特開 2024-111477 蓄電デバイス及び蓄電デバイスの製造方法

(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】P2024111477

(43)【公開日】2024-08-19

(54)【発明の名称】蓄電デバイス及び蓄電デバイスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20240809BHJP

   H01M 10/052 20100101ALI20240809BHJP

   H01M 10/058 20100101ALI20240809BHJP

   H01M 50/103 20210101ALI20240809BHJP

   H01M 50/15 20210101ALI20240809BHJP

   H01G 11/82 20130101ALI20240809BHJP

   H01G 11/84 20130101ALI20240809BHJP

【ＦＩ】

H01M10/04 Z

H01M10/052

H01M10/058

H01M50/103

H01M50/15

H01G11/82

H01G11/84

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023016001

(22)【出願日】2023-02-06

(71)【出願人】

【識別番号】520184767

【氏名又は名称】プライムプラネットエナジー＆ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】内田 陽三

(72)【発明者】

【氏名】藤村 哲史

【テーマコード（参考）】

5E078

5H011

5H028

5H029

【Ｆターム（参考）】

5E078AA01

5E078AB01

5E078HA21

5E078HA22

5H011CC06

5H011DD12

5H028AA07

5H028BB04

5H028BB15

5H028CC24

5H028HH09

5H029AJ05

5H029AJ14

5H029BJ02

5H029CJ03

5H029CJ05

5H029CJ28

5H029DJ02

5H029HJ12

5H029HJ15

(57)【要約】

【課題】蓄電デバイス自身によって電極体の電極積層部を電極体厚み方向に弾性的に圧縮してなる蓄電デバイス等を提供すること。
【解決手段】蓄電デバイス１は、ケース１０が、第２主壁部１２及び４つの側壁部１３～１６をなす有底角筒状の本体部材２１と第１主壁部１１をなす矩形状の蓋部材３１とを有し、第１主壁部１１と第２主壁部１２とで電極体５０の電極積層部５０ｅを弾性的に圧縮してなる。蓄電デバイス１は、電極積層部５０ｅの圧縮量Ｃと電極積層部５０ｅに掛かる面圧Ｐとの関係を示すグラフＧＦ１において、点（ｃ１，ｐ１）における接線ＴＬ１の傾きが、原点（０，０）と（ｃ１，ｐ１）とを結ぶ仮想直線ＶＬの傾き（ｐ１／ｃ１）以下となる弾性特性を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケースと、
上記ケース内に収容された電極体と、を備え、
上記ケースは、直方体箱状で、矩形状の第１主壁部、上記第１主壁部に対向する矩形状の第２主壁部、及び、上記第１主壁部と上記第２主壁部との間を結び、ケース厚み方向に延びる矩形状の４つの側壁部を有し、
上記電極体は、電極板を含み、上記電極板が電極体厚み方向に積層された直方体状の電極積層部を有し、上記電極体厚み方向が上記ケース厚み方向に平行な姿勢で上記ケース内に収容されてなる
蓄電デバイスであって、
上記ケースは、
上記第２主壁部及び４つの上記側壁部をなし、４つの上記側壁部で構成された矩形状の開口部を有する有底角筒状の本体部材と、
上記第１主壁部をなし、上記本体部材の上記開口部の開口周縁部に全周にわたり蓋周縁部が接合された矩形状の蓋部材と、を有し、
上記ケースの上記第１主壁部と上記第２主壁部とで、上記電極体の上記電極積層部を上記電極体厚み方向に弾性的に圧縮してなり、
上記蓄電デバイスは、
上記電極体が上記ケース内に収容された状態における、上記電極積層部の圧縮量ＣをＣ＝ｃ１、上記電極積層部に掛かる面圧ＰをＰ＝ｐ１としたとき、
横軸を上記圧縮量Ｃ、縦軸を上記面圧Ｐとする、上記圧縮量Ｃと上記面圧Ｐとの関係を示すグラフにおいて、点（ｃ１，ｐ１）における接線の傾きが、原点（０，０）と（ｃ１，ｐ１）とを結ぶ仮想直線の傾き（ｐ１／ｃ１）以下となる弾性特性を有する
蓄電デバイス。

【請求項2】

ケースと、
上記ケース内に収容された電極体と、を備え、
上記ケースは、直方体箱状で、矩形状の第１主壁部、上記第１主壁部に対向する矩形状の第２主壁部、及び、上記第１主壁部と上記第２主壁部との間を結び、ケース厚み方向に延びる矩形状の４つの側壁部を有し、
上記電極体は、電極板を含み、上記電極板が電極体厚み方向に積層された直方体状の電極積層部を有し、上記電極体厚み方向が上記ケース厚み方向に平行な姿勢で上記ケース内に収容されてなり、
上記ケースは、
上記第２主壁部及び４つの上記側壁部をなし、４つの上記側壁部で構成された矩形状の開口部を有する有底角筒状の本体部材と、
上記第１主壁部をなし、上記本体部材の上記開口部の開口周縁部に全周にわたり蓋周縁部が接合された矩形状の蓋部材と、を有し、
上記ケースの上記第１主壁部と上記第２主壁部とで、上記電極体の上記電極積層部を上記電極体厚み方向に弾性的に圧縮してなり、
上記蓄電デバイスは、
上記電極体が上記ケース内に収容された状態における、上記電極積層部の圧縮量ＣをＣ＝ｃ１、上記電極積層部に掛かる面圧ＰをＰ＝ｐ１としたとき、
横軸を上記圧縮量Ｃ、縦軸を上記面圧Ｐとする、上記圧縮量Ｃと上記面圧Ｐとの関係を示すグラフにおいて、点（ｃ１，ｐ１）における接線の傾きが、原点（０，０）と（ｃ１，ｐ１）とを結ぶ仮想直線の傾き（ｐ１／ｃ１）以下となる弾性特性を有する
蓄電デバイスの製造方法であって、
上記本体部材内に上記電極体を収容する収容工程と、
上記本体部材内に収容された上記電極体上に上記蓋部材を配置し、上記蓋部材がなす上記第１主壁部及び上記本体部材の上記第２主壁部に外部の力を掛けて、上記電極体の上記電極積層部を上記電極体厚み方向に押圧し圧縮する押圧圧縮工程と、
上記電極体を押圧し圧縮した状態で、上記蓋部材の上記蓋周縁部を上記本体部材の上記開口部の上記開口周縁部に全周にわたり接合し、上記ケースを形成する接合工程と、
上記接合工程の後、上記外部の力を解除する解除工程と、を備える
蓄電デバイスの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直方体箱状のケース内に電極体が収容された角形の蓄電デバイス、及び、この蓄電デバイスの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

直方体箱状のケース内に電極体が収容された角形電池のうち、特に、車両等に搭載され、長期間にわたり使用される電池では、充放電サイクル特性を向上させるなどの理由から、一般に電池を、一対のエンドプレート及び複数の拘束バンドからなる電池外部の拘束部材を用いて外部拘束している。これにより、ケース内に収容された電極体の電極積層部を電極体厚み方向に押圧した状態としている。関連する従来技術として、例えば特許文献１が挙げられる（特許文献１の図１等を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１７３８９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、拘束部材を用いて電池を外部拘束すると、コスト高になる、体格が大きくなる、重量が増える、部品点数が増えるなどの課題がある。

【0005】

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、蓄電デバイス自身によって電極体の電極積層部を電極体厚み方向に弾性的に圧縮してなる蓄電デバイス、及び、蓄電デバイスの製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）上記課題を解決するための本発明の一態様は、ケースと、上記ケース内に収容された電極体と、を備え、上記ケースは、直方体箱状で、矩形状の第１主壁部、上記第１主壁部に対向する矩形状の第２主壁部、及び、上記第１主壁部と上記第２主壁部との間を結び、ケース厚み方向に延びる矩形状の４つの側壁部を有し、上記電極体は、電極板を含み、上記電極板が電極体厚み方向に積層された直方体状の電極積層部を有し、上記電極体厚み方向が上記ケース厚み方向に平行な姿勢で上記ケース内に収容されてなる蓄電デバイスであって、上記ケースは、上記第２主壁部及び４つの上記側壁部をなし、４つの上記側壁部で構成された矩形状の開口部を有する有底角筒状の本体部材と、上記第１主壁部をなし、上記本体部材の上記開口部の開口周縁部に全周にわたり蓋周縁部が接合された矩形状の蓋部材と、を有し、上記ケースの上記第１主壁部と上記第２主壁部とで、上記電極体の上記電極積層部を上記電極体厚み方向に弾性的に圧縮してなり、上記蓄電デバイスは、上記電極体が上記ケース内に収容された状態における、上記電極積層部の圧縮量ＣをＣ＝ｃ１、上記電極積層部に掛かる面圧ＰをＰ＝ｐ１としたとき、横軸を上記圧縮量Ｃ、縦軸を上記面圧Ｐとする、上記圧縮量Ｃと上記面圧Ｐとの関係を示すグラフにおいて、点（ｃ１，ｐ１）における接線の傾きが、原点（０，０）と（ｃ１，ｐ１）とを結ぶ仮想直線の傾き（ｐ１／ｃ１）以下となる弾性特性を有する蓄電デバイスである。

【0007】

上述の蓄電デバイスは、ケースの第１主壁部と第２主壁部とで、電極体の電極積層部を電極体厚み方向に弾性的に圧縮している。即ち、この蓄電デバイスは、蓄電デバイス自身によって電極体の電極積層部を弾性的に圧縮している自己圧縮型である。このため、蓄電デバイスの使用に際して別途、拘束部材を用いなくて済む、或いは、簡易な拘束部材による外部拘束で足りる。
更に上述の蓄電デバイスは、ケースが、第２主壁部及び４つの側壁部をなす本体部材に、第１主壁部をなす蓋部材を接合したものであるため、後述するように自己圧縮型の蓄電デバイスを容易に製造でき、安価な蓄電デバイスとすることができる。

【0008】

ところで、電極体には、電極体毎に電極積層部の厚みバラツキがある。このため、自己圧縮型の蓄電デバイスにおいては、蓄電デバイス毎に、電極積層部の圧縮量Ｃが異なり、電極積層部に掛かる面圧Ｐも異なる。電極積層部に掛かる面圧Ｐのバラツキが大きいと、蓄電デバイスの性能（充放電サイクル特性など）のバラツキも大きくなってしまう。
これに対し、上述の蓄電デバイスは、電極体の圧縮量Ｃと面圧Ｐとの関係を示すグラフにおいて、点（ｃ１，ｐ１）における接線の傾きが、原点（０，０）と（ｃ１，ｐ１）とを結ぶ仮想直線の傾き（ｐ１／ｃ１）以下となる弾性特性を有する。即ち、点（ｃ１，ｐ１）において、圧縮量Ｃの微小変化ΔＣによって生じる面圧Ｐの微小変化ΔＰの比（ΔＰ／ΔＣ：接線の傾き）が、仮想直線の傾きｐ１／ｃ１以下であることから、この蓄電デバイスでは、蓄電デバイス毎に圧縮量Ｃにバラツキが生じても、電極積層部に掛かる面圧Ｐのバラツキを小さくすることができる。このため、蓄電デバイスの性能（充放電サイクル特性など）のバラツキを小さくすることができる。

【0009】

なお、「蓄電デバイス」としては、例えば、リチウムイオン二次電池等の二次電池や、リチウムイオンキャパシタ等のキャパシタ、全固体電池などが挙げられる。
また上述の蓄電デバイスにおいて、ケースの第１主壁部と電極体の電極積層部との間や、ケースの第２主壁部と電極体の電極積層部との間に、金属製や樹脂製の、平板や波板などからなる介在部材が介在していてもよい。

【0010】

（２）また他の態様は、ケースと、上記ケース内に収容された電極体と、を備え、上記ケースは、直方体箱状で、矩形状の第１主壁部、上記第１主壁部に対向する矩形状の第２主壁部、及び、上記第１主壁部と上記第２主壁部との間を結び、ケース厚み方向に延びる矩形状の４つの側壁部を有し、上記電極体は、電極板を含み、上記電極板が電極体厚み方向に積層された直方体状の電極積層部を有し、上記電極体厚み方向が上記ケース厚み方向に平行な姿勢で上記ケース内に収容されてなり、上記ケースは、上記第２主壁部及び４つの上記側壁部をなし、４つの上記側壁部で構成された矩形状の開口部を有する有底角筒状の本体部材と、上記第１主壁部をなし、上記本体部材の上記開口部の開口周縁部に全周にわたり蓋周縁部が接合された矩形状の蓋部材と、を有し、上記ケースの上記第１主壁部と上記第２主壁部とで、上記電極体の上記電極積層部を上記電極体厚み方向に弾性的に圧縮してなり、上記蓄電デバイスは、上記電極体が上記ケース内に収容された状態における、上記電極積層部の圧縮量ＣをＣ＝ｃ１、上記電極積層部に掛かる面圧ＰをＰ＝ｐ１としたとき、横軸を上記圧縮量Ｃ、縦軸を上記面圧Ｐとする、上記圧縮量Ｃと上記面圧Ｐとの関係を示すグラフにおいて、点（ｃ１，ｐ１）における接線の傾きが、原点（０，０）と（ｃ１，ｐ１）とを結ぶ仮想直線の傾き（ｐ１／ｃ１）以下となる弾性特性を有する蓄電デバイスの製造方法であって、上記本体部材内に上記電極体を収容する収容工程と、上記本体部材内に収容された上記電極体上に上記蓋部材を配置し、上記蓋部材がなす上記第１主壁部及び上記本体部材の上記第２主壁部に外部の力を掛けて、上記電極体の上記電極積層部を上記電極体厚み方向に押圧し圧縮する押圧圧縮工程と、上記電極体を押圧し圧縮した状態で、上記蓋部材の上記蓋周縁部を上記本体部材の上記開口部の上記開口周縁部に全周にわたり接合し、上記ケースを形成する接合工程と、上記接合工程の後、上記外部の力を解除する解除工程と、を備える蓄電デバイスの製造方法である。

【0011】

従来の角形電池では、ケースの第１主壁部、第２主壁部及び３つの側壁部をなす有底角筒状の本体部材と、１つの側壁部をなす蓋部材とにより、ケースを構成している。このような形態の電池では、自己圧縮型の電池を製造するのが難しい。本体部材の第１主壁部と第２主壁部との間隙は、組立後の電池において電極体を押圧し圧縮するべく、電極体の厚み、或いは前述の介在部材がある電池では、電極体及び介在部材を合わせた厚みよりも狭くするため、本体部材内に電極体等を挿入するのが難しいからである。

【0012】

これに対し、上述の蓄電デバイスの製造方法では、収容工程で、まず第２主壁部及び４つの側壁部をなす有底角筒状の本体部材内に、電極体を収容するので、容易に本体部材内に電極体を収容できる。そしてその後、上述の押圧圧縮工程、接合工程及び解除工程を行うことにより、蓄電デバイス自身によって電極体の電極積層部を弾性的に圧縮した自己圧縮型の蓄電デバイスを、容易に製造できる。

【0013】

なお、「接合工程」において蓋部材を本体部材に接合する手法としては、例えば、レーザ溶接等の溶接による接合や、加締めによる接合などが挙げられる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態に係る電池の斜視図である。

【図2】実施形態に係る電池の分解斜視図である。

【図3】実施形態に係る電池のケース幅方向及びケース厚み方向に沿う、図１及び図４におけるＡ－Ａ矢視断面図である。

【図4】実施形態に係る電池のうち、ケースの第１主壁部（第２主壁部）の厚み方向内側から見た平面図である。

【図5】実施形態に係る電極体の斜視図である。

【図6】比較形態に係る電池及び実施形態に係る電池について、電極体の圧縮量Ｃと電極体に掛かる面圧Ｐとの関係を示すグラフである。

【図7】実施形態に係る電池の製造方法のフローチャートである。

【図8】実施形態に係る電池の製造方法に関し、収容工程において、本体部材内に電極体を収容した様子を示す説明図である。

【図9】実施形態に係る電池の製造方法に関し、押圧圧縮工程において、外部の力を掛けて、電極体を電極体厚み方向に押圧する様子を示す説明図である。

【図10】実施形態に係る電池の製造方法に関し、接合工程において、蓋部材の蓋周縁部を本体部材の開口周縁部にレーザ溶接する様子を示す説明図である。

【図11】比較形態に係る電池の図３に対応する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に本実施形態に係る電池（蓄電デバイス）１の斜視図を、図２に電池１の分解斜視図を、図３に電池１の断面図を示す。更に図４に電池１のうち、第１主壁部１１（第２主壁部１２）の厚み方向内側ＣＨ３から見た平面図を示す。また図５に電極体５０の斜視図を示す。なお、以下では、ケース高さ方向ＡＨ、ケース幅方向ＢＨ、ケース厚み方向ＣＨ、電極体軸線方向ＤＨ、電極体幅方向ＥＨ及び電極体厚み方向ＦＨを、図１～図５に示す方向と定めて説明する。この電池１は、ハイブリッドカーやプラグインハイブリッドカー、電気自動車等の車両などに搭載される角形（直方体状）で密閉型のリチウムイオン二次電池である。

【0016】

電池１は、ケース１０と、ケース１０内に収容された扁平状捲回型の電極体５０と、ケース１０にそれぞれ支持された正極端子６０及び負極端子７０等から構成されている。電極体５０は、ケース１０内で、絶縁フィルムからなる袋状の図示しない絶縁ホルダに覆われている。またケース１０内には、電解液３が収容されており、その一部は電極体５０内に含浸され、残りはケース１０の下壁部である第２側壁部１４上に溜まっている。

【0017】

このうちケース１０は、金属（本実施形態ではアルミニウム）からなる。このケース１０は、直方体箱状であり、各々矩形状をなす第１主壁部１１、第２主壁部１２及び４つの側壁部１３～１６（第１側壁部１３、第２側壁部１４、第３側壁部１５及び第４側壁部１６）を有する。
第１主壁部１１及び第２主壁部１２は、側壁部１３～１６よりも面積が広い。第１主壁部１１及び第２主壁部１２は互いに対向しており、第１主壁部１１がケース厚み方向ＣＨの一方側ＣＨ１（図１及び図２中、右手前側、図３中、上側）、第２主壁部１２はケース厚み方向ＣＨの他方側ＣＨ２（図１及び図２中、左奥側、図３中、下側）に位置する。

【0018】

一方、側壁部１３～１６は、第１主壁部１１と第２主壁部１２との間を結んで、ケース厚み方向ＣＨにそれぞれ延びている。第１側壁部１３と第２側壁部１４は互いに対向しており、第１側壁部１３がケース高さ方向ＡＨの上側ＡＨ１、第２側壁部１４がケース高さ方向ＡＨの下側ＡＨ２に位置する。また第３側壁部１５と第４側壁部１６は互いに対向しており、第３側壁部１５がケース幅方向ＢＨの一方側ＢＨ１、第４側壁部１６がケース幅方向ＢＨの他方側ＢＨ２に位置する。

【0019】

ケース１０の上壁部でもある第１側壁部１３には、ケース１０の内圧が開弁圧を超えたときに破断して開弁する安全弁１７が設けられている。また第１側壁部１３には、ケース１０の内外を連通する注液孔１３ｋが設けられており、アルミニウムからなる円板状の封止部材１８で気密に封止されている。
更に第１側壁部１３のうち、ケース幅方向ＢＨの一方側ＢＨ１の端部近傍には、正極端子６０が固設されている。具体的には、正極端子６０は、アルミニウムからなる複数の金属部材を加締め接続してなり、複数の樹脂部材からなる樹脂部６５を介して、第１側壁部１３と絶縁された状態で第１側壁部１３に固設されている。この正極端子６０は、ケース１０内で、電極体５０の正極集電部５０ｃに接続し導通する一方、第１側壁部１３を貫通して電池外部まで延びている。

【0020】

また第１側壁部１３のうち、ケース幅方向ＢＨの他方側ＢＨ２の端部近傍には、負極端子７０が固設されている。具体的には、負極端子７０は、銅からなる複数の金属部材を加締め接続してなり、複数の樹脂部材からなる樹脂部７５を介して、第１側壁部１３と絶縁された状態で第１側壁部１３に固設されている。この負極端子７０は、ケース１０内で、電極体５０の負極集電部５０ｄに接続し導通する一方、第１側壁部１３を貫通して電池外部まで延びている。

【0021】

ケース１０の第１主壁部１１は、第１主壁部１１の周囲部１１ｓを除く、第１主壁部１１の中央部分に平面視矩形状の押圧凸部１１ｅを有する。この押圧凸部１１ｅは、その全体がケース厚み方向ＣＨの厚み方向内側ＣＨ３に向けて（電極体５０の電極積層部５０ｅに向けて）突出しており、ケース１０の第１主壁部１１及び第２主壁部１２による弾性的な圧縮により、電極体５０の電極積層部５０ｅを電極体厚み方向ＦＨに押圧している。
またケース１０の第２主壁部１２は、第２主壁部の周囲部１２ｓを除く、第２主壁部１２の中央部分に平面視矩形状の押圧凸部１２ｅを有する。この押圧凸部１２ｅは、その全体がケース厚み方向ＣＨの厚み方向内側ＣＨ３に向けて（電極体５０の電極積層部５０ｅに向けて）突出しており、ケース１０の第１主壁部１１及び第２主壁部１２による弾性的な圧縮により、電極体５０の電極積層部５０ｅを電極体厚み方向ＦＨに押圧している。

【0022】

ケース１０は、矩形状の開口部２１ｃを有する有底角筒状の本体部材２１と、矩形状の蓋部材３１とから構成されている。このうち本体部材２１は、前述の第２主壁部１２及び４つの側壁部１３～１６をなし、本体部材２１の開口部２１ｃは、４つの側壁部１３～１６で構成されている。一方、蓋部材３１は、前述の第１主壁部１１をなし、本体部材２１の開口部２１ｃを閉塞している。具体的には、蓋部材３１の蓋周縁部３１ｆが全周にわたり本体部材２１の開口部２１ｃの開口周縁部２１ｆに接合（溶接）されている。

【0023】

次に電極体５０について説明する（図１～図３及び図５参照）。この電極体５０は、帯状の正極板（電極板）５１と帯状の負極板（電極板）５４とを、帯状で樹脂製の多孔質膜からなる一対のセパレータ５７を介して互いに重ね、捲回軸線ＤＸの周りに円筒状に捲回した後、扁平状にプレスしたものである。即ち、電極体５０は、電極体幅方向ＥＨの両端部にそれぞれ位置する一対の電極Ｒ部５０ｒと、これらの間に位置する電極積層部５０ｅとを有する。電極Ｒ部５０ｒは、正極板５１、負極板５４及びセパレータ５７が半円筒状に屈曲しつつ重なった半円柱状の部位である。一方、電極積層部５０ｅは、正極板５１、負極板５４及びセパレータ５７が平板状に電極体厚み方向ＦＨに積層された直方体状の部位である。更に電極体５０は、捲回軸線ＤＸに沿う電極体軸線方向ＤＨの一方側ＤＨ１の端部に、後述する正極集電部５０ｃを、電極体軸線方向ＤＨの他方側ＤＨ２の端部に、後述する負極集電部５０ｄを有する。

【0024】

電極体５０は、電極体軸線方向ＤＨがケース幅方向ＢＨに平行で、電極体幅方向ＥＨがケース高さ方向ＡＨに平行で、電極体厚み方向ＦＨがケース厚み方向ＣＨに平行な姿勢で、ケース１０内に収容されている。また電極体５０は、電極体厚み方向ＦＨ（ケース厚み方向ＣＨ）に圧縮された状態で、ケース１０内に収容されている。即ち、電池１は、自己圧縮型の電池であり、ケース１０が弾性変形し、ケース１０の第１主壁部１１と第２主壁部１２とで、電極体５０の電極積層部５０ｅを電極体厚み方向ＦＨに弾性的に圧縮している。

【0025】

正極板５１は、帯状のアルミニウム箔からなる正極集電箔５２を有する。この正極集電箔５２の両主面上には、それぞれリチウムイオンを吸蔵及び放出可能な正極活物質粒子を含む正極活物質層５３が帯状に形成されている。正極板５１のうち、幅方向の片方の端部は、正極集電箔５２上に正極活物質層５３が存在せず、正極集電箔５２が露出している。この正極集電箔５２の露出部は、電極体５０において、電極積層部５０ｅから電極体軸線方向ＤＨの一方側ＤＨ１に渦巻き状をなして突出し、前述の正極集電部５０ｃを形成している。正極集電部５０ｃは、正極端子６０と接続している。

【0026】

負極板５４は、帯状の銅箔からなる負極集電箔５５を有する。この負極集電箔５５の両主面上には、それぞれリチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極活物質粒子を含む負極活物質層５６が帯状に形成されている。負極板５４のうち、幅方向の片方の端部は、負極集電箔５５上に負極活物質層５６が存在せず、負極集電箔５５が露出している。この負極集電箔５５の露出部は、電極体５０において、電極積層部５０ｅから電極体軸線方向ＤＨの他方側ＤＨ２に渦巻き状をなして突出し、前述の負極集電部５０ｄを形成している。負極集電部５０ｄは、負極端子７０と接続している。

【0027】

ここで、比較形態に係る電池９００と本実施形態に係る電池１の弾性特性について説明する。まず比較形態の電池９００について説明する（図１１参照）。この電池９００は、実施形態と同様の電極体５０を備えるが、ケース９１０の形態が実施形態のケース１０とは異なる。具体的には、比較形態のケース９１０のうち、４つの側壁部（第１側壁部（不図示）、第２側壁部（不図示）、第３側壁部９１５及び第４側壁部９１６）は、実施形態のケース１０の４つの側壁部（第１側壁部１３、第２側壁部１４、第３側壁部１５及び第４側壁部１６）と同様である。一方、比較形態のケース９１０の第１主壁部９１１は、実施形態１の押圧凸部１１ｅのような凸部を有さず、平板状である。またケース９１０の第２主壁部９１２も、実施形態１の押圧凸部１２ｅのような凸部を有さず、平板状である。この比較形態の電池９００も、自己圧縮型の電池であり、ケース９１０が弾性変形し、ケース９１０の第１主壁部９１１と第２主壁部９１２とで、電極体５０の電極積層部５０ｅを電極体厚み方向ＦＨに弾性的に圧縮している。

【0028】

次に比較形態の電池９００及び本実施形態の電池１のそれぞれについて、電極体５０の電極積層部５０ｅの圧縮量Ｃと電極積層部５０ｅに掛かる面圧Ｐとの関係を調査した。その結果を図６に示す。電極体５０がケース９１０またはケース１０内に収容された状態における、即ち、完成された電池９００または電池１における、電極体５０の電極積層部５０ｅの圧縮量Ｃ（ｍｍ）をＣ＝ｃ１、電極積層部５０ｅに掛かっている面圧Ｐ（ＭＰａ）をＰ＝ｐ１とする。

【0029】

電極体５０には、電極体５０毎に電極積層部５０ｅの厚みバラツキがある。このため、電池９００毎に、電極積層部５０ｅの圧縮量Ｃが異なり、電極積層部５０ｅに掛かる面圧Ｐも異なる。また電池１毎に、電極積層部５０ｅの圧縮量Ｃが異なり、電極積層部５０ｅに掛かる面圧Ｐも異なる。なお、比較形態の電池９００においても、実施形態の電池１においても、圧縮量ｃ１の平均値はｃ１＝１．０ｍｍ、面圧ｐ１の平均値はｐ１＝７．０ＭＰａとなっている。

【0030】

まず比較形態の電池９００では、図６中に太線の破線でグラフＧＦ２を示すように、電極積層部５０ｅの圧縮量Ｃが大きくなるほど、電極積層部５０ｅに掛かる面圧Ｐが大きくなる。具体的には、圧縮量Ｃが大きくなるに連れて、面圧Ｐの上昇量が大きくなる（圧縮量Ｃの微小変化ΔＣによって生じる面圧Ｐの微小変化ΔＰが大きくなる）。従って、比較形態の電池９００では、点（ｃ１，ｐ１）における接線ＴＬ２の傾きは、原点（０，０）と（ｃ１，ｐ１）とを結ぶ仮想直線ＶＬの傾き（ｐ１／ｃ１）よりも大きい。このような電池９００では、電池９００毎に電極積層部５０ｅの圧縮量Ｃのバラツキが生じると、電極積層部５０ｅに掛かる面圧Ｐのバラツキが大きくなる。このため、電池９００の充放電サイクル特性などの性能のバラツキも大きくなる。

【0031】

これに対し、本実施形態の電池１では、図６中に太線の実線でグラフＧＦ１を示すように、電極積層部５０ｅの圧縮量Ｃが大きくなるほど、電極積層部５０ｅに掛かる面圧Ｐは大きくなる。但し、本実施形態では、比較形態とは異なり、圧縮量Ｃが大きくなるに連れて、面圧Ｐの上昇量が小さくなる（圧縮量Ｃの微小変化ΔＣによって生じる面圧Ｐの微小変化ΔＰが小さくなる）。従って、本実施形態の電池１では、点（ｃ１，ｐ１）における接線ＴＬ１の傾きは、前述の仮想直線ＶＬの傾き（ｐ１／ｃ１）よりも小さい。このような電池１では、電池１毎に電極積層部５０ｅの圧縮量Ｃのバラツキが生じても、電極積層部５０ｅに掛かる面圧Ｐのバラツキが小さくなる。このため、電池１の充放電サイクル特性などの性能のバラツキも小さくなる。

【0032】

このように本実施形態の電池１は、電極積層部５０ｅの圧縮量Ｃと面圧Ｐとの関係を示すグラフＧＦ１において、点（ｃ１，ｐ１）における接線ＴＬ１の傾きが、原点（０，０）と（ｃ１，ｐ１）とを結ぶ仮想直線ＶＬの傾き（ｐ１／ｃ１）以下となる弾性特性を有する。電池１の弾性特性は、ケース１０の材質や厚み、押圧凸部１１ｅ，１２ｅの形態や大きさ、電極体５０の形態や大きさなどによって異なるものであるが、電池１の設計時に弾性特性を予測するのは難しい。このため、本発明に係る弾性特性と有する電池を得るには、設計の異なる複数のサンプル電池を実際に作製し、電極積層部５０ｅの圧縮量Ｃと面圧Ｐとの関係を調査するのと良い。

【0033】

以上で説明したように、本実施形態の電池１は、ケース１０の第１主壁部１１と第２主壁部１２とで、電極体５０の電極積層部５０ｅを電極体厚み方向ＦＨに弾性的に圧縮している。即ち、この電池１は、電池１自身によって電極体５０の電極積層部５０ｅを弾性的に圧縮している自己圧縮型である。このため、電池１の使用に際して別途、拘束部材を用いなくて済む、或いは、簡易な拘束部材による外部拘束で足りる。
更に電池１は、ケース１０が、第２主壁部１２及び４つの側壁部１３～１６をなす本体部材２１に、第１主壁部１１をなす蓋部材３１を接合したものであるため、後述するように自己圧縮型の電池１を容易に製造でき、安価な電池１とすることができる。

【0034】

また電池１は、電極体５０の圧縮量Ｃと面圧Ｐとの関係を示すグラフＧＦ１において、点（ｃ１，ｐ１）における接線ＴＬ１の傾きが、仮想直線の傾き（ｐ１／ｃ１）以下となる弾性特性を有する。即ち、点（ｃ１，ｐ１）において、圧縮量Ｃの微小変化ΔＣによって生じる面圧Ｐの微小変化ΔＰの比（ΔＰ／ΔＣ：接線の傾き）が、仮想直線の傾きｐ１／ｃ１以下であることから、この電池１では、電池１毎に圧縮量Ｃにバラツキが生じても、電極積層部５０ｅに掛かる面圧Ｐのバラツキを小さくすることができる。このため、電池１の充放電サイクル特性などの性能のバラツキを小さくすることができる。

【0035】

次いで、上記電池１の製造方法について説明する（図７～図１０参照）。予め、正極端子６０及び負極端子７０を固設した本体部材２１と、蓋部材３１とを用意しておく。また各々帯状をなす正極板５１、負極板５４及び一対のセパレータ５７を、捲回軸線ＤＸの周りに円筒状に捲回した後、扁平状にプレスして、電極体５０を形成する。更にこの電極体５０を袋状の絶縁ホルダ（不図示）で包んでおく。

【0036】

そして「収容工程Ｓ１」（図７参照）において、正極端子６０及び負極端子７０を固設した本体部材２１内に、絶縁ホルダで包んだ電極体５０を収容する（図８参照）。具体的には、押圧装置５００の平坦な載置台５１０の上に、本体部材２１を、その第２主壁部１２の全体が載置台５１０に当接する姿勢で載置する。その後、本体部材２１内に、電極体５０を電極体軸線方向ＤＨがケース幅方向ＢＨに平行で、電極体幅方向ＥＨがケース高さ方向ＡＨに平行で、電極体厚み方向ＦＨがケース厚み方向ＣＨに平行な姿勢で収容する。その後、電極体５０の正極集電部５０ｃと本体部材２１に固設された正極端子６０とを、レーザ溶接により接続する。また電極体５０の負極集電部５０ｄと本体部材２１に固設された負極端子７０を、レーザ溶接により接続する。

【0037】

次に「押圧圧縮工程Ｓ２」（図７参照）において、本体部材２１内に収容された電極体５０の上に蓋部材３１を配置し、蓋部材３１がなす第１主壁部１１及び本体部材２１の第２主壁部１２に外部の力Ｆａを掛けて、電極体５０の電極積層部５０ｅを電極体厚み方向ＦＨに押圧し圧縮する（図９参照）。具体的には、押圧装置５００の押圧部５２０を蓋部材３１がなす第１主壁部１１に当接させ、押圧部５２０と載置台５１０との間に蓋部材３１及び本体部材２１を挟んで、第１主壁部１１及び第２主壁部１２に外部の力Ｆａを掛ける。そして、電極体５０の電極積層部５０ｅを電極体厚み方向ＦＨに押圧し圧縮して、蓋部材３１の蓋周縁部３１ｆを全周にわたり本体部材２１の開口部２１ｃの開口周縁部２１ｆに当接させる（図１０参照）。

【0038】

次に「接合工程Ｓ３」（図７参照）において、押圧装置５００により電極体５０を押圧し圧縮した状態で、蓋部材３１の蓋周縁部３１ｆを本体部材２１の開口周縁部２１ｆに全周にわたり接合し、ケース１０を形成する（図１０参照）。本実施形態では、蓋周縁部３１ｆ及び開口周縁部２１ｆにレーザ光ＬＢを照射して、レーザ溶接を行うことで、蓋周縁部３１ｆと開口周縁部２１ｆを全周にわたり接合する。

【0039】

次に「解除工程Ｓ４」（図７参照）において、前述の外部の力Ｆａを解除する。即ち、押圧装置５００の押圧部５２０を蓋部材３１から遠ざけて、外部の力Ｆａを解除する。その際、接合工程Ｓ３で既にケース１０が形成されているため、圧縮された電極体５０は、元の状態（厚み）には戻らない。外部の力Ｆａを解除した後は、ケース１０の第１主壁部１１と第２主壁部１２とで、電極体５０の電極積層部５０ｅを弾性的に圧縮した状態となる。

【0040】

次に「注液・封止工程Ｓ５」において、電解液３を注液孔１３ｋを通じてケース１０内に注液し、電解液３を電極体５０内に含浸させる。その後、注液孔１３ｋを外部から封止部材１８で覆い、封止部材１８をケース１０にレーザ溶接して、封止部材１８とケース１０との間を気密に封止する。
次に「初充電・エージング工程Ｓ６」において、この電池１に充電装置（不図示）を接続して、電池１に初充電を行う。その後、初充電した電池１を所定時間にわたり静置して、電池１をエージングする。かくして、電池１が完成する。

【0041】

ここで、従来の角形電池では、ケース１０の第１主壁部１１、第２主壁部１２及び３つの側壁部（第２側壁部１４、第３側壁部１５及び第４側壁部１６）をなす有底角筒状の本体部材と、第１側壁部１３をなす蓋部材とにより、ケース１０を構成している。このような形態の電池では、自己圧縮型の電池を製造するのが難しい。本体部材の第１主壁部１１と第２主壁部１２との間隙は、組立後の電池において電極体５０を押圧し圧縮するべく、電極体５０の厚みよりも狭くするため、本体部材内に電極体５０を挿入するのが難しいからである。

【0042】

これに対し、上述の電池１の製造方法では、収容工程Ｓ１で、第２主壁部１２及び４つの側壁部１３～１６をなす有底角筒状の本体部材２１内に、電極体５０を収容するので、容易に本体部材２１内に電極体５０を収容できる。そしてその後、押圧圧縮工程Ｓ２、接合工程Ｓ３及び解除工程Ｓ４を行うことにより、電池１自身によって電極体５０の電極積層部５０ｅを弾性的に圧縮した自己圧縮型の電池１を、容易に製造できる。

【0043】

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は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、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば実施形態では、電極体として、偏平状捲回型の電極体５０を例示したが、これに限られない。電極体は、例えば、複数の矩形状の正極板（電極板）と複数の矩形状の負極板（電極板）とを、それぞれ矩形状のセパレータを介して積層した積層型の電極体でもよい。

【符号の説明】

【0044】

１ 電池（蓄電デバイス）
１０ ケース
１１ 第１主壁部
１２ 第２主壁部
１３ 第１側壁部（上壁部）
１４ 第２側壁部（下壁部）
１５ 第３側壁部
１６ 第４側壁部
２１ 本体部材
２１ｃ 開口部
２１ｆ 開口周縁部
３１ 蓋部材
３１ｆ 蓋周縁部
５０ 電極体
５０ｅ 電極積層部
５１ 正極板（電極板）
５４ 負極板（電極板）
５７ セパレータ
ＣＨ ケース厚み方向
ＦＨ 電極体厚み方向
Ｃ （電極体の電極積層部の）圧縮量
ｃ１ （電池における電極積層部の）圧縮量
Ｐ （電極体の電極積層部に掛かる）面圧
ｐ１ （電池における電極積層部に掛かる）面圧
ＧＦ１ （実施形態の電池に係る）グラフ
ＴＬ１ （実施形態の電池に係る）接線
ＶＬ 仮想直線
Ｆａ 外部の力
Ｓ１ 収容工程
Ｓ２ 押圧圧縮工程
Ｓ３ 接合工程
Ｓ４ 解除工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】