特開 2022-136501 電極群、蓄電池、組電池及び電動車

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022136501

(43)【公開日】2022-09-21

(54)【発明の名称】電極群、蓄電池、組電池及び電動車

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/06 20060101AFI20220913BHJP

   H01M 50/463 20210101ALI20220913BHJP

   H01M 4/14 20060101ALI20220913BHJP

【ＦＩ】

H01M10/06 Z

H01M2/18 R

H01M4/14 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021036140

(22)【出願日】2021-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】000004455

【氏名又は名称】昭和電工マテリアルズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100128381

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 義憲

(74)【代理人】

【識別番号】100169454

【弁理士】

【氏名又は名称】平野 裕之

(72)【発明者】

【氏名】武部 智紀

(72)【発明者】

【氏名】村松 将典

【テーマコード（参考）】

5H021

5H028

5H050

【Ｆターム（参考）】

5H021AA06

5H021AA07

5H021CC09

5H021CC20

5H021HH10

5H028AA05

5H028CC07

5H028CC08

5H028CC11

5H028CC26

5H050AA02

5H050AA19

5H050BA09

5H050CA06

5H050CB15

5H050DA02

5H050DA19

5H050FA07

5H050FA15

5H050GA25

5H050HA12

(57)【要約】

【課題】正極のずれを抑制できる電極群、蓄電池、組電池及び電動車を提供する。
【解決手段】電極群３は、正極１０、セパレータ１３及び負極１２を備える。正極１０は、集電体１４及び正極材１６を収容する筒状体１５を有する。セパレータ１３は、ベース部３１と、ベース部３１に設けられ、セパレータ１３の厚さ方向において第１主面３１ａから突出する突出部３２と、を有する。突出部３２は、第３方向Ｚにおいて所定の間隔をあけて配置される。突出部３２は、複数のリブ３３を含む。複数のリブ３３は、第２方向Ｙにおいて所定の間隔をあけて配置される。正極１０の筒状体１５と複数のリブ３３のうちの少なくとも一部とが接触する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に順に重なる正極、セパレータ及び負極を備え、
前記正極は、前記第１方向に直交する第２方向に延在し、集電体及び正極活物質を収容する筒状体を有し、
前記セパレータは、前記第１方向において前記正極に対向する表面と前記第１方向において前記負極に対向する裏面とを含むベース部と、前記ベース部に設けられ、前記セパレータの厚さ方向において前記表面から突出する第１突出部と、を有し、
前記第１突出部は、前記第１方向及び前記第２方向に直交する第３方向において所定の間隔をあけて配置され、
前記第１突出部は、複数の第１リブを含み、
複数の前記第１リブは、前記第２方向において所定の間隔をあけて配置され、
前記正極の前記筒状体と複数の前記リブのうちの少なくとも一部とが接触する、電極群。

【請求項2】

複数の前記第１リブのそれぞれは、先細りの形状を呈している、請求項１に記載の電極群。

【請求項3】

複数の前記第１突出部が前記第３方向において配置されている数は、複数の前記筒状体の本数よりも多い、請求項１又は２に記載の電極群。

【請求項4】

複数の前記第１リブは、前記第１方向から見て、千鳥状に配置される、請求項１～３のいずれか一項に記載の電極群。

【請求項5】

前記筒状体の外表面に窪みが設けられる、請求項１～４のいずれか一項に記載の電極群。

【請求項6】

前記筒状体の外表面に凹凸が設けられる、請求項１～４のいずれか一項に記載の電極群。

【請求項7】

前記筒状体は、筒状本体部と、前記筒状本体部よりも厚い肉厚部とを有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の電極群。

【請求項8】

前記セパレータは、前記ベース部に設けられ、前記セパレータの厚さ方向において前記裏面から突出する第２突出部を有し、
前記第２突出部は、前記第３方向において所定の間隔をあけて配置され、
前記第２突出部は、複数の第２リブを含み、
複数の前記第２リブは、前記第２方向において所定の間隔をあけて配置され、
前記負極には、前記セパレータと対向する表面に凹凸が設けられ、
前記負極の前記表面と前記第２リブの少なくとも一部とが接触する、請求項１～７のいずれか一項に記載の電極群。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか一項に記載の電極群を備える、蓄電池。

【請求項10】

請求項９に記載の蓄電池を複数備える、組電池。

【請求項11】

請求項９に記載の蓄電池を備える、電動車。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電極群、蓄電池、組電池及び電動車に関する。

【背景技術】

【0002】

電極群を含んで構成される蓄電池は、産業用又は民生用の二次電池として広く用いられており、特に、電気車用鉛蓄電池（いわゆるバッテリー）、又は、ＵＰＳ（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ）、防災（非常）無線、電話等のバックアップ用鉛蓄電池の需要が多い。

【0003】

鉛蓄電池は、正極、負極及びセパレータを含む電極群と、電極群を収容する電槽と、を具備する。正極は、筒状体と、筒状体に挿入され棒状を呈する芯金と、筒状体の内部に充填され活物質を含む電極材と、を備える（例えば、特許文献１参照）。セパレータは、正極と負極との短絡を防止するために、正極と負極との間に配置される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６１－２３２５７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の電極群では、セパレータと正極の筒状体とが接触する。筒状体は、正極が平板状の構造（格子体に電極材が保持されている構造）に比べて、セパレータとの接触面積が小さい。そのため、正極が筒状体を備える構成での電極群では、蓄電池の高さ方向において、正極の位置のずれが発生するおそれがある。

【0006】

本発明の一側面は、正極の位置ずれを抑制できる電極群、蓄電池、組電池及び電動車を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一側面に係る電極群は、第１方向に順に重なる正極、セパレータ及び負極を備え、正極は、第１方向に直交する第２方向に延在し、集電体及び正極活物質を収容する筒状体を有し、セパレータは、第１方向において正極に対向する表面と第１方向において負極に対向する裏面とを含むベース部と、ベース部に設けられ、セパレータの厚さ方向において表面から突出する第１突出部と、を有し、第１突出部は、第１方向及び第２方向に直交する第３方向において所定の間隔をあけて配置され、第１突出部は、複数の第１リブを含み、複数の第１リブは、第２方向において所定の間隔をあけて配置され、正極の筒状体と複数のリブのうちの少なくとも一部とが接触する。

【0008】

本発明の一側面に係る電極群では、セパレータが第１突出部を有する。第１突出部が第２方向において所定の間隔をあけて配置された複数の第１リブを含み、正極の筒状体と複数のリブのうちの少なくとも一部とが接触する。これにより、電極群では、筒状体に対して第１リブが引っ掛かる（筒状体が第１リブによって係止される）ため、セパレータによって、第２方向への筒状体の移動が規制される。したがって、電極群では、正極の位置ずれを抑制できる。

【0009】

一実施形態においては、複数の第１リブのそれぞれは、先細りの形状を呈していてもよい。この構成では、正極の筒状体に対して第１リブが引っ掛かりやすくなる。したがって、正極の位置ずれをより一層抑制できる。

【0010】

一実施形態においては、複数の第１突出部が第３方向において配置されている数は、複数の筒状体の本数よりも多くてもよい。この構成では、正極の筒状体とリブとをより確実に接触させることができる。

【0011】

一実施形態においては、複数の第１リブは、第１方向から見て、千鳥状に配置されていてもよい。この構成では、正極の筒状体に対して第１リブが引っ掛かりやすくなる。したがって、正極の位置ずれをより一層抑制できる。

【0012】

一実施形態においては、筒状体の外表面に窪みが設けられていてもよい。この構成では、正極の筒状体に対して第１リブが引っ掛かりやすくなる。したがって、正極の位置ずれをより一層抑制できる。

【0013】

一実施形態においては、筒状体の外表面に凹凸が設けられていてもよい。この構成では、正極の筒状体に対して第１リブが引っ掛かりやすくなる。したがって、正極の位置ずれをより一層抑制できる。

【0014】

一実施形態においては、筒状体は、筒状本体部と、筒状本体部よりも厚い肉厚部とを有していてもよい。この構成では、正極の筒状体に対して第１リブが引っ掛かりやすくなる。したがって、正極の位置ずれをより一層抑制できる。

【0015】

一実施形態においては、セパレータは、ベース部に設けられ、セパレータの厚さ方向において裏面から突出する第２突出部を有し、第２突出部は、第３方向において所定の間隔をあけて配置され、第２突出部は、複数の第２リブを含み、複数の第２リブは、第２方向において所定の間隔をあけて配置され、負極には、セパレータと対向する表面に凹凸が設けられ、負極の表面と第２リブの少なくとも一部とが接触してもよい。この構成では、負極に対して第２リブが引っ掛かる（負極が第２リブによって係止される）ため、セパレータによって、第２方向への負極の移動が規制される。したがって、負極の位置ずれを抑制できる。

【0016】

本発明の一側面に係る組電池は、上記の蓄電池を複数備える。

【0017】

本発明の一側面に係る電動車は、上記の蓄電池を備える。

【発明の効果】

【0018】

本発明の一側面によれば、正極の位置ずれを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、一実施形態に係る組電池を搭載したフォークリフトを示す図である。

【図2】図２は、一実施形態に係る蓄電池の一部を破断して示す斜視図である。

【図3】図３（ａ）は、第１方向から見た正極を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のIIIb-IIIb線に沿った拡大断面図である。

【図4】図４は、実施形態に係る負極を示す平面図である。

【図5】図５（ａ）は、セパレータシートを示す平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のVb-Vb線に沿った概略断面図である。

【図6】図６は、実施形態に係る負極を示す平面図である。

【図7】図７は、電極群の一部を示す拡大平面図である。

【図8】図８は、第１変形例に係る筒状体を示す概略図である。

【図9】図９は、第１変形例に係る電極群の一部の拡大概略断面図である。

【図10】図１０は、第２変形例に係る電極群の一部の拡大概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0021】

図１は、組電池を搭載したフォークリフトを示す図である。図１に示されるように、フォークリフト（電動車）１００は、組電池２００を搭載している。フォークリフト１００は、組電池２００から供給される電力によって駆動される。組電池２００は、複数の蓄電池１を備えて構成される。

【0022】

図２は、本実施形態に係る蓄電池の一部を破断して示す斜視図である。図２に示されるように、蓄電池１は、例えば、鉛蓄電池である。蓄電池１は、フォークリフト１００に限らず、例えば自動車のバッテリー、停電時等に利用されるバックアップ用電源に用いられ得る。本実施形態では、蓄電池１は、例えば、クラッド式電極を備えるクラッド式蓄電池である。

【0023】

蓄電池１は、電極群３と、正極端子５Ａと、負極端子５Ｂと、補水栓６と、ケース７とを備える。ケース７は、本体８と、蓋９とを有する。本体８は、箱状を呈している電槽である。本体８は、例えばポリプロピレン等の材料で形成されている。本体８は、電極群３及び電解液を収容する。本体８は、４つの側面部と、底部（詳細は後述）とにより構成されている。蓋９は、本体８の開口部を覆う。蓋９には、正極端子５Ａと、負極端子５Ｂと、電解液（液体）を補液可能である補水栓６とが設けられる。正極端子５Ａと負極端子５Ｂとの間には、補水栓６が設けられる。

【0024】

電極群３は、複数の正極１０と、複数の負極１２と、複数のセパレータ１３とを有する。電極群３では、正極１０と負極１２とが交互に配置されている。隣り合う正極１０と負極１２との間には、セパレータ１３が位置する。このため、正極１０、セパレータ１３及び負極１２は、所定方向において順に重なる。本実施形態では、電極群３において、正極１０、負極１２及びセパレータ１３の配列方向（以下、単に「配列方向」もしくは「積層方向」と称することもある）の端部には、負極１２が配置されている。加えて、正極１０と、負極１２と、セパレータ１３との集合体は、電池用電極群（極板群）とも呼称される。電極群３及び電解液が本体８に収容されるとき、電解液は、正極１０とセパレータ１３との隙間、セパレータ１３内等に存在する。

【0025】

以下では、複数の正極１０と、複数の負極１２と、複数のセパレータ１３とが互いに重なる方向（積層方向）を第１方向Ｘとする。また、第１方向Ｘに直交する方向を第２方向Ｙとし、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに直交する方向を第３方向Ｚとする。本実施形態では、第３方向Ｚは、電極群３がケース７に収容される方向に相当する。第２方向Ｙと第３方向Ｚとは互いに直交しているが、これに限られない。第２方向Ｙと第３方向Ｚとは、互いに交差していればよい。

【0026】

図３（ａ）は、第１方向から見た正極を示す図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のIIIb-IIIb線に沿った拡大断面図である。図２及び図３（ａ），（ｂ）に示されるように、正極１０は、例えば、クラッド式正極板（第２極板）である。蓄電池１においては、各正極１０は、正極端子５Ａと電気的に接続されている。各正極１０と正極端子５Ａとは、正極ストラップ（正極連結部材）１７によって電気的に接続されている。正極１０は、集電体１４と、集電体１４の一部を収容する複数の筒状体１５（チューブ）と、筒状体１５に収容される正極材１６と、集電体１４に装着される上部連座２１及び下部連座２２と、を有する。

【0027】

集電体１４は、複数の芯金１４ａと、複数の芯金１４ａを連結する連結部（不図示）と、連結部から突出する正極耳部１４ｃとを有する。集電体１４は、例えば鋳造によって形成される。集電体１４の構成材料は、導電性材料であればよく、例えば、鉛－カルシウム－錫系合金、鉛－アンチモン－ヒ素系合金等の鉛合金が挙げられる。鉛合金は、セレン、銀、ビスマス等を含んでもよい。

【0028】

複数の芯金１４ａは、第３方向Ｚに沿って延在する棒状部分であって、第２方向Ｙに沿って一列に配列されている。第３方向Ｚにおける各芯金１４ａの一端は、上部連座２１に覆われる連結部に接続される。第３方向Ｚにおける各芯金１４ａの他端は、下部連座２２に固定される。各芯金１４ａの長さは、例えば１７０～６５０ｍｍである。各芯金１４ａの長さは、６００ｍｍ以下でもよいし、４５０ｍｍ以下でもよい。連結部は、芯金１４ａ及び正極耳部１４ｃを支持する部分であり、第２方向Ｙに沿って延在する。正極１０がケース７に収容されるとき、連結部は、第３方向Ｚにおける正極端子５Ａ側に配置される。正極耳部１４ｃは、連結部から第３方向Ｚに突出する端子部であり、正極ストラップ１７に接続されている。第３方向Ｚにおいて、正極耳部１４ｃの突出方向は、芯金１４ａの突出方向の反対側である。なお、正極１０がケース７に収容されるとき、正極耳部１４ｃは、第３方向Ｚにおける蓋９側に位置する。

【0029】

複数の筒状体１５は、活物質保持用チューブ（クラッドチューブ）群を構成する絶縁部材である。活物質保持用チューブ群は、いわゆる「ガントレット」とも称される筒状の多孔体チューブの集合体である。このため、各筒状体１５には、複数の孔が設けられる。本実施形態では、筒状体１５の厚さは均一であるが、これに限られない。各筒状体１５は、第３方向Ｚに沿って延在しており、対応する芯金１４ａを収容する。

【0030】

筒状体１５は、円筒状を呈する。なお、筒状体１５は、楕円筒状、又は、角筒状（例えば、角丸四角筒状）等を呈していてもよい。筒状体１５の内径は、例えば４ｍｍ以上であってもよい。筒状体１５の内径は、例えば１０ｍｍ以下であってもよい。筒状体１５の直径（外径）は、例えば５ｍｍ以上であってもよい。筒状体１５の直径は、例えば１２ｍｍ以下であってもよい。筒状体１５の厚さは、例えば１００μｍ以上であってもよい。筒状体１５の厚さは、例えば２０００μｍ以下であってもよい。

【0031】

筒状体１５は、多孔質体で形成されている。筒状体１５は、例えば、織布、不織布等の基材で形成されていてもよい。筒状体の１１の外表面には、窪み又は凹部（エンボス加工）が設けられていてもよい。基材の材料としては、耐酸性を有する材料を用いることができる。基材の材料としては、ポリオレフィン（ポリプロピレン、ポリエチレン等）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリカーボネート（ＰＣ）等の樹脂、ガラス繊維、炭化ケイ素、アルミナ等の無機材料が挙げられる。筒状体１５は、サイクル特性を向上させやすい観点から、熱可塑性樹脂を含むことが好ましく、ポリエステルを含むことがより好ましい。

【0032】

筒状体１５では、基材上に樹脂が保持されていてもよい。樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、スチレン樹脂等が挙げられる。樹脂は、基材の内表面上若しくは外表面上、又は、基材における細孔内の表面上に保持されていてもよく、基材上に付着していてもよい。樹脂は、基材上の一部に保持されていてもよく、基材上の全部に保持されていてもよい。

【0033】

筒状体１５は、ガラスチューブであってもよい。ガラスチューブは、筒状（例えば円筒状）の多孔体チューブから構成されている。ガラスチューブは、アルカリガラス（Ｃガラス）を含んでよい。ガラスチューブは、例えば、ガラス繊維を含んでいてもよい。ガラスチューブは、ガラス繊維束を含んでいてもよい。ガラス繊維束は、集束剤を含有していてもよく、例えば、集束剤を用いてガラス繊維を集束させることにより得ることができる。ガラスチューブは、ガラス繊維束を編組して得られてよい。ガラス繊維束を編組して構成されたガラスチューブの外表面には、凹凸が設けられていてもよい。

【0034】

ガラスチューブは、樹脂成分を含有してよい。樹脂成分としては、フェノール樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ロジン系樹脂、テルペン系樹脂、石油系樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。ガラスチューブは、樹脂成分の付着のムラの発生を抑制しやすい観点、及び、優れた放電性能を得やすい観点から、フェノール樹脂を含有することが好ましい。樹脂成分としては、硬化性樹脂を用いてよい。

【0035】

正極材１６は、芯金１４ａと共に、筒状体１５の内部に充填されている。このため、芯金１４ａ及び正極材１６は、筒状体１５に収容される。図３（ｂ）に示されるように、正極材１６は、筒状体１５の内部にて芯金１４ａを囲っている。正極材１６は、活物質を含む。活物質には、化成後の活物質及び化成前の活物質の原料の双方が包含される。正極材１６は、化成後の活物質を含有している。化成後の正極材１６は、例えば、正極活物質の原料を含む。本実施形態では、正極材１６は、正極活物質と、添加剤とを含み得る。正極活物質は、例えば、鉛粉、鉛丹等である。添加剤としては、炭素材料、又は、補強用短繊維等が挙げられる。化成後の正極活物質は、例えば二酸化鉛等である。

【0036】

上部連座２１は、集電体１４の連結部に装着される絶縁構造体であり、第３方向Ｚから見て連結部を覆う。上部連座２１は、第３方向Ｚにおける各筒状体１５の一端を封止する。例えば、上部連座２１は各筒状体１５に溶着しているが、これに限られない。上部連座２１と各筒状体１５とは、例えば、接着剤等を介して互いに固定されてもよい。上部連座２１は、例えば絶縁性を有する樹脂部材を集電体１４に溶着することによって設けられる。下部連座２２は、集電体１４の複数の芯金１４ａに装着される絶縁構造体である。下部連座２２は、例えば、集電体１４の芯金１４ａを絶縁性を有する樹脂部材に挿入及び嵌合することによって、集電体１４に装着される。下部連座２２は、第３方向Ｚにおける各筒状体１５の他端を封止する。これにより、正極１０における各筒状体１５の位置が、上部連座２１及び下部連座２２によって固定される。例えば、下部連座２２は各筒状体１５に溶着しているが、これに限られない。下部連座２２と各筒状体１５とは、例えば、接着剤等によって互いに固定されてもよい。

【0037】

図４は、実施形態に係る負極を示す平面図である。図４に示されるように、負極１２は、蓄電池１における負極板（第１極板）であり、負極端子５Ｂと電気的に接続されている。各負極１２と負極端子５Ｂとは、負極ストラップ（負極連結部材）１８によって電気的に接続されている。負極１２は、集電体１２ａと、負極材１２ｂとを有する。集電体１２ａは、例えば鋳造によって形成され、負極格子体１２ｃと、負極耳部１２ｄとを有する。負極格子体１２ｃは、負極１２における本体部であり、負極材１２ｂを保持する。本実施形態では、負極１２において負極材１２ｂが保持される部分の厚さは、負極格子体１２ｃの厚さよりも大きいが、これに限られない。

【0038】

負極材１２ｂは、負極活物質と、添加剤とを含み得る。負極活物質は、例えば、海綿状鉛等である。添加剤としては、硫酸バリウム、炭素材料、リグニン、又は、補強用短繊維等が挙げられる。負極耳部１２ｄは、第３方向Ｚに沿って負極格子体１２ｃから突出する端子部であり、負極ストラップ１８に接続されている。負極耳部１２ｄと負極格子体１２ｃとは、第１方向Ｘにおいて互いに重なっていない。本実施形態では、負極格子体１２ｃは、セパレータ１３によって覆われている。負極格子体１２ｃには、凸部１２ｅ，１２ｆが設けられている。凸部１２ｅ，１２ｆは、所定の間隔をあけて配置されており、負極格子体１２ｃから外側に向かって突出している足部である。凸部１２ｅ，１２ｆは、負極耳部１２ｄの突出方向と反対側の方向に沿って突出している。本実施形態では、負極耳部１２ｄの突出方向と、凸部１２ｅ，１２ｆの突出方向とのそれぞれは、配列方向に対して直交している。また、負極耳部１２ｄと負極格子体１２ｃとは、配列方向において互いに重なっていない。

【0039】

図２に戻って、セパレータ１３は、正極１０と負極１２との短絡を防止するための電池用部材（電池用セパレータ）である。セパレータ１３は、正極１０と負極１２との間を電気的には絶縁する一方でイオンを透過させ、且つ、正極１０側における酸化性及び負極１２側における還元性に対する耐性を備えるものであれば、特に制限されない。このようなセパレータ１３の材料（材質）としては、ガラス繊維、樹脂、無機物等が挙げられる。本実施形態では、セパレータ１３は負極１２の負極格子体１２ｃ及び凸部１２ｅ，１２ｆを覆っており、且つ、負極１２の負極耳部１２ｄはセパレータ１３から露出している。

【0040】

ここで図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照しながら、セパレータ１３の加工前製品であるセパレータシートの構造について説明する。図５（ａ）は、セパレータシートを示す平面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のVb－Vb線に沿った概略断面図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように、セパレータシート３０は、ベース部３１を有する。

【0041】

ベース部３１は、セパレータシート３０の主要部となるシート状部分であり、可撓性を有する。ベース部３１は、第１主面３１ａと、第１方向Ｘにおいて第１主面３１ａの反対側に位置する第２主面３１ｂとを有する。本実施形態では、第１主面３１ａ及び第２主面３１ｂは、第１方向Ｘから見て矩形状を呈するが、これに限られない。ベース部３１には、複数の突出部（第１突出部）３２が設けられる。

【0042】

複数の突出部３２は、例えば、セパレータシート３０の耐久性向上、ケース７内における電解液の流動性向上等を図るために設けられる。複数の突出部３２は、第２方向Ｙに沿ってベース部３１上に配列されており、且つ、セパレータシート３０の厚さ方向に沿って第２主面３１ｂから突出している。複数の突出部３２のそれぞれは、第３方向Ｚにおけるセパレータシート３０の一端から他端まで設けられる。複数の突出部３２の第３方向Ｚにおける数は、正極１０の筒状体１５の本数よりも多い。

【0043】

本実施形態では、複数の突出部３２のそれぞれは、互いに離間する複数のリブ（第１リブ）３３の群から構成される。このため、各突出部３２は、第１主面３１ａから突出している部分（すなわち、リブ３３）と、第１主面３１ａから突出していない部分（すなわち、リブ３３同士が離間する隙間）とを含む。セパレータ１３のイオン伝導性と、セパレータ１３の耐久性との両立の観点から、平面視にて、突出部３２において複数のリブ３３が占める割合は、例えば５％以上５０％以下である。当該割合は、１０％以上でもよいし、１５％以上でもよいし、４５％以下でもよいし、４０％以下でもよい。

【0044】

複数のリブ３３は、第１主面３１ａから第１方向Ｘに沿って突出する突起であり、第１方向Ｘから見て第１主面３１ａ上に千鳥状に設けられる。第３方向Ｚにおいて隣り合うリブ３３の間の距離は、筒状体１５の直径よりも小さい。第２方向Ｙから見て、第１主面３１ａ上において複数のリブ３３が占める割合は、例えば１０％以上５０％以下である。当該割合は、１５％以上でもよいし、２０％以上でもよいし、４５％以下でもよいし、４０％以下でもよい。第３方向Ｚに沿って隣り合う２つの突出部３２において、一方の突出部３２に含まれるリブ３３と、他方の突出部３２に含まれるリブ３３とは、第３方向Ｚに沿って互いに重ならない。各突出部３２において、複数のリブ３３は、第２方向Ｙに沿って周期的に配列されており、互いに離間している。

【0045】

各リブ３３は、先細りの形状を呈している。第１方向Ｘから見て、各リブ３３は、略三角形状を有する。これにより、突出部３２は、鋸歯状を成している。第１方向Ｘから見て、各リブ３３は、矩形状でもよいし、台形状でもよいし、点形状（ドット形状）でもよいし、円形状でもよいし、楕円形状でもよいし、多角形状でもよい。また、第２方向Ｙに対して直交するリブ３３の断面は、矩形状を呈するが、これに限られない。当該断面は、例えば、台形状でもよいし、逆台形状でもよい。第３方向Ｚに沿ったリブ３３の寸法（幅）は、例えば、第３方向Ｚに沿ったセパレータシート３０の寸法の０．３０％以上２．５％以下である。第１方向Ｘに沿ったリブ３３の寸法（高さ）は、例えば、第１方向Ｘに沿ったベース部３１の寸法（厚さ）の１００％より大きく１０００％以下である。

【0046】

次に、図６を参照しながら、電極群３に含まれる、負極１２とセパレータ１３とを組み合わせた構造について詳細に説明する。図６は、セパレータに包まれる負極を示す平面図である。図６に示されるように、セパレータ１３は、セパレータシートの袋状加工物に相当し、負極１２を包んでいる。上述したように、負極１２の負極耳部１２ｄは、セパレータ１３から露出しており、負極１２の凸部１２ｅ，１２ｆは、セパレータ１３に覆われる。セパレータ１３は、例えば、１枚のセパレータシート３０を第２方向Ｙに沿って二つ折りした後、所望の箇所が封止されることによって形成される。このとき、負極１２がセパレータシート３０にて挟まれるように、第２方向Ｙにおける負極１２の凸部１２ｅ，１２ｆ側にてセパレータシート３０が折り返される。第３方向Ｚにおけるベース部３１の両端部は、負極１２の外側に位置する。作業性向上の観点から、負極１２の移動に伴ってセパレータシート３０が二つ折りされてもよい。セパレータ１３は、主部４１と、一対の接合部４２，４３と、屈曲部４４と、シール部４５とを有する。

【0047】

主部４１は、負極１２の負極格子体１２ｃを収容する部分である。主部４１は、セパレータシート３０のベース部３１（図５（ａ）を参照）から構成される。このため本明細書では、主部４１は、ベース部３１と言い換えることが可能であり、複数の突出部３２が設けられる第１主面３１ａと、第２主面３１ｂとを有する。第２主面３１ｂが内面になるようにセパレータシート３０を二つ折りすることによって、主部４１が形成される。

【0048】

一対の接合部４２，４３は、セパレータシート３０が二つ折りされる状態を維持するための部分である。第３方向Ｚにおける主部４１の一端に接合部４２が設けられ、第３方向Ｚにおける主部４１の他端に接合部４３が設けられる。接合部４２，４３のそれぞれは、第３方向Ｚにおいて負極１２の外側に位置する。接合部４２，４３のそれぞれは、第２方向Ｙに延在している。これにより、第３方向Ｚに沿った負極１２の移動が、接合部４２，４３によって抑制できる。接合部４２，４３では、完全に密封されなくてもよい。セパレータ１３内における電解液の流動性の観点から、接合部４２，４３の少なくとも一方では、電解液が通過可能な領域が設けられてもよい。接合部４２，４３は、例えば、超音波溶着部、ヒートシール部、コールドシール部、ギアシール部等である。ギアシール部は、ギアを用いた加圧によって機械的に貼り合わされる部分である。本実施形態では、接合部４２，４３のそれぞれは、第２方向Ｙにおけるセパレータ１３の一端から他端まで延在するギアシール部である。

【0049】

屈曲部４４は、セパレータシート３０において折り返される部分である。屈曲部４４の少なくとも一部は、負極格子体１２ｃに当接し得る。屈曲部４４の一部には、開口部４４ａが設けられる。開口部４４ａは、例えば、セパレータ１３内における電解液の流動性を向上するために設けられる部分である。開口部４４ａは、第２方向Ｙにおいて凸部１２ｅ，１２ｆのいずれにも重ならない位置に設けられる。開口部４４ａは、例えば第３方向Ｚにおけるセパレータ１３の中央部に設けられるが、これに限られない。例えば、屈曲部４４の一部が切断されることによって、開口部４４ａが形成される。

【0050】

シール部４５は、接合部４２，４３と同様に、二つ折りされたセパレータシート３０の状態を維持するための部分である。シール部４５は、主部４１の第１面４１Ａの一部と第２面４１Ｂの一部とを接合する部分である。このため、シール部４５は、第２方向Ｙにおけるセパレータ１３の一端側であって、第１方向Ｘから見て負極１２の外側に位置する。シール部４５は、第２方向Ｙにて負極１２の負極格子体１２ｃに対向し、且つ、第３方向Ｚにおいて負極耳部１２ｄに対向する。蓄電池１においては、少なくともシール部４５は、第２方向Ｙにおいて負極１２よりも蓋９側に位置する。また、シール部４５は、第３方向Ｚに沿って延在している。具体的には、シール部４５は、第３方向Ｚにおけるセパレータ１３の一端から他端に向かって延在しており、主部４１及び接合部４２に設けられる。すなわち、シール部４５の一部は、接合部４２に重なる。

【0051】

以下では、図７を参照しながら、電極群３に含まれる正極１０、負極１２及びセパレータ１３の積層状態の詳細について説明する。図７は、電極群の一部の拡大概略断面図である。図７では、第２方向Ｙに対して直交する断面が示される。

【0052】

上述した図６に示されるように、負極１２はセパレータ１３によって包まれている。このため図７に示されるように、電極群３においては、第１方向Ｘに沿って、正極１０と、セパレータ１３の一部１３ａと、負極１２と、セパレータ１３の他部１３ｂとが順に積層される。加えて、各正極１０は、第１方向Ｘにおいて互いに異なる２つのセパレータ１３に挟まれる。このため各正極１０は、第１方向Ｘにおいて、一のセパレータ１３によって包まれる一の負極１２と、別のセパレータ１３によって包まれる別の負極１２とに挟まれる。一の負極１２と別の負極１２とは互いに同一構成を有し、一のセパレータ１３と別のセパレータ１３とは互いに同一構成を有する。このため、例えば一のセパレータ１３に含まれるベース部３１と、別のセパレータ１３に含まれるベース部３１とは、互いに同一形状を有する。

【0053】

第１方向Ｘにおいて、各セパレータ１３の第１主面３１ａが正極１０に対向し、各セパレータ１３の第２主面３１ｂが負極１２に対向する。このため、電極群３においては、各第１主面３１ａが第１方向Ｘにおいて正極１０に対向する表面として用いられ、各第２主面３１ｂが第１方向Ｘにおいて負極１２に対向する裏面として用いられる。

【0054】

本実施形態では、第１主面３１ａに設けられる複数の突出部３２のそれぞれにおいて、複数のリブ３３のうちの少なくとも一部は、セパレータ１３の厚さ方向において正極１０の筒状体１５と接触する。

【0055】

続いて、本実施形態における蓄電池１の製造方法の一例を簡潔に説明する。まず、セパレータシート３０及び負極１２を準備する。このとき、セパレータシート３０の第２主面３１ｂと負極１２とを対向させる。続いて、セパレータシート３０を二つ折りすることによって、屈曲部４４を形成すると共にセパレータシート３０によって負極１２を挟み込む。このとき、負極１２の負極格子体１２ｃがセパレータシート３０の第２主面３１ｂにて完全に覆われると共に、負極１２の負極耳部１２ｄの一部がセパレータシート３０から露出する。続いて、セパレータシート３０に接合部４２，４３及びシール部４５を形成する。接合部４２，４３は、例えば、ギアシール等によって形成される。シール部４５は、例えば、ホーンを含む超音波溶着装置を用いた超音波溶着等によって形成される。続いて、屈曲部４４に開口部４４ａを形成することによって、負極１２を包むセパレータ１３が形成される。

【0056】

次に、正極１０と、セパレータ１３に包まれる負極１２とのそれぞれを複数準備する。続いて、正極１０と、セパレータ１３に包まれる負極１２とを交互に積層する。このとき、セパレータ１３の厚さ方向において突出部３２と筒状体１５とが重なるように、正極１０、セパレータ１３及び負極１２を第１方向Ｘに重ねる。続いて、正極１０の耳部１０ａに正極ストラップ１７を電気的に接続させると共に、負極１２の負極耳部１２ｄに負極ストラップ１８を電気的に接続させる。これにより、複数の正極１０と、複数の負極１２と、複数のセパレータ１３が含まれる電極群３を形成する。続いて、電極群３を本体８に収容する。続いて、本体８を蓋９によって封止する。このとき、各正極１０を正極端子５Ａと電気的に接続させると共に、各負極１２を負極端子５Ｂと電気的に接続させる。続いて、補水栓６を経由して電解液をケース７内に供給し、初充電を実施する。これにより、蓄電池１が製造される。

【0057】

以上説明したように、本実施形態に係る蓄電池１では、セパレータ１３が突出部３２を有する。突出部３２が第２方向Ｙにおいて所定の間隔をあけて配置された複数のリブ３３を含み、正極１０の筒状体１５と複数のリブ３３のうちの少なくとも一部とが接触する。これにより、蓄電池１では、筒状体１５に対してリブ３３が引っ掛かる（筒状体１５がリブ３３によって係止される）ため、セパレータ１３によって、第２方向Ｙへの筒状体１５の移動が規制される。したがって、蓄電池１では、正極１０の位置ずれを抑制できる。

【0058】

正極１０の位置ずれについて、以下の実験を行った。本実施形態に係る蓄電池１のセパレータ１３と、比較例のセパレータを準備した。比較例のセパレータは、第２方向Ｙにおいて連続するリブからなる突出部を有する。当該リブは、第２方向Ｙに沿って延在している。本実施形態に係るセパレータ１３上にリブ３３と対向するように正極１０を配置し、正極１０に重りをつけて、セパレータ１３に対して正極１０が移動（摺動）を開始する重りの重量を確認した。同様に、較例に係るセパレータ上にリブと対向するように正極１０を配置し、正極１０に重りをつけて、比較例のセパレータに対して正極１０が移動（摺動）を開始する重りの重量を確認した。本実施形態に係るセパレータ１３では、重りが３１３．３ｇで正極１０が移動した。比較例に係るセパレータでは、重りが２７１．５ｇで正極１０が移動した。これらの結果により、本実施形態に係るセパレータ１３では、正極１０の移動を抑制できることが確認できた。したがって、本実施形態に蓄電池１では、上記のセパレータ１３を備えることにより、正極１０の位置ずれが抑制できる。

【0059】

本実施形態に係る蓄電池１では、複数のリブ３３のそれぞれは、先細りの形状を呈している。この構成では、正極１０の筒状体１５に対してリブ３３が引っ掛かりやすくなる。したがって、正極１０の位置ずれをより一層抑制できる。

【0060】

本実施形態に係る蓄電池１では、複数の突出部３２が第３方向Ｚにおいて配置されている数は、複数の筒状体１５の本数よりも多い。この構成では、正極１０の筒状体１５とリブ３３とをより確実に接触させることができる。

【0061】

本実施形態に係る蓄電池１では、筒状体１５の外表面に窪みが設けられていてもよいし、筒状体１５の外表面に凹凸が設けられていてもよい。この構成では、正極１０の筒状体１５に対してリブ３３が引っ掛かりやすくなる。したがって、正極１０の位置ずれをより一層抑制できる。

【0062】

本実施形態に係る蓄電池１では、複数のリブ３３は、第１方向Ｘから見て、千鳥状に配置されている。この構成では、正極の筒状体に対してリブが引っ掛かりやすくなる。したがって、正極の位置ずれをより一層抑制できる。

【0063】

以下では、図８～図１０を参照しながら、上記実施形態の変形例について説明する。以下の変形例において、上記実施形態と重複する箇所の説明は省略する。したがって以下では、上記実施形態と異なる箇所を主に説明する。

【0064】

図８は、第１変形例に係る筒状体を示す概略図である。図８に示されるように、筒状体１５Ａは、帯状基材５０の巻回物（スパイラルチューブ）であり、例えば円筒形状を有する。筒状体１５Ａは、楕円筒形状を有してもよいし、多角形筒形状を有してもよい。図８においては、筒状体１５Ａの軸方向が第２方向Ｙに相当し、筒状体１５Ａの径方向が第１方向Ｘ及び第３方向Ｚに相当する。筒状体１５Ａは、帯状基材５０によって構成される筒状本体部５１と、筒状本体部５１よりも厚い肉厚部５２とを有する。筒状本体部５１は、第２方向Ｙに沿って延在する筒状部分である。

【0065】

肉厚部５２は、帯状基材５０の一部と別の一部とが重なる部分に相当し、例えば第２方向Ｙに沿ってらせん状に延在する。第２方向Ｙから見て、肉厚部５２は、帯状基材５０よりも外部に向かって突出する。換言すると、第２方向Ｙから見て、肉厚部５２は、筒状本体部５１よりも径方向外側に向かって突出する。筒状体１５Ａのイオン伝導性等の観点から、肉厚部５２の表面積は、筒状体１５Ａの外周面の表面積のうち５０％未満でもよいし、４０％以下でもよいし、３０％以下でもよいし、２０％以下でもよい。活物質の露出を防止する観点から、肉厚部５２の表面積は、筒状体１５Ａの外周面の表面積のうち３％以上でもよいし、５％以上でもよいし、１０％以上でもよい。なお、筒状体１５Ａの外周面は、第２方向Ｙにおける筒状体１５Ａの各端面を含まない。

【0066】

図９は、第１変形例に係る電極群の一部の拡大概略断面図である。図９では、第３方向Ｚに対して直交する電極群の断面が示される。図９に示されるように、電極群３Ａの正極１０Ａに含まれる筒状体１５Ａは、上記実施形態と同様に、第１方向Ｘにおいて互いに異なる２つのセパレータ１３によって挟まれる。電極群３Ａでは、筒状体１５Ａは、上記２つのセパレータ１３に接触する。上述したように、筒状体１５Ａの肉厚部５２は、筒状本体部５１よりも径方向外側に向かって突出する。このため、肉厚部５２とリブ３３とが係合し得る。

【0067】

以上に説明した第１変形例においても、上記実施形態と同様の作用効果が奏される。加えて第１変形例では、筒状体１５Ａは、筒状本体部５１と、筒状本体部５１よりも厚い肉厚部５２とを有する。このため、肉厚部５２とリブ３３とが係合し得るので、正極１０の位置ずれがより一層抑制される。

【0068】

図１０は、第２変形例に係る電極群の一部の拡大概略断面図である。図１０では、第２方向Ｙに対して直交する断面が示される。図１０に示されるように、電極群３Ｂに含まれるセパレータ１３Ａのベース部３１Ａには、セパレータ１３Ａの厚さ方向において第２主面３１ｂから負極１２に向かって突出する複数の突出部（第２突出部）３４が設けられる。第２変形例では、各突出部３４は、第１方向Ｘに沿って突出する。

【0069】

複数の突出部３４は、突出部３２と同様に、第３方向Ｚに沿ってベース部３１Ａ上に配列されている。複数の突出部３４のそれぞれは、互いに離間する複数のリブ（第２リブ）３５の群から構成される。このため、各突出部３４は、第１主面３１ａから突出している部分（すなわち、リブ３５）と、第１主面３１ａから突出していない部分（すなわち、リブ３５同士が離間する隙間）とを含む。

【0070】

複数のリブ３５は、第２主面３１ｂから突出する突起であり、第２主面３１ｂに直交する方向から見て第２主面３１ｂ上に千鳥状に設けられる。このため、リブ３３と同様に、第３方向Ｚにおいて隣り合う２つの突出部３４において、一方の突出部３４に含まれるリブ３５と、他方の突出部３４に含まれるリブ３５とは、第３方向Ｚにおいて互いに重ならない。各突出部３４において、複数のリブ３５は、第２方向Ｙに沿って周期的に配列されており、互いに離間している。第１方向Ｘから見て、各リブ３５は略矩形状を有するが、これに限られない。また、第２方向Ｙに対して直交するリブ３５の断面は、矩形状を呈するが、これに限られない。当該断面は、例えば、台形状でもよいし、逆台形状でもよい。リブ３５の大きさの範囲は、例えばリブ３３の大きさの範囲と同一である。

【0071】

突出部３２，３４は、セパレータ１３Ａの厚さ方向において互いに重なる。加えて、突出部３２に含まれる各リブ３３は、当該厚さ方向において突出部３４に含まれる各リブ３５に重なる。このため、リブ３３が設けられる箇所におけるセパレータ１３Ａの厚さは、リブ３３の高さと、ベース部３１Ａの厚さと、リブ３５の高さとの合計に相当する。一方、リブ３３が設けられない箇所におけるセパレータ１３Ａの厚さは、ベース部３１Ａの厚さ、もしくは、ベース部３１Ａの厚さとリブ３５の高さとの合計に相当する。なお、ベース部３１Ａの厚さは、特に限定されないが、例えば上記実施形態よりも５％以上５０％以下程度薄くてもよい。

【0072】

電極群３Ｂにおいて、各セパレータ１３Ａに含まれる複数の突出部３４の少なくとも一部は、負極１２に接触する。より具体的には、リブ３５の少なくとも一部は、負極１２に接触する。

【0073】

以上に説明した第２変形例においても、上記実施形態と同様の作用効果が奏される。加えて第２変形例では、セパレータ１３Ａのベース部３１Ａには、セパレータ１３Ａの厚さ方向において第２主面３１ｂから負極１２に向かって突出する複数の突出部３４が設けられている。これにより、負極１２と突出部３４のリブ３５とが接触する。化成後の負極１２の表面には、凹凸が設けられる。そのため、負極１２に対してリブ３５が引っ掛かる（負極１２がリブ３５によって係止される）ため、セパレータ１３Ａによって、第２方向Ｙへの負極１２の移動も規制される。したがって、蓄電池１では、正極１０及び負極１２の位置ずれを抑制できる。

【0074】

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

【0075】

上記実施形態及び上記変形例では、第２方向に沿ってセパレータシートが二つ折りされているが、これに限られない。例えば、電極群の寸法等によっては、第１方向に沿ってセパレータシートが二つ折りされてもよい。この場合、セパレータの屈曲部に開口部が設けられなくてもよい。

【0076】

上記実施形態及び上記変形例では、セパレータは袋状加工物であるが、これに限られない。例えば、セパレータは筒状加工物でもよい。この場合、第２方向における両側にシール部が設けられてもよいし、第２方向における一方側のみにシール部が設けられてもよい。

【0077】

上記実施形態及び上記変形例では、セパレータは１枚のセパレータシートから形成されるが、これに限られない。例えば、セパレータは、複数枚のセパレータシートから形成されてもよい。この場合、第１方向におけるセパレータの両端側にシール部が形成されてもよいし、第１方向における一方側のみにシール部が形成されてもよい。また、第２方向におけるセパレータの両側に接合部が形成されてもよいし、第２方向における一方側のみに接合部が形成されてもよい。よって、セパレータが複数枚のセパレータシートから形成される場合、当該セパレータは、袋状加工物でもよいし、筒状加工物でもよいし、袋状加工物及び筒状加工物とは異なる加工物でもよい。

【0078】

上記実施形態及び上記変形例では、ケース内には複数のセパレータが含まれるが、これに限られない。例えば、電極群に含まれる複数の正極と複数の負極とは、１枚のセパレータシートによって隔てられてもよい。この場合、例えば、セパレータシートは、配列方向において蛇腹状に折りたたまれる。電極群においては、正極は、蛇腹状のセパレータシートの第１主面にて挟まれるように配置され、負極は、当該セパレータシートの第２主面にて挟まれるように配置される。

【0079】

上記実施形態及び上記各変形例では、電動車として、フォークリフト１００を一例に説明した。しかし、電動車は、例えば、ゴルフカート等であってもよい。また、フォークリフト１００に組電池２００が搭載されている形態を一例に説明したが、蓄電池１が搭載されていてもよい。

【符号の説明】

【0080】

１…蓄電池、３，３Ａ，３Ｂ…電極群、１０，１０Ａ…正極、１２…負極、１４…集電体、１３，１３Ａ…セパレータ、１５，１５Ａ…筒状体、３１，３１Ａ…ベース部、３２…突出部（第１突出部）、３３…リブ（第１リブ）、３４…突出部（第２突出部）、３５…リブ（第２リブ）、５２…肉厚部、１００…フォークリフト（電動車）、２００…組電池、Ｘ…第１方向、Ｙ…第２方向、Ｚ…第３方向。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】