(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-07
(45)【発行日】2022-02-16
(54)【発明の名称】蓄電素子
(51)【国際特許分類】
H01M 10/04 20060101AFI20220208BHJP
H01M 50/54 20210101ALI20220208BHJP
H01G 11/72 20130101ALI20220208BHJP
H01G 11/12 20130101ALI20220208BHJP
H01M 50/477 20210101ALI20220208BHJP
H01M 50/474 20210101ALI20220208BHJP
【ＦＩ】
H01M10/04 Z
H01M50/54
H01G11/72
H01G11/12
H01M50/477
H01M50/474
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2017190452
(22)【出願日】2017-09-29
(65)【公開番号】P2019067584
(43)【公開日】2019-04-25
【審査請求日】2020-08-25
(73)【特許権者】
【識別番号】507151526
【氏名又は名称】株式会社ＧＳユアサ
(74)【代理人】
【識別番号】100153224
【弁理士】
【氏名又は名称】中原 正樹
(72)【発明者】
【氏名】吉竹 伸介
(72)【発明者】
【氏名】川上 悟
(72)【発明者】
【氏名】相田 広徳
【審査官】松嶋 秀忠
(56)【参考文献】
【文献】特開平０５－１７４８６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１２／１１１７５２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００８－３１１１７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０４１７４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２１０２９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－００４６３３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ １０／０４－３９
Ｈ０１Ｍ ５０／４０－５９８
Ｈ０１Ｇ １１／７２
Ｈ０１Ｇ １１／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
極板及びセパレータが積層された積層列を有する電極体と、前記電極体を収容する容器とを備える蓄電素子であって、前記積層列の積層方向における両端以外のいずれかの位置には、さらに、前記極板及び前記セパレータとは異なる板状部材が配置されており
前記板状部材は、板厚方向に曲がった曲げ部を有し、
前記曲げ部は、前記板状部材において、前記板厚方向と直交する方向に複数並んで配置されており、
前記電極体は、電極体本体と、前記電極体本体から第一方向に突出して設けられた、前記極板の端部が積層されることで形成された集束部とを有し、
複数の前記曲げ部は、前記板状部材の、前記電極体本体に対応する部分において、前記第一方向と直交する第二方向に並んで配置されており、
前記板状部材は、前記集束部に対応する位置に導通部を有し、
前記電極体と、前記容器の、前記積層列の積層方向の壁部との間には、板厚方向に曲がった曲げ部を有する板状部材が配置されていない、
蓄電素子。
【請求項2】
前記積層列の積層方向における両端以外のいずれかの位置に配置された前記板状部材において、前記導通部と、前記複数の前記曲げ部との間に、切断部が形成されている請求項１記載の蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、極板及びセパレータが積層された積層列を有する電極体を備える蓄電素子に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、複数の極板が積層されることで形成された電極体を備える蓄電素子が広く知られている。例えば、特許文献１には、電槽とその中の極板群との隙間にスペーサが介在されている鉛蓄電池が開示されている。この鉛蓄電池において、スペーサにはその長手方向に沿って波型の曲げぐせが与えられており、当該スペーサは電槽の底部とストラップとの間で波型状態に変形して極板群に加圧接触されている。特許文献１には、上記構造により、自動化ラインに対応できる耐震型の鉛蓄電池が得られる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】実開平０３－０７７３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
極板がセパレータを介して積層された構造を有する電極体では、例えば、電極体の耐振動性または耐衝撃性の向上の観点から、電極体は、容器内において適度な力によって積層方向に押圧された状態で保持されていることが好ましい。また、電極体が積層方向に押圧されることで、極板の間隔（具体的には正極板と負極板との間隔）が狭められ、このことは、発電効率の向上の観点、または、容器内の容積における電極体の体積の割合の増加（すなわちエネルギー密度の向上）等の観点から有利である。
【0005】
そこで、例えば上記従来の技術のように、極板群（電極体）の両側に波板状のスペーサを配置することで電極体を押圧することが考えられる。しかしながらこの場合、電極体と容器の側壁との間に波板状のスペーサが配置されるため、例えば、電極体の熱が容器に伝わり難くなり、これにより電極体が温度上昇しやすくなるという問題が生じ得る。また、電極体の両側に配置されるスペーサにより容器内の容積が消費されるため、例えば、エネルギー密度の向上が困難である。さらに、電極体の両側のスペーサが、例えば、電解液の電極体への浸透の妨げとなる可能性もある。
【0006】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、極板及びセパレータが積層された積層列を有する電極体を備える蓄電素子であって、品質の高い蓄電素子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】
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、極板及びセパレータが積層された積層列を有する電極体を備える蓄電素子であって、前記積層列の積層方向における両端以外のいずれかの位置には、さらに、前記極板及び前記セパレータとは異なる板状部材が配置されており、前記板状部材は、板厚方向に曲がった曲げ部を有する。
【0008】
この構成によれば、極板及びセパレータの積層列に含まれる板状部材に曲げ部が存在することで、例えば、電極体に振動または衝撃が与えられた場合に、板状部材の曲げ部が平らになるように弾性変形することで、振動または衝撃を吸収することができる。また、電極体における積層列の両端以外の位置に板状部材が配置されることで、例えば、板状部材が、電極体から電極体を収容する容器への熱伝導を阻害する可能性が低減される。また、例えば、電極体の積層方向における両側からの電解液の浸透を板状部材が阻害する可能性が低減される。
【0009】
また、曲げ部を有する板状部材によって、電極体に、積層方向における弾性変形能が付加されるため、例えば、電極体の積層方向の幅を縮めながら、電極体を容器に収容することができる。その結果、曲げ部の復元力により、電極体は、積層方向の両側の壁部（容器の壁部）から押圧された状態と実質的に等価な状態となる。これにより、極板の間隔が狭められることによる発電効率の向上、または、容器内の電極体の体積割合の増加によるエネルギー密度の向上等の効果が得られる。このように、本態様に係る蓄電素子は品質が高い蓄電素子である。
【0010】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記曲げ部は、前記板状部材において、前記板厚方向と直交する方向に複数並んで配置されているとしてもよい。
【0011】
この構成によれば、板状部材を板厚方向（電極体における積層方向）から見た場合に、複数の曲げ部が分散して配置される。これにより、電極体に与えられる振動または衝撃が板状部材によって効率よく吸収される。また、板状部材による、電極体が含む要素に対する押圧力の分散が図られ、例えば、極板の広い範囲を適度な力で押圧することができる。
【0012】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記電極体は、電極体本体と、前記電極体本体から第一方向に突出して設けられた、前記極板の端部が積層されることで形成された集束部とを有し、複数の前記曲げ部は、前記板状部材の、前記電極体本体に対応する部分において、前記第一方向と直交する第二方向に並んで配置されているとしてもよい。
【0013】
この構成によれば、例えば電極体が押圧されることで、板状部材が、複数の曲げ部が伸ばされるように変形した場合、板状部材では、主として第二方向の幅が長くなる。そのため、例えば、板状部材が第一方向に伸びる場合に生じ得る、板状部材と集束部との干渉の問題が生じ難い。
【0014】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記板状部材は、前記集束部に対応する位置に導通部を有するとしてもよい。
【0015】
この構成によれば、集束部の厚み方向（積層列の積層方向）のいずれかの位置に導通部が存在するため、極板の端部を、厚み方向で束ねて導通部に接合することができる。そのため、集束部の電極体本体からの突出量が比較的に短い場合であっても、集束部を導通部に接合することが可能であり、かつ、導通部を介して電極端子と電気的に接続することも可能である。これにより、例えば、電極体を収容する容器内における、蓄電または発電を行う実体的な部分である電極体本体の割合を大きくすることができ、その結果、蓄電素子のエネルギー密度が向上される。つまり、本態様に係る板状部材は、耐振動性または耐衝撃性の向上等の役割の他、エネルギー密度を向上させる役割も担うことができる。
【0016】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子では、前記板状部材において、前記導通部と、前記複数の前記曲げ部との間に、切断部が形成されているとしてもよい。
【0017】
この構成によれば、例えば、板状部材の、複数の曲げ部が配置された部分と、導通部が配置された部分との間に、不連続な部分（切断部）が存在する。そのため、複数の曲げ部が配置された部分における伸縮が、導通部の位置を移動させるように作用する可能性が低減する。つまり、板状部材の、振動または衝撃の吸収等の機能、及び、導通部を支持する機能の双方の実効性が向上する。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、極板及びセパレータが積層された積層列を有する電極体を備える蓄電素子であって、品質の高い蓄電素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】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】実施の形態に係る蓄電素子の分解斜視図である。
【図3】実施の形態に係る電極体の構成概要を示す斜視図である。
【図4】実施の形態に係る板状部材の横断面図である。
【図5】実施の形態に係る第一導通部に正極集束部が接合された状態を示す側面図である。
【図6】実施の形態に係る第一導通部と正極端子との接合箇所を示す部分断面図である。
【図7】実施の形態の変形例１に係る板状部材の構成を示す斜視図である。
【図8】実施の形態の変形例２に係る板状部材の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態及びその変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態及びその変形例で示される数値、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。また、以下の実施の形態及びその変形例における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、模式図であり、寸法等は必ずしも厳密に図示したものではない。
【0021】
また、以下の説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対の電極端子の並び方向、電極体の一対の集束部の並び方向、または、容器の短側面の対向方向をＸ軸方向と定義する。また、容器の長側面の対向方向、容器の短側面の短手方向、容器の厚さ方向、または、電極体の極板の積層方向をＹ軸方向と定義する。また、蓄電素子の容器本体と蓋との並び方向、容器の短側面の長手方向、電極端子の軸部の軸方向、または、上下方向をＺ軸方向と定義する。これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに交差（本実施の形態では直交）する方向である。なお、使用態様によってはＺ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Ｚ軸方向を上下方向として説明する。また、以下の説明において、例えば、Ｘ軸方向プラス側とは、Ｘ軸の矢印方向側を示し、Ｘ軸方向マイナス側とは、Ｘ軸方向プラス側とは反対側を示す。Ｙ軸方向やＺ軸方向についても同様である。
【0022】
（実施の形態）
［１．蓄電素子の全般的な説明］
まず、図１及び図２を用いて、本実施の形態における蓄電素子１０の全般的な説明を行う。図１は、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。また、図２は、実施の形態に係る蓄電素子１０の分解斜視図である。
［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、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。また、図２は、実施の形態に係る蓄電素子１０の分解斜視図である。
【0023】
蓄電素子１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子１０は、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）またはプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車用（または移動体用）電源、電子機器用電源、または電力貯蔵用電源などに適用される。なお、蓄電素子１０は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。蓄電素子１０は、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。また、蓄電素子１０は、固体電解質を用いた電池であってもよい。
【0024】
これらの図に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、電極体４００と、正極端子２００と、負極端子３００と、上ガスケット５００と、上ガスケット６００とを備えている。また、蓄電素子１０の容器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。なお、容器１００に封入される電解液としては、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。
【0025】
容器１００は、矩形筒状で底を備える容器本体１１０と、容器本体１１０の開口を閉塞する蓋板１２０とで構成されている。容器１００は、電極体４００等を内部に収容後、蓋板１２０と容器本体１１０とが溶接等されることにより、内部を密封する構造を有している。また、容器１００（蓋板１２０及び容器本体１１０）は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、またはアルミニウム合金などの溶接可能な金属で形成されている。なお、蓋板１２０と容器本体１１０とは、同じ材質で形成されているのが好ましいが、異なる材質で形成されていてもかまわない。また、蓋板１２０には、容器１００内部に電解液を注入するための注液部や、容器１００の内圧が上昇したときに容器１００内部のガスを排出するガス排出弁等が配置されていてもよい。
【0026】
電極体４００は、正極板と負極板とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる蓄電要素（発電要素）であり、容器１００の内方に配置される。具体的には、電極体４００は、正極板と負極板とがセパレータを挟んで交互に並べられた積層型の電極体である。つまり、電極体４００は、正極板４１０、負極板４２０及びセパレータ４８０が積層された積層列を有している。電極体４００は、発電及び蓄電する部分である電極体本体４０１と、電極体本体４０１と外部との電力のやり取りを行う部分である正極集束部４１５及び負極集束部４２５とを有する。
【0027】
また、本実施の形態では、電極体４００における積層列の両端以外のいずれかの位置に板状部材４４０が配置されている。板状部材４４０は、第一導通部４５０及び第二導通部４６０を有し、第一導通部４５０には正極集束部４１５が接合され、第二導通部４６０には負極集束部４２５が接合されている。さらに、第一導通部４５０は、正極端子２００と接合され、第二導通部４６０は、負極端子３００と接合されている。これにより、電極体４００は、正極端子２００及び負極端子３００を介して、外部の装置等との間で電力のやり取りを行うことができる。板状部材４４０及び電極体４００の構成については図３～図６を用いて後述する。
【0028】
上ガスケット５００及び６００は、容器１００の蓋板１２０と正極端子２００及び負極端子３００との間に配置される絶縁性の封止部材である。上ガスケット５００及び６００は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、または、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等の樹脂などによって形成されている。なお、蓋板１２０を挟んで上ガスケット５００及び６００それぞれに対向する位置には下ガスケットが配置されている。上ガスケット５００及びその周辺の構造については、図６を用いて後述する。
【0029】
正極端子２００及び負極端子３００は、電極体４００の正極板及び負極板に電気的に接続される部材である。つまり、正極端子２００及び負極端子３００は、電極体４００に蓄えられている電気を蓄電素子１０の外部空間に導出し、また、電極体４００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。例えば、正極端子２００は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成され、負極端子３００は、銅または銅合金などで形成されている。また、正極端子２００は上ガスケット５００を介して蓋板１２０に固定されており、負極端子３００は、上ガスケット６００を介して蓋板１２０に固定されている。
【0030】
【0031】
図３は、実施の形態に係る電極体４００の構成概要を示す斜視図である。なお、図３では、電極体４００の極板等の構成要素が視認しやすいように、各構成要素を離し、かつ、各構成要素の厚みを大きくするなどの加工がなされている。このことは、後述する図５にも適用される。図４は、実施の形態に係る板状部材４４０の横断面図である。具体的には、図４では、図３のＩＶ－ＩＶ線を通るＸＹ平面における板状部材４４０の断面が示されている。
【0032】
図５は、実施の形態に係る第一導通部４５０に正極集束部４１５が接合された状態を示す側面図（Ｘ軸方向から見た場合の図）である。なお、図５では、正極板４１０は、太線の実線で表されており、負極板４２０は太線の点線で表されている。
【0033】
【0034】
正極板４１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などからなる平板状かつ矩形状の基材層と、基材層の表面に形成された正極活物質層とを有している。また、正極板４１０は、Ｚ軸方向プラス側に突出した端部を有している。当該端部は正極活物質層が形成されていない活物質層非形成部であり、以下、正極タブ４１１という。
【0035】
負極板４２０は、銅または銅合金などからなる平板状かつ矩形状の基材層と、基材層の表面に形成された負極活物質層とを有している。また、負極板４２０は、Ｚ軸方向プラス側に突出した端部を有している。当該端部は負極活物質層が形成されていない活物質層非形成部であり、以下、負極タブ４２１という。なお、負極タブ４２１は、Ｘ軸方向において、正極タブ４１１とは異なる位置に設けられている。
【0036】
電極体４００の正極集束部４１５は、複数の正極板４１０の端部（正極タブ４１１）が積層されることで形成されており、電極体４００の負極集束部４２５は、複数の負極板４２０の端部（負極タブ４２１）が積層されることで形成されている。なお、正極集束部４１５及び負極集束部４２５の、電極体本体４０１からの突出方向（本実施の形態ではＺ軸方向プラス側）は第一方向の一例である。
【0037】
また電極体４００の積層列にはさらに、積層方向の両端以外の位置に、正極板４１０、負極板４２０及びセパレータ４８０とは異なる板状部材４４０が配置されている。本実施の形態では、Ｙ軸方向に並ぶ積層列における略中央位置に板状部材４４０が配置されている。なお、板状部材４４０を含む電極体４００の最外周は、例えば、一周以上巻かれた図示しない絶縁シート（例えセパレータ４８０と同じ素材の長尺状のシート）で形成されている。つまり、正極板４１０、負極板４２０及びセパレータ４８０からなる積層列及び当該積層列に含まれる板状部材４４０は、絶縁シートで巻かれることで固定されている。
【0038】
板状部材４４０は、図３～図５に示すように、ＰＰ、ＰＥ、またはＰＰＳ等の樹脂によって形成された本体部４４１と、電極体４００の正極集束部４１５に対応する位置に配置された第一導通部４５０、及び、電極体４００の負極集束部４２５に対応する位置に配置された第二導通部４６０とを有する。具体的には、第一導通部４５０及び第二導通部４６０のそれぞれは、本体部４４１のＺ軸方向プラス側の端縁である上端縁４４２に取り付けられている。
【0039】
電極体４００の正極集束部４１５は、第一導通部４５０と接合され、電極体４００の負極集束部４２５は第二導通部４６０と接合されている。具体的には、例えば図５に示すように、第一導通部４５０の両側面に、正極集束部４１５が寄せ集められた状態で、正極集束部４１５が第一導通部４５０に接合される。なお、接合の手法に特に限定はなく、例えば超音波接合、抵抗溶接、及びかしめ接合等が採用される。
【0040】
このように、第一導通部４５０に正極集束部４１５が接合されることで、第一導通部４５０は、電極体４００が有する正極側の端子として機能する。具体的には、第一導通部４５０は第一方向（Ｚ軸方向プラス側）の端部に導電部材が接続される接続部４５１を有している。本実施の形態では、第一導通部４５０のＺ軸方向プラス側の端面が、導電部材の一例である正極端子２００と接合される接続部４５１として機能する。なお、第一導通部４５０と正極端子２００との接合箇所については、図６を用いて後述する。
【0041】
ここで、極板がセパレータを介して積層された構造を有する電極体では、上述のように、電極体の耐振動性または耐衝撃性の向上の観点から、電極体は、容器内において適度な力によって積層方向に押圧された状態で保持されていることが好ましい。この点に関し、長尺帯状の極板がセパレータを介して積層され、かつ、巻回されることで形成された巻回型の電極体であれば、湾曲部が存在することで、押圧に対する柔軟性を有している。具体的には、巻回型の電極体における一対の湾曲部の間の平坦部を、巻回軸と直交する方向の両側から押圧した場合、湾曲部が幅を狭めるように変形することで電極体の全体が弾性変形する。従って、その状態で電極体を容器に収容することで、少なくとも平坦部における極板の間隔が狭められた状態で電極体が容器に保持される。
【0042】
しかしながら、本実施の形態に係る電極体４００のような積層型の電極体の場合、積層方向における弾性には期待できないため、例えば積層方向に押圧することで幅を縮めながら容器に収容することに有意性はなく、かつ、技術的にも困難である。また、電極体の積層方向の幅と略同一の幅を有する容器に電極体を収容することで、容器内における電極体の体積割合を向上させることは可能であるが、この場合、例えば、収容作業において。容器の開口の縁で電極体を傷つけやすいという問題が生じる。また、上記従来の技術のように、電極体と容器の側壁との間にスペーサを配置した場合、上述のように、放熱性の低下等の問題が生じ得る。
【0043】
そこで、本実施の形態に係る蓄電素子１０では、電極体４００の積層列に含まれる板状部材４４０によって、電極体４００に積層方向の弾性変形能を付加する構成が採用されている。具体的には、板状部材４４０は、図３及び図４に示すように、板厚方向（本実施の形態ではＹ軸方向）に曲がった曲げ部４４５を有している。板状部材４４０は上述のように、例えば樹脂により形成されており、曲げ部４４５は、板厚方向に押圧された場合、平らになるように弾性変形することができる。
【0044】
つまり、本実施の形態に係る蓄電素子１０は、正極板４１０、負極板４２０、及びセパレータ４８０が積層された積層列を有する電極体４００を備える。この蓄電素子１０において、電極体４００の積層列の積層方向における両端以外のいずれかの位置には、さらに正極板４１０、負極板４２０、及びセパレータ４８０とは異なる板状部材４４０が配置されている。板状部材４４０は、板厚方向に曲がった曲げ部４４５を有する。
【0045】
この構成によれば、電極体４００の積層列に含まれる板状部材４４０に曲げ部４４５が存在することで、例えば、電極体４００に振動または衝撃が与えられた場合に、板状部材４４０の曲げ部４４５が平らになるように弾性変形することで、振動または衝撃を吸収することができる。言い換えると、板状部材４４０は積層列に含まれる部分（本体部４４１）の厚みを変化させるように弾性変形することで、振動または衝撃を吸収することができる。また、電極体４００における積層列の両端以外の位置に板状部材４４０が配置されることで、例えば、板状部材４４０が、電極体４００から容器１００への熱伝導を阻害する可能性が低減される。これにより、電極体４００の熱を、容器１００を介して外部に効率よく放出することができる。また、例えば、電極体４００の積層方向における両側からの電解液の浸透を板状部材４４０が阻害する可能性が低減される。
【0046】
また、曲げ部４４５を有する板状部材４４０によって、積層型の電極体４００に、積層方向における弾性変形能が付加されるため、例えば、電極体４００の積層方向の幅を縮めながら、電極体４００を容器１００に収容することができる。その結果、伸ばされた曲げ部４４５の復元力により、電極体４００は、積層方向の両側の壁部（容器１００のＹ軸方向の壁部）から押圧された状態と実質的に等価な状態となる。これにより、例えば正極板４１０と負極板４２０との間隔が狭められることによる発電効率の向上、または、容器１００内の電極体４００の体積割合の増加によるエネルギー密度の向上等の効果が得られる。このように、本態様に係る蓄電素子１０は品質が高い蓄電素子である。
【0047】
より具体的には、本実施の形態に係る蓄電素子１０において、曲げ部４４５は、板状部材４４０において、板厚方向と直交する方向に複数並んで配置されている。
【0048】
すなわち、本実施の形態では、板状部材４４０を板厚方向（電極体４００における積層方向）から見た場合に、複数の曲げ部４４５が分散して配置されている。これにより、電極体４００に与えられる振動または衝撃が板状部材４４０によって効率よく吸収される。また、板状部材４４０による、電極体４００が含む要素（正極板４１０、負極板４２０、及びセパレータ４８０）に対する押圧力の分散が図られ、例えば、正極板４１０及び負極板４２０の広い範囲を適度な力で押圧することができる。
【0049】
また、本実施の形態では、板状部材４４０の本体部４４１において、曲げ部４４５が連続して形成されていることで、本体部４４１は波板の形状を有している。また、複数の曲げ部４４５の並び方向は、例えば正極集束部４１５の突出方向と直交する方向である。
【0050】
つまり、本実施の形態に係る蓄電素子１０において、電極体４００は、電極体本体４０１と、電極体本体４０１から第一方向に突出して設けられた、正極タブ４１１が積層されることで形成された正極集束部４１５とを有する。複数の曲げ部４４５は、板状部材４４０の、電極体本体４０１に対応する部分において、第一方向と直交する第二方向に並んで配置されている。なお、本実施の形態では、第一方向は、Ｚ軸方向プラス側であり、第二方向は、Ｘ軸方向プラス側またはマイナス側である。つまり、本実施の形態において、複数の曲げ部４４５が並ぶことで形成された波形状における稜線及び谷線は、第一方向と平行である。
【0051】
この構成によれば、例えば電極体４００が押圧されることで、板状部材４４０が、複数の曲げ部４４５が伸ばされるように変形した場合、板状部材４４０は、主として第二方向（Ｘ軸方向）の幅が長くなる。そのため、例えば、板状部材４４０が第一方向に伸びる場合に生じ得る、板状部材４４０と正極集束部４１５との干渉の問題が生じ難い。
【0052】
また、本実施の形態に係る板状部材４４０は、曲げ部４４５を有することによる、振動または衝撃の吸収、及び、極板の押圧等の役割の他、導通部を支持する役割も担っている。
【0053】
具体的には、本態様に係る蓄電素子１０において、板状部材４４０は、正極集束部４１５に対応する位置に第一導通部４５０を有している。
【0054】
このように、本実施の形態では、正極集束部４１５の厚み方向（積層列の積層方向）のいずれかの位置に第一導通部４５０が存在するため、正極タブ４１１を、厚み方向で束ねて第一導通部４５０と接合することができる。そのため、正極集束部４１５の電極体本体４０１からの突出量が比較的に短い場合であっても、正極集束部４１５を第一導通部４５０に接合することが可能であり、かつ、第一導通部４５０を介して正極端子２００と電気的に接続することができる。これにより、例えば、容器１００内における、蓄電または発電を行う実体的な部分である電極体本体４０１の割合を大きくすることができ、その結果、蓄電素子１０のエネルギー密度が向上される。つまり、本実施の形態に係る板状部材４４０は、耐振動性または耐衝撃性の向上等の役割の他、エネルギー密度を向上させる役割も担うことができる。従って、本実施の形態に係る蓄電素子１０は、例えば、振動または衝撃が与えられやすい環境に置かれる、自動車等の移動体に搭載される蓄電素子であって、小型化と大出力とを求められる蓄電素子として好適である。
【0055】
より詳細には、本実施の形態において、板状部材４４０が有する本体部４４１は、第一導通部４５０から、電極体４００の、正極集束部４１５とは反対側の端部まで延設されている。
【0056】
すなわち、電極体４００の正極集束部４１５を上向きの姿勢で電極体４００を容器１００に収納した状態において、本体部４４１が容器１００の底に到達する。従って、第一導通部４５０の高さ方向の位置規制が本体部４４１によってなされた状態で、第一導通部４５０と正極端子２００との接合作業を行うことができる。つまり、例えば正極端子２００を第一導通部４５０に押し当てた状態で、溶接等の接合の作業を行うことができるため、これにより、例えば接合強度の向上が図られる。その結果、エネルギー密度が高い蓄電素子であって、信頼性が向上された蓄電素子１０を得ることができる。
【0057】
また、上述のように、本体部４４１において、複数の曲げ部４４５はＸ軸方向に並んで配置されているため、複数の曲げ部４４５が伸ばされるように変形した場合、板状部材４４０は、主としてＸ軸方向の幅が長くなる。そのため、本体部４４１の下端部（Ｚ軸方向マイナス側の端部）が容器１００の底に接触した状態であっても、複数の曲げ部４４５の変形は妨げられない。つまり、板状部材４４０による、振動または衝撃の吸収機能は発揮される。
【0058】
なお、本実施の形態に係る板状部材４４０はさらに、負極集束部４２５に対応する位置に第二導通部４６０を有している。つまり、本実施の形態では、一枚の板状部材４４０が、正極用及び負極用の２つの導通部（４５０、４６０）を有しているため、正極集束部４１５及び負極集束部４２５の両方が比較的に短い場合であっても、それぞれの集束部は対応する導通部に接合することができる。つまり、一つの板状部材４４０を備えるという簡易な構成によってエネルギー密度が向上された蓄電素子１０を得ることができる。
【0059】
ここで、本実施の形態に係る蓄電素子１０では、上述のように、正極側では第一導通部４５０と正極端子２００とが接合され、かつ、負極側では第二導通部４６０と負極端子３００とが接合される。また、導通部と電極端子との接合の態様は正極側と負極側とで実質的に同一であるため、正極側及び負極側の代表として、正極側の第一導通部４５０と正極端子２００との接合の態様について図６を用いて説明する。
【0060】
図６は、実施の形態に係る第一導通部４５０と正極端子２００との接合箇所を示す部分断面図である。具体的には、図６は、図２のＶＩ－ＶＩ線を通るＸＺ平面における蓄電素子１０の部分断面が示されている。また、板状部材４４０については断面ではなく側面が図示されており、電極体４００の図示は省略されている。
【0061】
図６に示すように、正極端子２００は、バスバー等が接合される端子本体２１０と、端子本体２１０から延設された軸部２２０とを有している。本実施の形態では、軸部２２０は、有底筒状に形成されている。図６に示すように、軸部２２０の先端部が、容器１００の内側（下ガスケット５１０の下方）でかしめられることで、正極端子２００が、上ガスケット５００及び下ガスケット５１０とともに蓋板１２０に固定される。
【0062】
また、かしめられることで平坦な形状となった軸部２２０の先端部は、第一導通部４５０の上端面（つまり接続部４５１）と、例えばレーザ溶接によって接合される。つまり、図６におけるＡで示される領域において、正極端子２００と第一導通部４５０とが機械的及び電気的に接続される。
【0063】
なお、正極端子２００と第一導通部４５０との接合の手法は溶接には限定されない。例えば、第一導通部４５０に、接続部４５１としてのネジ軸を設け、軸部２２０の先端部を貫通したネジ軸にナットを螺合させることで正極端子２００と第一導通部４５０とを接続してもよい。また、第一導通部４５０に、接続部４５１としてのネジ穴を設け、軸部２２０の先端部を貫通したネジ軸をネジ穴に螺合させることで正極端子２００と第一導通部４５０とを接続してもよい。また、接続部４５１としてのネジ軸またはネジ穴を第一導通部４５０に設ける場合、例えば樹脂製のＯ（オー）リングを用いて、軸部２２０におけるネジ軸が貫通する箇所の気密を維持してもよい。また、接続部４５１としてのネジ軸を第一導通部４５０に設ける場合、ネジ軸は、第一導通部４５０に一体に設けられていてもよく、第一導通部４５０に溶接またはかしめ等で取り付けられた別部品であってもよい。
【0064】
また、詳細な図示及び説明は省略するが、電極体４００の負極側も、正極側と同様の態様で負極端子３００と電気的に接続される。すなわち、負極集束部４２５は、第二導通部４６０に超音波接合等によって接合され、第二導通部４６０の接続部４６１は、負極端子３００とレーザ溶接等によって接続される。
【0065】
以上、実施の形態に係る蓄電素子１０について説明したが、蓄電素子１０は、図３～図５に示す態様とは異なる態様の板状部材４４０を備えてもよい。そこで、以下に、蓄電素子１０が備える板状部材４４０についての変形例を、上記実施の形態との差分を中心に説明する。
【0066】
（変形例１）
図７は、実施の形態の変形例１に係る板状部材４４０ａの構成を示す斜視図である。図７に示すように、本変形例に係る板状部材４４０ａは、Ｘ軸方向に並ぶ複数の曲げ部４４５を有する本体部４４１と、本体部４４１の上端部においてＸ軸方向に離間して配置された第一導通部４５０及び第二導通部４６０とを有する。この基本構成において、本変形例に係る板状部材４４０ａは、上記実施の形態に係る板状部材４４０と共通する。本変形例では、板状部材４４０ａにおいて、第一導通部４５０と、複数の曲げ部４４５との間に、切断部４４６が形成されている点に特徴を有する。なお、本変形例では、第二導通部４６０と複数の曲げ部４４５との間にも切断部４４６が形成されている。また、本変形例では、本体部４４１のＸ軸方向の端縁から、本体部４４１のＸ軸方向の中心部に向かって伸びるスリットが切断部４４６として設けられている。
図７は、実施の形態の変形例１に係る板状部材４４０ａの構成を示す斜視図である。図７に示すように、本変形例に係る板状部材４４０ａは、Ｘ軸方向に並ぶ複数の曲げ部４４５を有する本体部４４１と、本体部４４１の上端部においてＸ軸方向に離間して配置された第一導通部４５０及び第二導通部４６０とを有する。この基本構成において、本変形例に係る板状部材４４０ａは、上記実施の形態に係る板状部材４４０と共通する。本変形例では、板状部材４４０ａにおいて、第一導通部４５０と、複数の曲げ部４４５との間に、切断部４４６が形成されている点に特徴を有する。なお、本変形例では、第二導通部４６０と複数の曲げ部４４５との間にも切断部４４６が形成されている。また、本変形例では、本体部４４１のＸ軸方向の端縁から、本体部４４１のＸ軸方向の中心部に向かって伸びるスリットが切断部４４６として設けられている。
【0067】
このように、本変形例では、板状部材４４０ａの、複数の曲げ部４４５が配置された部分と、第一導通部４５０及び第二導通部４６０が配置された部分との間に、不連続な部分（切断部４４６）が存在する。そのため、複数の曲げ部４４５が配置された部分における伸縮が、第一導通部４５０及び第二導通部４６０の位置を移動させるように作用する可能性が低減する。つまり、板状部材４４０ａの、振動または衝撃の吸収等の機能、及び、導通部を支持する機能の双方の実効性が向上する。
【0068】
なお、図７に示される切断部４４６のサイズ、形状、及び位置は一例であり、切断部４４６は、図７とは異なるサイズ、形状、または位置に形成されてもよい。例えば、Ｚ軸方向の幅が実質的にゼロと認識されるスリットが、切断部４４６として板状部材４４０ａに設けられてもよい。つまり、Ｘ軸方向に伸びる線状の切り込みが、切断部４４６として板状部材４４０ａに設けられてもよい。この場合、例えば切断部４４６の形成が容易である。
【0069】
また、切断部４４６のＸ軸方向の長さにも特に限定はないが、図７に示すように、例えば正極側において、第一導通部４５０の直下（Ｚ軸方向マイナス側）の領域を通過する長さに切断部４４６を配置することで、以下の効果が生じる。すなわち、複数の曲げ部４４５が変形することで本体部４４１がＸ軸方向に伸縮した場合において、その伸縮が、第一導通部４５０の位置に与える影響がほぼなくなる。このことは、負極側の切断部４４６についても同じである。
【0070】
また、例えば、本体部４４１における、第一導通部４５０の直下（Ｚ軸方向マイナス側）の領域の少なくとも一部に、切断部４４６が存在しないように、切断部４４６を配置してもよい。この場合は、第一導通部４５０の直下に、本体部４４１の下端部（Ｚ軸方向マイナス側の端部）まで連続する部分が存在する。そのため、例えば、正極端子２００と第一導通部４５０との接合作業の際における、本体部４４１による第一導通部４５０の支持の安定化が図られる。このことは、負極側の切断部４４６についても同じである。
【0071】
（変形例２）
図８は、実施の形態の変形例２に係る板状部材４４０ｂの構成を示す斜視図である。図８に示すように、本変形例に係る板状部材４４０ｂは、複数の曲げ部４４５を有する本体部４４１と、本体部４４１の上端部においてＸ軸方向に離間して配置された第一導通部４５０及び第二導通部４６０とを有する。この基本構成において、本変形例に係る板状部材４４０ｂは、上記実施の形態に係る板状部材４４０と共通する。本変形例では、板状部材４４０ｂにおいて、複数の曲げ部４４５がＺ軸方向に並べられている点に特徴を有する。つまり、複数の曲げ部４４５は、電極体４００における正極集束部４１５及び負極集束部４２５の突出方向である第一方向と平行な方向に並べられている。
図８は、実施の形態の変形例２に係る板状部材４４０ｂの構成を示す斜視図である。図８に示すように、本変形例に係る板状部材４４０ｂは、複数の曲げ部４４５を有する本体部４４１と、本体部４４１の上端部においてＸ軸方向に離間して配置された第一導通部４５０及び第二導通部４６０とを有する。この基本構成において、本変形例に係る板状部材４４０ｂは、上記実施の形態に係る板状部材４４０と共通する。本変形例では、板状部材４４０ｂにおいて、複数の曲げ部４４５がＺ軸方向に並べられている点に特徴を有する。つまり、複数の曲げ部４４５は、電極体４００における正極集束部４１５及び負極集束部４２５の突出方向である第一方向と平行な方向に並べられている。
【0072】
この場合であっても、板状部材４４０ｂは、積層型の電極体４００に、積層方向における弾性変形能を付加することができるため、例えば振動または衝撃を吸収する機能、及び、正極板４１０と負極板４２０との間隔を狭める機能等が発揮される。また、第一導通部４５０及び第二導通部４６０を有することで、上述のように、正極集束部４１５及び負極集束部４２５の短縮化等が図られる。
【0073】
なお、本変形例において、板状部材４４０ｂの本体部４４１が板厚方向（Ｙ軸方向）に押圧された場合、本体部４４１は、Ｚ軸方向に伸びることで、第一導通部４５０及び第二導通部４６０を、Ｚ軸方向プラス側（上向き）に押圧する可能性がある。しかし、その押圧力の向きは、第一導通部４５０及び第二導通部４６０を、正極端子２００及び負極端子３００の方向に押さえる向きである。従って、その押圧力が、第一導通部４５０と正極端子２００との接合箇所、及び、第二導通部４６０と負極端子３００との接合箇所に不具合を起こすように作用する可能性は低い。また、複数の曲げ部４４５が変形することによる本体部４４１の伸びを阻害しないように、本体部４４１は、本体部４４１の下端部が容器１００の底に接触しないサイズまたは形状に形成されていることが好ましい。つまり、この場合は、本体部４４１は、上端部が第一導通部４５０及び第二導通部４６０に拘束されていることにより、主としてＺ軸方向マイナス側（下向き）に伸びる。
【0074】
また、複数の曲げ部４４５の並び方向は、Ｚ軸方向に対して傾いた方向であってもよい。つまり、複数の曲げ部４４５は、ＸＺ平面内における任意の方向に並べることができ、かつ、どの方向に並べた場合であっても、少なくとも、積層型の電極体４００に積層方向における弾性変形能を付加する機能は発揮される。
【0075】
（他の実施の形態）
以上、本発明に係る蓄電素子について、実施の形態及びその変形例に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態または変形例に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を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。
以上、本発明に係る蓄電素子について、実施の形態及びその変形例に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態または変形例に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を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。
【0076】
例えば、板状部材４４０が有する曲げ部４４５の数は１以上であればよい。つまり、板状部材４４０は、少なくとも１つの曲げ部４４５を有すれば、電極体４００に積層方向の弾性変形能を付加することができる。つまり、耐振動性または耐衝撃性の向上等の効果が得られる。
【0077】
また、曲げ部４４５の形状は、図４に示される形状には限定されないが、曲げ部４４５における、正極板４１０、負極板４２０またはセパレータ４８０に接触する部分は、曲面または平面であることが好ましい。これにより、曲げ部４４５が、直接的に押圧する正極板４１０、負極板４２０またはセパレータ４８０を損傷する可能性が低減される。
【0078】
また、曲げ部４４５の形状の別例としては、例えばドーム形状が挙げられる。つまり、本体部４４１からＹ軸方向に膨出したドーム状の部分が、曲げ部４４５として機能してもよい。この場合、ドーム状の部分をＹ軸方向から見た場合の形状としては、円形、長円形、楕円形、多角形など各種の形状を採用し得る。このように、曲げ部４４５としてドーム状の形状を採用した場合、例えば、１つの曲げ部４４５が比較的に広い範囲を押圧することができる。これにより、例えば、曲げ部４４５による押圧力が所定の点または線上に集中することが避けられる。
【0079】
また、図４では、曲げ部４４５は連続して並べられているが、隣り合う２つの曲げ部４４５の間に、フラットな領域（ＸＺ平面に平行な領域）が存在してもよい。例えば、本体部４４１において、ＸＺ平面内の所定の部分のみに１以上の曲げ部４４５を配置し、他の部分はフラットな領域としてもよい。これにより、Ｙ軸方向から見た場合における電極体４００の一部の領域であって、当該所定の部分に対応する領域を、主として押圧された状態に置くことができる。
【0080】
また、例えば図５において、板状部材４４０は、セパレータ４８０に挟まれているが、板状部材４４０の本体部４４１が樹脂等の絶縁材料により形成されている場合、板状部材４４０の側面にセパレータ４８０が配置されていなくてもよい。つまり、板状部材４４０の両側に、セパレータ４８０を介在させずに、正極板４１０または負極板４２０が配置されていてもよい。
【0081】
また、板状部材４４０は、ＰＰ、ＰＥ、またはＰＰＳ等の樹脂で形成された本体部４４１に、金属製の第一導通部４５０及び第二導通部４６０が取り付けられるとしたが、板状部材４４０の構成はこれに限定されない。例えば、金属板の一部を残し、他の部分の表面を樹脂でコーティングすることで、樹脂がコーティングされた部分である本体部と、金属板が露出した部分である第一導通部とを有する板状部材が構成されてもよい。なお、この場合、本体部に第二導通部としての金属部材を取り付けることで、金属板を基材とする板状部材であって、実質的に板状部材４４０と同一の機能を備える板状部材を得ることができる。なお、板状部材４４０の基材として金属が採用された場合であっても、例えば、電極体４００に押圧力が働いた場合に、正極板４１０、負極板４２０、及びセパレータ４８０を損傷させることなく曲げ部４４５を弾性変形させることは可能である。また、インサート成形によって、金属製の第一導通部４５０及び第二導通部４６０と、樹脂製の本体部４４１とを有する板状部材４４０が作製されてもよい。
【0082】
また、導通部を備える板状部材は、正極用と負極用とで別々に配置されていてもよい。例えば、本体部４４１（図３参照）に第一導通部４５０のみを取り付けることで正極用の板状部材を構成し、別の本体部４４１に第二導通部４６０のみを取り付けることで負極用の板状部材を構成してもよい。この場合、電極体４００に、積層方向の厚みを変化させるように弾性変形する板状部材が、積層列に２つ含まれることになる。そのため、例えば、積層型の電極体４００における積層方向の弾性変形能が向上する。その結果、例えば電極体４００の耐振動性または耐衝撃性が向上する。また、例えば、第一導通部４５０及び第二導通部４６０の位置が、積層方向においてずらされる。そのため、例えば、正極端子２００及び負極端子３００の構造、サイズ、及び容器１００における位置等に応じて、第一導通部４５０及び第二導通部４６０のそれぞれを適切な位置に配置することができる。
【0083】
また、第一導通部４５０と正極端子２００とは直接的に接続される必要はない。例えば、第一導通部４５０と正極端子２００との間に、例えば集電体と呼ばれる金属部材が介在してもよい。このことは、負極側の第二導通部４６０についても同じである。
【0084】
また、板状部材４４０は、第一導通部４５０及び第二導通部４６０を備えなくてもよい。つまり、板状部材４４０は、１以上の曲げ部４４５を有することで、電極体４００に、積層方向における弾性変形能を付加することができる。これにより、上述のように、電極体４００の耐振動性もしくは耐衝撃性の向上、極板の間隔が狭められることによる発電効率の向上、または、容器１００内の電極体４００の体積割合の増加によるエネルギー密度の向上等の効果をもたらすことができる。
【0085】
また、板状部材４４０は、例えば、長尺帯状の極板を山折りと谷折りとの繰り返しによって蛇腹状に積層した構造を有する電極体に対して配置されてもよい。この場合であっても、電極体は、正極板、負極板及びセパレータが積層された積層列を有しており、かつ、積層列の、積層方向と直交する方向の端部には集束部が形成されている。従って、この積層列のいずれかの位置に板状部材４４０を配置することで、耐振動性または耐衝撃性の向上等の効果を得ることは可能である。
【0086】
なお、上記の板状部材４４０に関する各種の補足事項は、変形例１に係る板状部材４４０ａ及び変形例２に係る板状部材４４０ｂのそれぞれにも適用される。また、上記実施の形態及び上記変形例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。
【産業上の利用可能性】
【0087】
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。
【符号の説明】
【0088】
１０ 蓄電素子
１００ 容器
１１０ 容器本体
１２０ 蓋板
２００ 正極端子
２１０ 端子本体
２２０ 軸部
３００ 負極端子
４００ 電極体
４０１ 電極体本体
４１０ 正極板
４１１ 正極タブ
４１５ 正極集束部
４２０ 負極板
４２１ 負極タブ
４２５ 負極集束部
４４０、４４０ａ、４４０ｂ 板状部材
４４１ 本体部
４４５ 曲げ部
４４６ 切断部
４５０ 第一導通部
４５１、４６１ 接続部
４６０ 第二導通部
４８０ セパレータ
５００、６００ 上ガスケット
５１０ 下ガスケット
１００ 容器
１１０ 容器本体
１２０ 蓋板
２００ 正極端子
２１０ 端子本体
２２０ 軸部
３００ 負極端子
４００ 電極体
４０１ 電極体本体
４１０ 正極板
４１１ 正極タブ
４１５ 正極集束部
４２０ 負極板
４２１ 負極タブ
４２５ 負極集束部
４４０、４４０ａ、４４０ｂ 板状部材
４４１ 本体部
４４５ 曲げ部
４４６ 切断部
４５０ 第一導通部
４５１、４６１ 接続部
４６０ 第二導通部
４８０ セパレータ
５００、６００ 上ガスケット
５１０ 下ガスケット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】