WO2023063328A1 - 蓄電素子 - Google Patents

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WO2023063328A1
WO2023063328A1 PCT/JP2022/037952 JP2022037952W WO2023063328A1 WO 2023063328 A1 WO2023063328 A1 WO 2023063328A1 JP 2022037952 W JP2022037952 W JP 2022037952W WO 2023063328 A1 WO2023063328 A1 WO 2023063328A1
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axis direction
electrode
container
terminal
storage element
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PCT/JP2022/037952
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広徳 相田
良一 奥山
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株式会社Gsユアサ
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/78Cases; Housings; Encapsulations; Mountings
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • HELECTRICITY
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    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an electric storage element provided with an electrode body.
  • An object of the present invention is to suppress a decrease in the space efficiency of an electric storage element.
  • a power storage device includes: an electrode body elongated in a first direction in which a plurality of electrode plates are laminated; and an electrode body elongated in the first direction accommodating the electrode body. and a terminal electrically connected to the electrode body, the terminal having a terminal main body projecting outward from a terminal installation surface of the container, and the container extending in the first direction.
  • the end portion has a side portion, the side portion is formed with a first recess, and at least part of the terminal main body portion is arranged in the first recess.
  • the power storage element of the present invention it is possible to suppress a decrease in the space efficiency of the power storage element.
  • 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 plan view showing the first side surface portion according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing a power storage device according to a comparative example.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state in which wiring for voltage measurement is attached to the second concave portion according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing a first side surface portion according to Modification 1 of the embodiment.
  • FIG. 8 is a plan view showing a first side surface portion according to Modification 2 of the embodiment.
  • 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. 9 is a plan view showing a first side surface portion according to Modification 3 of the embodiment.
  • FIG. 10 is a top view showing a first side surface portion according to Modification 4 of the embodiment.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing rough positions of a first side surface portion, a second side surface portion, a first concave portion, and a second concave portion according to the embodiment.
  • a power storage device includes an electrode body elongated in a first direction and having a plurality of laminated electrode plates; a container elongated in the first direction and housing the electrode body; a terminal electrically connected to the electrode body, the terminal having a terminal main body projecting outward from the terminal installation surface of the container, and the container having a side surface at the end in the first direction.
  • a first concave portion is formed in the side surface portion, and at least part of the terminal main body portion is arranged in the first concave portion.
  • the electric storage element since at least a part of the terminal main body is arranged in the first concave portion provided in the side surface of the container, the projection amount of the terminal main body from the container is can be suppressed. This makes it possible to reduce the storage space for storage elements outside the container (the space required for storing storage elements). Therefore, it is possible to suppress a decrease in the space efficiency of the electric storage element.
  • the side portion is elongated in a second direction intersecting the first direction, and the first concave portion is elongated in the second direction in the side portion. may be arranged at one end of the
  • the first recess since the first recess is arranged at one end in the second direction in the side surface portion, the first recess has a shape in which one end in the second direction is open. can be Thereby, it is possible to improve the workability when joining the conductive member such as the bus bar to the terminal main body from the second direction.
  • the entire terminal main body may be arranged in the first recess.
  • the electric storage element described in (3) above since the entire terminal main body is accommodated in the first recess, the amount of protrusion of the terminal main body from the container can be eliminated. As a result, it is possible to further reduce the storage space for the electric storage element outside the container, and to further suppress a decrease in the space efficiency of the electric storage element.
  • a second recess may be formed in the side surface portion at a position different from the first recess.
  • the second concave portion is provided with a member other than the electric storage element (voltage or temperature wiring for measurement, etc.) can be placed.
  • a member other than the electric storage element voltage or temperature wiring for measurement, etc.
  • the side portion is elongated in a second direction intersecting the first direction, and is It may have a tapered shape.
  • the side portion has a tapered shape when viewed from the second direction, a space can be formed laterally in the lateral direction in the side portion. Since a member other than the storage element can be placed in the space, it is possible to prevent the member other than the storage element from protruding out of the container, thereby further increasing the space efficiency of the storage element.
  • the electrode body includes an electrode body body and a connecting portion protruding from an end portion of the electrode body body in the first direction. and the connecting portion may be disposed within the side portion.
  • the electrode body main body can be formed as large as possible. Since the electrode body main body is a part that contributes to electricity storage (power generation), it is possible to increase the electric capacity if the part can be formed large.
  • the terminal body portion has the terminal installation surface extending in a direction intersecting the stacking direction of the plurality of electrode plates and the first direction. may protrude from
  • a power storage device includes an electrode body elongated in a first direction in which a plurality of electrode plates are stacked, a container elongated in the first direction for accommodating the electrode body, and the electrode body and a pair of terminals electrically connected to the terminal, each of the pair of terminals having a terminal body projecting outward from the terminal installation surface of the container, and the A first concave portion is formed in each of a pair of side surface portions facing each other in the first direction, and at least a portion of the pair of terminal main body portions are respectively arranged in the pair of first concave portions.
  • the terminal main body since at least part of the terminal main body is arranged in the first recess provided in the side surface of the container, the terminal main body protrudes from the container. amount can be suppressed. As a result, it is possible to reduce the storage space for the electric storage element outside the container. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the space efficiency of the electric storage element.
  • the direction along the winding axis of the electrode body, the direction in which the electrode body extends, or the facing direction of the pair of short sides of the container is defined as the X-axis direction.
  • the direction in which the pair of long sides of the container face each other 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.
  • the X-axis direction is an example of a first direction
  • the Z-axis direction is an example of a second direction.
  • X-axis direction, Y-axis direction, and Z-axis direction are directions that cross each other (perpendicularly in this embodiment). Although the Z-axis direction may not be the vertical direction depending on the mode of use, the Z-axis direction will be described below for convenience of explanation.
  • 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 electric storage element 10 is an electric storage element that can be charged with electricity from the outside and discharged with electricity to the outside, and has a substantially rectangular parallelepiped shape in the present embodiment.
  • the storage element 10 is a battery used for power storage or power supply.
  • the power storage element 10 is used for driving mobile bodies such as automobiles, motorcycles, water crafts, ships, snowmobiles, agricultural machinery, construction machinery, or railway vehicles for electric railways, or for starting engines. Used as a battery or the like.
  • the vehicles include electric vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV), plug-in hybrid electric vehicles (PHEV), and fossil fuel (gasoline, light oil, liquefied natural gas, etc.) 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.
  • the power storage device 10 can also be used as a stationary battery or the like for home or business use.
  • the power 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 may be a battery using a solid electrolyte.
  • the storage element 10 may be a pouch-type storage element.
  • the power storage element 10 substantially rectangular parallelepiped
  • the power storage element 10 is illustrated based on a flat rectangular parallelepiped shape. , and may be a shape based on a polygonal prismatic shape, an oval cylindrical shape, an elliptical cylindrical shape, a cylindrical shape, or the like, other than a rectangular parallelepiped.
  • 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 housed. Specifically, a pair of (positive electrode and negative electrode) members (a pair of electrode terminals 300, a pair of external gaskets 400, a pair of internal gaskets 500 and a pair of current collector 600, etc., and so on) are arranged, and the remaining pair of members (a positive electrode and a negative electrode) are arranged at the other end of the container 100 in the negative direction of the X axis.
  • a pair of (positive electrode and negative electrode) members a pair of electrode terminals 300, a pair of external gaskets 400, a pair of internal gaskets 500 and a pair of current collector 600, etc., and so on
  • the remaining pair of members are arranged at the other end of the container 100 in the negative direction of the X axis.
  • the positive electrode members are arranged in the positive Z-axis direction, and the negative electrode members are arranged in the negative Z-axis direction.
  • the first side surface portion 110 is a range from the end face of the container 100 in the positive direction of the X-axis where the members of the positive electrode and the negative electrode in the positive direction of the X-axis are arranged.
  • the first side surface portion 110 is a portion within a range of 1% to 10% of the length of the container 100 from the end surface of the container 100 in the positive X-axis direction in the X-axis direction.
  • the negative electrode members are arranged in the Z-axis positive direction, and the positive electrode members are arranged in the Z-axis negative direction.
  • the second side surface portion 120 is a range from the end face of the container 100 in the negative direction of the X-axis where the members of the positive electrode and the negative electrode in the negative direction of the X-axis are arranged.
  • the second side surface portion 120 is a portion within a range of 1% to 10% of the length of the container 100 from the end surface of the container 100 in the negative X-axis direction in the X-axis direction.
  • each member of the positive electrode and each member of the negative electrode are reversed (vertically reversed) when viewed from the direction along the winding axis (viewed from the X-axis direction). are arranged as follows.
  • 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.
  • spacers arranged on the sides, above, or below the electrode body 700, insulating films wrapping the electrode body 700 and the like, and the like may be arranged.
  • the container 100 is a case having an external shape (substantially rectangular parallelepiped shape) based on a rectangular parallelepiped shape that is long and flat in the X-axis direction.
  • the container 100 has a length in the X-axis direction that is at least three times the length in the Z-axis direction.
  • the reference rectangular parallelepiped shape is indicated by a chain double-dashed line L1.
  • the container 100 has a rectangular parallelepiped shape that is long and flat in the X-axis direction, and has an outer shape in which rectangular notches are formed at the upper and lower ends of both ends in the X-axis direction.
  • each notch forms a concave portion when viewed from the reference rectangular parallelepiped shape.
  • a pair of notches located in the upper part of the container 100 each form a first recess 101
  • a pair of notches located in the lower part of the container 100 respectively form a second recess 102. That is, the first recess 101 and the second recess 102 are formed at different positions in the Z-axis direction so as to face each other in the Z-axis direction on the first side surface portion 110 and the second side surface portion 120 of the container 100, respectively.
  • Electrode terminals 300 are arranged in each of the first recess 101 and the second recess 102 .
  • the (whole) electrode terminal 300 in the first concave portion 101 and the second concave portion 102 face each other in the Z-axis direction.
  • the two recesses 102 and (the entirety of) the electrode terminals 300 in the first recesses 101 face each other in the Z-axis direction.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram showing rough positions of the first side surface portion 110, the second side surface portion 120, the first concave portion 101, and the second concave portion 102 according to the embodiment.
  • the first side surface portion 110 and the second side surface portion 120 are surrounded by dashed lines
  • the first recessed portion 101 and the second recessed portion 102 are surrounded by dashed lines.
  • the first side surface portion 110 includes a first upper side surface 111, a first upper surface 112, a first middle side surface 113, a first lower surface 114, and a first It has a lower side surface 115 and is long in the Z-axis direction when viewed in the X-axis direction.
  • the first upper side surface 111 is arranged above the first side surface portion 110 and is a rectangular plane parallel to the YZ plane and elongated in the Z-axis direction.
  • the first upper surface 112 is a plane extending in the positive X-axis direction from the lower end of the first upper side surface 111 and is a rectangular plane parallel to the XY plane and elongated in the X-axis direction.
  • the first middle side surface 113 is a plane extending downward from the end of the first upper surface 112 in the positive X-axis direction, and is a rectangular plane parallel to the YZ plane and elongated in the Z-axis direction.
  • the first lower surface 114 is a flat surface extending in the negative direction of the X-axis from the lower end of the first middle surface 113, and is a rectangular flat surface parallel to the XY plane and elongated in the X-axis direction.
  • the first lower side surface 115 is a flat surface extending downward from the end of the first lower surface 114 in the negative X-axis direction, and is a rectangular flat surface parallel to the YZ plane and elongated in the Z-axis direction.
  • the first concave portion 101 of the first side surface portion 110 is formed by a first upper side surface 111 and a first upper surface 112, and the end portion in the positive direction of the Z axis and the end portion in the positive direction of the X axis are open.
  • the second concave portion 102 of the first side surface portion 110 is formed from a first lower surface 114 and a first lower side surface 115, and has an open end in the negative Z-axis direction and an open end in the positive X-axis direction. ing.
  • the surfaces in the X-axis direction and the Z-axis direction are recessed, and the Y It has a shape that penetrates in the axial direction.
  • the surfaces in the X-axis direction and the Z-axis direction are recessed, and the Y It has a shape that penetrates in the axial direction.
  • the first recessed portion 101 of the first side surface portion 110 is recessed (cut into a square shape (L shape) at the corners of the container 100 in the positive direction of the X axis and the positive direction of the Z axis when viewed from the Y axis direction. missing) recess.
  • the second concave portion 102 of the first side surface portion 110 is recessed (notched) into a square shape (L shape) when viewed from the Y axis direction at the corners of the container 100 in the positive direction of the X axis and the negative direction of the Z axis. ) is a recess.
  • the second side surface portion 120 has a second upper side surface 121, a second upper surface 122, a second intermediate side surface 123, a second lower surface 124, and a second lower side surface 125. It is long in the Z-axis direction.
  • the second upper side surface 121 is arranged above the second side surface portion 120 and is a rectangular plane parallel to the YZ plane and elongated in the Z-axis direction.
  • the second upper surface 122 is a plane extending in the negative direction of the X-axis from the lower end of the second upper side surface 121, and is a rectangular plane parallel to the XY plane and elongated in the X-axis direction.
  • the second middle side surface 123 is a plane extending downward from the end of the second upper surface 122 in the negative X-axis direction, and is a rectangular plane parallel to the YZ plane and elongated in the Z-axis direction.
  • the second lower surface 124 is a flat surface extending in the positive direction of the X-axis from the lower end of the second middle surface 123, and is a rectangular flat surface parallel to the XY plane and elongated in the X-axis direction.
  • the second lower side surface 125 is a flat surface extending downward from the end of the second lower surface 124 in the negative X-axis direction, and is a rectangular flat surface parallel to the YZ plane and elongated in the Z-axis direction.
  • the first concave portion 101 of the second side surface portion 120 is formed by a second upper side surface 121 and a second upper surface 122, and the end portion in the positive direction of the Z axis and the end portion in the negative direction of the X axis are open.
  • the second concave portion 102 of the second side surface portion 120 is formed from a second lower surface 124 and a second lower side surface 125, and the end portion in the negative direction of the Z axis and the end portion in the negative direction of the X axis are open.
  • the surfaces in the X-axis direction and the Z-axis direction are recessed, and the Y It has a shape that penetrates in the axial direction.
  • the surfaces in the X-axis direction and the Z-axis direction are recessed, and the Y It has a shape that penetrates in the axial direction.
  • the first recessed portion 101 of the second side surface portion 120 is a recessed portion in which the corners of the container 100 in the negative direction of the X-axis and the positive direction of the Z-axis are recessed (notched) in a square shape when viewed from the Y-axis direction.
  • the second recessed portion 102 of the second side surface portion 120 is a recessed portion in which the corner portion of the container 100 in the negative X-axis direction and the negative Z-axis direction is recessed (notched) in a square shape when viewed from the Y-axis direction.
  • each long side surface 130 is a plane parallel to the XZ plane and elongated in the X-axis direction, and both ends in the X-axis direction have shapes corresponding to the first side surface portion 110 and the second side surface portion 120 .
  • the end face in the positive Z-axis direction is the top face 140 and the end face in the negative Z-axis direction is the bottom face 150 .
  • the top surface 140 is a rectangle parallel to the XY plane and elongated in the X-axis direction, connecting the upper end of the first upper side surface 111 of the first side surface portion 110 and the upper end of the second upper side surface 121 of the second side surface portion 120 . It is a plane of shape.
  • the bottom surface 150 connects the lower end of the first lower side surface 115 of the first side surface portion 110 and the lower end of the second lower side surface 125 of the second side surface portion 120 and is parallel to the XY plane and elongated in the X-axis direction. It is a plane of shape.
  • the container 100 has a container body 160 and a lid 170, and the container body 160 and the lid 170 are assembled to form a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the container body 160 has a pair of long side surfaces 130 and a bottom surface 150 .
  • the lid 170 has a first upper side 111 , a first upper side 112 , a first middle side 113 , a first lower side 114 , a first lower side 115 , a second upper side 121 and a second upper side 122 . , a second middle side surface 123 , a second lower surface 124 , a second lower side surface 125 and a top surface 140 .
  • the container body 160 is a substantially U-shaped sheet metal with an open top when viewed in the X-axis direction.
  • the container body 160 has flat plate-like long side walls forming a pair of long side surfaces 130 at both ends in the Y-axis direction, and a flat rectangular bottom forming a bottom surface 150 at the end in the negative Z-axis direction. It has a wall.
  • the lid 170 is a sheet metal with an open bottom when viewed in the Y-axis direction.
  • the lid body 170 has a bent plate portion forming a first upper side surface 111, a first upper surface 112, a first middle side surface 113, a first lower surface 114, and a first lower side surface 115 at the end in the positive direction of the X axis.
  • the container 100 has a structure in which the inside is sealed by joining the container body 160 and the lid 170 by welding or the like after the electrode body 700 and the like are accommodated inside the container body 160. ing.
  • 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 170 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 (a positive electrode terminal 310 and a negative electrode terminal 320) electrically connected to the electrode body 700 via the current collector 600.
  • the electrode terminal 300 is made of metal for leading electricity stored in the electrode assembly 700 to the external space of the storage element 10 and for introducing electricity into the internal space of the storage element 10 to store the electricity in the electrode assembly 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 170 by caulking, welding, or the like.
  • the electrode terminal 300 has a terminal body portion 330 and a shaft portion 340 protruding from the terminal body portion 330 .
  • the electrode terminal 300 may be a bolt terminal having a bolt portion with a male thread projecting in the Z-axis direction.
  • the terminal main body portion 330 is a portion that protrudes outward from the terminal installation surface of the container 100 .
  • the terminal mounting surface is the first upper surface 112, the first lower surface 114, the second upper surface 122 or the second lower surface 124.
  • the terminal body portion 330 protrudes outward from the container 100 along the Z-axis direction on any of the terminal installation surfaces.
  • Through-holes 112a, 114a, 122a, and 124a through which the shaft portion 340 penetrates are formed in portions of the cover 170 corresponding to the respective terminal installation surfaces.
  • the shaft portion 340 is connected (joined) to the current collector 600 by crimping while penetrating the terminal installation surface, the outer gasket 400 , the inner gasket 500 and the current collector 600 .
  • the positional relationship between the terminal body portion 330 and each recess (the first recess 101 and the second recess 102) after joining will be described later.
  • 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 joint 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 joint portion 640 that is connected (joined) by welding or the like.
  • Each of the first joint portion 630 and the second joint portion 640 is a plate-like portion, and is 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 disposed between the lid 170 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 170 and the electrode terminal 300 . It is a stop member.
  • the inner gasket 500 is a plate-shaped rectangular insulating seal disposed between the lid 170 and the current collector 600 to insulate and seal between the lid 170 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 with a length in the X-axis direction 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 body 700 has a length in the X-axis direction that is at least three times the length 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 tab portion 720 is an example of a connection portion connected to the current collector 600 .
  • 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 on one end face of the main body portion 710 in the positive direction of the X-axis at a predetermined distance from the end in the positive direction of the Z-axis, and a predetermined distance from the end in the negative direction of the Z-axis.
  • Negative electrode tab portions 722 are provided at intervals.
  • a negative electrode tab portion 722 is provided on the other end surface of the main body portion 710 in the negative direction of the X-axis at a predetermined distance from the end in the positive direction of the Z-axis.
  • a positive electrode tab portion 721 is provided at an interval. That is, on one end surface and the other end surface of the main body portion 710, the positive electrode tab portion 721 and the negative electrode tab portion 722 are arranged reversed (upside down) when viewed from the direction along the winding axis (viewed from the X-axis direction). It is
  • the positive electrode tab portion is provided only at one end portion in the X-axis direction
  • the negative electrode tab portion is provided only at the other end portion in the X-axis direction.
  • the distance between the positive electrode tab portion and the negative electrode tab portion is increased. This is not preferable because it induces an increase in electrical resistance and the occurrence of reaction unevenness.
  • a positive electrode tab portion 721 and a negative electrode tab portion 722 are provided on one end surface and the other end surface of main body portion 710 of electrode body 700, respectively.
  • the distance between the positive electrode tab portion 721 and the negative electrode tab portion 722 is shortened at each end surface of the main body portion 710, thereby suppressing an increase in electrical resistance and occurrence of uneven reaction.
  • 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. As shown in FIG. 3 , the electrode body 700 has a positive plate 740 , a negative 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 they do not impair the performance of the electric storage element 10.
  • FIG. for example, as the separators 761 and 762, 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 electrode body 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.
  • 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 at intervals from both ends of the positive electrode plate 740 in the direction of the winding axis.
  • a plurality of projecting pieces 753 projecting outward are arranged at intervals from both ends of the negative electrode plate 750 in the direction of the winding axis.
  • each projecting piece 743 of the positive electrode plate 740 and each projecting piece 753 of the negative electrode plate 750 are alternately arranged every two in the longitudinal direction of the positive electrode plate 740 and the negative electrode plate 750 .
  • Each of the projecting pieces 743 and 753 is a portion (active material layer non-formation portion) where the base layer is exposed without forming the active material layer containing the active material.
  • 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 tab portion 722).
  • 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 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 curved in a semicircular arc shape so as to protrude in the Z-axis direction when viewed from the X-axis direction, and is a curved portion extending in the X-axis direction. 170 is arranged opposite to the ceiling wall portion.
  • the pair of curved portions 711 are portions curved so as to protrude from the flat portion 712 toward both sides in the Z-axis direction toward the bottom wall portion of the container body 160 and the top wall portion of the lid body 170 when viewed from the X-axis direction. is.
  • the flat portion 712 is a rectangular and flat portion that connects the ends of the pair of curved portions 711 and extends parallel to the XZ plane facing the Y-axis direction.
  • the flat portions 712 are arranged to face the long side wall portions on both sides in the Y-axis direction of the container body 160 .
  • the flat portion 712 is a main portion of the electrode body 700, and in the flat portion 712, a plurality of wound electrode plates (positive electrode plate 740 and negative electrode plate 750) are laminated in the Y-axis direction. That is, in the flat portion 712, the Y-axis direction is the stacking direction of the plurality of electrode plates.
  • the flat portion 712 is the main portion of the electrode body 700, so in the present disclosure, the main stacking direction of the electrode body 700 is defined as the Y-axis direction.
  • 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.
  • FIG. 4 is a plan view showing the first side surface portion 110 according to the embodiment.
  • the reference rectangular parallelepiped shape of the container 100 is indicated by chain double-dashed lines L2 and L3. Therefore, “inside the first concave portion 101” means the area defined by the reference rectangular parallelepiped outline (two-dot chain line L2), the first upper side surface 111, and the first upper surface 112. .
  • “inside the second concave portion 102” refers to an area defined by the reference rectangular parallelepiped contour (chain two-dotted line L3), the first lower surface 114, and the first lower side surface 115. be.
  • the bus bar 900 is a plate-like conductive member extending in the Y-axis direction, and is joined to the electrode terminals 300 of other storage elements.
  • the terminal body portion 330 of the positive electrode terminal 310 protrudes outward through the external gasket 400 from the first upper surface 112, which is the terminal installation surface.
  • the entire terminal main body portion 330 of the positive electrode terminal 310 is accommodated in the first concave portion 101 as viewed in the Y-axis direction. That is, the terminal body portion 330 of the positive electrode terminal 310 is arranged below the top surface 140 as a whole.
  • bus bar 900 joined to positive electrode terminal 310 is also entirely accommodated in first recess 101 when viewed in the Y-axis direction, and is arranged below top surface 140 .
  • a positive electrode tab portion 721 and a negative electrode tab portion 722 of the electrode body 700 in the positive direction of the X axis are arranged between the first concave portion 101 and the second concave portion 102 in the first side surface portion 110 .
  • the positive electrode tab portion 721 and the negative electrode tab portion 722 are arranged at a position away from the portions forming the first upper side surface 111 and the first lower side surface 115, so that the main body portion 710 of the electrode body 700 is positioned at the first position.
  • a portion forming the upper side surface 111 and the first lower side surface 115 can be approached. Therefore, it is possible to form the body portion 710 as large as possible, which is a portion that contributes to power storage (power generation).
  • the current collector 600 joined to the positive electrode tab portion 721 extends in the Z-axis direction within a space overlapping the first upper surface 112, which is the terminal installation surface, when viewed from above.
  • the first joint portion 630 of the current collector 600 that is joined to the positive electrode tab portion 721 is a plate-like portion that extends in the Z-axis direction and is joined to the positive electrode tab portion 721 .
  • the second joint portion 640 of the current collector 600 is a plate-like portion bent from the upper end of the first joint portion 630 and joined to the shaft portion 340 of the positive electrode terminal 310 .
  • the first joint portion 630 and the second joint portion 640 are housed in a space overlapping the first upper surface 112 when the first upper surface 112 is viewed from above. In other words, the current collector 600 does not protrude from the space, and the first joint portion 630 and the positive electrode tab portion 721 are joined in the space, and these joint structures also do not protrude from the space.
  • the terminal main body portion 330 of the negative terminal 320 protrudes outward through the external gasket 400 from the first lower surface 114, which is the terminal installation surface.
  • the entire terminal body portion 330 of the negative terminal 320 is accommodated in the second recess 102 as viewed in the Y-axis direction. That is, the terminal main body portion 330 of the negative terminal 320 is arranged above the bottom surface 150 as a whole.
  • the bus bar 900 joined to the negative terminal 320 is also entirely accommodated in the second recess 102 when viewed in the Y-axis direction, and is arranged above the bottom surface 150 .
  • the second side surface portion 120 has the same configuration as the first side surface portion 110, so the terminal main body portion 330 and the bus bar 900 in each first concave portion 101 are arranged below the top surface 140. It does not protrude from the surface 140. Similarly, the terminal body portion 330 and the bus bar 900 in each second recess 102 are arranged above the bottom surface 150 and do not protrude from the bottom surface 150 .
  • the current collector 600 joined to the negative electrode tab portion 722 extends in the Z-axis direction within a space overlapping the first lower surface 114, which is the terminal installation surface, when viewed from above.
  • the first joint portion 630 of the current collector 600 that is joined to the negative electrode tab portion 722 is a plate-like portion that extends in the Z-axis direction and is joined to the negative electrode tab portion 722 .
  • the second joint portion 640 of the current collector 600 is a plate-like portion bent from the upper end of the first joint portion 630 and joined to the shaft portion 340 of the negative electrode terminal 320 .
  • the first joint portion 630 and the second joint portion 640 are housed in a space overlapping the first lower surface 114 when the first lower surface 114 is viewed from above.
  • the current collector 600 does not protrude from the space, and the first joint portion 630 and the negative electrode tab portion 722 are joined in the space, and these joint structures also do not protrude from the space.
  • the body portion 710 of the electrode body 700 can be arranged as large as possible because it does not protrude from the space.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing a power storage element 10Z according to a comparative example.
  • the container 100z does not have the first concave portion and the second concave portion and is formed in a rectangular parallelepiped shape. Therefore, in the comparative example, a pair of electrode terminals 300 are provided on the top surface 140z of the container 100z, and a pair of electrode terminals 300 are also provided on the bottom surface 150z.
  • the pair of electrode terminals 300 protrude from the top surface 140z, so the space between the pair of electrode terminals 300 is an extra space (dotted hatched portion in FIG. 5).
  • the bottom surface 150z since the pair of electrode terminals 300 protrude from the bottom surface 150z, the space between the pair of electrode terminals 300 becomes an extra space.
  • the terminal main body portion Since the entire terminal 330 is accommodated, the amount of protrusion of the terminal body 330 from the container 100 can be eliminated. As a result, the storage space for storage elements outside the container 100 can be reduced. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the space efficiency of the storage element 10 .
  • the space efficiency refers to the effective usage of the space in which the electric storage element 10 is installed, and it can be said that when the electric storage element storage space is large, the effective usage is low and the space efficiency is also reduced.
  • the first recess 101 is arranged at the end (one end in the second direction) of the first side portion 110 and the second side portion 120 in the Z-axis plus direction, the first recess 101 is arranged in the Z-axis plus direction. can have an open end. As a result, it is possible to improve the workability when joining the conductive member such as the bus bar 900 to the terminal main body portion 330 from the positive Z-axis direction.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state in which wiring 910 for voltage measurement is attached to second concave portion 102 according to the embodiment.
  • FIG. 6 shows a state in which a plurality of power storage elements 10 are arranged in the Y-axis direction.
  • a wiring 910 for voltage measurement is joined (connected) to the terminal body portion 330 of the electrode terminal 300 arranged in the second concave portion 102 in each storage element 10 .
  • the wiring 910 is provided for each power storage element 10 , and each wiring 910 is arranged in the second concave portion 102 of the power storage element 10 and drawn to the outside of the plurality of power storage elements 10 . Since each wiring 910 can be arranged in the second recess 102 in this way, it is possible to prevent each wiring 910 from protruding outside the container 100 . Therefore, it is possible to improve the space efficiency outside the power storage element 10 .
  • the body portion 710 of the electrode body 700 can be formed as large as possible with respect to the space between the side portions 120 . Since main body part 710 is a part that contributes to power storage (power generation), the electric capacity of power storage element 10 can be increased if the part can be formed large.
  • FIG. 7 is a plan view showing first side surface portion 110a according to Modification 1 of the embodiment.
  • the case where the entire terminal body portion 330 of each electrode terminal 300 is housed in each recess (the first recess 101 and the second recess 102) is exemplified.
  • this modified example 1 a case where a part of the terminal body portion 330 of each electrode terminal 300 is arranged in each concave portion will be described.
  • the end portion of the terminal main body portion 330 in the negative Z-axis direction protrudes from the second recess portion 102a, but the other portions are accommodated in the second recess portion 102a. ing. That is, compared to the comparative example, the amount of protrusion of the terminal body 330 from the bottom surface 150a of the container 100a is suppressed. Therefore, it is possible to reduce the electric storage element storage space outside the lower portion of the container 100a.
  • Modification 2 Next, Modification 2 of the above embodiment will be described.
  • the first side surface portion 110 including the first recessed portion 101 and the second recessed portion 102 is illustrated, but in Modification Example 2, the first side surface portion 110b having only the first recessed portion 101b will be described. .
  • FIG. 8 is a plan view showing a first side surface portion 110b according to Modification 2 of the embodiment. As shown in FIG. 8, a first recess 101b is formed in a first side surface portion 110b according to Modification 2, and a second recess is not formed. Although FIG. 8 illustrates a case where no electrode terminals are arranged on the bottom surface of the first side surface portion 110b, electrode terminals may be arranged on the bottom surface of the first side surface portion 110b. Thus, in the container 100b according to Modification 2 as well, it is possible to reduce the storage space for storage elements in the upper portion of the container 100b.
  • FIG. 9 is a plan view showing a first side surface portion 110c according to Modification 3 of the embodiment.
  • a first concave portion 101c is formed in an intermediate portion in the Z-axis direction of the first side surface portion 110c according to Modification 3.
  • the first concave portion 101c is a rectangular notch that is open only at the end in the positive direction of the X axis.
  • the first recess 101c has an inner top surface 116c that forms the top surface of the first recess 101c, an inner surface 117c that is continuous with the inner top surface 116c and forms a side surface of the first recess 101c, and a first surface that is continuous with the inner surface 117c. and an inner bottom surface 118c forming the bottom surface of the recess 101c.
  • FIG. 9 illustrates a case where the inner bottom surface 118c is the terminal mounting surface, and the terminal body portion 330 is mounted on the inner bottom surface 118c with the outer gasket 400 interposed therebetween.
  • the inner top surface 116c or the inner surface 117c may be used as the terminal installation surface.
  • the terminal body portion 330 does not protrude from the upper portion of the container 100c, so it is possible to reduce the storage space for storage elements in the upper portion of the container 100c.
  • FIG. 10 is a top view showing a first side surface portion 110d according to Modification 4 of the embodiment.
  • the first upper surface 112 and the first lower surface 114 of the first side surface portion 110 are rectangular in a plan view (as viewed in the Z-axis direction) has been exemplified.
  • the first upper surface 112d and the first lower surface are trapezoidal in plan view (Z-axis direction view).
  • the first lower surface also has the same shape as the first upper surface 112d.
  • the first upper surface 112d has a width (width in the Y-axis direction) narrower at the tip (the end in the positive direction of the X-axis) than at the base (the end in the negative direction of the X-axis). have a shape. That is, the first upper surface 112d has a tapered shape when viewed from the Z-axis direction. As described above, since the first lower surface has the same shape as the first upper surface 112d, it can be said that the first side surface portion 110d also has a tapered shape when viewed from the Z-axis direction. If the first side surface portion 110d is tapered when viewed in the Z-axis direction, the planar shapes of the first upper surface 112d and the first lower surface may be shapes other than trapezoid (for example, triangular).
  • the first side surface portion 110d has a tapered shape when viewed from the Z-axis direction, it is possible to form the space Sd laterally in the short direction (Y-axis direction) in the first side surface portion 110d. can be done.
  • Members (for example, wiring) other than the electric storage element 10 can be arranged in the space Sd, so that the space efficiency of the electric storage element can be improved.
  • only one electrode assembly 700 is accommodated in the container 100, but a plurality of electrode assemblies may be accommodated in the container.
  • 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 .
  • At least one positive electrode tab portion 721 may be provided on one end surface of the electrode body, and at least one negative electrode tab portion 722 may be provided on the other end surface.
  • the wound electrode body 700 is illustrated as an example of the electrode body in which a plurality of electrode plates are laminated.
  • the electrode body in which a plurality of electrode plates are stacked includes a stack type in which flat plate-shaped electrode plates are stacked, a shape in which the electrode plates and/or separators are folded in a bellows shape (a rectangular shape in which the separator is folded in a bellows shape). a form in which the electrode plates are sandwiched, a form in which the electrode plates and the separator are stacked and then folded into a bellows shape, and the like).
  • the stacking direction of the electrode bodies may be the Y-axis direction.
  • the outer shape of the electrode body has a shape corresponding to the outer shape of the electrode body 700 shown in FIG.
  • the upper end and the other end of the non-wound electrode body are planar.
  • the first concave portion 101 is arranged at the same position in the first side surface portion 110 and the second side surface portion 120, but the first side surface portion 110 and the second side surface portion 120 each , the first recess 101 may be arranged at different positions. Also, the first concave portion 101 may be formed only in one of the first side portion 110 and the second side portion 120 .
  • 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、複数の極板が積層された第一方向に長尺な電極体と、電極体を収容する第一方向に長尺な容器と、電極体に電気的に接続された端子とを備えている。端子は、容器の端子設置面から外方に突出した端子本体部を有している。容器は第一方向の端部に側面部を有し、側面部には第一凹部が形成されている。第一凹部内には、端子本体部の少なくとも一部が配置されている。

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、電極体を収容する容器の蓋体(蓋)に一対の端子(負極出力端子及び正極端子)を突出させた状態で取り付け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
 近年においては、端子間の長さを長くした容器を用いて、より大型な電極体を収容可能とすることが求められている。ここで、一対の端子は蓋体から突出しているために、容器の端子間が長くなると、容器外における端子間の余剰空間も大きくなってしまい、蓄電素子のスペース効率が低下してしまうおそれがある。
 本発明は、蓄電素子のスペース効率の低下を抑制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、複数の極板が積層された第一方向に長尺な電極体と、前記電極体を収容する第一方向に長尺な容器と、前記電極体に電気的に接続された端子とを備え、前記端子は、前記容器の端子設置面から外方に突出した端子本体部を有し、前記容器は前記第一方向の端部に側面部を有し、前記側面部には第一凹部が形成されており、前記第一凹部内には、前記端子本体部の少なくとも一部が配置されている。
 本発明に係る蓄電素子によれば、蓄電素子のスペース効率の低下を抑制することができる。
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、実施の形態に係る第一側面部を示す平面図である。 図5は、比較例に係る蓄電素子を模式的に示す平面図である。 図6は、実施の形態に係る第二凹部に対し電圧計測用の配線を取り付けた状態を示す説明図である。 図7は、実施の形態の変形例1に係る第一側面部を示す平面図である。 図8は、実施の形態の変形例2に係る第一側面部を示す平面図である。 図9は、実施の形態の変形例3に係る第一側面部を示す平面図である。 図10は、実施の形態の変形例4に係る第一側面部を示す上面図である。 図11は、実施の形態に係る第一側面部、第二側面部、第一凹部及び第二凹部の大まかな位置を示す説明図である。
 (1)本発明の一態様に係る蓄電素子は、複数の極板が積層された第一方向に長尺な電極体と、前記電極体を収容する第一方向に長尺な容器と、前記電極体に電気的に接続された端子とを備え、前記端子は、前記容器の端子設置面から外方に突出した端子本体部を有し、前記容器は前記第一方向の端部に側面部を有し、前記側面部には第一凹部が形成されており、前記第一凹部内には、前記端子本体部の少なくとも一部が配置されている。
 本発明の一態様に係る蓄電素子によれば、容器の側面部に設けられた第一凹部内に、端子本体部の少なくとも一部が配置されているので、容器からの端子本体部の突出量を抑制することができる。これにより、容器外の蓄電素子収納空間(蓄電素子を収納するために必要な空間)を削減することができる。したがって、蓄電素子のスペース効率の低下を抑制することができる。
 (2)上記(1)に記載の蓄電素子において、前記側面部は、前記第一方向に交差する第二方向に長尺であり、前記第一凹部は、前記側面部において、前記第二方向の一端部に配置されていてもよい。
 上記(2)に記載の蓄電素子によれば、側面部において第二方向の一端部に第一凹部が配置されているので、当該第一凹部では、第二方向の一端部が開放された形状とすることができる。これにより、バスバーなどの導電部材を第二方向から端子本体部に接合する際の作業性を高めることができる。
 (3)上記(1)または(2)に記載の蓄電素子において、前記第一凹部内には、前記端子本体部の全体が配置されていてもよい。
 上記(3)に記載の蓄電素子によれば、端子本体部の全体が第一凹部内に収容されているので、容器からの端子本体部の突出量を無くすことができる。これにより、容器外の蓄電素子収納空間をより削減することができ、蓄電素子のスペース効率の低下をより抑制することができる。
 (4)上記(1)から(3)のいずれかひとつに記載の蓄電素子において、前記側面部には、前記第一凹部とは異なる位置に第二凹部が形成されていてもよい。
 上記(4)に記載の蓄電素子によれば、側面部には、第一凹部とは異なる位置に第二凹部が設けられているので、第二凹部に、蓄電素子以外の部材(電圧または温度計測用の配線など)を配置することができる。これにより、蓄電素子以外の部材が容器外に突出することを抑制でき、蓄電素子のスペース効率を高めることができる。
 (5)上記(1)から(4)のいずれかひとつに記載の蓄電素子において、前記側面部は、前記第一方向に交差する第二方向に長尺であり、当該第二方向から見て先細る形状を有してもよい。
 上記(5)に記載の蓄電素子によれば、側面部が第二方向から見て先細る形状を有しているので、側面部において短手方向の側方に空間を形成することができる。当該空間には、蓄電素子以外の部材を配置することができるので、蓄電素子以外の部材が容器外に突出することを抑制でき、蓄電素子のスペース効率をより高めることができる。
 (6)上記(1)から(5)のいずれかひとつに記載の蓄電素子において、前記電極体は、電極体本体と、前記電極体本体において、前記第一方向の端部から突出した接続部を有し、前記接続部は、前記側面部内に配置されていてもよい。
 上記(6)に記載の蓄電素子によれば、接続部が側面部内に配置されているので、電極体本体を極力大きく形成することができる。電極体本体は、蓄電(発電)に寄与する部位であるため、当該部位を大きく形成できれば電気容量を高めることが可能である。
 (7)上記(1)から(6)のいずれかひとつに記載の蓄電素子において、前記端子本体部は、前記複数の極板の積層方向および前記第一方向と交差する方向に前記端子設置面から突出してもよい。
 本発明の他の態様に係る蓄電素子は、複数の極板が積層された第一方向に長尺な電極体と、前記電極体を収容する第一方向に長尺な容器と、前記電極体に電気的に接続された一対の端子とを備える蓄電素子であって、前記一対の端子のそれぞれは、前記容器の端子設置面から外方に突出した端子本体部を有し、前記容器における前記第一方向で対向する一対の側面部のそれぞれには、第一凹部が形成されており、一対の前記第一凹部内には、一対の前記端子本体部の少なくとも一部がそれぞれ配置されている。
 本発明の他の態様に係る蓄電素子によれば、容器の側面部に設けられた第一凹部内に、端子本体部の少なくとも一部が配置されているので、容器からの端子本体部の突出量を抑制することができる。これにより、容器外の蓄電素子収納空間を削減することができる。したがって、蓄電素子のスペース効率の低下を抑制することができる。
 (実施の形態)
 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。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、電極体の延びる方向、または、容器の一対の短側面の対向方向を、X軸方向と定義する。容器の一対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。X軸方向は第一方向の一例であり、Z軸方向は第二方向の一例である。これらX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向は、互いに交差(本実施の形態では直交)する方向である。なお、使用態様によってはZ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Z軸方向を上下方向として説明する。
 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。
 [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、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電できる蓄電素子であり、本実施の形態では、略直方体形状を有している。例えば、蓄電素子10は、電力貯蔵用途または電源用途等に使用されるバッテリである。具体的には、蓄電素子10は、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、化石燃料(ガソリン、軽油、液化天然ガス等)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。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。
 蓄電素子10は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。蓄電素子10は、二次電池ではなく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。蓄電素子10は、固体電解質を用いた電池であってもよい。蓄電素子10は、パウチタイプの蓄電素子であってもよい。本実施の形態では、扁平な直方体形状を基準とした(略直方体形状の)蓄電素子10を図示しているが、蓄電素子10の形状、つまり容器100の形状は、直方体形状を基準とした形状には限定されず、直方体以外の多角柱形状、長円柱形状、楕円柱形状または円柱形状等を基準とした形状であってもよい。
 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部に、一対(正極及び負極)の各部材(一対の電極端子300、一対の外部ガスケット400、一対の内部ガスケット500及び一対の集電体600等。以下同様)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部に、残りの一対(正極及び負極)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軸プラス方向の第一側面部110には、Z軸プラス方向に正極の各部材が配置されており、Z軸マイナス方向に負極の各部材が配置されている。つまり、第一側面部110は、容器100におけるX軸プラス方向の端面から、X軸プラス方向の正極及び負極の各部材が配置される範囲のことである。例えば、第一側面部110は、X軸方向において、容器100のX軸プラス方向の端面から、容器100の長さの1%~10%の範囲内の部位である。
 容器100におけるX軸マイナス方向の第二側面部120には、Z軸プラス方向に負極の各部材が配置されており、Z軸マイナス方向に正極の各部材が配置されている。つまり、第二側面部120は、容器100におけるX軸マイナス方向の端面から、X軸マイナス方向の正極及び負極の各部材が配置される範囲のことである。例えば、第二側面部120は、X軸方向において、容器100のX軸マイナス方向の端面から、容器100の長さの1%~10%の範囲内の部位である。
 容器100の第一側面部110と第二側面部120とでは、正極の各部材と負極の各部材とが、巻回軸に沿う方向から視て(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の側方や上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軸方向に長尺かつ扁平な直方体形状を基準とした(略直方体形状の)外形を有するケースである。例えば容器100は、Z軸方向の長さに対し、X軸方向の長さが3倍以上となっている。図1では、基準となる直方体形状を二点鎖線L1で図示している。具体的には、容器100は、X軸方向に長尺かつ扁平な直方体形状に対し、X軸方向の両端部の上部及び下部に矩形状の切欠が形成された外形を有している。各切欠は、基準とする直方体形状から見ると、凹部を形成しているとも言える。複数の切欠のうち、容器100の上部に位置する一対の切欠はそれぞれ第一凹部101を形成しており、容器100の下部に位置する一対の切欠はそれぞれ第二凹部102を形成している。つまり、容器100の第一側面部110と第二側面部120とのそれぞれには、第一凹部101と第二凹部102とが、Z軸方向で対向するようにZ軸方向で異なる位置に形成されている。また、第一凹部101及び第二凹部102のそれぞれには、電極端子300が配置されている。このため、容器100の第一側面部110と第二側面部120とのそれぞれでは、第一凹部101と第二凹部102内の電極端子300(の全体)とがZ軸方向で対向し、第二凹部102と第一凹部101内の電極端子300(の全体)とがZ軸方向で対向している。
 図11は、実施の形態に係る第一側面部110、第二側面部120、第一凹部101及び第二凹部102の大まかな位置を示す説明図である。図11では、第一側面部110及び第二側面部120が破線で囲まれており、第一凹部101及び第二凹部102が一点鎖線で囲まれている。
 図1及び図2に示すように、具体的には、第一側面部110は、第一上部側面111と、第一上面112と、第一中側面113と、第一下面114と、第一下部側面115とを有しており、X軸方向視ではZ軸方向に長尺である。第一上部側面111は、第一側面部110の上部に配置されており、YZ面に平行かつZ軸方向に長尺な矩形状の平面である。第一上面112は、第一上部側面111の下端からX軸プラス方向に延びる平面であり、XY面に平行かつX軸方向に長尺な矩形状の平面である。第一中側面113は、第一上面112のX軸プラス方向の端部から下方に延びる平面であり、YZ面に平行かつZ軸方向に長尺な矩形状の平面である。第一下面114は、第一中側面113の下端からX軸マイナス方向に延びる平面であり、XY面に平行かつX軸方向に長尺な矩形状の平面である。第一下部側面115は、第一下面114のX軸マイナス方向の端部から下方に延びる平面であり、YZ面に平行かつZ軸方向に長尺な矩形状の平面である。
 第一側面部110の第一凹部101は、第一上部側面111と第一上面112とから形成されており、Z軸プラス方向の端部と、X軸プラス方向の端部とが開放されている。第一側面部110の第二凹部102は、第一下面114と第一下部側面115とから形成されており、Z軸マイナス方向の端部と、X軸プラス方向の端部とが開放されている。このため、第一側面部110のZ軸プラス方向の端部(容器100のX軸プラス方向かつZ軸プラス方向の角部)では、X軸方向及びZ軸方向の面が凹み、かつ、Y軸方向に貫通した形状となっている。一方、第一側面部110のZ軸マイナス方向の端部(容器100のX軸プラス方向かつZ軸マイナス方向の角部)においても、X軸方向及びZ軸方向の面が凹み、かつ、Y軸方向に貫通した形状となっている。言い換えれば、第一側面部110の第一凹部101は、容器100のX軸プラス方向かつZ軸プラス方向の角部が、Y軸方向から見て四角形状(L字状)に凹んだ(切り欠かれた)凹部である。第一側面部110の第二凹部102は、容器100のX軸プラス方向かつZ軸マイナス方向の角部が、Y軸方向から見て四角形状(L字状)に凹んだ(切り欠かれた)凹部である。
 第二側面部120は、第二上部側面121と、第二上面122と、第二中側面123と、第二下面124と、第二下部側面125とを有しており、X軸方向視ではZ軸方向に長尺である。第二上部側面121は、第二側面部120の上部に配置されており、YZ面に平行かつZ軸方向に長尺な矩形状の平面である。第二上面122は、第二上部側面121の下端からX軸マイナス方向に延びる平面であり、XY面に平行かつX軸方向に長尺な矩形状の平面である。第二中側面123は、第二上面122のX軸マイナス方向の端部から下方に延びる平面であり、YZ面に平行かつZ軸方向に長尺な矩形状の平面である。第二下面124は、第二中側面123の下端からX軸プラス方向に延びる平面であり、XY面に平行かつX軸方向に長尺な矩形状の平面である。第二下部側面125は、第二下面124のX軸マイナス方向の端部から下方に延びる平面であり、YZ面に平行かつZ軸方向に長尺な矩形状の平面である。
 第二側面部120の第一凹部101は、第二上部側面121と第二上面122とから形成されており、Z軸プラス方向の端部と、X軸マイナス方向の端部とが開放されている。第二側面部120の第二凹部102は、第二下面124と第二下部側面125とから形成されており、Z軸マイナス方向の端部と、X軸マイナス方向の端部とが開放されている。このため、第二側面部120のZ軸プラス方向の端部(容器100のX軸マイナス方向かつZ軸プラス方向の角部)では、X軸方向及びZ軸方向の面が凹み、かつ、Y軸方向に貫通した形状となっている。一方、第二側面部120のZ軸マイナス方向の端部(容器100のX軸マイナス方向かつZ軸マイナス方向の角部)においても、X軸方向及びZ軸方向の面が凹み、かつ、Y軸方向に貫通した形状となっている。言い換えれば、第二側面部120の第一凹部101は、容器100のX軸マイナス方向かつZ軸プラス方向の角部が、Y軸方向から見て四角形状に凹んだ(切り欠かれた)凹部である。第二側面部120の第二凹部102は、容器100のX軸マイナス方向かつZ軸マイナス方向の角部が、Y軸方向から見て四角形状に凹んだ(切り欠かれた)凹部である。
 この容器100においては、Y軸方向で対向する両端面がそれぞれ長側面130である。各長側面130は、XZ面に平行かつX軸方向に長尺な平面であり、そのX軸方向の両端部が第一側面部110及び第二側面部120に対応した形状となっている。
 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140であり、Z軸マイナス方向の端面が底面150である。天面140は、第一側面部110の第一上部側面111の上端と、第二側面部120の第二上部側面121の上端とを結ぶ、XY面に平行かつX軸方向に長尺な矩形状の平面である。底面150は、第一側面部110の第一下部側面115の下端と、第二側面部120の第二下部側面125の下端とを結ぶ、XY面に平行かつX軸方向に長尺な矩形状の平面である。
 容器100は、容器本体160と蓋体170とを有しており、容器本体160と蓋体170とが組み付けられることで略直方体形状をなしている。容器本体160は、一対の長側面130と、底面150とを有している。蓋体170は、第一上部側面111と、第一上面112と、第一中側面113と、第一下面114と、第一下部側面115と、第二上部側面121と、第二上面122と、第二中側面123と、第二下面124と、第二下部側面125と、天面140とを有している。
 具体的には、容器本体160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160は、Y軸方向の両端部に、一対の長側面130をなす平板状の長側壁部を有し、Z軸マイナス方向の端部に、底面150をなす平板状かつ矩形状の底壁部を有している。
 蓋体170は、Y軸方向視で下方が開放された板金である。蓋体170は、X軸プラス方向の端部に、第一上部側面111、第一上面112、第一中側面113、第一下面114及び第一下部側面115をなす曲げ板部を有し、X軸マイナス方向の端部に、第二上部側面121、第二上面122、第二中側面123、第二下面124及び第二下部側面125をなす曲げ板部を有し、Z軸プラス方向の端部に、天面140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160の内部に収容後、容器本体160と蓋体170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160及び蓋体170)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170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(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、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、かしめ接合や溶接等によって、集電体600に接続(接合)され、かつ、蓋体170に取り付けられる。
 本実施の形態では、電極端子300は、端子本体部330と、端子本体部330から突出した軸部340とを有している。電極端子300は、Z軸方向に突出する雄ネジ部が形成されたボルト部を有するボルト端子であってもよい。端子本体部330は、容器100における端子設置面から外方に突出した部位である。端子設置面は、第一上面112、第一下面114、第二上面122または第二下面124である。いずれの端子設置面においても、端子本体部330はZ軸方向に沿って容器100の外方に突出している。蓋体170において各端子設置面に対応する箇所には、軸部340が貫通する貫通孔112a、114a、122a、124aが形成されている。軸部340は、端子設置面、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。接合後における端子本体部330と各凹部(第一凹部101、第二凹部102)との位置関係については後述する。
 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)される第一接合部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)される第二接合部640とを一体的に有している。第一接合部630と第二接合部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170と電極端子300との間に配置され、蓋体170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170と集電体600との間に配置され、蓋体170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程度まで延びる形状を有している。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。例えば電極体700は、Z軸方向の長さに対し、X軸方向の長さが3倍以上となっている。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。タブ部720は、集電体600に接続される接続部の一例である。
 具体的には、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から所定の間隔をあけて正極タブ部721が設けられており、Z軸マイナス方向の端部から所定の間隔をあけて負極タブ部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から所定の間隔をあけて負極タブ部722が設けられており、Z軸マイナス方向の端部から所定の間隔をあけて正極タブ部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、巻回軸に沿う方向から視て(X軸方向視で)反転(上下反転)して配置されている。
 例えば、X軸方向で長尺な電極体であって、正極タブ部がX軸方向の一端部にのみ設けられ、負極タブ部がX軸方向の他端部にのみ設けられた電極体の場合、正極タブ部と負極タブ部との距離が長大化してしまう。これは、電気抵抗の増加や、反応ムラの発生を誘発し好ましくない。本実施の形態では、電極体700の本体部710の一端面と他端面とには、それぞれ正極タブ部721と負極タブ部722とが設けられている。このため、本体部710の各端面では、正極タブ部721と負極タブ部722との距離が短縮されるので、電気抵抗の増加や反応ムラの発生が抑制されている。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、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、LiMPO、LiMSiO、LiMBO(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、LiMnやLiMn1.5Ni0.5等のスピネル型リチウムマンガン酸化物、LiMO(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(LiTi12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、CoやFeP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、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、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、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、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が間隔をあけて配置されている。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が間隔をあけて配置されている。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2つごとに交互に繰り返し並ぶことになる。各突出片743、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、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。
 このように、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、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軸方向に延びる湾曲状の部位であり、容器本体160の底壁部と蓋体170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160の底壁部及び蓋体170の天壁部に向けて平坦部712から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る。平坦部712は、容器本体160のY軸方向両側の長側壁部に対向して配置される。平坦部712は、電極体700の主要部であり、当該平坦部712では、巻回された複数の極板(正極板740及び負極板750)がY軸方向に積層されている。つまり、平坦部712では、Y軸方向が複数の極板の積層方向である。前述した通り、平坦部712は電極体700の主要部であるので、本開示では電極体700の主たる積層方向をY軸方向と定義する。
 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。
 [3 端子本体部、各凹部、電極体及び集電体の位置関係]
 次に、端子本体部330、各凹部(第一凹部101、第二凹部102)、電極体700及び集電体600の位置関係について説明する。ここでは、第一側面部110の第一凹部101及び第二凹部102を例示して説明するが、第二側面部120においても同様であるので、第二側面部120の説明については省略する。
 図4は、実施の形態に係る第一側面部110を示す平面図である。図4においても、容器100の基準となる直方体形状を二点鎖線L2、L3で示している。このため、「第一凹部101内」とは、基準となる直方体形状の輪郭(二点鎖線L2)と、第一上部側面111と、第一上面112とで区画された領域内のことである。同様に、「第二凹部102内」とは、基準となる直方体形状の輪郭(二点鎖線L3)と、第一下面114と、第一下部側面115とで区画された領域内のことである。
 また、図4では、各端子本体部330に対してバスバー900が接合された状態を示している。バスバー900は、Y軸方向に延びた板状の導電部材であり、他の蓄電素子の電極端子300に接合されている。
 図4に示すように、第一凹部101では、端子設置面である第一上面112に正極端子310の端子本体部330が外部ガスケット400を介して外方に突出している。この状態では、Y軸方向視において正極端子310の端子本体部330の全体が第一凹部101内に収容されている。つまり、正極端子310の端子本体部330は全体として天面140よりも下方に配置されている。さらに、正極端子310に接合されたバスバー900においても、全体がY軸方向視で第一凹部101内に収容されており、天面140よりも下方に配置されている。
 第一側面部110内において、第一凹部101及び第二凹部102の間には、電極体700のX軸プラス方向の正極タブ部721及び負極タブ部722が配置されている。これにより、正極タブ部721及び負極タブ部722が、第一上部側面111及び第一下部側面115をなす部位から回避した位置に配置されるので、電極体700の本体部710を、第一上部側面111及び第一下部側面115をなす部位に接近させることができる。このため、蓄電(発電)に寄与する部位である本体部710を極力大きく形成することが可能である。
 正極タブ部721に接合される集電体600は、端子設置面である第一上面112を平面視した場合に、当該第一上面112に重畳する空間内で、Z軸方向に延びている。具体的には、正極タブ部721に接合される集電体600の第一接合部630は、Z軸方向に延びた板状部であり、正極タブ部721に接合されている。この集電体600の第二接合部640は、第一接合部630の上端から折り曲げられた板状部であり、正極端子310の軸部340に接合されている。この第一接合部630及び第二接合部640は、第一上面112を平面視した場合に当該第一上面112に重畳する空間内に収められている。つまり、集電体600は当該空間からはみ出さない状態で、第一接合部630と正極タブ部721とが当該空間内で接合されており、これらの接合構造も当該空間からはみ出さない。
 一方、第二凹部102では、端子設置面である第一下面114に負極端子320の端子本体部330が外部ガスケット400を介して外方に突出している。この状態では、Y軸方向視において負極端子320の端子本体部330の全体が第二凹部102内に収容されている。つまり、負極端子320の端子本体部330は全体として底面150よりも上方に配置されている。さらに、負極端子320に接合されたバスバー900においても、全体がY軸方向視で第二凹部102内に収容されており、底面150よりも上方に配置されている。
 前述した通り第二側面部120においても第一側面部110と同様の構成であるので、各第一凹部101内の端子本体部330及びバスバー900は、天面140よりも下方に配置され、天面140から突出していない。同様に、各第二凹部102内の端子本体部330及びバスバー900は、底面150よりも上方に配置され、底面150から突出していない。
 負極タブ部722に接合される集電体600は、端子設置面である第一下面114を平面視した場合に、当該第一下面114に重畳する空間内で、Z軸方向に延びている。具体的には、負極タブ部722に接合される集電体600の第一接合部630は、Z軸方向に延びた板状部であり、負極タブ部722に接合されている。この集電体600の第二接合部640は、第一接合部630の上端から折り曲げられた板状部であり、負極端子320の軸部340に接合されている。この第一接合部630及び第二接合部640は、第一下面114を平面視した場合に当該第一下面114に重畳する空間内に収められている。つまり、集電体600は当該空間からはみ出さない状態で、第一接合部630と負極タブ部722とが当該空間内で接合されており、これらの接合構造も当該空間からはみ出さない。上述したように正極タブ部721と集電体600との接合構造においても、当該空間からはみ出さないので、電極体700の本体部710を極力大きく配置することが可能である。
 図5は、比較例に係る蓄電素子10Zを模式的に示す平面図である。図5に示すように蓄電素子10Zでは、容器100zが第一凹部及び第二凹部を有しておらず直方体形状に形成されている。このため、比較例では、容器100zの天面140zに一対の電極端子300が設けられ、底面150zにも一対の電極端子300が設けられている。比較例の蓄電素子10Zの天面140zでは、一対の電極端子300が天面140zから突出しているために、当該一対の電極端子300間が余剰空間(図5におけるドットハッチング部分)となる。同様に、底面150zでは、一対の電極端子300が底面150zから突出しているために、当該一対の電極端子300間が余剰空間となる。
 これに対し、本実施の形態では各第一凹部101内の端子本体部330が天面140から突出していないため、容器100の上部に配置された一対の電極端子300間では、容器100外における余剰空間が削減されることになる(図4参照)。同様に、容器100の下部に配置された一対の電極端子300間においても、容器100外における余剰空間が削減されることになる。つまり、容器100外の余剰空間が削減されれば、蓄電素子10を収容する外装体の内部空間を効率的に活用することが可能である。
 [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、容器100の側面部(第一側面部110及び第二側面部120)に設けられた第一凹部101内に、端子本体部330の全体が収容されているので、容器100からの端子本体部330の突出量を無くすことができる。これにより、容器100外の蓄電素子収納空間を削減することができる。したがって、蓄電素子10のスペース効率の低下を抑制することができる。ここでスペース効率とは、蓄電素子10が設置される空間の有効使用度のことであり、蓄電素子収納空間が多い場合には有効使用度が低く、スペース効率も低下していると言える。
 第一側面部110及び第二側面部120においてZ軸プラス方向の端部(第二方向の一端部)に第一凹部101が配置されているので、当該第一凹部101では、Z軸プラス方向の端部が開放された形状とすることができる。これにより、バスバー900などの導電部材をZ軸プラス方向から端子本体部330に接合する際の作業性を高めることができる。
 第一側面部110及び第二側面部120のそれぞれには、第一凹部101とは異なる位置に第二凹部102が設けられているので、第二凹部102に対し、蓄電素子10以外の部材(電圧または温度計測用の配線など)を配置することができる。図6は、実施の形態に係る第二凹部102に対し電圧計測用の配線910を取り付けた状態を示す説明図である。図6では、複数の蓄電素子10がY軸方向に並べられた状態を示している。各蓄電素子10では第二凹部102に配置された電極端子300の端子本体部330には、電圧計測用の配線910が接合(接続)されている。配線910は、蓄電素子10毎に設けられており、各配線910は、蓄電素子10の第二凹部102内に配置されて、複数の蓄電素子10の外方まで引き出されている。このように、各配線910を第二凹部102内に配置することができるので、各配線910が容器100外に突出することを抑制できる。したがって、蓄電素子10外のスペース効率を高めることが可能である。
 第一側面部110及び第二側面部120のそれぞれの内部に、一対の接続部(正極タブ部721及び負極タブ部722)が配置されているので、容器100の第一側面部110及び第二側面部120間に対し、電極体700の本体部710を極力大きく形成することができる。本体部710は、蓄電(発電)に寄与する部位であるため、当該部位を大きく形成できれば蓄電素子10の電気容量を高めることが可能である。
 [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または他の変形例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。以降の説明では、第一側面部を例示して説明するが、第二側面部も第一側面部と同様の形状である。
 (変形例1)
 上記実施の形態の変形例1について説明する。図7は、実施の形態の変形例1に係る第一側面部110aを示す平面図である。上記実施の形態では、各電極端子300の端子本体部330の全体が各凹部(第一凹部101及び第二凹部102)に収容されている場合を例示した。この変形例1では、各電極端子300の端子本体部330の一部が各凹部内に配置された場合について説明する。
 図7に示すように、第一側面部110aでは、第一凹部101aから端子本体部330のZ軸プラス方向の端部のみが突出しているが、その他の部位は第一凹部101a内に収容されている。つまり、比較例と比べても、容器100aの天面140aからの端子本体部330の突出量が抑制されている。このため、容器100aの上部外方の蓄電素子収納空間を削減することができる。
 また、第一側面部110aでは、第二凹部102aから端子本体部330のZ軸マイナス方向の端部のみが第二凹部102aから突出しているが、その他の部位は第二凹部102a内に収容されている。つまり、比較例と比べても、容器100aの底面150aからの端子本体部330の突出量が抑制されている。このため、容器100aの下部外方の蓄電素子収納空間を削減することができる。
 (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。上記実施の形態では、第一凹部101及び第二凹部102を備えた第一側面部110を例示したが、この変形例2では、第一凹部101bのみを有した第一側面部110bについて説明する。
 図8は、実施の形態の変形例2に係る第一側面部110bを示す平面図である。図8に示すように、変形例2に係る第一側面部110bには、第一凹部101bが形成されていて、第二凹部は形成されていない。なお、図8では、第一側面部110bの底面に電極端子が配置されていない場合を図示しているが、第一側面部110bの底面に電極端子が配置されていてもよい。このように変形例2に係る容器100bにおいても、容器100b上部の蓄電素子収納空間を削減することが可能である。
 (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。変形例3においても、第一凹部101cのみを有した第一側面部110cについて説明するが、変形例2との違いは第一凹部101cの設置箇所である。図9は、実施の形態の変形例3に係る第一側面部110cを示す平面図である。図9に示すように、変形例3に係る第一側面部110cには、Z軸方向の中間部に第一凹部101cが形成されている。第一凹部101cは、X軸プラス方向の端部のみが開放された矩形状の切欠である。第一凹部101cは、当該第一凹部101cの天面をなす内天面116cと、内天面116cに連続し第一凹部101cの側面をなす内側面117cと、内側面117cに連続し第一凹部101cの底面をなす内底面118cとを有している。図9では、内底面118cが端子設置面である場合を例示しており、当該内底面118cに、外部ガスケット400を介して端子本体部330が設置されている。なお、内天面116cまたは内側面117cを端子設置面としてもよい。
 このように変形例3に係る容器100cにおいても、端子本体部330が容器100cの上部から突出していないので、容器100c上部の蓄電素子収納空間を削減することが可能である。
 (変形例4)
 次に、上記実施の形態の変形例4について説明する。図10は、実施の形態の変形例4に係る第一側面部110dを示す上面図である。上記実施の形態では、第一側面部110の第一上面112と、第一下面114とが平面視(Z軸方向視)で矩形状である場合を例示した。この変形例4では、第一上面112dと第一下面(不図示)とが平面視(Z軸方向視)で台形状である場合を例示する。図10では、第一上面112dのみが図示されているが、第一下面においても第一上面112dと同形状である。
 図10に示すように、第一上面112dは、先端部(X軸プラス方向の端部)が基端部(X軸マイナス方向の端部)よりも幅(Y軸方向の幅)が狭い台形状を有している。つまり、第一上面112dは、Z軸方向から見て先細る形状を有している。前述したように第一下面においても第一上面112dと同形状であるので、第一側面部110dにおいてもZ軸方向から見て先細る形状を有していると言える。なお、第一側面部110dがZ軸方向から見て先細るのであれば、第一上面112dおよび第一下面の平面視形状は台形以外の形状(例えば三角形状など)であってもよい。
 このように、第一側面部110dがZ軸方向から見て先細る形状を有しているので、第一側面部110dにおいて短手方向(Y軸方向)の側方に空間Sdを形成することができる。当該空間Sdには、蓄電素子10以外の部材(例えば配線など)を配置することができるので、蓄電素子のスペース効率を高めることができる。
 (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、特許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、容器100内に電極体700が1つのみ収容されている場合を例示したが、複数の電極体が容器内に収容されていてもよい。
 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。電極体の一端面には、少なくとも1つの正極タブ部721のみが設けられ、他端面には少なくとも一つの負極タブ部722のみが設けられていてもよい。
 上記実施の形態では、複数の極板が積層された電極体の一例として巻回型の電極体700を例示した。これ以外にも、複数の極板が積層された電極体には、平板状極板を積層したスタック型、極板及び/またはセパレータを蛇腹状に折り畳んだ形状(セパレータを蛇腹状に折り畳んで矩形の極板を挟む形態、極板とセパレータとを重ねた後に蛇腹状に折り畳む形態等)などが含まれる。いずれにおいても、電極体の積層方向はY軸方向であればよい。例えば、スタック型などの非巻回型の電極体である場合においても、当該電極体の外形は、図4で示した電極体700の外形に対応した形状となる。この場合、非巻回型の電極体の上端部及び他端部は平面状となる。
 上記実施の形態では、第一側面部110及び第二側面部120では、第一凹部101が同じ位置に配置されている場合を例示したが、第一側面部110及び第二側面部120のそれぞれで第一凹部101が異なる位置に配置されていてもよい。また、第一側面部110及び第二側面部120の一方にのみ第一凹部101が形成されていてもよい。
 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、10Z 蓄電素子
100、100a、100b、100c、100z 容器
101、101a、101b、101c 第一凹部
102、102a 第二凹部
110、110a、110b、110c、110d 第一側面部(側面部)
111 第一上部側面
112、112d 第一上面(端子設置面)
113 第一中側面
114 第一下面(端子設置面)
115 第一下部側面
120 第二側面部(側面部)
121 第二上部側面
122 第二上面(端子設置面)
123 第二中側面
124 第二下面(端子設置面)
125 第二下部側面
130 長側面
140、140a、140z 天面
150、150a、150z 底面
160 容器本体
170 蓋体
300 電極端子(端子)
330 端子本体部
340 軸部
600 集電体
700 電極体
710 本体部(電極体本体)
720 (接続部)
740 正極板(極板)
750 負極板(極板)
900 バスバー
910 配線
Sd 空間

Claims (6)

  1.  複数の極板が積層された第一方向に長尺な電極体と、
     前記電極体を収容する前記第一方向に長尺な容器と、
     前記電極体に電気的に接続された端子とを備え、
     前記端子は、前記容器の端子設置面から外方に突出した端子本体部を有し、
     前記容器は前記第一方向の端部に側面部を有し、
    前記側面部には第一凹部が形成されており、
    前記第一凹部内には、前記端子本体部の少なくとも一部が配置されている
     蓄電素子。
  2.  前記側面部は、前記第一方向に交差する第二方向に長尺であり、
     前記第一凹部は、前記側面部において、前記第二方向の端部に配置されている
     請求項1に記載の蓄電素子。
  3.  前記第一凹部内には、前記端子本体部の全体が配置されている
     請求項1または2に記載の蓄電素子。
  4.  前記側面部には、前記第一凹部とは異なる位置に第二凹部が形成されている
     請求項1または2に記載の蓄電素子。
  5.  前記側面部は、前記第一方向に交差する第二方向に長尺であり、前記第二方向から見て先細る形状を有する
     請求項1または2に記載の蓄電素子。
  6.  前記電極体は、
     電極体本体と、
     前記電極体本体において、前記第一方向の端部から突出した接続部を有し、
     前記接続部は、前記側面部内に配置されている
     請求項1または2に記載の蓄電素子。
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