(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】2022-09-05
(45)【発行日】2022-09-13
(54)【発明の名称】蓄電素子
(51)【国際特許分類】
H01M 10/04 20060101AFI20220906BHJP
H01M 50/627 20210101ALI20220906BHJP
H01M 50/463 20210101ALI20220906BHJP
H01M 50/54 20210101ALI20220906BHJP
H01M 50/538 20210101ALI20220906BHJP
H01M 50/586 20210101ALI20220906BHJP
H01M 50/593 20210101ALI20220906BHJP
H01G 11/78 20130101ALI20220906BHJP
H01G 11/52 20130101ALI20220906BHJP
H01M 10/0585 20100101ALI20220906BHJP
H01M 10/0587 20100101ALN20220906BHJP
【ＦＩ】
H01M10/04 Z
H01M10/04 W
H01M50/627
H01M50/463 Z
H01M50/54
H01M50/538
H01M50/586
H01M50/593
H01G11/78
H01G11/52
H01M10/0585
H01M10/0587
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020216669
(22)【出願日】2020-12-25
(62)【分割の表示】P 2018514273の分割
【原出願日】2016-07-26
(65)【公開番号】P2021057351
(43)【公開日】2021-04-08
【審査請求日】2021-01-12
(31)【優先権主張番号】P 2015186095
(32)【優先日】2015-09-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】河手 謙志
【審査官】小森 利永子
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－０８７７２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０８７７２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－０８７７５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１５９４４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０８４５６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００９－５２２７４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０４９０３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１６８２３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０５９４９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１２／０２３４３４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１２６４００（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ １０／０４
Ｈ０１Ｍ １０／０５８７
Ｈ０１Ｍ ５０／６２７
Ｈ０１Ｍ ５０／５３８－５０／５４
Ｈ０１Ｍ ５０／５８６－５０／５９３
Ｈ０１Ｍ ５０／４０９－５０／４８６
Ｈ０１Ｇ １１／５２
Ｈ０１Ｇ １１／７８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
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、前記容器の壁部の、前記電極体のタブ部と対向する位置に、電解液を容器内に注入するための注液口が形成されており、
前記電極体は、セパレータと、前記セパレータを介して積層された正極板及び負極板とを有し、
前記電極体の、前記タブ部が設けられた部分以外の端部において、前記セパレータの端縁は折り曲げられており、
前記タブ部は、前記壁部と略平行に延びる部分を有するように折り曲げられている、
蓄電素子。
【請求項2】
さらに、前記容器の内部に配置され、前記タブ部と電気的に接続された集電体、及び、前記集電体と前記容器の前記壁部との間に配置された絶縁部材を備え、前記絶縁部材における、前記注液口と前記タブ部との間の位置に貫通孔が形成されている
請求項１記載の蓄電素子。
【請求項3】
さらに、前記電極体のタブ部が設けられた端部と、前記容器の前記壁部との間に配置されたスペーサを備え、前記スペーサは、前記タブ部が挿入される開口部を有する
請求項１または２に記載の蓄電素子。
【請求項4】
前記電極体は、前記正極板及び前記負極板が巻回されることで形成されており、前記注液口は、前記容器における、前記電極体の巻回軸方向に存在する前記壁部に形成されている
請求項１～３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電極体と、電極体を収容する容器とを備える蓄電素子に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電極体と、電極体を収容する容器とを備える蓄電素子において、電解液を容器内部に注入するための注液口を容器に設ける構成が知られている。例えば、特許文献１には、発電素子を収納する電池容器と、電池容器の開口部を封止する蓋体と、蓋体に設けられた電解液を注液するための注液口とを有する電池が開示されている。この電池では、発電素子の正極リードが容器に溶接されており、容器に設けられた注液口は正極端子により封止されている。つまり、正極端子が注液口を封止する役割も果たしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００３－３１７７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
蓄電素子が備える電極体は、例えば、セパレータを挟んで正極及び負極が複数積層された構造を有しており、電極体の内方への金属片等の異物の侵入を防止する観点からは、電極体の端部は、可能な範囲で閉じられていることが好ましい。しかし、その一方で、注液口から容器内に注入された電解液を、電極体が有する正極の活物質層、負極の活物質層、及びセパレータのそれぞれに効率よく浸透させることが要求される。
【0005】
本発明は、上記従来の課題を考慮し、電極体と、電極体を収容する容器とを備える蓄電素子であって、容器に設けられた注液口から注入された電解液を、効率よく電極体に浸透させることができる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】
【0006】
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、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、前記容器の壁部の、前記電極体のタブ部と対向する位置に、電解液を容器内に注入するための注液口が形成されており、前記電極体は、セパレータと、前記セパレータを介して積層された正極板及び負極板とを有し、前記電極体の、前記タブ部が設けられた部分以外の端部において、前記セパレータの端縁は折り曲げられている。
【0007】
この構成によれば、注液口に対向する位置にタブ部が存在するため、注液口から注入された電解液は、タブ部に即座に到達する。タブ部は、電極（正極または負極）の基材の、活物質が塗工されていない部分（活物質未塗工部）が積層することで形成された部分であり、その一部が集電体等の導電部材と接合されている。従って、タブ部に対向する位置に配置された注液口から注入された電解液は、タブ部を伝って電極体（より詳細には、電極体が有する正極及び負極の活物質層、並びに、セパレータ）に効率よく浸透する。
【0008】
また、電極体の、タブ部以外の端部については、例えば、セパレータの端縁を折り曲げる、または、構造物を配置するなどの、異物の侵入抑制のための対策を施すことが可能である。つまり、本態様に係る蓄電素子によれば、電解液を効率よく電極体に浸透させることができ、また、電極体の内方への異物の侵入を抑制することができる。
【0009】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子は、さらに、前記容器の内部に配置され、前記タブ部と電気的に接続された集電体、及び、前記集電体と前記容器の前記壁部との間に配置された絶縁部材を備え、前記絶縁部材における、前記注液口と前記タブ部との間の位置に貫通孔が形成されているとしてもよい。
【0010】
この構成によれば、注液口から注入される電解液の流れを阻害しない態様で、集電体と注液口が設けられた壁部とを電気的に絶縁する絶縁部材を配置することができる。すなわち、タブ部に対向する位置に注液口が配置されるため、タブ部と電気的に接続される集電体と、壁部とを絶縁する絶縁部材は、電解液の注入方向から見た場合に、注液口と重なる位置に存在する場合がある。この場合であっても、絶縁部材の、注液口とタブ部との間の位置に貫通孔を形成することで、注液口から注入された電解液を、貫通孔を介してタブ部に到達させることができる。
【0011】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子は、さらに、前記電極体のタブ部が設けられた端部と、前記容器の前記壁部との間に配置されたスペーサを備え、前記スペーサは、前記タブ部が挿入される開口部を有するとしてもよい。
【0012】
この構成によれば、電極体の位置規制、電極体と導電部材との短絡防止、または、電極体の内方への異物の侵入抑制等の機能を有するスペーサを、電極体のタブ部が設けられた端部と容器との間に配置しつつ、注液口から注入された電解液をタブ部に即座に到達させることができる。
【0013】
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、電極が巻回されることで形成されており、前記注液口は、前記容器における、前記電極体の巻回軸方向に存在する前記壁部に形成されているとしてもよい。
【0014】
この構成によれば、電極体の巻回軸方向に存在する壁部に注液口が配置される。そのため、例えば、タブ部から電極体の内方に電解液を浸透させることができるとともに、容器の底（注液口が設けられた壁部と対向する壁部の上方）にたまった電解液を、巻回軸方向においてタブ部とは反対側の端部から電極体の内方に浸透させることができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、電極体と、電極体を収容する容器とを備える蓄電素子であって、容器に設けられた注液口から注入された電解液を、効率よく電極体に浸透させることができる蓄電素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【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】実施の形態に係る蓋板構造体の分解斜視図である。
【図4】実施の形態に係る電極体の構成を示す斜視図である。
【図5】実施の形態に係る注液口及びその周辺の構造を示す斜視図である。
【図6】実施の形態に係る注液口及びその周辺の構造を示す分解斜視図である。
【図7】実施の形態に係る電極体の上端部及びその周辺の構造を示す断面概要図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態における蓄電素子について説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
【0018】
また、以下で説明する実施の形態は、それぞれ本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される形状、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。
【0019】
【0020】
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。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。図３は、実施の形態に係る蓋板構造体１８０の分解斜視図である。なお、図３では、蓋板構造体１８０が有する正極集電体１４０及び負極集電体１５０に接合される正極リード板１４５及び負極リード板１５５は、点線で図示されている。
【0021】
また、図１及び以降の図について、説明の便宜のため、Ｚ軸方向を上下方向として説明しているが、実際の使用態様において、Ｚ軸方向と上下方向とが一致しない場合もある。
【0022】
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、より具体的には、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。
【0023】
図１及び図２に示すように、蓄電素子１０は、電極体４００と、電極体４００を収容する容器１００とを備える。本実施の形態では、容器１００の蓋板１１０に各種の要素が配置されることで構成された蓋板構造体１８０が、電極体４００の上方に配置されている。
【0024】
蓋板構造体１８０は、容器１００の蓋板１１０、正極端子２００、負極端子３００、上部絶縁部材１２５及び１３５、下部絶縁部材１２０及び１３０、正極集電体１４０並びに負極集電体１５０を有する。
【0025】
正極端子２００は、正極集電体１４０を介して電極体４００の正極と電気的に接続され、負極端子３００は、負極集電体１５０を介して電極体４００の負極と電気的に接続される。これら正極端子２００等の、電極体４００と電気的に接続される導電部材のそれぞれは、下部絶縁部材１２０等の絶縁部材によって容器１００と絶縁されている。
【0026】
上部絶縁部材１２５及び１３５並びに下部絶縁部材１２０及び１３０のそれぞれは、少なくとも一部が、容器１００の壁部と導電部材との間に配置された絶縁部材である。本実施の形態では、略直方体の外形を有する容器１００を形成する６つの壁部のうちの、上壁部を形成する蓋板１１０に沿って各絶縁部材が配置されている。
【0027】
本実施の形態に係る蓄電素子１０は上記構成に加え、蓋板構造体１８０と電極体４００との間に配置された、上部スペーサ５００と緩衝シート６００とを有する。
【0028】
上部スペーサ５００は、電極体４００の、タブ部４１０及び４２０が設けられた端部と蓋板１１０との間に配置され、蓋板構造体１８０の一部に係止される係止部５１０を有している。言い換えると、上部スペーサ５００は、蓋板構造体１８０の一部に引っ掛かる部分である係止部５１０を有している。
【0029】
具体的には、上部スペーサ５００は全体として平板状であり、かつ、２つの係止部５１０と、タブ部４１０及び４２０が挿入される（タブ部４１０及び４２０を貫通させる）２つの開口部５２０とを有している。本実施の形態では、開口部５２０は、上部スペーサ５００において切り欠き状に設けられている。上部スペーサ５００は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、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）等の絶縁性を有する素材によって形成されている。
【0030】
上部スペーサ５００は、例えば、電極体４００の上方（蓋板１１０の方向）への移動を直接的もしくは間接的に規制する部材、または、蓋板構造体１８０と電極体４００との間における短絡を防止する部材として機能する。上部スペーサ５００は、２つの係止部５１０を有し、２つの係止部５１０のそれぞれは、蓋板構造体１８０が有する取付部１２２または１３２に係止される。
【0031】
緩衝シート６００は、発泡ポリエチレンなどの、柔軟性の高い多孔質の素材で形成されており、電極体４００と上部スペーサ５００との間の緩衝材として機能する部材である。また、緩衝シート６００にも、上部スペーサ５００と同じく、タブ部４１０及び４２０が挿入される（タブ部４１０及び４２０を貫通させる）２つの開口部６２０が形成されており、本実施の形態では、開口部６２０は、緩衝シート６００において切り欠き状に設けられている。
【0032】
また、本実施の形態では、電極体４００の、電極体４００と蓋板１１０との並び方向（Ｚ軸方向）と交差する方向の側面（本実施の形態ではＸ軸方向の両側面）と、容器１００の内面との間にサイドスペーサ７００が配置されている。サイドスペーサ７００は、例えば、電極体４００の位置を規制する役割を果たしている。サイドスペーサ７００は、例えば上部スペーサ５００と同様に、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、またはＰＰＳ等の絶縁性を有する素材によって形成されている。
【0033】
なお、蓄電素子１０は、図１～図３に図示された要素に加え、例えば電極体４００を包み込む絶縁フィルム、電極体４００と容器１００（本体１１１）の底面との間に配置された緩衝シートなど、他の要素を備えてもよい。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、電解液の図示は省略する。
【0034】
容器１００は、矩形筒状で底を備える本体１１１と、本体１１１の開口を閉塞する板状部材である蓋板１１０とで構成されている。容器１００は、全体として直方体の形状であり、上述のように６つの壁部で形成されている。具体的には、蓋板１１０によって形成される上壁部と、上壁部に対向する下壁部と、上壁部及び下壁部を接続する４つの側壁部とを有する。つまり、本体１１１により下壁部と４つの側壁部とが形成されている。
【0035】
また、容器１００は、電極体４００等を内部に収容後、蓋板１１０と本体１１１とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。なお、蓋板１１０及び本体１１１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、アルミニウム合金など溶接可能な金属であるのが好ましい。
【0036】
蓋板１１０には、図２及び図３に示されるように、安全弁１７０、注液口１１７、貫通孔１１０ａ及び１１０ｂ、並びに、２つの膨出部１６０が形成されている。安全弁１７０は、容器１００の内圧が上昇した場合に開放することで、容器１００の内部のガスを放出する役割を有する。
【0037】
注液口１１７は、蓄電素子１０の製造時に電解液を注液するための貫通孔である。また、図１～図３に示すように、蓋板１１０には、注液口１１７を塞ぐように、注液栓１１８が配置されている。つまり、蓄電素子１０の製造時に、注液口１１７から容器１００内に電解液を注入し、注液栓１１８を蓋板１１０に溶接して注液口１１７を塞ぐことで、電解液が容器１００内に収容される。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。また、注液口１１７から電解液を注入する際に、例えば、容器１００の内部を減圧した状態で電解液を注入することで、必要な量の電解液を、容器１００の内部に効率よく注入することができる。
【0038】
【0039】
２つの膨出部１６０のそれぞれは、本実施の形態では、蓋板１１０の一部が膨出状に形成されていることで蓋板１１０に設けられており、例えば、上部絶縁部材１２５または１３５の位置決めに利用される。また、膨出部１６０の裏側（電極体４００に対向する側）には上方に凹状の部分である凹部（図示せず）が形成されており、凹部の一部に、下部絶縁部材１２０または１３０の係合部１２０ｂまたは１３０ｂが係合する。これにより、下部絶縁部材１２０または１３０も位置決めされ、その状態で蓋板１１０に固定される。
【0040】
上部絶縁部材１２５は、正極端子２００と蓋板１１０とを電気的に絶縁する部材であり、下部絶縁部材１２０は、正極集電体１４０と蓋板１１０とを電気的に絶縁する部材である。上部絶縁部材１３５は、負極端子３００と蓋板１１０とを電気的に絶縁する部材であり、下部絶縁部材１３０は、負極集電体１５０と蓋板１１０とを電気的に絶縁する部材である。上部絶縁部材１２５及び１３５は、例えば上部パッキンと呼ばれる場合もあり、下部絶縁部材１２０及び１３０は、例えば下部パッキンと呼ばれる場合もある。つまり、本実施の形態では、上部絶縁部材１２５及び１３５並びに下部絶縁部材１２０及び１３０は、電極端子（２００または３００）と容器１００との間を封止する機能も有している。
【0041】
なお、上部絶縁部材１２５及び１３５、並びに、下部絶縁部材１２０及び１３０は、例えば上部スペーサ５００と同様に、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、またはＰＰＳ等の絶縁性を有する素材によって形成されている。また、下部絶縁部材１２０の、注液口１１７の直下に位置する部分には、注液口１１７から注入される電解液を電極体４００の方向に導く貫通孔１２１が設けられている。
【0042】
正極端子２００は、正極集電体１４０を介して、電極体４００の正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子３００は、負極集電体１５０を介して、電極体４００の負極に電気的に接続された電極端子である。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電極端子である。なお、正極端子２００及び負極端子３００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ている。
【0043】
また、正極端子２００には、容器１００と正極集電体１４０とを締結する締結部２１０が設けられ、負極端子３００には、容器１００と負極集電体１５０とを締結する締結部３１０が設けられている。
【0044】
締結部２１０は、正極端子２００から下方に延設された部材（リベット）であり、正極集電体１４０の貫通孔１４０ａに挿入されてかしめられる。具体的には、締結部２１０は、上部絶縁部材１２５の貫通孔１２５ａ、蓋板１１０の貫通孔１１０ａ、下部絶縁部材１２０の貫通孔１２０ａ、及び、正極集電体１４０の貫通孔１４０ａに挿入されてかしめられる。これにより、正極端子２００と正極集電体１４０とが電気的に接続され、正極集電体１４０は、正極端子２００、上部絶縁部材１２５及び下部絶縁部材１２０とともに、蓋板１１０に固定される。
【0045】
締結部３１０は、負極端子３００から下方に延設された部材（リベット）であり、負極集電体１５０の貫通孔１５０ａに挿入されてかしめられる。具体的には、締結部３１０は、上部絶縁部材１３５の貫通孔１３５ａ、蓋板１１０の貫通孔１１０ｂ、下部絶縁部材１３０の貫通孔１３０ａ、及び、負極集電体１５０の貫通孔１５０ａに挿入されてかしめられる。これにより、負極端子３００と負極集電体１５０とが電気的に接続され、負極集電体１５０は、負極端子３００、上部絶縁部材１３５及び下部絶縁部材１３０とともに、蓋板１１０に固定される。
【0046】
なお、締結部２１０は、正極端子２００との一体物として形成されていてもよく、正極端子２００とは別部品として作製された締結部２１０が、かしめまたは溶接などの手法によって正極端子２００に固定されていてもかまわない。締結部３１０と負極端子３００との関係についても同様である。
【0047】
正極集電体１４０は、電極体４００と容器１００との間に配置され、電極体４００と正極端子２００とを電気的に接続する部材である。正極集電体１４０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ている。本実施の形態では、正極集電体１４０は、正極リード板１４５を介して電極体４００の正極側のタブ部４１０と電気的に接続されている。
【0048】
負極集電体１５０は、電極体４００と容器１００との間に配置され、電極体４００と負極端子３００とを電気的に接続する部材である。負極集電体１５０は、銅または銅合金などで形成されている。本実施の形態では、負極集電体１５０は、負極リード板１５５を介して電極体４００の負極側のタブ部４２０と電気的に接続されている。
【0049】
なお、リード板を介した集電体とタブ部との接続部分の詳細については、図７を用いて後述する。
【0050】
【0051】
電極体４００は、電気を蓄えることができる発電要素であり、図４に示すように、正極４５０及び負極４６０と、セパレータ４７０ａ及び４７０ｂ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４００は、正極４５０と、セパレータ４７０ａと、負極４６０と、セパレータ４７０ｂとがこの順に積層され、かつ、断面が長円形状になるように巻回されることで形成されている。
【0052】
正極４５０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などからなる長尺帯状の金属箔である正極基材層の表面に、正極活物質層が形成された電極板である。なお、正極活物質層に用いられる正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、正極活物質として、ＬｉＭＰＯ４、ＬｉＭＳｉＯ４、ＬｉＭＢＯ３（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のポリアニオン化合物、チタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等のスピネル化合物、ＬｉＭＯ２（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。
【0053】
負極４６０は、銅または銅合金などからなる長尺帯状の金属箔である負極基材層の表面に、負極活物質層が形成された電極板である。なお、負極活物質層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、負極活物質として、リチウム金属、リチウム合金（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）、金属酸化物、リチウム金属酸化物（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等）、ポリリン酸化合物などが挙げられる。
【0054】
セパレータ４７０ａ及び４７０ｂは、樹脂からなる微多孔性のシートである。なお、蓄電素子１０に用いられるセパレータ４７０ａ及び４７０ｂ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。
【0055】
正極４５０は、巻回軸方向の一端において外方に突出する複数の突出部４１１を有する。負極４６０も同様に、巻回軸方向の一端において外方に突出する複数の突出部４２１を有する。これら、複数の突出部４１１及び複数の突出部４２１は、活物質が塗工されず基材層が露出した部分（活物質未塗工部）である。
【0056】
なお、巻回軸とは、正極４５０及び負極４６０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４００の中心を通るＺ軸方向に平行な直線である。
【0057】
複数の突出部４１１と複数の突出部４２１とは、巻回軸方向の同一側の端（図４におけるＺ軸方向プラス側の端）に配置され、正極４５０及び負極４６０が積層されることにより、電極体４００の所定の位置で積層される。具体的には、複数の突出部４１１は、正極４５０が巻回によって積層されることにより、巻回軸方向の一端において周方向の所定の位置で積層される。また、複数の突出部４２１は、負極４６０が巻回によって積層されることにより、巻回軸方向の一端において、複数の突出部４１１が積層される位置とは異なる周方向の所定の位置で積層される。
【0058】
その結果、電極体４００には、複数の突出部４１１が積層されることで形成されたタブ部４１０と、複数の突出部４２１が積層されることで形成されたタブ部４２０とが形成される。タブ部４１０は、例えば積層方向の中央に向かって寄せ集められて、正極リード板１４５と、例えば超音波溶接によって接合される。また、タブ部４２０は、例えば積層方向の中央に向かって寄せ集められて、負極リード板１５５と、例えば超音波溶接によって接合される。タブ部４１０と接合された正極リード板１４５は、正極集電体１４０と接合され、タブ部４２０と接合された負極リード板１５５は負極集電体１５０と接合される。
【0059】
なお、タブ部（４１０、４２０）は、電極体４００において、電気の導入及び導出を行う部分であり、「リード（部）」、「集電部」等の他の名称が付される場合もある。
【0060】
ここで、タブ部４１０は、基材層が露出した部分である突出部４１１が積層されることで形成されているため、発電に寄与しない部分となる。同様に、タブ部４２０は、基材層が露出した部分である突出部４２１が積層されることで形成されているため、発電に寄与しない部分となる。一方、電極体４００のタブ部４１０及び４２０と異なる部分は、基材層に活物質が塗工された部分が積層されることで形成されているため、発電に寄与する部分となる。以降、当該部分を発電部分４３０と称する。つまり、本実施の形態では、タブ部４１０及び４２０のそれぞれは、電極体４００の本体部である発電部分４３０の端部の一部から突出して設けられている、と表現できる。
【0061】
【0062】
図５は、実施の形態に係る注液口１１７及びその周辺の構造を示す斜視図であり、図６は、実施の形態に係る注液口１１７及びその周辺の構造を示す分解斜視図である。なお、図５では、容器１００の内部における、注液口１１７からタブ部４１０までの構造を表すために、電極体４００以外の要素については、注液口１１７を通るＹＺ平面で切断し、切断面よりも奥側（Ｘ軸方向マイナス側）のみが図示されている。また、図６では、蓄電素子１０の、注液口１１７が存在する正極端子２００側の部分のみを図示し、負極端子３００側の部分の図示が省略されている。さらに、図５及び図６において、注液口１１７を塞ぐ注液栓１１８の図示は省略されている。
【0063】
図７は、実施の形態に係る電極体４００の上端部及びその周辺の構造を示す断面概要図である。なお、図７には、図３におけるＶＩＩ－ＶＩＩ線を通るＹＺ平面で切断した場合の蓄電素子１０の一部の断面が図示されており、Ｘ軸方向マイナス側のサイドスペーサ７００（図２参照）の図示は省略されている。また、電極体４００は簡略化されて図示されている。
【0064】
図５及び図６に示すように、本実施の形態に係る蓄電素子１０では、容器１００の壁部の、電極体４００のタブ部４１０と対向する位置に、電解液を容器１００内に注入するための注液口１１７が形成されている。本実施の形態では、容器１００の上壁部を形成する蓋板１１０に、注液口１１７が形成されている。より具体的には、本実施の形態では、電極体４００と、注液口１１７が形成された壁部（蓋板１１０）との並び方向（Ｚ軸方向）から容器１００を見た場合において、注液口１１７は、タブ部４１０と重なる位置に配置されている。
【0065】
このように、注液口１１７がタブ部４１０と対向する位置に配置されていることで、注液口１１７から注入された電解液は、タブ部４１０に即座に到達する。タブ部４１０は、上述のように、正極４５０の基材における正極活物質が塗工されていない部分（活物質未塗工部）が積層することで形成された部分である。また、タブ部４１０の一部が正極リード板１４５と接合されている。従って、タブ部４１０に対向する位置に配置された注液口１１７から注入された電解液は、タブ部を伝って電極体４００（より詳細には、電極体４００が有する正極４５０及び負極４６０の活物質層、並びに、セパレータ４７０ａ及び４７０ｂ）に効率よく浸透する。
【0066】
また、電極体４００の、タブ部４１０以外の端部（つまり、発電部分４３０のタブ部４１０が設けられた部分以外の上端部）については、例えば、セパレータ４７０ａ及び４７０ｂの端縁を折り曲げること、または、構造物を配置するなどの、異物の侵入抑制のための対策を施すことが可能である。
【0067】
本実施の形態では、図２及び図７に示すように、発電部分４３０の、タブ部４１０及び４２０が設けられた部分以外の上端部を覆うように、上部スペーサ５００及び緩衝シート６００が配置されている。そのため、仮に、容器１００内において、微小な金属片等の異物が存在する場合であっても、積層方向に並ぶセパレータ４７０ａ及び４７０ｂの端縁の隙間から発電部分４３０の内方への当該異物の侵入が、上部スペーサ５００または緩衝シート６００によって抑制される。つまり、本実施の形態に係る蓄電素子１０によれば、電解液を効率よく電極体４００に浸透させることができ、また、電極体４００の内方への異物の侵入を抑制することができる。
【0068】
また、本実施の形態に係る蓄電素子１０において、正極集電体１４０と蓋板１１０との間に配置された下部絶縁部材１２０には、注液口１１７とタブ部４１０との間の位置に貫通孔１２１が形成されている。
【0069】
つまり、注液口１１７から注入される電解液の流れを阻害しない態様で、正極集電体１４０と、注液口１１７が設けられた蓋板１１０とを電気的に絶縁する下部絶縁部材１２０が配置されている。
【0070】
ここで、本実施の形態では、タブ部４１０に対向する位置に注液口１１７が配置される。そのため、タブ部４１０と電気的に接続される正極集電体１４０と蓋板１１０とを絶縁する下部絶縁部材１２０は、電解液の注入方向から見た場合に、注液口１１７と重なる位置に存在する。この場合であっても、下部絶縁部材１２０の、注液口１１７とタブ部４１０との間の位置に貫通孔１２１を形成することで、注液口１１７から注入された電解液を、貫通孔１２１を介してタブ部４１０に到達させることができる。つまり、電解液の注液口１１７からタブ部４１０への直線状の流路が確保される。
【0071】
また、本実施の形態に係る蓄電素子１０において、電極体４００のタブ部４１０が設けられた端部と、蓋板１１０との間に配置された上部スペーサ５００には、タブ部４１０が挿入される開口部５２０が形成されている。
【0072】
つまり、電極体４００の位置規制、電極体４００と蓋板構造体１８０との短絡防止、または、電極体４００の内方への異物の侵入抑制等の役割を上部スペーサ５００に担わせるために、上部スペーサ５００は、電極体４００のタブ部４１０が設けられた端部と蓋板１１０との間に配置される。このような位置に上部スペーサ５００が配置された場合であっても、タブ部４１０は、上部スペーサ５００に設けられた開口部５２０に挿入されることで、注液口１１７に対して露出する。従って、本実施の形態に係る蓄電素子１０によれば、上部スペーサ５００による上記効果を得ながら、注液口１１７から注入された電解液をタブ部４１０に即座に到達させることができる。その結果、電極体４００への電解液の浸透が効率よく行われる。
【0073】
また、電極体４００の発電部分４３０と蓋板１１０との間に上部スペーサ５００を配置することで、発電部分４３０と蓋板１１０とを、上部スペーサ５００を挟んで近づけることが可能となる。これにより、例えば、容器１００の容積に占める電極体４００の割合を増加させることが可能となる。
【0074】
なお、本実施の形態では、正極集電体１４０及び正極リード板１４５も、注液口１１７から注入された電解液を通過させるための構造を有している。具体的には、図６に示すように、正極集電体１４０は、端縁から内側に切り欠き状に形成された切欠部１４１を有し、正極リード板１４５は、端縁から内側に切り欠き状に形成された切欠部１４６を有する。
【0075】
つまり、注液口１１７から注入された電解液は、主として、下部絶縁部材１２０の貫通孔１２１、正極集電体１４０の切欠部１４１、及び、正極リード板１４５の切欠部１４６を、この順に通過して、タブ部４１０に到達する。
【0076】
このように、本実施の形態では、正極集電体１４０及び正極リード板１４５には、電解液の流れを阻害しないための構成として、切欠部１４１及び１４６が形成されている。これにより、例えば、電解液の注液口１１７からタブ部４１０への直線状の流路を確保するために、正極集電体１４０及び正極リード板１４５それぞれの細かな位置調整を行う必要がない。
【0077】
ここで、本実施の形態に係る正極リード板１４５は、例えば図７に示されるように、断面がＵ字状である。また、上部スペーサ５００によって、タブ部４１０と正極リード板１４５との接合部分と、電極体４００の発電部分４３０とが仕切られており、タブ部４１０は、上部スペーサ５００に設けられた開口部５２０に挿入されて配置される。上記構造は、例えば以下の手順で作製される。
【0078】
平板状の正極リード板１４５の端部（第一端部）と電極体４００のタブ部４１０とを、例えば超音波溶接によって接合する。さらに、正極リード板１４５の第一端部とは反対側の端部（第二端部）を、蓋板構造体１８０に組み込まれた正極集電体１４０と、例えばレーザー溶接によって接合する。その後、正極リード板１４５を、第一端部と第二端部との間の所定の位置で折り曲げることでＵ字状に変形させる。その結果、図７に示すように、断面がＵ字状の正極リード板１４５を介した、電極体４００のタブ部４１０と正極集電体１４０との接続構造が形成される。その後、上部スペーサ５００が、電極体４００の発電部分４３０と蓋板構造体１８０との間に挿入される。
【0079】
なお、正極リード板１４５とタブ部４１０との接合の際に、負極リード板１５５とタブ部４２０との接合も行われ、正極リード板１４５と正極集電体１４０との接合の際に、負極リード板１５５と負極集電体１５０との接合も行われる。さらに、平板状の正極リード板１４５がＵ字状に変形される際に、平板状の負極リード板１５５もＵ字状に変形される。つまり、負極リード板１５５周辺の構造も、正極リード板１４５周辺の構造と同様である。すなわち、電極体４００のタブ部４２０と、負極集電体１５０とは、断面がＵ字状の負極リード板１５５（例えば図２参照）を介して電気的に接続されている。また、上部スペーサ５００によって、タブ部４２０と負極リード板１５５との接合部分と、電極体４００の発電部分４３０とが仕切られており、タブ部４２０は、上部スペーサ５００に設けられた開口部５２０に挿入されて配置される。
【0080】
このように、電極体４００と、正極集電体１４０及び負極集電体１５０とを、正極リード板１４５及び負極リード板１５５とを介して接続することで、電極体４００のタブ部４１０及び４２０の長さ（巻回軸方向（Ｚ軸方向）の長さ）を比較的短くすることができる。
【0081】
つまり、電極体４００の製造に必要な、正極４５０及び負極４６０の電極板の幅（巻回軸方向（Ｚ軸方向）の長さ）を比較的短くすることができる。このことは、例えば電極体４００の製造効率の観点から有利である。
【0082】
また、本実施の形態に係る電極体４００は、正極４５０及び負極４６０が巻回されることで形成されている（図４参照）。また、注液口１１７は、容器１００における、電極体４００の巻回軸方向に存在する蓋板１１０に形成されている。
【0083】
そのため、例えば、タブ部４１０から電極体４００の内方に電解液を浸透させるとともに、容器１００の底（蓋板１１０と対向する下壁部の上方）にたまった電解液を、巻回軸方向においてタブ部とは反対側の端部から電極体４００の内方に浸透させることができる。このことは、電極体４００への電解液の効率的な浸透という観点から有利である。
【0084】
（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。
【0085】
例えば、蓄電素子１０が備える電極体４００の個数は１には限定されず、２以上であってよい。蓄電素子１０が複数の電極体４００を備える場合、同一体積（容積）の容器１００に単数の電極体４００を収容する場合に比べ、容器１００のコーナー部のデッドスペースを減らすことができる。このため、容器１００の容積に占める電極体４００の割合を増加させることが可能となり、その結果、蓄電素子１０の容量の増加が図られる。
【0086】
また、蓄電素子１０が備える電極体４００は巻回型である必要はない。蓄電素子１０は、例えば平板状極板を積層した積層型の電極体を備えてもよい。また、蓄電素子１０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を備えてもよい。
【0087】
また、電極体４００が有する正極側のタブ部４１０と負極側のタブ部４２０との位置関係は特に限定されない。例えば、巻回型の電極体４００において、タブ部４１０とタブ部４２０とが巻回軸方向の互いに反対側に配置されていてもよい。また、蓄電素子１０が、積層型の電極体を備える場合、積層方向から見た場合において、正極側のタブ部と負極側のタブ部とが異なる方向に突出して設けられていてもよい。
【0088】
また、上記実施の形態では、電極体４００の正極側のタブ部４１０に対向する位置に、注液口１１７が配置されているが、注液口１１７は、電極体４００の負極側のタブ部４２０に対向する位置に配置されてもよい。つまり、正極４５０及び負極４６０が積層された構造を有する電極体４００が備える、外部との電気的な接続部分に対向する位置に注液口１１７が設けられることで、電解液を電極体４００の内方に効率的に浸透させることができる。
【0089】
また、容器１００において、注液口１１７は、蓋板１１０以外の壁部に設けられてもよい。例えば、タブ部４１０または４２０が、容器１００の下壁部（本体１１１の底面を形成する壁部）に向く姿勢で電極体４００が配置された場合を想定する。この場合、下壁部において、タブ部４１０または４２０に対向する位置に、注液口１１７が設けられてもよい。なお、注液口１１７が下壁部に配置される場合において、注液口１１７に対向するタブ部４１０または４２０と電気的に接続された電極端子は、下壁部に固定されてもよく、上壁部（蓋板１１０）に固定されてもよい。
【0090】
また、注液口１１７の形状に特に限定はなく、丸孔、角孔、または、スリット状の孔など、各種の形状の中から、例えば注液に用いるノズルの形状等に応じて選択されてもよい。また、注液口１１７のサイズについても、注液効率または蓋板１１０の強度維持等の観点から適切なサイズが決定されてもよい。
【0091】
また、上記実施の形態では、注液口１１７の直下に下部絶縁部材１２０が配置されていることとしたが、下部絶縁部材１２０の配置位置は特に限定されない。つまり、注液口１１７の直下を避けて下部絶縁部材１２０を配置することで、下部絶縁部材１２０に貫通孔１２１を形成する必要がなく、簡易に下部絶縁部材１２０を作製することができる。
【産業上の利用可能性】
【0092】
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。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】