a composite material thereof.
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PS polystyrene
  • PPS polyphenylene sulfide resin
  • PPE polyphenylene ether
  • PET polyethylene terephthalate
  • PBT polybutylene terephthalate
  • PEEK polyetheretherketone
  • the electrode body 700 is a storage element (power generation element) formed by winding an electrode plate and capable of storing electricity.
  • the electrode body 700 has an elongated shape extending in the X-axis direction, and has an oval shape when viewed from the X-axis direction.
  • the electrode body 700 has a shape extending in the X-axis direction with a length of, for example, 300 mm or more, specifically about 500 mm to 1500 mm. Therefore, the electrode body 700 is longer in the X-axis direction than in the Z-axis direction.
  • the electrode assembly 700 has a body portion 710 and a plurality of tab portions 720 protruding from the body portion 710 , and the tab portions 720 are connected (joined) to the current collector 600 as described above.
  • the plurality of tab portions 720 protrude in pairs from each of both end surfaces of the body portion 710 in the X-axis direction.
  • a positive electrode tab portion 721 is provided at the end in the positive direction of the Z axis
  • a negative electrode tab portion 722 is provided at the end in the negative direction of the Z axis.
  • a negative electrode tab portion 722 is provided at the end in the positive direction of the Z axis
  • a positive electrode tab portion 721 is provided at the end in the negative direction of the Z axis.
  • the positive electrode tab portion 721 and the negative electrode tab portion 722 are reversed (upside down) when viewed in the X-axis direction.
  • the configuration of such electrode assembly 700 will be described in detail below.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the electrode assembly 700 according to this embodiment. Specifically, FIG. 3 shows the configuration of the electrode assembly 700 in which the electrode plates are partially unfolded.
  • the electrode assembly 700 has a positive electrode plate 740, a negative electrode plate 750, and separators 761 and 762.
  • the positive electrode plate 740 is an electrode plate (electrode plate) in which a positive electrode active material layer 742 is formed on the surface of a positive electrode base material 741, which is a long strip-shaped metal foil made of aluminum, an aluminum alloy, or the like.
  • the negative electrode plate 750 is an electrode plate (electrode plate) in which a negative electrode active material layer 752 is formed on the surface of a negative electrode base material 751 which is a long belt-shaped metal foil made of copper, copper alloy, or the like.
  • the positive electrode base material 741 and the negative electrode base material 751 nickel, iron, stainless steel, titanium, calcined carbon, conductive polymer, conductive glass, Al—Cd alloy, etc., which are stable against oxidation-reduction reactions during charging and discharging. As long as it is a material, a known material can be used as appropriate.
  • the positive electrode active material used for the positive electrode active material layer 742 and the negative electrode active material used for the negative electrode active material layer 752 are appropriately known materials as long as they are positive electrode active materials and negative electrode active materials capable of intercalating and deintercalating lithium ions. can be used.
  • polyanion compounds such as LiMPO 4 , LiMSiO 4 , LiMBO 3 (M is one or more transition metal elements selected from Fe, Ni, Mn, Co, etc.), lithium titanate, Spinel-type lithium manganese oxides such as LiMn 2 O 4 and LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 , LiMO 2 (M is one or more transition metals selected from Fe, Ni, Mn, Co, etc. element) and the like can be used.
  • negative electrode active materials include lithium metal, lithium alloys (lithium-silicon, lithium-aluminum, lithium-lead, lithium-tin, lithium-aluminum-tin, lithium-gallium, and lithium metal-containing alloys such as Wood's alloys). , alloys that can absorb and release lithium, carbon materials (e.g. graphite, non-graphitizable carbon, easily graphitizable carbon, low-temperature fired carbon, amorphous carbon, etc.), silicon oxides, metal oxides, lithium metal oxides ( Li 4 Ti 5 O 12 , etc.), polyphosphate compounds, or compounds of transition metals and group 14 to group 16 elements, such as Co 3 O 4 and Fe 2 P, which are generally called conversion negative electrodes. .
  • lithium alloys lithium-silicon, lithium-aluminum, lithium-lead, lithium-tin, lithium-aluminum-tin, lithium-gallium, and lithium metal-containing alloys such as Wood's alloys.
  • the separators 761 and 762 are microporous sheets made of resin.
  • materials for the separators 761 and 762 known materials can be appropriately used as long as the performance of the electric storage element 10 is not impaired.
  • a woven fabric, a non-woven fabric, a synthetic resin microporous film made of a polyolefin resin such as polyethylene, etc., which is insoluble in an organic solvent, or the like can be used.
  • the electrode body 700 is formed by alternately stacking and winding positive electrode plates 740 and negative electrode plates 750 and separators 761 and 762 . That is, the electrode body 700 is formed by laminating the negative electrode plate 750, the separator 761, the positive electrode plate 740, and the separator 762 in this order and winding them.
  • the electrode body 700 is a wound (so-called vertically wound) electrode formed by winding a positive electrode plate 740, a negative electrode plate 750, and the like around a winding axis L extending in the X-axis direction. is the body.
  • the winding axis L is a virtual axis that serves as a central axis when the positive electrode plate 740, the negative electrode plate 750, and the like are wound. They are parallel straight lines.
  • a plurality of protruding pieces 743 protruding outward are arranged in a zigzag pattern in a plan view of the positive electrode plate 740 on both edges of the positive electrode plate 740 in the winding axis direction.
  • a plurality of protruding pieces 753 protruding outward are arranged in a zigzag pattern when the negative electrode plate 750 is viewed from above, at both edges of the negative electrode plate 750 in the direction of the winding axis.
  • the protruding pieces 743 of the positive electrode plate 740 and the protruding pieces 753 of the negative electrode plate 750 are alternately and repeatedly arranged in the longitudinal direction of the positive electrode plate 740 and the negative electrode plate 750, respectively.
  • the projecting pieces 743 and 753 are portions where the active material layer containing the active material is not formed and the base layer is exposed (active material layer non-formation portion).
  • a positive electrode tab portion 721 is a portion where the projecting pieces 743 of the positive electrode plate 740 are overlapped with each other. That is, the positive electrode tab portion 721 is formed by stacking a plurality of pieces (protruding pieces 743) of the electrode plates (the positive electrode plate 740) having the same polarity among the plurality of electrode plates (the positive electrode plate 740 and the negative electrode plate 750). It is a part.
  • the portion where the projecting pieces 753 of the negative electrode plate 750 overlap with each other is the negative electrode tab portion 722 . That is, the negative electrode tab portion 722 is formed by stacking a plurality of pieces (protruding pieces 753) of the electrode plates (the negative electrode plate 750) having the same polarity among the plurality of electrode plates (the positive electrode plate 740 and the negative electrode plate 750). It is a part.
  • the electrode body 700 includes a main body portion 710 constituting the main body of the electrode body 700, and a plurality of tab portions 720 (a positive electrode tab portion 721 and a negative electrode tab portion) projecting from each of both end surfaces of the main body portion 710 in the X-axis direction. 722) and .
  • the body portion 710 is formed by winding a portion of the positive electrode plate 740 and the negative electrode plate 750 on which the positive electrode active material layer 742 and the negative electrode active material layer 752 are formed (coated) and the separators 761 and 762 .
  • This is a columnar portion (active material layer forming portion).
  • the body portion 710 has a pair of curved portions 711 on both sides in the Z-axis direction, and has a flat portion 712 that is flat as a whole between the pair of curved portions 711 . It can also be said that the pair of curved portions 711 are arranged at positions sandwiching the flat portion 712 in the Z-axis direction.
  • the curved portion 711 is a curved portion extending in the X-axis direction, curved in a semicircular arc shape so as to protrude in the Z-axis direction when viewed from the X-axis direction. and the top wall portion of the lid body 120 . That is, the pair of curved portions 711 are portions curved so as to protrude toward both sides in the Z-axis direction toward the bottom wall portion of the container body 110 and the top wall portion of the lid body 120 when viewed from the X-axis direction.
  • the flat portion 712 is a rectangular and flat portion that connects the ends of the pair of curved portions 711 and spreads parallel to the XZ plane facing the Y-axis direction. placed facing the part.
  • the curved shape of the curved portion 711 is not limited to a semicircular arc shape, and may be a part of an elliptical shape or the like, and may be curved in any way.
  • the flat portion 712 is not limited to having a flat outer surface facing the Y-axis direction, and the outer surface may be slightly concave or slightly bulging.
  • Each tab portion 720 is spaced apart from the curved portion 711 and protrudes from a position continuous with the flat portion 712 on both end surfaces of the main body portion 710 .
  • a pair of electrode terminals 300 (a positive electrode terminal 310 and a negative electrode terminal 320 ) and a pair of current collectors 600 are provided on each of the short side walls forming the pair of short side surfaces 101 .
  • a positive electrode current collector 610 and a negative electrode current collector 620 a pair of outer gaskets 400, and a pair of inner gaskets 500 are attached in advance.
  • the electrode body 700 is arranged between the short side walls of the lid body 120 .
  • the lid body 120 forms a pair of short side surfaces 101 and a top surface 103 of the container 100, and the pair of long side surfaces 102 are open between the pair of short side surfaces 101.
  • FIG. Since the electrode body 700 can be arranged between the short side wall portions from the opened portion, the load on the electrode body 700 can be reduced.
  • each tab portion 720 of the electrode body 700 and each current collector 600 are joined together to integrate the lid body 120 and the electrode body 700 into an assembly.
  • the electrode assembly 700 is arranged between the pair of short side surfaces 101, the tab portion 720 and the current collector 600 can be joined from one long side surface 102 side or the other long side surface 102 side. is possible. In other words, the degree of freedom in joining the tab portion 720 and the current collector 600 is increased.
  • the assembly of the lid body 120 and the electrode body 700 is assembled to the container body 110 so that the electrode body 700 is accommodated between the long side walls forming the pair of long side surfaces 102. .
  • the container body 110 and the lid body 120 are joined by welding.
  • container body 110 and lid 120 are preferably made of aluminum or an aluminum alloy.
  • aluminum has higher heat dissipation than SUS, it is possible to reduce the amount of heat stored in the container body 110 and the lid 120 during welding. This can prevent the electrode body 700 from being affected by heat during welding.
  • the laser beam may penetrate the container and damage the electrode assembly 700 .
  • a step may be formed on the joint surfaces of the container body 110 and the lid 120, and the boundary of the step may be irradiated with a laser beam.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the joining structure of the container body 110 and the lid body 120 according to the embodiment.
  • a joint surface 111 of the container body 110 is formed in a stepped shape.
  • the joint surface 121 of the lid 120 is formed in a stepped shape.
  • power storage element 10 includes electrode assembly 700 in which a plurality of electrode plates (positive electrode plate 740 and negative electrode plate 750) are wound, and rectangular parallelepiped housing electrode assembly 700.
  • a container 100 is provided.
  • the electrode assembly 700 includes a main body portion 710 elongated in the winding axis direction (X-axis direction) and a plurality of tab portions 720 protruding from both end surfaces of the main body portion 710 in the winding axis direction. .
  • the container 100 includes a pair of short side surfaces 101 facing each other in the winding axis direction and a lid body 120 forming the other surface (top surface 103) of the container 100, and a pair of short side surfaces 101 and the other surface of the container 100. It is configured by being welded with the container body 110 forming three sides other than the above.
  • the lid body 120 forms the pair of short side surfaces 101 of the container 100 and the other surface, the pair of short side surfaces 101 are open before assembly. Therefore, it is possible to easily dispose the electrode body 700 elongated in the winding axis direction between the pair of short side surfaces 101 . Therefore, the load on the electrode body 700 during assembly can be suppressed.
  • a positive electrode tab portion 721 and a negative electrode tab portion 722 are provided as a pair of tab portions 720 on each of both end surfaces of the main body portion 710 .
  • a positive electrode terminal 310 and a positive electrode current collector 610 and a negative electrode terminal 320 and a negative electrode current collector 620 are provided on each of the pair of short side surfaces 101 of the lid 120 so as to correspond to the positive electrode tab portion 721 and the negative electrode tab portion 722 . It is
  • the current collector 600 is joined to each tab portion 720 of the electrode body 700, but when the electrode body 700 becomes large and a large current is intended, the current collector 600 becomes thick accordingly.
  • a thick current collector 600 is less likely to deform.
  • the pair of short side surfaces 101 of the lid body 120 are provided with the positive electrode terminal 310 and the positive electrode current collector 610 and the negative electrode terminal 320 and the negative electrode current collector 620, respectively. between a pair of short sides 101, and then each tab portion 720 can be bonded to each current collector 600. As shown in FIG. Therefore, it is possible to improve the assembling efficiency of the electric storage element 10, and to reduce the load on the electrode assembly 700 during assembling.
  • the lid 120 forms the top surface 103 of the container 100 as another surface, and the container body 110 forms the pair of long side surfaces 102 and the bottom surface 104 of the container 100 as three surfaces other than the other surface. ing. Therefore, in the lid body 120 , the pair of long side surfaces 102 are opened between the pair of short side surfaces 101 . That is, when the electrode assembly 700 is arranged between the pair of short side surfaces 101, the tab portion 720 and the current collector 600 can be joined from one long side surface 102 side or the other long side surface 102 side. It is possible. Thereby, the degree of freedom of bonding between the tab portion 720 and the current collector 600 can be increased.
  • the positive electrode tab portion 721 and the negative electrode tab portion 722 provided on one end face of the main body portion 710 and the positive electrode tab portion 721 and the negative electrode tab portion 722 provided on the other end face are reversed.
  • the inventors of the present application have found that when the positive electrode tab portion 721 and the negative electrode tab portion 722 are inverted between one end surface and the other end surface of the main body portion 710 of the electrode assembly 700, the electrode assembly during charge and discharge is more efficient than when they are not inverted. 700 resistance was found to be reduced. That is, in the main body portion 710 of the electrode assembly 700, if the positive electrode tab portion 721 and the negative electrode tab portion 722 provided on one end surface and the positive electrode tab portion 721 and the negative electrode tab portion 722 provided on the other end surface are arranged reversely, It is possible to reduce the resistance of the electrode body 700 during charging and discharging. This is suitable for the electrode body 700 elongated in the direction of the winding axis, which tends to have high resistance.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a container 100a according to Modification 1 of the embodiment.
  • the container as a whole may be substantially rectangular parallelepiped.
  • the top surface 103a and the bottom surface 104a of the container 100a may be curved.
  • the bottom surface 104a of the container body 110a is curved so as to be convex in the negative Z-axis direction when viewed in the X-axis direction.
  • the top surface 103a of the lid 120a is curved so as to be convex in the positive Z-axis direction when viewed in the X-axis direction.
  • the lower ends of the short side walls of the lid 120a are curved to correspond to the curvature of the bottom surface 104a of the container body 110a.
  • a power storage element having such a container 100a can also achieve the same effect as the above-described embodiment.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view showing a container 100b according to Modification 2 of the embodiment.
  • the cover 120b of the container 100b is provided with a reinforcing portion 109b spanning between the pair of short side surfaces 101.
  • the cover 120b is provided with a pair of reinforcing portions 109b that are continuous with both ends of the top surface 103 in the Y-axis direction (one reinforcing portion 109b is shown in FIG. 6).
  • One reinforcing portion 109b is a rectangular flat plate-like portion extending in the negative Z-axis direction from the edge of the top surface 103 in the negative Y-axis direction.
  • the other reinforcing portion 109b is a rectangular flat portion extending in the negative Z-axis direction from the edge of the top surface 103 in the positive Y-axis direction. Each reinforcing portion 109b extends in the X-axis direction and bridges between the ends of the pair of short side surfaces 101 in the positive Z-axis direction. Each reinforcing portion 109b is welded to the edge of the long side wall portion of the container body 110 in the positive Z-axis direction. That is, each reinforcing portion 109b after welding forms a part of the long side 102 of the container 100b.
  • the lid 120b is provided with the reinforcing portion 109b that bridges between the pair of short side surfaces 101, so that the strength of the lid 120b can be increased.
  • the shape of the lid 120b is stabilized at the time of assembly, so that the ease of assembly with the container body 110 can be enhanced.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing a container 100c according to Modification 3 of the embodiment.
  • the lid 120 has a pair of short side surfaces 101 and a top surface 103
  • the container body 110 has a pair of long side surfaces 102 and a bottom surface 104.
  • a lid body 120c forms a pair of short side surfaces 101 and one long side surface 102
  • a container body 110c forms the other long side surface 102, a top surface 103 and a bottom surface 104.
  • the lid may have a pair of short side surfaces 101 and a bottom surface 104 and the container body may have a pair of long side surfaces 102 and a top surface 103 .
  • the electrode body 700 elongated in the winding axis direction can be easily arranged between the pair of short side surfaces 101. becomes. Therefore, the load on the electrode body 700 during assembly can be suppressed.
  • the positive electrode tab portion 721 and the negative electrode tab portion 722 are reversed (upside down) when viewed in the X-axis direction between one end surface and the other end surface of the main body portion 710 of the electrode body 700 .
  • the case where it is reversed was illustrated, it does not need to be reversed.
  • the present invention can be applied to power storage elements such as lithium ion secondary batteries.

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Abstract

蓄電素子は、複数の極板が巻回された電極体と、電極体を収容する直方体状の容器とを備えている。容器は、当該容器における、巻回軸方向で対向する一対の短側面及び他の一面をなす蓋体と、当該容器における一対の短側面及び他の一面以外の三面をなす容器本体とが溶接されて構成されている。

Description

蓄電素子
　本発明は、電極体を備える蓄電素子に関する。
　従来、蓄電素子においては、極板が巻回されて形成された電極体を矩形状の容器内に収容したものが知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２０１０－７３５８０号公報
　近年では、巻回軸方向により長尺化を図った電極体の採用も検討されているが、このような電極体であると、組立時に当該電極体を容器に収容するのが難しくなり、電極体に対する負荷が増加するおそれがある。
　本発明は、組立時における電極体の負荷を低減可能な蓄電素子を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、複数の極板が巻回された電極体と、電極体を収容する直方体状の容器とを備える蓄電素子であって、容器は、当該容器における、巻回軸方向で対向する一対の短側面及び他の一面をなす蓋体と、容器における、一対の短側面及び他の一面以外の三面をなす容器本体とが溶接されて構成されている。
　本発明によれば、組立時における電極体の負荷を低減可能な蓄電素子を提供することができる。
図１は、実施の形態に係る蓄電素子の外観を示す斜視図である。 図２は、実施の形態に係る蓄電素子を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。 図３は、実施の形態に係る電極体の構成を示す斜視図である。 図４は、実施の形態に係る容器本体及び蓋体の接合構造を拡大して示す断面図である。 図５は、実施の形態の変形例１に係る容器を示す分解斜視図である。 図６は、実施の形態の変形例２に係る容器を示す分解斜視図である。 図７は、実施の形態の変形例３に係る容器を示す分解斜視図である。
　本発明の一態様に係る蓄電素子は、複数の極板が巻回された電極体と、電極体を収容する直方体状の容器とを備える蓄電素子であって、容器は、当該容器における、巻回軸方向で対向する一対の短側面及び他の一面をなす蓋体と、容器における、一対の短側面及び他の一面以外の三面をなす容器本体とが溶接されて構成されている。
　これによれば、蓋体が、容器の一対の短側面と他の一面とをなしているので、組立前の状態では一対の短側面間は開放されている。このため、巻回軸方向に長尺な電極体を容易に一対の短側面間に配置することが可能となる。したがって、組立時における電極体に対する負荷を抑えることができる。
　一対の短側面のそれぞれには、電極端子が設けられていてもよい。
　これによれば、一対の短側面のそれぞれに電極端子が設けられた容器においても、組立時における電極体に対する負荷を抑制することができる。
　蓋体は、他の一面として、容器における天面をなしており、容器本体は、他の一面以外の三面として、容器における一対の長側面と底面とをなしていてもよい。
　これによれば、蓋体が、容器における一対の短側面と天面とをなしているので、一対の短側面間は一対の長側面側のそれぞれが開放されることになる。つまり、一対の短側面間に電極体を配置させた状態であれば、一方の長側面側あるいは他方の長側面側から、タブ部と集電体とを接合することが可能である。これにより、タブ部と集電体との接合の自由度を高めることができる。
　電極体は、巻回軸方向に長尺な本体部と、本体部における巻回軸方向の両端面のそれぞれから突出したタブ部と、を備えていてもよい。
　これによれば、巻回軸方向の両端面のそれぞれから突出したタブ部を有する電極体を備えた蓄電素子においても、組立時における電極体に対する負荷を抑えることができる。
　本体部の両端面のそれぞれには、タブ部として正極タブ部及び負極タブ部が設けられており、蓋体における一対の短側面のそれぞれには、正極タブ部及び負極タブ部に対応して正極端子及び正極集電体と、負極端子及び負極集電体とが設けられていてもよい。
　これによれば、電極体の各タブ部には集電体が接合されるが、電極体が大型になり大電流化が図られるとそれに伴い集電体が厚くなる。厚みのある集電体は変形しにくい。例えば、集電体をタブ部に接合してから電極体を容器に収容しようとしても、集電体が変形しにくいことで容器内にスムーズに収容できないおそれがある。ここで、本態様では、蓋体の一対の短側面のそれぞれに、正極端子及び正極集電体と、負極端子及び負極集電体とが設けられているので、電極体を一対の短側面間に配置してから、各集電体に各タブ部を接合することができる。したがって、蓄電素子の組み立て性を高めることができ、ひいては組立時における電極体に対する負荷も抑えることができる。
　本体部の両端面のうち、一端面に備わる正極タブ部及び負極タブ部と、他端面に備わる正極タブ部及び負極タブ部とは、反転して配置されていてもよい。
　本願発明者は、電極体の本体部の一端面と他端面とで正極タブ部及び負極タブ部の配置が反転していると、反転していない場合と比べて充放電時の電極体の抵抗が低減することを見出した。つまり、電極体の本体部において、一端面に備わる正極タブ部と負極タブ部と、他端面に備わる正極タブ部と負極タブ部とが反転して配置されていると、充放電時の電極体の抵抗を低減することができる。これは、抵抗が高くなりやすい、巻回軸方向に長尺な電極体において好適である。
　蓋体は、一対の短側面間に架け渡された補強部を有してもよい。
　これによれば、一対の短側面間に架け渡された補強部が蓋体に設けられているので、蓋体の強度を高めることができる。これにより、組立時において蓋体の形状が安定するので、容器本体との組み立て性を高めることができる。
　補強部は、容器の天面における巻回軸方向に沿う一対の端部のそれぞれに連続して設けられていてもよい。
　これによれば、蓋体の天面の一対の端部のそれぞれに補強部が連続して設けられているので、より蓋体の形状を安定化させることができる。
　前記容器本体及び前記蓋体のそれぞれには、互いに組み合うように重ね合わされる段差状の接合面が形成されている。
　レーザ溶接の場合には、レーザ光が容器を貫通して電極体を損傷させるおそれもある。これを防止すべく、容器本体及び蓋体のそれぞれに対して、互いに組み合うように重ね合わされる段差状の接合面を形成し、その段差の境界に対してレーザ光を照射することができる。これにより、レーザ光の先方には容器本体が存在することになるので、レーザ光が容器の内方に貫通しにくくなり、電極体の損傷を抑制することができる。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態（その変形例も含む）に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。各図において、同一または同様な構成要素については同じ符号を付している。
　以下の説明及び図面中において、電極体の巻回軸に沿う方向、電極体の延設方向、または、容器の短側面の対向方向を、Ｘ軸方向と定義する。容器の長側面の対向方向、または、容器の厚み方向を、Ｙ軸方向と定義する。容器の容器本体の底面と蓋体の天面との並び方向、または、上下方向を、Ｚ軸方向と定義する。これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに交差（本実施の形態では直交）する方向である。なお、使用態様によってはＺ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、蓄電素子の使用時において電極体の巻回軸が水平方向に沿う場合、つまり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向が水平方向に沿って、Ｚ軸方向が上下方向となる場合を例示して説明する。
　以下の説明において、例えば、Ｘ軸プラス方向とは、Ｘ軸の矢印方向を示し、Ｘ軸マイナス方向とは、Ｘ軸プラス方向とは反対方向を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。さらに、平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、２つの方向が直交している、とは、当該２つの方向が完全に直交していることを意味するだけでなく、実質的に直交していること、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。
　（実施の形態）
　［１　蓄電素子の全般的な説明］
　まず、図１及び図２を用いて、本実施の形態における蓄電素子１０の全般的な説明を行う。図１は、本実施の形態に係る蓄電素子１０の外観を示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係る蓄電素子１０を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。
　蓄電素子１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池（単電池）であり、具体的には、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。蓄電素子１０は、例えば、自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、船舶、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用またはエンジン始動用等のバッテリ等として用いられる。上記の自動車としては、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）及びガソリン自動車が例示される。上記の電気鉄道用の鉄道車両としては、電車、モノレール、リニアモーターカー、並びに、ディーゼル機関及び電気モーターの両方を備えるハイブリッド電車が例示される。また、蓄電素子１０は、家庭用または事業用等に使用される定置用のバッテリ等としても用いることができる。
　なお、蓄電素子１０は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。蓄電素子１０は、二次電池ではなく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。
　図１及び図２に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、二対の電極端子３００と、二対の外部ガスケット４００とを備えている。容器１００の内方には、二対の内部ガスケット５００と、二対の集電体６００と、電極体７００と、が収容されている。具体的には、容器１００におけるＸ軸プラス方向の一端面に一対（正極側及び負極側）の各部材が配置されていて、容器１００におけるＸ軸マイナス方向の他端面に、残りの一対（正極側及び負極側）の各部材が配置されている。より詳細には、容器１００におけるＸ軸プラス方向の一端面には、Ｚ軸プラス方向に正極側の各部材が配置されており、Ｚ軸マイナス方向に負極側の各部材が配置されている。容器１００におけるＸ軸マイナス方向の他端面には、Ｚ軸プラス方向に負極側の各部材が配置されており、Ｚ軸マイナス方向に正極側の各部材が配置されている。つまり、容器１００の一端面と他端面とでは、正極側の各部材と負極側の各部材とが、Ｘ軸方向視で反転（上下反転）して配置されている。
　容器１００の内部には、電解液（非水電解質）が封入されているが、図示は省略する。当該電解液としては、蓄電素子１０の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。上記の構成要素の他、電極体７００の側方または下方等に配置されるスペーサ、電極体７００等を包み込む絶縁フィルム等が配置されていてもよい。
　容器１００は、Ｘ軸方向に長尺な直方体形状（角形または箱形）のケースである。この容器１００においては、Ｘ軸方向で対向する両端面がそれぞれ短側面１０１であり、Ｙ軸方向で対向する両端面がそれぞれ長側面１０２である。一対の短側面１０１は、上述した正極側の各部材と負極側の各部材とが設けられた、Ｘ軸方向の一端面及び他端面である。また容器１００において、Ｚ軸方向で対向する両端面のうち、Ｚ軸プラス方向の端面が天面１０３であり、Ｚ軸マイナス方向の端面が底面１０４である。
　容器１００は、容器本体１１０と蓋体１２０とを有しており、容器本体１１０と蓋体１２０とが組み付けられることで直方体形状をなしている。容器本体１１０は、一対の長側面１０２と、底面１０４とをなしている。蓋体１２０は、一対の短側面１０１と、天面１０３とをなしている。
　具体的には、容器本体１１０は、Ｘ軸方向視で上方が開放された略Ｕ字状の板金である。容器本体１１０は、Ｙ軸方向の両端部に、一対の長側面１０２をなす平板状かつ矩形状の長側壁部を有し、Ｚ軸マイナス方向の端部に、底面１０４をなす平板状かつ矩形状の底壁部を有している。
　蓋体１２０は、Ｙ軸方向視で下方が開放された略Ｕ字状の板金である。蓋体１２０は、Ｘ軸方向の両端部に、一対の短側面１０１をなす平板状かつ矩形状の短側壁部を有し、Ｚ軸プラス方向の端部に、天面１０３をなす平板状かつ矩形状の天壁部を有している。
　このような構成により、容器１００は、電極体７００等を容器本体１１０の内部に収容後、容器本体１１０と蓋体１２０とが溶接等によって接合されることにより、内部が密封される構造となっている。容器１００（容器本体１１０及び蓋体１２０）の材質は特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板など溶接可能な金属であるのが好ましい。
　ここで図示は省略するが、蓋体１２０には注液部と、ガス排出弁とが形成されている。ガス排出弁は、容器１００内方の圧力が過度に上昇した場合に当該圧力を開放する安全弁である。注液部は、蓄電素子１０の製造時に容器１００の内方に電解液を注液するための部位である。
　電極端子３００は、集電体６００を介して、電極体７００に電気的に接続される端子部材（正極端子３１０及び負極端子３２０）である。つまり、電極端子３００は、電極体７００に蓄えられている電気を蓄電素子１０の外部空間に導出し、また、電極体７００に電気を蓄えるために蓄電素子１０の内部空間に電気を導入するための金属製の部材である。電極端子３００の材質は特に限定されないが、例えば、電極端子３００（正極端子３１０及び負極端子３２０）は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の導電部材で形成されている。電極端子３００は、かしめ接合または溶接等によって、集電体６００に接続（接合）され、かつ、蓋体１２０に取り付けられる。本実施の形態では、電極端子３００は、軸部３３０が設けられており、この軸部３３０が外部ガスケット４００、内部ガスケット５００及び集電体６００を貫通した状態でかしめられることで、集電体６００に接続（接合）されている。
　集電体６００は、電極体７００のＸ軸方向両側に一対ずつ配置され、電極体７００と電極端子３００とに接続（接合）されて、電極体７００と電極端子３００とを電気的に接続する導電性を備えた集電部材（正極集電体６１０及び負極集電体６２０）である。具体的には、集電体６００は、後述する電極体７００のタブ部７２０と溶接またはかしめ接合等により接続（接合）される第一接続部６３０と、上述の通り、電極端子３００とかしめ接合または溶接等により接続（接合）されて蓋体１２０に固定される第二接続部６４０とを一体的に有している。第一接続部６３０と第二接続部６４０とは、それぞれ平板状の部位であり、一枚の板金を折り曲げることにより形成されている。集電体６００の材質は特に限定されないが、例えば、正極集電体６１０は、後述する電極体７００の正極基材７４１と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の導電部材で形成され、負極集電体６２０は、後述する電極体７００の負極基材７５１と同様、銅または銅合金等の導電部材で形成されている。
　外部ガスケット４００は、容器１００の蓋体１２０と電極端子３００との間に配置され、蓋体１２０と電極端子３００との間を絶縁し、かつ封止する板状かつ矩形状の絶縁性の封止部材である。内部ガスケット５００は、蓋体１２０と集電体６００との間に配置され、蓋体１２０と集電体６００との間を絶縁し、かつ封止する板状かつ矩形状の絶縁性の封止部材である。外部ガスケット４００及び内部ガスケット５００は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ（変性ＰＰＥを含む））、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ＡＢＳ樹脂、若しくは、それらの複合材料等の電気的な絶縁性を有する樹脂等によって形成されている。
　電極体７００は、極板が巻回されて形成された、電気を蓄えることができる蓄電要素（発電要素）である。電極体７００は、Ｘ軸方向に延びる長尺な形状であって、Ｘ軸方向から見て長円形状を有している。電極体７００は、Ｘ軸方向の長さが、例えば、３００ｍｍ以上、具体的には、５００ｍｍ～１５００ｍｍ程度のＸ軸方向に延設された形状を有している。このため、電極体７００は、Ｚ軸方向の長さよりもＸ軸方向の長さが長くなっている。電極体７００は、本体部７１０と、本体部７１０から突出した複数のタブ部７２０とを有し、上述の通り、タブ部７２０が集電体６００に接続（接合）される。複数のタブ部７２０は、本体部７１０におけるＸ軸方向の両端面のそれぞれから一対ずつ突出している。例えば、本体部７１０におけるＸ軸プラス方向の一端面には、Ｚ軸プラス方向の端部に正極タブ部７２１が設けられており、Ｚ軸マイナス方向の端部に負極タブ部７２２が設けられている。一方、本体部７１０におけるＸ軸マイナス方向の他端面には、Ｚ軸プラス方向の端部に負極タブ部７２２が設けられており、Ｚ軸マイナス方向の端部に正極タブ部７２１が設けられている。つまり、本体部７１０の一端面と他端面とでは、正極タブ部７２１と負極タブ部７２２とが、Ｘ軸方向視で反転（上下反転）して配置されている。このような電極体７００の構成について、以下に詳細に説明する。
　［２　電極体７００の構成の説明］
　図３は、本実施の形態に係る電極体７００の構成を示す斜視図である。具体的には、図３は、電極体７００における極板の巻回状態を一部展開した状態での構成を示している。
　図３に示すように、電極体７００は、正極板７４０と、負極板７５０と、セパレータ７６１及び７６２と、を有している。
　正極板７４０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等からなる長尺帯状の金属箔である正極基材７４１の表面に、正極活物質層７４２が形成された極板（電極板）である。負極板７５０は、銅または銅合金等からなる長尺帯状の金属箔である負極基材７５１の表面に、負極活物質層７５２が形成された極板（電極板）である。正極基材７４１及び負極基材７５１として、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Ａｌ－Ｃｄ合金など、充放電時の酸化還元反応に対して安定な材料であれば適宜公知の材料を用いることもできる。正極活物質層７４２に用いられる正極活物質、及び、負極活物質層７５２に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質及び負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。
　例えば、正極活物質として、ＬｉＭＰＯ４、ＬｉＭＳｉＯ４、ＬｉＭＢＯ３（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のポリアニオン化合物、チタン酸リチウム、ＬｉＭｎ２Ｏ４やＬｉＭｎ１．５Ｎｉ０．５Ｏ４等のスピネル型リチウムマンガン酸化物、ＬｉＭＯ２（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。負極活物質としては、リチウム金属、リチウム合金（リチウム－ケイ素、リチウム－アルミニウム、リチウム－鉛、リチウム－錫、リチウム－アルミニウム－錫、リチウム－ガリウム、及びウッド合金等のリチウム金属含有合金）の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料（例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボン等）、ケイ素酸化物、金属酸化物、リチウム金属酸化物（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等）、ポリリン酸化合物、あるいは、一般にコンバージョン負極と呼ばれる、Ｃｏ３Ｏ４やＦｅ２Ｐ等の、遷移金属と第１４族乃至第１６族元素との化合物などが挙げられる。
　セパレータ７６１及び７６２は、樹脂からなる微多孔性のシートである。セパレータ７６１及び７６２の素材としては、蓄電素子１０の性能を損なうものでなければ、適宜公知の材料を使用できる。例えば、セパレータ７６１及び７６２として、有機溶剤に不溶な織布、不織布、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂からなる合成樹脂微多孔膜等を用いることができる。
　電極体７００は、正極板７４０及び負極板７５０と、セパレータ７６１及び７６２とが交互に積層されかつ巻回されることで形成されている。つまり、電極体７００は、負極板７５０と、セパレータ７６１と、正極板７４０と、セパレータ７６２とがこの順に積層され、巻回されることで形成されている。本実施の形態では、電極体７００は、正極板７４０及び負極板７５０等が、Ｘ軸方向に延びる巻回軸Ｌまわりに巻回されて形成された巻回型（いわゆる縦巻き型）の電極体である。巻回軸Ｌとは、正極板７４０及び負極板７５０等を巻回する際の中心軸となる仮想的な軸であり、本実施の形態では、電極体７００の中心を通る、Ｘ軸方向に平行な直線である。
　正極板７４０における巻回軸方向の両端縁には、それぞれ外方に突出する複数の突出片７４３が当該正極板７４０の平面視で千鳥状に配置されている。同様に、負極板７５０における巻回軸方向の両端縁には、それぞれ外方に突出する複数の突出片７５３が当該負極板７５０の平面視で千鳥状に配置されている。積層後の状態では、正極板７４０の各突出片７４３と、負極板７５０の各突出片７５３とは、それぞれ正極板７４０及び負極板７５０の長手方向で交互に繰り返し並ぶことになる。各突出片７４３及び７５３は、活物質を含む活物質層が形成されておらず、基材層が露出した部分（活物質層非形成部）である。
　正極板７４０及び負極板７５０と、セパレータ７６１及び７６２とが巻回されると、本体部７１０の一端面と他端面とのそれぞれで、正極板７４０の各突出片７４３同士が重なり合うとともに、負極板７５０の各突出片７５３同士が重なり合う。正極板７４０の各突出片７４３同士が重なり合った部分が正極タブ部７２１である。つまり、正極タブ部７２１は、複数の極板（正極板７４０及び負極板７５０）のうち、同じ極性の極板（正極板７４０）の一片（突出片７４３）が複数積層されることで形成された部位である。
　同様に、負極板７５０の各突出片７５３同士が重なり合った部分が負極タブ部７２２である。つまり、負極タブ部７２２は、複数の極板（正極板７４０及び負極板７５０）のうち、同じ極性の極板（負極板７５０）の一片（突出片７５３）が複数積層されることで形成された部位である。
　つまり、電極体７００は、電極体７００の本体を構成する本体部７１０と、本体部７１０からＸ軸方向の両端面のそれぞれから一対突出した複数のタブ部７２０（正極タブ部７２１及び負極タブ部７２２）と、を有している。
　本体部７１０は、正極板７４０及び負極板７５０のうちの正極活物質層７４２及び負極活物質層７５２が形成（塗工）された部分とセパレータ７６１及び７６２とが巻回されて形成された長円柱形状の部位（活物質層形成部）である。これにより、本体部７１０は、Ｚ軸方向両側に一対の湾曲部７１１を有し、この一対の湾曲部７１１間に、全体として平坦状の平坦部７１２を有している。一対の湾曲部７１１は、Ｚ軸方向で平坦部７１２を挟む位置に配置されているとも言える。
　湾曲部７１１は、Ｘ軸方向から見てＺ軸方向に突出するように半円の円弧形状に湾曲し、Ｘ軸方向に延設された湾曲状の部位であり、容器本体１１０の底壁部と蓋体１２０の天壁部とに対向して配置される。つまり、一対の湾曲部７１１は、Ｘ軸方向から見て、容器本体１１０の底壁部及び蓋体１２０の天壁部に向けてＺ軸方向両側に突出するように湾曲した部位である。平坦部７１２は、一対の湾曲部７１１の端部同士を繋ぐ、Ｙ軸方向に向いたＸＺ平面に平行に広がる矩形状かつ平坦状の部位であり、容器本体１１０のＹ軸方向両側の長側壁部に対向して配置される。なお、湾曲部７１１の湾曲形状は、半円の円弧形状には限定されず、楕円形状の一部等でもよく、どのように湾曲していてもよい。平坦部７１２は、Ｙ軸方向に向く外面が平面であることには限定されず、当該外面が少し凹んでいたり、少し膨らんでいたりしていてもよい。各タブ部７２０は、本体部７１０の両端面において、湾曲部７１１から離間し、平坦部７１２に連続する位置から突出している。
　［３．電極体と容器との組み立て］
　次に、電極体と容器との組み立てについて説明する。まず、図２に示すように、蓋体１２０において、一対の短側面１０１をなす各短側壁部には、一対の電極端子３００（正極端子３１０及び負極端子３２０）と、一対の集電体６００（正極集電体６１０及び負極集電体６２０）と、一対の外部ガスケット４００と、一対の内部ガスケット５００とが予め取り付けられている。
　その後、蓋体１２０の各短側壁部の間に電極体７００が配置される。このとき、蓋体１２０が、容器１００における一対の短側面１０１と天面１０３とをなしており、一対の短側面１０１間は一対の長側面１０２側のそれぞれが開放されている。この開放された部分から各短側壁部の間に電極体７００を配置すればよいので、電極体７００にかかる負担も小さくなる。
　配置後においては、電極体７００の各タブ部７２０と各集電体６００とが接合されることで、蓋体１２０と電極体７００とが一体化され組立体となる。このとき、一対の短側面１０１間に電極体７００を配置させた状態であれば、一方の長側面１０２側あるいは他方の長側面１０２側から、タブ部７２０と集電体６００とを接合することが可能である。つまり、タブ部７２０と集電体６００との接合の自由度が高められている。
　次いで、容器本体１１０において、一対の長側面１０２をなす各長側壁部の間に、電極体７００が収容されるように、蓋体１２０と電極体７００との組立体が容器本体１１０に組み付けられる。組み付け後においては、容器本体１１０と蓋体１２０とが溶接により接合される。例えば、レーザ溶接によって容器本体１１０と蓋体１２０とが接合される場合には、容器本体１１０と蓋体１２０とがアルミニウムまたはアルミニウム合金から形成されていることが好ましい。例えばアルミニウムはＳＵＳと比べて放熱性が高いために、溶接時に容器本体１１０及び蓋体１２０に蓄えられる熱量を低減することが可能である。これにより、電極体７００が溶接時の熱の影響を受けてしまうことを抑制できる。
　また、レーザ溶接の場合には、レーザ光が容器を貫通して電極体７００を損傷させるおそれもある。これを防止すべく、容器本体１１０及び蓋体１２０のそれぞれの接合面に段差を形成し、その段差の境界に対してレーザ光を照射すればよい。
　図４は、実施の形態に係る容器本体１１０及び蓋体１２０の接合構造を拡大して示す断面図である。容器本体１１０の接合面１１１は段差状に形成されている。同様に、蓋体１２０の接合面１２１は段差状に形成されている。容器本体１１０の接合面１１１と、蓋体１２０の接合面１２１とは、互いの段差が組み合うように重ね合わされた後に、容器１００の外方から接合面１１１及び１２１の境界に向けてレーザ光Ｌ１が照射される。この場合、レーザ光Ｌ１の先方には、容器本体１１０が存在しているので、当該レーザ光Ｌ１が容器１００の内方に貫通しにくくなっている。なお、容器本体１１０の接合面１１１と、蓋体１２０の接合面１２１とは段差状に形成されていなくてもよい。
　［４　効果の説明］
　以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０は、複数の極板（正極板７４０及び負極板７５０）が巻回された電極体７００と、電極体７００を収容する直方体状の容器１００とを備えている。電極体７００は、巻回軸方向（Ｘ軸方向）に長尺な本体部７１０と、本体部７１０における巻回軸方向の両端面のそれぞれから一対突出した複数のタブ部７２０とを備えている。容器１００は、当該容器１００における、巻回軸方向で対向する一対の短側面１０１及び他の一面（天面１０３）をなす蓋体１２０と、当該容器１００における一対の短側面１０１及び他の一面以外の三面をなす容器本体１１０とが溶接されて構成されている。
　これによれば、蓋体１２０が、容器１００の一対の短側面１０１と他の一面とをなしているので、組立前の状態では一対の短側面１０１間は開放されている。このため、巻回軸方向に長尺な電極体７００を容易に一対の短側面１０１間に配置することが可能となる。したがって、組立時における電極体７００に対する負荷を抑えることができる。
　また、本体部７１０の両端面のそれぞれには、一対のタブ部７２０として正極タブ部７２１及び負極タブ部７２２が設けられている。蓋体１２０における一対の短側面１０１のそれぞれには、正極タブ部７２１及び負極タブ部７２２に対応して正極端子３１０及び正極集電体６１０と、負極端子３２０及び負極集電体６２０とが設けられている。
　これによれば、電極体７００の各タブ部７２０には集電体６００が接合されるが、電極体７００が大型になり大電流化が図られるとそれに伴い集電体６００が厚くなる。厚みのある集電体６００は変形しにくい。例えば、集電体６００をタブ部７２０に接合してから電極体７００を容器１００に収容しようとしても、集電体６００が変形しにくいことで容器１００内にスムーズに収容できないおそれがある。本実施の形態では、蓋体１２０の一対の短側面１０１のそれぞれに、正極端子３１０及び正極集電体６１０と、負極端子３２０及び負極集電体６２０とが設けられているので、電極体７００を一対の短側面１０１間に配置してから、各集電体６００に各タブ部７２０を接合することができる。したがって、蓄電素子１０の組み立て性を高めることができ、ひいては組立時における電極体７００に対する負荷も抑えることができる。
　また、蓋体１２０は、他の一面として、容器１００における天面１０３をなしており、容器本体１１０は、他の一面以外の三面として、容器１００における一対の長側面１０２と底面１０４とをなしている。このため、蓋体１２０において、一対の短側面１０１間は一対の長側面１０２側のそれぞれが開放されることになる。つまり、一対の短側面１０１間に電極体７００を配置させた状態であれば、一方の長側面１０２側あるいは他方の長側面１０２側から、タブ部７２０と集電体６００とを接合することが可能である。これにより、タブ部７２０と集電体６００との接合の自由度を高めることができる。
　また、本体部７１０の両端面のうち、一端面に備わる正極タブ部７２１及び負極タブ部７２２と、他端面に備わる正極タブ部７２１及び負極タブ部７２２とは、反転して配置されている。
　本願発明者は、電極体７００の本体部７１０の一端面と他端面とで正極タブ部７２１及び負極タブ部７２２が反転していると、反転していない場合と比べて充放電時の電極体７００の抵抗が低減することを見出した。つまり、電極体７００の本体部７１０において、一端面に備わる正極タブ部７２１と負極タブ部７２２と、他端面に備わる正極タブ部７２１と負極タブ部７２２とが反転して配置されていると、充放電時の電極体７００の抵抗を低減することができる。これは、抵抗が高くなりやすい、巻回軸方向に長尺な電極体７００において好適である。
　［５　変形例の説明］
　以下に、上記実施の形態の各変形例について説明する。以降の説明において上記実施の形態と同一の部分においては同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
　（変形例１）
　次に、上記実施の形態の変形例１について説明する。図５は、実施の形態の変形例１に係る容器１００ａを示す分解斜視図である。上記実施の形態では、容器１００における天面１０３及び底面１０４が平面状である場合を例示した。しかしながら、容器は、全体として概ね直方体状であればよい。例えば、図５に示すように、容器１００ａにおける天面１０３ａ及び底面１０４ａが湾曲していてもよい。具体的には、容器本体１１０ａにおける底面１０４ａは、Ｘ軸方向視でＺ軸マイナス方向に凸となるように湾曲している。蓋体１２０ａにおける天面１０３ａは、Ｘ軸方向視でＺ軸プラス方向に凸となるように湾曲している。また、蓋体１２０ａにおける各短側壁部の下端部は、容器本体１１０ａの底面１０４ａの湾曲に対応するように湾曲している。このような容器１００ａを有する蓄電素子においても、上記実施の形態と同様の効果を奏することが可能である。
　（変形例２）
　次に、上記実施の形態の変形例２について説明する。図６は、実施の形態の変形例２に係る容器１００ｂを示す分解斜視図である。図５に示すように、容器１００ｂの蓋体１２０ｂには、一対の短側面１０１間に架け渡された補強部１０９ｂが設けられている。具体的には、蓋体１２０ｂにおいて、天面１０３のＹ軸方向の両端部に連続する一対の補強部１０９ｂが設けられている（図６では一方の補強部１０９ｂの図示）。一方の補強部１０９ｂは、天面１０３のＹ軸マイナス方向の端縁から、Ｚ軸マイナス方向に延設した矩形状かつ平板状の部位である。他方の補強部１０９ｂは、天面１０３のＹ軸プラス方向の端縁から、Ｚ軸マイナス方向に延設した矩形状かつ平板状の部位である。各補強部１０９ｂは、Ｘ軸方向に延設されていて、一対の短側面１０１のＺ軸プラス方向の端部間に架け渡されている。各補強部１０９ｂは、容器本体１１０の長側壁部におけるＺ軸プラス方向の端縁に溶接される。つまり、溶接後の各補強部１０９ｂは、容器１００ｂの長側面１０２の一部をなす。
　このように、一対の短側面１０１間に架け渡された補強部１０９ｂが蓋体１２０ｂに設けられているので、蓋体１２０ｂの強度を高めることができる。これにより、組立時において蓋体１２０ｂの形状が安定するので、容器本体１１０との組み立て性を高めることができる。
　なお、本変形例では、補強部１０９ｂが一対設けられている場合を例示したが、補強部１０９ｂは一つのみ設けられていてもよい。つまり、補強部は天面のＹ軸方向の一端部のみから連続していてもよい。
　（変形例３）
　次に、上記実施の形態の変形例３について説明する。図７は、実施の形態の変形例３に係る容器１００ｃを示す分解斜視図である。上記実施の形態に係る容器１００では、蓋体１２０が一対の短側面１０１及び天面１０３をなし、容器本体１１０が一対の長側面１０２及び底面１０４をなしている場合を例示した。本変形例に係る容器１００ｃでは、蓋体１２０ｃが一対の短側面１０１及び一方の長側面１０２をなし、容器本体１１０ｃが他方の長側面１０２、天面１０３及び底面１０４をなしている。これ以外にも、蓋体が一対の短側面１０１及び底面１０４をなし、容器本体が一対の長側面１０２及び天面１０３をなしていてもよい。
　いずれの場合においても、組立前の状態では一対の短側面１０１間が開放されているので、巻回軸方向に長尺な電極体７００を容易に一対の短側面１０１間に配置することが可能となる。したがって、組立時における電極体７００に対する負荷を抑えることができる。
　（その他の変形例）
　以上、本発明の実施の形態（その変形例も含む。以下同様）に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、上記実施の形態には限定されない。今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であり、本発明の範囲には、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。
　例えば、上記実施の形態では、電極体７００における本体部７１０の一端面と他端面とで、正極タブ部７２１と負極タブ部７２２とが、Ｘ軸方向視で反転（上下反転）して配置されている場合を例示したが、反転していなくてもよい。
　上記実施の形態及びその変形例に含まれる構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
　本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子に適用できる。
１０　蓄電素子
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ　容器
１０１　短側面
１０２　長側面
１０３、１０３ａ　天面
１０４、１０４ａ　底面
１０９ｂ　補強部
１１０、１１０ａ、１１０ｃ　容器本体
１１１、１２１　接合面
１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ　蓋体
３００　電極端子
３１０　正極端子
３２０　負極端子
３３０　軸部
４００　外部ガスケット
５００　内部ガスケット
６００　集電体
６１０　正極集電体
６２０　負極集電体
６３０　第一接続部
６４０　第二接続部
７００　電極体
７１０　本体部
７１１　湾曲部
７１２　平坦部
７２０　タブ部
７２１　正極タブ部
７２２　負極タブ部
７４０　正極板
７４１　正極基材
７４２　正極活物質層
７４３、７５３　突出片
７５０　負極板
７５１　負極基材
７５２　負極活物質層
７６１、７６２　セパレータ

Claims (9)

  1. 　複数の極板が巻回された電極体と、前記電極体を収容する直方体状の容器とを備える蓄電素子であって、
    　前記容器は、
    　当該容器における、前記電極体の巻回軸方向で対向する一対の短側面及び他の一面をなす蓋体と、
    　前記容器における、前記一対の短側面及び他の一面以外の三面をなす容器本体とが溶接されて構成されている
    　蓄電素子。
  2. 　前記一対の短側面のそれぞれには、電極端子が設けられている
    　請求項１に記載の蓄電素子。
  3. 　前記蓋体は、前記他の一面として、前記容器における天面をなしており、
    　前記容器本体は、前記他の一面以外の三面として、前記容器における一対の長側面と底面とをなしている
    　請求項１または２に記載の蓄電素子。
  4. 　前記電極体は、
    　前記巻回軸方向に長尺な本体部と、
    　前記本体部における前記巻回軸方向の両端面のそれぞれから突出したタブ部と、を備える
    　請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電素子。
  5. 　前記本体部の両端面のそれぞれには、前記タブ部として正極タブ部及び負極タブ部が設けられており、
    　前記蓋体における前記一対の短側面のそれぞれには、前記正極タブ部及び前記負極タブ部に対応して正極端子及び正極集電体と、負極端子及び負極集電体とが設けられている
    　請求項４に記載の蓄電素子。
  6. 　前記本体部の両端面のうち、一端面に備わる前記正極タブ部及び前記負極タブ部と、他端面に備わる前記正極タブ部及び前記負極タブ部とは、反転して配置されている
    　請求項５に記載の蓄電素子。
  7. 　前記蓋体は、前記一対の短側面間に架け渡された補強部を有する
    　請求項１～６のいずれか一項に記載の蓄電素子。
  8. 　前記補強部は、前記容器の天面における前記巻回軸方向に沿う一対の端部のそれぞれに連続して設けられている
    　請求項７に記載の蓄電素子。
  9. 　前記容器本体及び前記蓋体のそれぞれには、互いに組み合うように重ね合わされる段差状の接合面が形成されている
    　請求項１～８のいずれか一項に記載の蓄電素子。
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