(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】2022-12-07
(45)【発行日】2022-12-15
(54)【発明の名称】蓄電素子及び蓄電素子の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01M 10/04 20060101AFI20221208BHJP
H01M 50/466 20210101ALI20221208BHJP
H01G 11/22 20130101ALI20221208BHJP
H01G 11/86 20130101ALI20221208BHJP
H01G 11/52 20130101ALI20221208BHJP
H01M 10/0583 20100101ALN20221208BHJP
H01M 6/10 20060101ALN20221208BHJP
【ＦＩ】
H01M10/04 Z
H01M50/466
H01G11/22
H01G11/86
H01G11/52
H01M10/0583
H01M6/10 Z
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2019065912
(22)【出願日】2019-03-29
(65)【公開番号】P2020167019
(43)【公開日】2020-10-08
【審査請求日】2021-12-20
(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】110002734
【氏名又は名称】弁理士法人藤本パートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】針長 右京
(72)【発明者】
【氏名】宮崎 明彦
(72)【発明者】
【氏名】森 澄男
【審査官】冨士 美香
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－０３８７１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０３５９９８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ １０／０４
Ｈ０１Ｍ ５０／４０
Ｈ０１Ｇ １１／２２
Ｈ０１Ｇ １１／８６
Ｈ０１Ｇ １１／５２
Ｈ０１Ｍ １０／０５８３
Ｈ０１Ｍ ６／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第一の電極と、該第一の電極と極性の異なる第二の電極と、前記第一の電極及び前記第二の電極の間に配置されるセパレータとを有する電極体を備え、前記第一の電極は、第一方向において対向する一対の第一延在部と、前記一対の第一延在部の延びる方向であると共に前記第一方向と直交若しくは略直交する第二方向における前記一対の第一延在部の一方側の端部同士を接続する第一ターン部とを有し、
前記セパレータは、前記第一方向において前記一対の第一延在部のうち一方の第一延在部を間に挟むと共に、前記一方の第一延在部に沿い且つ前記第二方向に直交若しくは略直交する第三方向に延びる一対の第二延在部と、前記一対の第二延在部の第三方向における一方側の端部同士を接続すると共に、前記一方の第一延在部の第三方向における一方側の端縁を覆う第二ターン部とを有し、
前記一方の第一延在部は、矩形状の本体と、該本体の前記第三方向における他方側の端縁から前記第三方向における他方側に延びるタブと、を有し、
前記一対の第二延在部のそれぞれは、前記本体の前記第二方向における全体を覆うとともに、前記一方の第一延在部の本体の前記第三方向における他方側の端縁と前記タブとの境界よりも、前記第三方向における他方側に延び、
前記第二ターン部は、前記一方の第一延在部の第三方向における一方側の端縁の前記第二方向における全体を覆う、ことを特徴とする蓄電素子。
【請求項2】
前記第二の電極は、枚葉状であり、前記セパレータは、前記第一方向において前記第二の電極を間に挟んだ状態で固定する第一セパレータ及び第二セパレータを含む、請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項3】
第一の電極と、該第一の電極と極性の異なる第二の電極と、前記第一の電極及び前記第二の電極の間に配置されるセパレータとを有する電極体を備える蓄電装置の製造方法であって、第一方向において対向する一対の第一延在部と、前記一対の第一延在部の延びる方向であると共に前記第一方向と直交若しくは略直交する第二方向における前記一対の第一延在部の一方側の端部同士を接続する第一ターン部とを有するように前記第一の電極を折り曲げることと、
前記第一方向において前記一対の第一延在部のうち一方の第一延在部を間に挟むと共に、前記一方の第一延在部に沿い且つ前記第二方向に直交若しくは略直交する第三方向に延びる一対の第二延在部と、前記一対の第二延在部の第三方向における一方側の端部同士を接続すると共に、前記一方の第一延在部の第三方向における一方側の端縁を覆う第二ターン部とを有するように前記セパレータを折り曲げることと、を含み、
前記一方の第一延在部は、矩形状の本体と、該本体の前記第三方向における他方側の端縁から前記第三方向における他方側に延びるタブと、を有し、
前記一対の第二延在部のそれぞれは、前記本体の前記第二方向における全体を覆うとともに、前記一方の第一延在部の本体の前記第三方向における他方側の端縁と前記タブとの境界よりも、前記第三方向における他方側に延び、
前記第二ターン部は、前記一方の第一延在部の第三方向における一方側の端縁の前記第二方向における全体を覆う、ことを特徴とする蓄電素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電極とセパレータとを有する電極体を備えた蓄電素子、及び、蓄電素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、正極及び負極がセパレータを介して配置されたリチウムイオン二次電池（以下、単に「電池」と称する）が知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的に、この電池は、図１８に示すように、複数の負極１２１と複数の正極１２２とを組み合わせて構成された積層体を備える。
【0003】
負極１２１は、矩形シート状であり、負極集電体と負極活物質層とにより構成される。隣り合う一対の負極１２１は、平行若しくは略平行に延在している。この一対の負極１２１の間には、正極１２２が配置されている。正極１２２は、矩形シート状であり、正極集電体と正極活物質層とにより構成される。
【0004】
負極１２１と正極１２２との間には、セパレータ１２４が配置されている。セパレータ１２４は、一方側を開放した状態で正極１２２を覆うように折り曲げられている。このように、正極１２２を覆うセパレータ１２４が、一対の負極１２１の間に配置されることにより、セパレータ１２４は、負極１２１を挟むことになる。
【0005】
ところで、前記積層体を備えた電池では、セパレータ１２４には、負極１２１に対する折り目と直交する方向における相対移動を規制するような構成が何ら存在しないため、セパレータ１２４の負極１２１に対するこのような相対移動は規制されない。これにより、前記電池では、振動等によって、セパレータ１２４と負極１２１との相対位置が想定された位置からずれることがある。例えば、セパレータ１２４が負極１２１に対して折り目と直交する方向においてずれると、負極１２１と正極１２２とが短絡するおそれがある。
【0006】
また、それぞれ帯状の正極板と負極板とのうち、少なくともいずれか一方の極板を袋状のセパレータに収納し、セパレータに収納した極板とセパレータに収納しない極板とをほぼ直角方向に交差するように載置し、両極板を交互に折り返して積層させた極板群が知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２００９－１１７２９１号公報
【文献】実開昭６１－１２４９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
前記極板群においては、帯状の両極板を折り返す際に、互いに他の極板を折り返すときの位置決めを行う事が可能であるが、折り返しの構造上、正極板および負極板の耳部（集電タブ）を、帯状の端部近傍にしか設けることができない。このため、正極と負極の長尺方向端部の近傍からのみ、外部端子への電流が流れる構成となるので、電流を効率的に取り出すことができず、集電性が低下するという課題があった。つまり、帯状の極板群の積層においては、集電性の低下を抑制することと、位置決めを行いながら極板群を積層することとを両立させることは、当業者にとって困難な課題であった。
【0009】
そこで、本実施形態は、第一の電極が一対の延在部を有し、且つ、この延在部をセパレータが挟むと共に、セパレータの第一の電極に対する位置ずれを抑制することができる。さらに、集電性の低下を抑制す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】
【0010】
本実施形態の蓄電素子は、
第一の電極と、該第一の電極と極性の異なる第二の電極と、前記第一の電極及び前記第二の電極の間に配置されるセパレータとを有する電極体を備え、
前記第一の電極は、第一方向において対向する一対の第一延在部と、前記一対の第一延在部の延びる方向であると共に前記第一方向と直交若しくは略直交する第二方向における前記一対の第一延在部の一方側の端部同士を接続する第一ターン部とを有し、
前記セパレータは、前記第一方向において前記一対の第一延在部のうち一方の第一延在部を間に挟むと共に、前記一方の第一延在部に沿い且つ前記第二方向に直交若しくは略直交する第三方向に延びる一対の第二延在部と、前記一対の第二延在部の第三方向における一方側の端部同士を接続すると共に、前記一方の第一延在部の第三方向における一方側の端縁を覆う第二ターン部とを有する。
第一の電極と、該第一の電極と極性の異なる第二の電極と、前記第一の電極及び前記第二の電極の間に配置されるセパレータとを有する電極体を備え、
前記第一の電極は、第一方向において対向する一対の第一延在部と、前記一対の第一延在部の延びる方向であると共に前記第一方向と直交若しくは略直交する第二方向における前記一対の第一延在部の一方側の端部同士を接続する第一ターン部とを有し、
前記セパレータは、前記第一方向において前記一対の第一延在部のうち一方の第一延在部を間に挟むと共に、前記一方の第一延在部に沿い且つ前記第二方向に直交若しくは略直交する第三方向に延びる一対の第二延在部と、前記一対の第二延在部の第三方向における一方側の端部同士を接続すると共に、前記一方の第一延在部の第三方向における一方側の端縁を覆う第二ターン部とを有する。
【0011】
かかる構成によれば、第二ターン部が一方の第一延在部の第三方向における一方側の端縁を覆うことにより、セパレータの第一の電極に対する第三方向における他方側への移動が規制されているため、セパレータが第一の電極に対して位置ずれしにくい。
【0012】
前記蓄電素子では、
前記第二の電極は、枚葉状であり、
前記セパレータは、前記第一方向において前記第二の電極を間に挟んだ状態で固定する第一セパレータ及び第二セパレータを含んでもよい。
前記第二の電極は、枚葉状であり、
前記セパレータは、前記第一方向において前記第二の電極を間に挟んだ状態で固定する第一セパレータ及び第二セパレータを含んでもよい。
【0013】
かかる構成によれば、仮にセパレータが第一の電極に対して位置ずれしたとしても、第二の電極がセパレータと共に位置ずれするため、第一の電極と第二の電極との間にセパレータが配置される構成を維持することができ、第一の電極と第二の電極との短絡を抑えることができる。
【0014】
本実施形態の蓄電素子の製造方法は、
第一の電極と、該第一の電極と極性の異なる第二の電極と、前記第一の電極及び前記第二の電極の間に配置されるセパレータとを有する電極体を備える蓄電装置の製造方法であって、
第一方向において対向する一対の第一延在部と、前記一対の第一延在部の延びる方向であると共に前記第一方向と直交若しくは略直交する第二方向における前記一対の第一延在部の一方側の端部同士を接続する第一ターン部とを有するように前記第一の電極を折り曲げることと、
前記第一方向において前記一対の第一延在部のうち一方の第一延在部を間に挟むと共に、前記一方の第一延在部に沿い且つ前記第二方向に直交若しくは略直交する第三方向に延びる一対の第二延在部と、前記一対の第二延在部の第三方向における一方側の端部同士を接続すると共に、前記一方の第一延在部の第三方向における一方側の端縁を覆う第二ターン部とを有するように前記セパレータを折り曲げることと、を含む。
第一の電極と、該第一の電極と極性の異なる第二の電極と、前記第一の電極及び前記第二の電極の間に配置されるセパレータとを有する電極体を備える蓄電装置の製造方法であって、
第一方向において対向する一対の第一延在部と、前記一対の第一延在部の延びる方向であると共に前記第一方向と直交若しくは略直交する第二方向における前記一対の第一延在部の一方側の端部同士を接続する第一ターン部とを有するように前記第一の電極を折り曲げることと、
前記第一方向において前記一対の第一延在部のうち一方の第一延在部を間に挟むと共に、前記一方の第一延在部に沿い且つ前記第二方向に直交若しくは略直交する第三方向に延びる一対の第二延在部と、前記一対の第二延在部の第三方向における一方側の端部同士を接続すると共に、前記一方の第一延在部の第三方向における一方側の端縁を覆う第二ターン部とを有するように前記セパレータを折り曲げることと、を含む。
【0015】
かかる構成によれば、第二ターン部が一方の第一延在部の第三方向における一方側の端縁を覆うことにより、セパレータの第一の電極に対する第三方向における他方側への移動が規制されているため、セパレータが第一の電極に対して位置ずれしにくい蓄電素子を製造することができる。
【発明の効果】
【0016】
本実施形態の蓄電素子によれば、第一の電極が一対の延在部とこの延在部を接続するターン部とを有し、且つ、この延在部をセパレータが挟むと共に、セパレータの第一の電極に対する位置ずれが抑制された蓄電素子、及び前記蓄電素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明に係る蓄電素子の一実施形態について、図１～図１３を参照しつつ説明する。本実施形態に係る蓄電素子には、一次電池、二次電池、キャパシタ等がある。本実施形態では、蓄電素子の一例として、充放電可能な二次電池について説明する。以下では、先ず、本実施形態に係る製造方法によって製造される蓄電素子の構成を説明し、その後、蓄電素子の製造方法について説明する。尚、本実施形態の各構成部材（各構成要素）の名称は、本実施形態におけるものであり、背景技術における各構成部材（各構成要素）の名称と異なる場合がある。
【0019】
本実施形態に係る蓄電素子は、非水電解質二次電池である。より詳しくは、蓄電素子は、リチウムイオンの移動に伴って生じる電子移動を利用したリチウムイオン二次電池である。この種の蓄電素子は、電気エネルギーを供給する。蓄電素子は、単一又は複数で使用される。具体的に、蓄電素子は、要求される出力及び要求される電圧が小さいときには、単一で使用される。一方、蓄電素子は、要求される出力及び要求される電圧の少なくとも一方が大きいときには、他の蓄電素子と組み合わされて蓄電装置に用いられる。前記蓄電装置では、該蓄電装置に用いられる蓄電素子が電気エネルギーを供給する。
【0020】
蓄電素子は、図１～図３に示すように、電極体２と、電極体２を収容するケース３と、少なくとも一部がケース３の外部に露出する外部端子４と、電極体２と外部端子４とを導通させる集電体５と、を備える。この蓄電素子１は、電極体２とケース３との間に配置される絶縁部材６等も、備える。
【0021】
電極体２は、図４に示すように、第一の電極２１と、第一の電極２１と極性の異なる第二の電極２２と、第一の電極２１及び第二の電極２２の間に配置されるセパレータ２４とを有する。第一の電極２１は、負極であり、第二の電極２２は、正極である。電極体２においてリチウムイオンが負極２１と正極２２との間を移動することにより、蓄電素子１が充放電する。
【0022】
本実施形態の電極体２では、負極２１は、長尺の帯状をしており、折り返された折り返し部２３を有する。また、正極２２は、枚葉状（短冊状）である。正極２２は、折り返し部２３の内側に配置されている。セパレータ２４は、長尺の帯状をしている。尚、各図においては、構造を示すために、電極体２を構成する電極等の厚さを誇張して表す等、電極体２の構成を模式的に表している。
【0023】
負極２１は、図５及び図６に示すように、第一方向において互いに対向する一対の第一延在部２３３と、第一延在部２３３の延びる方向であると共に一対の第一延在部２３３の対向する方向と直交若しくは略直交する第二方向における第一延在部２３３の一方側の端部同士、若しくは、第二方向における第一延在部２３３の他方側の端部同士を接続する第一ターン部２３４とを含む折り返し部２３を有する。本実施形態の折り返し部２３では、第一延在部２３３は略平坦な部位であり、第一ターン部２３４は湾曲した部位である。本実施形態の負極２１は、複数の折り返し部２３を有するつづら折り状態（蛇腹状）に折り畳まれている。換言すると、負極２１は、第一ターン部２３４を反対に向けると共に隣り合う折り返し部２３同士がその一部を共通させた状態で連続するつづら折り状態である。尚、折り返し部２３の内側には、正極２２が配置されているため、一対の第一延在部２３３の間に正極２２が挟まれる。
【0024】
以下では、第一方向を直交座標系のＸ軸とし、第二方向を直交座標系のＹ軸とし、第一延在部２３３に沿い且つ第二方向に直交若しくは略直交する第三方向を直交座標系のＺ軸とする。
【0025】
本実施形態の負極２１は、長尺方向において所定間隔で交互に折り返されることによって、第一延在部２３３と第一ターン部２３４とが交互に形成されたつづら折り状態となる。換言すると、この負極２１では、複数の折り返し部２３が、一対の第一延在部２３３の延びる方向をＹ軸方向に揃えた状態で、Ｘ軸方向に並んで設けられる。具体的に、一対の第一延在部２３３は、谷折り面２３１及び山折り面２３２（即ち、谷折り面２３１と反対側の面）をそれぞれ有し且つ谷折り面２３１同士を対向させている（図５参照）。また、一つの折り返し部（第一折り返し部）２３Ａに着目したときに、第一折り返し部２３Ａと、その隣（図５における後ろ側）の折り返し部（第二折り返し部）２３Ｂとでは、第一折り返し部２３Ａの第一ターン部２３４Ａと、第二折り返し部２３Ｂの第一ターン部２３４Ｂとの間の第一延在部２３３Ａ、２３３Ｂが共通している。これにより、第一折り返し部２３Ａと第二折り返し部２３Ｂとは、Ｙ軸方向（第一延在部２３３が延びる方向）における反対側に配置されている。
【0026】
複数の第一延在部２３３のそれぞれは、矩形状の負極本体２３３１と、負極本体２３３１の矩形状の輪郭を構成する一辺から突出する（本実施形態の例では、Ｚ軸方向の端縁からＺ軸方向に延びる）負極タブ２１４と、を有する（図６参照）。本実施形態の第一延在部２３３の負極本体２３３１は、Ｙ軸方向に長い矩形状である。負極タブ２１４は、Ｚ軸方向に長い矩形状である。
【0027】
つづら折り状態の負極２１において、各第一延在部２３３の負極タブ２１４は、Ｘ軸方向から見て重なっている。本実施形態の負極２１では、各負極タブ２１４は、負極本体２３３１のＺ軸方向の他方（図６における上側）の端縁におけるＹ軸方向の他方（図６における右側）の端部からＺ軸方向に延びている。この複数の負極本体２３３１のそれぞれから延びている負極タブ２１４は、束ねられ、集電体５を介して外部端子４と接続されている（図３参照）。本実施形態の負極タブ２１４の束は、集電体５に溶接されている。
【0028】
複数の第一ターン部２３４のそれぞれは、つづら折り状態の負極２１において、Ｚ軸方向に延びる第一ターン軸Ｓ１（図５参照）周りで帯状の負極２１が旋回（方向転換）している部位である。換言すると、複数の第一ターン部２３４のそれぞれは、湾曲している部位である。本実施形態の第一ターン部２３４は、負極２１の湾曲の開始位置よりも外側の部位である。
【0029】
負極２１は、図７（折り返し前の負極２１の模式図）に示すように、金属箔２１１と、金属箔２１１の両面のそれぞれに重ねられる負極活物質層２１２と、を有する。即ち、負極２１は、一つの金属箔２１１と一対の負極活物質層２１２とを有する。本実施形態の金属箔２１１は、例えば、銅箔である。
【0030】
負極活物質層２１２は、負極活物質と、バインダーと、を有する。
【0031】
負極活物質は、例えば、グラファイト、難黒鉛化炭素、及び易黒鉛化炭素などの炭素材、又は、ケイ素（Ｓｉ）及び錫（Ｓｎ）などのリチウムイオンと合金化反応を生じる材料である。本実施形態の負極活物質は、グラファイトである。
【0032】
負極活物質層２１２に用いられるバインダーは、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレンとビニルアルコールとの共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）である。本実施形態のバインダーは、ポリフッ化ビニリデンである。
【0033】
負極活物質層２１２は、ケッチェンブラック（登録商標）、アセチレンブラック、黒鉛等の導電助剤をさらに有してもよい。本実施形態の負極活物質層２１２は、導電助剤を有していない。
【0034】
本実施形態の負極２１は、図７に示す長手方向に所定間隔で交互に設定された山折り線２１Ａの位置と谷折り線２１Ｂの位置とで山折りと谷折りとが交互に繰り返されることによって、つづら折り状態となる。また、本実施形態の負極２１では、負極本体２３３１において、金属箔２１１の両面が負極活物質層２１２に覆われている。また、負極タブ２１４において、金属箔２１１が露出している。即ち、負極タブ２１４は、負極活物質層２１２を有していない。
【0035】
セパレータ２４は、折れ曲がっている（図４参照）。また、セパレータ２４は、Ｘ軸方向において一対の第一延在部２３３のうち一方の第一延在部２３３を間に挟むと共に、Ｚ軸方向に延びる一対の第二延在部２５３と、一対の第二延在部２５３のＺ軸方向における一方側の端部同士を接続する第二ターン部２５４とを有する。第二ターン部２５４は、第二延在部２５３の間に挟まれる第一延在部２３３のＺ軸方向における一方側の端縁２３５を覆っている。
【0036】
本実施形態のセパレータ２４は、複数の第二延在部２５３と複数の第二ターン部２５４とを有する。複数の第二延在部２５３のそれぞれは、平行若しくは略平行に並び、複数の第二ターン部２５４のそれぞれは、隣り合う第二延在部２５３のＺ軸方向における一方側の端部同士を接続している。
【0037】
本実施形態の第二延在部２５３は、Ｙ軸方向に長い矩形状である。第二延在部２５３は、第一延在部２３３よりも、Ｚ軸方向における他方側の外側に延びている。
【0038】
複数の第二ターン部２５４のそれぞれは、Ｙ軸方向に延びる第二ターン軸Ｓ２（図８参照）周りで帯状のセパレータ２４が旋回（方向転換）している部位である。換言すると、複数の第二ターン部２５４のそれぞれは、湾曲している部位である。本実施形態の第二ターン部２５４は、セパレータ２４の湾曲の開始位置よりも外側（Ｚ軸方向における一方側）の部位である。尚、本実施形態の一対の第二延在部２５３は、セパレータ２４のうち第二ターン部２５４を除く部位、換言すると、セパレータ２４の湾曲の開始位置より内側（Ｚ軸方向における他方側）の部位である。尚、各第二ターン部２５４は、第一延在部２３３よりも、Ｚ軸方向における一方側の外側に延びている。
【0039】
本実施形態のセパレータ２４は、図８に示すように、正極２２の一方の面に重ねられる長尺状の第一セパレータ２４Ａと、正極２２の他方の面（Ｘ軸方向において一方の面に対して反対側に位置する反対の面）に重ねられる長尺状の第二セパレータ２４Ｂとを有する。本実施形態のセパレータ２４では、第一セパレータ２４Ａ及び第二セパレータ２４Ｂは、それぞれ、別体として形成されている。
【0040】
第一セパレータ２４Ａは、長尺の帯状であり、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、ポリアミドなどの多孔質膜によって構成される。本実施形態の第一セパレータ２４Ａは、ＳｉＯ２粒子、Ａｌ２Ｏ３粒子、ベーマイト（アルミナ水和物）等の無機粒子を含んだ無機層を、多孔質膜によって形成された基材の上に設けることで形成されている。本実施形態の第一セパレータ２４Ａの基材は、例えば、ポリエチレンによって形成される。本実施形態の第一セパレータ２４Ａの無機層の材料は、例えば、無機粒子を接着剤に混合させたものである。尚、本実施形態のセパレータ２４では、第一セパレータ２４Ａの構成（形状や材料等）と、第二セパレータ２４４の構成とは同じである。
【0041】
第一セパレータ２４Ａ及び第二セパレータ２４Ｂは、Ｘ軸方向において正極２２を間に挟んだ状態で固定する。また、第一セパレータ２４Ａ及び第二セパレータ２４Ｂは、いずれも、ケース３内において、電解液を保持する。これにより、蓄電素子１の充放電時において、第一セパレータ２４Ａや第二セパレータ２４Ｂを挟んで対向する負極２１と正極２２との間を、リチウムイオンが移動可能となる。
【0042】
第一セパレータ２４Ａは、第二ターン部２５４において、折り曲げられている。また、第一セパレータ２４Ａは、例えば、外側に位置する（正極２２に接触しない）基材層と、内側に位置する（正極２２に接触する）無機層とを含む。本実施形態のセパレータ２４では、第一セパレータ２４ＡのＺ軸方向における他端側の端縁２４０Ａは、例えば、他の部分よりも強度が弱い易破断部において破断されて形成された端面であり、第一セパレータ２４Ａの他の端縁（例えば、第一セパレータ２４ＡのＹ軸方向における一方側の端縁２４１Ａ）は、例えば、刃物等により切断されて形成された端面である。そのため、端縁２４０Ａは、第一セパレータ２４Ａの他の端縁（例えば、端縁２４１Ａ）よりも粗い面となっている。尚、端縁２４０Ａが端縁２４１Ａよりも粗いとは、端縁２４０Ａにおける表面粗さが端縁２４１Ａにおける表面粗さよりも大きいことである。また、端縁２４０ＡのＹ軸方向における幅は、負極タブ２１４や正極タブ２２２のＹ軸方向における幅よりも大きい。
【0043】
第二セパレータ２４Ｂは、第二ターン部２５４において、折り曲げられている。第二セパレータ２４Ｂは、例えば、内側に位置する（正極２２に接触しない）基材層と、外側に位置する（正極２２に接触する）無機層とを含む。第二セパレータ２４ＢのＺ軸方向における他端側の端縁２４０Ｂは、端縁２４０Ａと同様に、強度が弱い易破断部において破断されて形成された端面であり、第二セパレータ２４Ｂの他の端縁（例えば、第二セパレータ２４ＢのＹ軸方向における一方側の端縁２４１Ｂ）は、端縁２４１Ａ等と同様に、例えば、刃物等により切断されて形成された端面である。そのため、端縁２４０Ｂは、第二セパレータ２４Ｂの他の端縁（例えば、端縁２４１Ｂ）よりも粗い面となっている。また、端縁２４０ＢのＹ軸方向における幅も、負極タブ２１４や正極タブ２２２のＹ軸方向における幅よりも大きい。尚、第二セパレータ２４Ｂの内面のうち第二ターン部２５４を構成する領域は、第一延在部２３３の端縁２３５と当接している。
【0044】
本実施形態の正極２２は、矩形状の正極本体２２１と、正極本体２２１の矩形状の輪郭を構成する一辺から突出する（本実施形態の例では、Ｚ軸方向の端縁からＺ軸方向に延びる）正極タブ２２２と、を有する。この正極２２は、つづら折り状態の負極２１において、Ｘ軸方向に隣り合う第一延在部２３３間のそれぞれに配置されている。このため、本実施形態の電極体２は、複数の正極２２を有している。また、本実施形態の正極２２は、セパレータ２４に対して固定されている。
【0045】
また、本実施形態の正極２２は、図９に示すように、金属箔２２３と、金属箔２２３の両面のそれぞれに重ねられる正極活物質層２２４と、を有する。即ち、正極２２は、一つの金属箔２２３と一対の正極活物質層２２４とを有する。本実施形態の金属箔２２３は、例えば、アルミニウム箔である。
【0046】
正極活物質層２２４は、正極活物質と、バインダーと、を有する。
【0047】
本実施形態の正極活物質は、例えば、リチウム金属酸化物である。具体的に、正極活物質は、例えば、ＬｉａＭｅｂＯｃ（Ｍｅは、１又は２以上の遷移金属を表す）によって表される複合酸化物（ＬｉａＣｏｙＯ２、ＬｉａＮｉｘＯ２、ＬｉａＭｎｚＯ４、ＬｉａＮｉｘＣｏｙＭｎｚＯ２等）、ＬｉａＭｅｂ（ＸＯｃ）ｄ（Ｍｅは、１又は２以上の遷移金属を表し、Ｘは例えばＰ、Ｓｉ、Ｂ、Ｖを表す）によって表されるポリアニオン化合物（ＬｉａＦｅｂＰＯ４、ＬｉａＭｎｂＰＯ４、ＬｉａＭｎｂＳｉＯ４、ＬｉａＣｏｂＰＯ４Ｆ等）である。本実施形態の正極活物質は、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２である。
【0048】
正極活物質層２２４に用いられるバインダーは、負極活物質層２１２に用いられたバインダーと同様のものである。本実施形態のバインダーは、ポリフッ化ビニリデンである。
【0049】
正極活物質層２２４は、ケッチェンブラック（登録商標）、アセチレンブラック、黒鉛等の導電助剤をさらに有してもよい。本実施形態の正極活物質層２２４は、導電助剤としてアセチレンブラックを有する。
【0050】
本実施形態の正極２２では、正極本体２２１において、金属箔２２３の両面が正極活物質層２２４に覆われている。また、正極タブ２２２において、金属箔２２３が露出している。即ち、正極タブ２２２は、正極活物質層２２４を有していない。
【0051】
正極本体２２１の正極活物質層２２４は、Ｘ軸方向に対向する（詳しくは、セパレータ２５を介して対向する）第一延在部２３３の負極活物質層２１２よりＹ－Ｚ面方向において小さい（図４参照）。即ち、正極本体２２１の正極活物質層２２４は、全域において第一延在部２３３の負極活物質層２１２と対向し、第一延在部２３３の負極活物質層２１２は、周縁部を除いた領域において正極本体２２１の正極活物質層２２４と対向する。
【0052】
電極体２において、各正極２２の正極タブ２２２は、Ｘ軸方向から見て重なっている。本実施形態の正極２２では、各正極タブ２２２は、正極本体２２１のＺ軸方向の一方（図４における上側）の端縁におけるＹ軸方向の一方（負極本体２３３１に対する負極タブ２１４の位置とは反対側：図４における左側）の端部からＺ軸方向に延びている。この複数の正極本体２２１のそれぞれから延びている正極タブ２２２は、束ねられ、集電体５を介して外部端子４と接続されている。本実施形態の正極タブ２２２の束は、負極タブ２１４の束と同様に、集電体５に溶接されている（図３参照）。
【0053】
以下、本実施形態の電極体２の製造方法の主要な工程を説明する。
【0054】
まず、図１０及び図１１に示すように、第一セパレータ２４Ａ及び第二セパレータ２４Ｂに正極２２が挟まれる。本実施形態の電極体２では、長尺状の第一セパレータ２４Ａの一方の面に、第一セパレータ２４Ａの長尺方向に並んだ状態で、複数の正極２２が配置される。このとき、隣り合う正極２２は、第一セパレータ２４Ａの長尺方向において正極タブ２２２が対向する（長尺方向と直交する方向において正極タブ２２２の位置が揃う）状態で配置される。さらに、長尺状の第二セパレータ２４Ｂが、その長尺方向と第一セパレータ２４Ａの長尺方向とを揃えた状態で、正極２２が配置された第一セパレータ２４Ａの上に配置される。これにより、第一セパレータ２４Ａ及び第二セパレータ２４Ｂは、正極２２を間に挟むことになる。このとき、正極２２の全領域が、第一セパレータ２４Ａ及び第二セパレータ２４Ｂにより覆われている。
【0055】
本実施形態の電極体２では、第一セパレータ２４Ａ及び第二セパレータ２４Ｂは、基材層と無機層とを含む。また、第一セパレータ２４Ａ及び第二セパレータ２４Ｂの無機層は、無機粒子と接着剤とを含み、正極２２と接触するように配置される。これにより、第一セパレータ２４Ａ及び第二セパレータ２４Ｂは、正極２２を間に挟んだ状態で固定することになる。換言すると、本実施形態の正極２２は、セパレータ２４に対して固定されている。
【0056】
次に、正極２２を挟んだセパレータ２４において、正極タブ２２２の正極本体２２１に隣接する部位を除く部位を覆う被覆領域２４０と、それ以外の部位（正極タブ２２２の正極本体２２１に隣接する部位及び正極本体２２１）を覆う領域との境界Ｃに易破断部が形成される。易破断部は、他の部分よりも強度が低い部位であり（部分的に強度を低くした部位であり）、尚、易破断部は、被覆領域２４０を引っ張った場合に境界Ｃにおいてセパレータ２４が破断され、且つ、セパレータ２４を折りたたんだ場合にセパレータ２４が破断されない程度の強度を有する。
【0057】
本実施形態のセパレータ２４の易破断部は、例えば、ミシン目である。このミシン目は、例えば、セパレータ２４における境界Ｃに、２５０℃程度に加熱したハンダを間欠的に押し当てたり、針を間欠的に突き刺したりすることで、セパレータ２４に貫通孔を空けることで形成される。
【0058】
さらに、負極２１は、図１２に示すように、その端部である第一部位２１αを、正極２２を挟んだセパレータ２４の端部である第一部位２４α上に重ねた状態で配置される。この状態で、図１３に示すように、セパレータ２４が山折り線２４Ｃで折り曲げられることで、図１４に示すように、セパレータ２４の第一部位２４α及び第一部位２４αに隣接する第二部位２４βが、負極２１の第一部位２１αを挟むことになる。さらに、負極２１が、図１５に示すように、セパレータ２４の第一部位２４αの外側に位置する山折り線２１Ａ（図１２参照）で折り曲げられることで、負極２１の第一部位２１α及び第一部位２１αに隣接する第二部位２１βがセパレータ２４の第二部位２４βを挟むことになる（図１４参照）。このように、セパレータ２４の折り曲げとこれに続く負極２１の折り曲げとが繰り返されることにより、図１６に示すように、つづら折りの負極２１につづら折りのセパレータ２４が組み合わせられた電極群２Ａが形成される。この電極群２Ａにおいて、被覆領域２４０は、第一延在部２３３のＺ軸方向における他方側の端縁２３６よりもＺ軸方向における他方側（外側）に位置している。具体的に、セパレータ２４における被覆領域２４０とそれ以外の領域との境界Ｃは、セパレータ２４のうち負極２１のＺ軸方向における他端側の端縁と重なる位置よりも外側（Ｚ軸方向における他端側）であり且つ負極タブ２１４や正極タブ２２２の外側（Ｚ軸方向における他方側）の端縁よりも内側（Ｚ軸方向における一方側）に位置する。
【0059】
この電極群２Ａから、セパレータ２４の被覆領域２４０が取り除かれることにより、負極タブ２１４及び正極タブ２２２がセパレータ２４から露出した電極体２が形成される。具体的に、被覆領域２４０（セパレータ２４における境界Ｃよりも外側の部位（Ｚ軸方向における他方側に位置する部位））を外側に引っ張ることで、境界Ｃに形成された易破断部においてセパレータ２４が破断されて、セパレータ２４から被覆領域２４０が取り除かれる。このように、セパレータ２４のＺ軸方向における一方側の端部がＹ軸方向における全域で取り除かれるため、各正極タブ２２２は、正極本体２２１のＺ軸方向の一方（図４における上側）の端縁におけるＹ軸方向における端部以外の位置に容易に設けられる。
【0060】
以上のように、負極２１、正極２２、及びセパレータ２４が配置され、負極２１やセパレータ２４が折り曲げられた後に、負極タブ２１４や正極タブ２２２がセパレータ２４から露出することで、電極体２が形成される。
【0061】
ケース３は、開口を有するケース本体３１と、ケース本体３１の開口を塞ぐ（閉じる）蓋板３２と、を有する（図１及び図２参照）。ケース３は、電極体２及び集電体５等と共に、電解液を内部空間に収容する。ケース３は、電解液に耐性を有する金属によって形成される。本実施形態のケース３は、例えば、アルミニウム、又は、アルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料によって形成される。
【0062】
ケース３は、図１～図３に示すように、ケース本体３１の開口周縁部３４と、蓋板３２の周縁部とを重ね合わせた状態で接合することによって形成される。また、ケース３では、ケース本体３１と蓋板３２とによって内部空間が画定されている。
【0063】
ケース本体３１は、板状の閉塞部３１１と、閉塞部３１１の周縁に接続される筒状の胴部（周壁）３１２と、を備える。
【0064】
閉塞部３１１は、ケース本体３１が開口を上に向けた姿勢で配置されたときにケース本体３１の下端に位置する（即ち、前記開口が上を向いたときのケース本体３１の底壁となる）部位である。閉塞部３１１は、該閉塞部３１１の法線方向から見て、矩形状である。
【0065】
胴部３１２は、角筒形状、より詳しくは、偏平な角筒形状を有する。胴部３１２は、閉塞部３１１の周縁における長辺から延びる一対の長壁部３１３と、閉塞部３１１の周縁における短辺から延びる一対の短壁部３１４とを有する。短壁部３１４が一対の長壁部３１３の対応（詳しくは、Ｙ軸方向に対向）する端部同士をそれぞれ接続することによって、角筒状の胴部３１２が形成される。
【0066】
以上のように、ケース本体３１は、開口方向（Ｚ軸方向）における一方の端部が塞がれた角筒形状（即ち、有底角筒形状）を有する。このケース本体３１には、負極２１の各第一延在部２３３が長壁部３１３と平行（略平行）となる（即ち、各第一ターン部２３４が短壁部３１４と対向すると共に、各第二ターン部２５４が閉塞部３１１と対向するように、電極体２が収容される（図２参照）。
【0067】
蓋板３２は、ケース本体３１の開口を塞ぐ板状の部材である。具体的に、蓋板３２の輪郭は、ケース本体３１の開口周縁部３４に対応した形状である。本実施形態の蓋板３２は、Ｘ軸方向に長い矩形状の板状である。この蓋板３２は、ケース本体３１の開口を塞ぐように該ケース本体３１に当接する。より具体的には、蓋板３２が開口を塞ぐように、蓋板３２の周縁部がケース本体３１の開口周縁部３４に重ねられる。開口周縁部３４と蓋板３２とが重ねられた状態で、蓋板３２とケース本体３１との境界部が溶接される。これにより、ケース３が構成される。
【0068】
外部端子４は、他の蓄電素子の外部端子又は外部機器等と電気的に接続される部位である。外部端子４は、導電性を有する部材によって形成される。例えば、外部端子４は、アルミニウム又はアルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料、銅又は銅合金等の銅系金属材料等の溶接性の高い金属材料によって形成される。本実施形態の外部端子４は、蓋板３２に取り付けられる。
【0069】
絶縁部材６は、絶縁性を有する樹脂によって形成されている。具体的に、絶縁部材６は、所定の形状に裁断された絶縁性を有するシート状の部材を折り曲げることによって蓋板３２側が開口した袋状に形成されている（図２参照）。本実施形態の絶縁部材６は、ケース本体３１に沿った形の袋状である。この袋状の絶縁部材６には、折り返し部２３の第一延在部２３３、正極２２、及び、第二延在部２５３が絶縁部材６における長壁部３１３と対応する部位（Ｘ軸方向に対向する壁状の部位）と略平行となり、各第一ターン部２３４が絶縁部材６における短壁部３１４と対応する部位（Ｙ軸方向に対向する壁状の部位）と対向し、且つ、各第二ターン部２５４が絶縁部材における閉塞部３１１と対向するように電極体２が収容される。
【0070】
以上の蓄電素子１によれば、第二ターン部２５４が第一延在部２３３のＺ軸方向における一方側の端縁２３５を覆うことにより、セパレータ２４の負極２１に対するＺ軸方向における他方側への移動が規制されており、セパレータ２４が負極２１に対して位置ずれしにくい。しかも、この蓄電素子１では、第二セパレータ２４Ｂの内面のうち第二ターン部２５４を構成する領域が、第一延在部２３３の端縁２３５と当接しているため、セパレータ２４が負極２１に対してＺ軸方向における他方側へ移動することがなく、セパレータ２４の負極２１に対する位置ずれをさらに抑制できる。
【0071】
以上の蓄電装置１の製造方法によれば、第二ターン部２５４が第一延在部２３３のＺ軸方向における一方側の端縁２３５を覆うことにより、セパレータ２４の負極２１に対するＺ軸方向における他方側への移動が規制されており、セパレータ２４が負極２１に対して位置ずれしにくい蓄電素子１を製造することができる。
【0072】
本実施形態の蓄電素子１の製造方法では、第二ターン部２５４が第一延在部２３３のＺ軸方向における一方側の端縁２３５を覆うと共に、セパレータ２４の被覆領域２４０が取り除かれるまで、被覆領域２４０が第一延在部２３３のＺ軸方向における他方側の端縁２３６よりもＺ軸方向における外側に位置している。これにより、この製造過程において、セパレータ２４の負極２１に対するＺ軸方向における移動（Ｚ軸方向における一方側への移動及びＺ軸方向における他方側への移動）が規制されているため、セパレータ２４が負極２１に対して位置ずれしにくい。
【0073】
また、本実施形態の蓄電素子１では、仮にセパレータ２４が負極２１に対して位置ずれしたとしても、正極２２がセパレータ２４に固定されていることで（正極２２が第一セパレータ２４Ａ及び第二セパレータ２４Ｂの間で固定された状態で挟まれていることで）、正極２２とセパレータ２４とが共に位置ずれするため、負極２１と正極２２との間にセパレータ２４が配置される構成を維持することができ、負極２１と正極２２との短絡を抑えることができる。
【0074】
さらに、本実施形態の蓄電素子１では、金属箔２１１の両面のそれぞれに負極活物質層２１２が重ねられているが、金属箔２２３の両面のそれぞれに正極活物質層２２４が重ねられているため、一対の第一延在部２３３の間に一つの正極２２が挟まれた構成であっても、金属箔２１１の両面に重ねられた負極活物質層２１２を用いて充放電を行うことができる。これにより、蓄電素子１では、一対の第一延在部２３３の間に、金属箔２２３の一方の面に正極活物質層２２４が重ねられた正極２２が二枚挟まれた構成と比べて、エネルギー密度を向上することができる。
【0075】
尚、本発明の蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。
【0076】
例えば、第二セパレータ２４Ｂの内面のうち第二ターン部２５４を構成する領域が、第一延在部２３３の端縁２３５と当接していたが、第二ターン部２５４が第一延在部２３３の端縁２３５を覆っていれば、第一延在部２３３の端縁２３５と離間していてもよい。この場合においても、第二ターン部２５４が第一延在部２３３の端縁２３５を覆っているため、セパレータ２４の負極２１に対するＺ軸方向における他方側への移動が規制されており、セパレータ２４が負極２１に対して位置ずれしにくい。
【0077】
上記実施形態の製造方法では、境界Ｃに易破断部としてミシン目を形成したセパレータ２４と負極２１とが組み合わせられた電極群２Ａにおいて、セパレータ２４の後に、セパレータ２４の被覆領域２４０をＺ軸方向における外側に引っ張ることで被覆領域２４０が取り除かれたが、セパレータ２４の境界Ｃにミシン目以外の易破断部（例えば、境界Ｃに沿ったハーフカット（切れ込み）で構成される易破断部や、部分的に材料を異ならせて形成した易破断部等）を用いてよい。また、この電極群２Ａにおける被覆領域２４０に対してＸ軸方向における両側から熱をかけた状態で、被覆領域２４０をＺ軸方向に引っ張ることにより、被覆領域２４０が取り除かれてもよい。
【0078】
また、上記実施形態の製造方法では、負極２１とセパレータ２４とが折りたたまれて電極群２Ａを構成した後に、被覆領域２４０を取り除いたが、セパレータ２４を折りたたむ前に被覆領域２４０を取り除いてもよい。また、易破断面は、折りたたまれる前のセパレータ２４に形成されていたが、負極２１とセパレータ２４とが折りたたまれた電極群２Ａに形成されてもよい。
【0079】
上記実施形態の電極体２では、第一セパレータ２４Ａと第二セパレータ２４Ｂとが別体として形成されていたが、これらが一体的に形成されていてもよい。また、第一セパレータ２４Ａ及び第二セパレータ２４Ｂが、接着剤を含む無機層を正極２２に接触させた状態で正極２２を挟むことで、セパレータ２４が正極２２を固定していたが、セパレータ２４に袋状の部位が形成され、この袋状の部位が正極２２を固定してもよい。
【0080】
尚、セパレータ２４と正極２２との接着は、接着剤を含む無機層を用いる代わりに、セパレータ２４と異なる接着剤を用いて行ってもよい。この場合、接着剤は、セパレータ２４の全面、セパレータ２４における正極本体２２１の全体と重なる領域、及び、セパレータ２４における正極２２の周縁と重なる領域といった領域に塗布されていてもよい。また、接着剤は、このような領域の全面に塗布されていてもよいし、間欠的（例えば、ドット状）に塗布されていてもよい。
【0081】
上記実施形態の電極体２では、負極２１が長尺の帯状であり、正極２２が枚葉状であったが、負極２１が枚葉状であり、正極２２が長尺の帯状であってもよい。また、長尺の帯状の負極２１と、長尺の帯状のセパレータ２４（第一セパレータ２４Ａ及び第二セパレータ２４Ｂ）とが折りたたまれることにより、電極群２Ａが形成されたが、それぞれ一対の延在部と延在部の端部同士を接続するターン部を有するＶ字状の負極２１やセパレータ２４が組み合わされることにより、電極群２Ａが形成されてもよい。
【0082】
また、上記実施形態においては、蓄電素子が充放電可能な非水電解質二次電池（例えばリチウムイオン二次電池）として用いられる場合について説明したが、蓄電素子の種類や大きさ（容量）は任意である。また、上記実施形態において、蓄電素子の一例として、リチウムイオン二次電池について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明は、種々の二次電池、その他、一次電池や、電気二重層キャパシタ等のキャパシタの蓄電素子にも適用可能である。
【0083】
蓄電素子（例えば電池）１は、図１７に示すような蓄電装置（蓄電素子が電池の場合は電池モジュール）１１に用いられてもよい。蓄電装置１１は、少なくとも二つの蓄電素子１と、二つの（異なる）蓄電素子１同士を電気的に接続するバスバ部材１２と、を有する。この場合、本発明の技術が少なくとも一つの蓄電素子１に適用されていればよい。
【符号の説明】
【0084】
１…蓄電素子、２…電極体、２Ａ…電極群、２１…負極、２１１…金属箔、２１２…負極活物質層、２１４…負極タブ、２２…正極、２２１…正極本体、２２２…正極タブ、２２３…金属箔、２２４…正極活物質層、２３…折り返し部、２３３…第一延在部、２３３１…負極本体、２３４…第一ターン部、２４…セパレータ、２４α…第一部位、２４β…第二部位、２４０…被覆領域、２４Ａ…第一セパレータ、２４Ｂ…第二セパレータ、２５３…第二延在部、２５４…第二ターン部、３…ケース、３１…ケース本体、３１１…閉塞部、３１２…胴部、３１３…長壁部、３１４…短壁部、３２…蓋板、３４…開口周縁部、４…外部端子、５…集電体、１１…蓄電装置、１２…バスバ部材、１２１…負極、１２２…正極、１２４…セパレータ、Ｓ１…第一ターン軸、Ｓ２…第二ターン軸、Ｃ…境界
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
