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(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】2024-11-11
(45)【発行日】2024-11-19
(54)【発明の名称】蓄電装置
(51)【国際特許分類】
H01M 10/0585 20100101AFI20241112BHJP
H01G 11/68 20130101ALI20241112BHJP
H01G 11/80 20130101ALI20241112BHJP
H01M 4/133 20100101ALI20241112BHJP
H01M 4/587 20100101ALI20241112BHJP
H01M 4/66 20060101ALI20241112BHJP
H01M 50/103 20210101ALI20241112BHJP
【ＦＩ】
H01M10/0585
H01G11/68
H01G11/80
H01M4/133
H01M4/587
H01M4/66 A
H01M50/103
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020207815
(22)【出願日】2020-12-15
(65)【公開番号】P2022094745
(43)【公開日】2022-06-27
【審査請求日】2023-03-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000003218
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】岡本 夕紀
(72)【発明者】
【氏名】河端 栄克
(72)【発明者】
【氏名】井上 正樹
【審査官】上野 文城
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２０／１３６９７１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－０６５２２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１３／０３１６４２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１４／０４１８４９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０２０－１７７７６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／２０８５３１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－１９２５９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－０８４４１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－２２１６０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１７５２４７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ １０／０５８５
Ｈ０１Ｍ ４／１３３
Ｈ０１Ｍ ４／５８７
Ｈ０１Ｍ ４／６６
Ｈ０１Ｇ １１／８０
Ｈ０１Ｇ １１／６８
Ｈ０１Ｍ ５０／１０３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１集電体の第１面に第１活物質層が形成された第１電極と、第２集電体の第１面に第２活物質層が形成されてなり、前記第２活物質層が前記第１電極の前記第１活物質層と対向するように配置された第２電極と、
前記第１活物質層と前記第２活物質層との間に配置されたセパレータと、
前記第１集電体及び前記第２集電体の各第１面の間に配置されるスペーサとを備え、
前記スペーサは、前記第１活物質層及び前記第２活物質層の周囲を囲むように配置されるとともに、前記第１集電体及び前記第２集電体の各第１面に接着されることにより前記第１電極と前記第２電極との間に密閉空間を形成し、
前記第１活物質層は、積層方向から見た平面視の形状が矩形状であり、
前記第１集電体の前記第１面における前記スペーサが接着されていない領域には、前記第１活物質層が形成されている領域と、前記第１活物質層が形成されていない領域とが設けられ、
前記平面視における前記第１活物質層の長辺の長さをＬ１とし、前記スペーサと前記第１活物質層との間の長さであって、前記第１活物質層の長辺と平行な方向の長さをＬ２としたとき、比率（Ｌ２／Ｌ１）が０．０２以下である蓄電装置であって、
前記第１活物質層の少なくとも一つの角部は、弧状に面取りされた形状であり、当該角部における曲率が最大の部分の曲率半径は、１０ｍｍ以上であることを特徴とする蓄電装置。
【請求項2】
第１集電体の第１面に第１活物質層が形成された第１電極と、第２集電体の第１面に第２活物質層が形成されてなり、前記第２活物質層が前記第１電極の前記第１活物質層と対向するように配置された第２電極と、
前記第１活物質層と前記第２活物質層との間に配置されたセパレータと、
前記第１集電体及び前記第２集電体の各第１面の間に配置されるスペーサとを備え、
前記スペーサは、前記第１活物質層及び前記第２活物質層の周囲を囲むように配置されるとともに、前記第１集電体及び前記第２集電体の各第１面に接着されることにより前記第１電極と前記第２電極との間に密閉空間を形成し、
前記密閉空間には、液体電解質が収容されており、
前記第１活物質層は、積層方向から見た平面視の形状が矩形状であり、
前記第１集電体の前記第１面における前記スペーサが接着されていない領域には、前記第１活物質層が形成されている領域と、前記第１活物質層が形成されていない領域とが設けられ、
前記平面視における前記第１活物質層の長辺の長さをＬ１とし、前記スペーサと前記第１活物質層との間の長さであって、前記第１活物質層の長辺と平行な方向の長さをＬ２としたとき、比率（Ｌ２／Ｌ１）が０．０２以下である蓄電装置であって、
前記第１活物質層の少なくとも一つの角部は、弧状に面取りされた形状であり、当該角部における曲率が最大の部分の曲率半径は、５ｍｍ以上であることを特徴とする蓄電装置。
【請求項3】
前記第１活物質層の少なくとも一つの角部は、外側に凸となる弧状である請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項4】
前記曲率半径は、３０ｍｍ以下である請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項5】
前記第１集電体は、銅箔であり、前記第１活物質層は、炭素系の活物質を含む請求項１～４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、個々に作製された複数の蓄電セルを直列に積層することにより構成される扁平型の蓄電装置が開示されている。上記蓄電セルは、樹脂集電体の片面の中央部に正極活物質層が形成されてなる正極と、樹脂集電体の片面の中央部に負極活物質層が形成されてなり、負極活物質層が正極の正極活物質層と向かい合うように配置された負極と、正極と負極との間に配置されたセパレータとを備えている。
【0003】
さらに、上記蓄電セルは、樹脂集電体の外周部に配置され、積層方向に隣り合う樹脂集電体の間を液密に封止するシール部を備えている。シール部は、樹脂集電体間の間隔を保持して樹脂集電体間の短絡を防止するとともに、樹脂集電体間を液密に封止して電解質を収容する密閉空間を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１９－１７５７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
複数の正極と負極とをセパレータを介して積層した積層型の蓄電セルを高容量化する方法として、活物質層の面積を大きくする方法が考えられる。この場合、蓄電セルの扁平形状を維持しつつ、蓄電セルを高容量化することができる。
【0006】
しかしながら、正極と負極との間に密閉空間を形成するシール部が接着されている蓄電セルに対して、活物質層の面積を大きくする構成を適用した場合、集電体に皺や破れが生じやすくなる。詳述すると、密閉空間を形成するシール部が設けられている蓄電セルの集電体は、活物質層が接着されている部分の周囲がシール部により固定されている。この場合、集電体における変形を許容できる部分は、活物質層が接着している部分とシール部が接着している部分との間に位置する未接着部のみになる。そのため、蓄電セルの充放電時における活物質層の膨張収縮に伴って、集電体における活物質層が接着している部分が伸縮すると、未接着部にて局所的な変形が繰り返される。具体的には、活物質層の膨張による未接着部の撓みや折れ曲がりと、活物質層の収縮による、撓んだ部分や折れ曲がった部分の引き伸ばしとが繰り返される。
【0007】
ここで、蓄電セルを高容量化するために活物質層の面積を大きくすると、活物質層の面積の増大に伴って充放電時における活物質層の膨張量が増大し、活物質層の膨張収縮に伴う未接着部の変形量も大きくなる。その結果、活物質層の膨張収縮により未接着部に作用する負荷が大きくなり、未接着部に皺や破れが生じやすくなる。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の目的を達成する蓄電装置は、第１集電体の第１面に第１活物質層が形成された第１電極と、第２集電体の第１面に第２活物質層が形成されてなり、前記第２活物質層が前記第１電極の前記第１活物質層と対向するように配置された第２電極と、前記第１活物質層と前記第２活物質層との間に配置されたセパレータと、前記第１集電体及び前記第２集電体の各第１面の間に配置されるスペーサとを備え、前記スペーサは、前記第１活物質層及び前記第２活物質層の周囲を囲むように配置されるとともに、前記第１集電体及び前記第２集電体の各第１面に接着されることにより前記第１電極と前記第２電極との間に密閉空間を形成し、前記第１活物質層は、積層方向から見た平面視の形状が矩形状であり、前記第１集電体の前記第１面における前記スペーサが接着されていない領域には、前記第１活物質層が形成されている領域と、前記第１活物質層が形成されていない領域とが設けられ、前記平面視における前記第１活物質層の長辺の長さをＬ１とし、前記スペーサと前記第１活物質層との間の長さであって、前記第１活物質層の長辺と平行な方向の長さをＬ２としたとき、比率（Ｌ２／Ｌ１）が０．０２以下である蓄電装置であって、前記第１活物質層の少なくとも一つの角部は、弧状に面取りされた形状であり、当該角部における曲率が最大の部分の曲率半径は、５ｍｍ以上である。
【0009】
本発明者らは、平面視矩形状の活物質層の面積を増大させた場合に、集電体におけるスペーサが接着されていない領域かつ活物質層も形成されていない領域である未接着部に生じる皺や破れは、活物質層の角部の先端の付近に集中することを見出した。上記構成によれば、第１電極における平面視矩形状の第１活物質層の角部を弧状に面取りされた形状としている。この場合、第１活物質層の膨張時において、第１活物質層の角部の先端への応力の集中が緩和されることにより、第１活物質層の角部から第１集電体の未接着部へ伝わる応力が広範囲に分散される。その結果、第１活物質層の膨張時に第１集電体の未接着部に生じる最大ひずみを小さくすることができ、未接着部に生じる皺及び破れを抑制できる。
【0010】
前記第１活物質層の少なくとも一つの角部は、外側に凸となる弧状であることが好ましい。
上記構成によれば、突出した角部分が形成されないことにより、第１活物質層の膨張の応力が角部の一部に集中することを抑制できる。そのため、第１集電体の未接着部に生じる皺及び破れを抑制できる効果がより顕著に得られる。また、角部をＣ面取りした形状と比較して、角部を面取りすることによる第１活物質層の面積の減少量を小さく抑えることができ、第１電極の容量低下を抑制できる。
上記構成によれば、突出した角部分が形成されないことにより、第１活物質層の膨張の応力が角部の一部に集中することを抑制できる。そのため、第１集電体の未接着部に生じる皺及び破れを抑制できる効果がより顕著に得られる。また、角部をＣ面取りした形状と比較して、角部を面取りすることによる第１活物質層の面積の減少量を小さく抑えることができ、第１電極の容量低下を抑制できる。
【0011】
前記曲率半径は、１０ｍｍ以上であることが好ましい。
上記構成によれば、第１集電体の未接着部に生じる最大ひずみを更に小さくできる。
前記曲率半径は、３０ｍｍ以下であることが好ましい。
上記構成によれば、第１集電体の未接着部に生じる最大ひずみを更に小さくできる。
前記曲率半径は、３０ｍｍ以下であることが好ましい。
【0012】
弧状に面取りされた形状の角部の曲率半径を大きくすることにより、第１集電体の上記範囲に生じる最大ひずみを小さくする効果は、曲率半径３０ｍｍを超えると収束する。したがって、上記構成によれば、弧状に面取りされた形状の角部が必要以上に大きく形成されて第１活物質層の面積が小さくなることによる第１電極の容量低下を抑制できる。
【0013】
前記第１集電体は、銅箔であり、前記第１活物質層は、炭素系の活物質を含むことが好ましい。
充放電時の膨張率の大きい炭素系の活物質を含む第１活物質層と、銅箔とを組み合わせた構成は、充放電時における第１活物質層の膨張収縮により、第１集電体に皺や破れが特に生じやすい。そのため、第１活物質層の角部を特定形状とすることによる上記の効果がより顕著に得られる。
充放電時の膨張率の大きい炭素系の活物質を含む第１活物質層と、銅箔とを組み合わせた構成は、充放電時における第１活物質層の膨張収縮により、第１集電体に皺や破れが特に生じやすい。そのため、第１活物質層の角部を特定形状とすることによる上記の効果がより顕著に得られる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、隣り合う集電体の間を封止する部材によって密閉空間が形成されている蓄電装置において、活物質層の面積を増大させた場合に生じる集電体の皺及び破れを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】蓄電装置の断面図。
【図2】負極電極の平面図。
【図3】シミュレーション試験の結果を示すグラフ。
【図4】（ａ）は、楕円弧状の角部、（ｂ）は、複数の曲線部分が直接繋がれた形状の角部、（ｃ）は、直線部分を介して複数の曲線部分が繋がれた形状の角部。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示す蓄電装置１０は、例えば、フォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリに用いられる蓄電モジュールである。蓄電装置１０は、例えば、ニッケル水素二次電池又はリチウムイオン二次電池等の二次電池である。蓄電装置１０は、電気二重層キャパシタであってもよい。本実施形態では、蓄電装置１０がリチウムイオン二次電池である場合を例示する。
図１に示す蓄電装置１０は、例えば、フォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリに用いられる蓄電モジュールである。蓄電装置１０は、例えば、ニッケル水素二次電池又はリチウムイオン二次電池等の二次電池である。蓄電装置１０は、電気二重層キャパシタであってもよい。本実施形態では、蓄電装置１０がリチウムイオン二次電池である場合を例示する。
【0017】
図１に示すように、蓄電装置１０は、複数の蓄電セル２０が積層方向にスタック（積層）されたセルスタック３０（積層体）を含んで構成されている。以下では、複数の蓄電セル２０の積層方向を単に積層方向という。各蓄電セル２０は、正極２１と、負極２２と、セパレータ２３と、スペーサ２４とを備える。
【0018】
正極２１は、正極集電体２１ａと、正極集電体２１ａの第１面２１ａ１に設けられた正極活物質層２１ｂとを備える。積層方向から見た平面視（以下、単に平面視という。）において、正極活物質層２１ｂは、正極集電体２１ａの第１面２１ａ１の中央部に形成されている。平面視における正極集電体２１ａの第１面２１ａ１の周縁部は、正極活物質層２１ｂが設けられていない正極未塗工部２１ｃとなっている。正極未塗工部２１ｃは、平面視において正極活物質層２１ｂの周囲を囲むように配置されている。
【0019】
負極２２は、負極集電体２２ａと、負極集電体２２ａの第１面２２ａ１に設けられた負極活物質層２２ｂとを備える。平面視において、負極活物質層２２ｂは、負極集電体２２ａの第１面２２ａ１の中央部に形成されている。平面視における負極集電体２２ａの第１面２２ａ１の周縁部は、負極活物質層２２ｂが設けられていない負極未塗工部２２ｃとなっている。負極未塗工部２２ｃは、平面視において正極活物質層２１ｂの周囲を囲むように配置されている。正極２１及び負極２２は、正極活物質層２１ｂ及び負極活物質層２２ｂが積層方向において互いに対向するように配置されている。つまり、正極２１及び負極２２の対向する方向は積層方向と一致している。負極活物質層２２ｂは、正極活物質層２１ｂと同等の大きさに形成されるか、もしくは、正極活物質層２１ｂよりも一回り大きく形成されている。負極活物質層２２ｂが、正極活物質層２１ｂよりも一回り大きく形成されている場合、平面視において、正極活物質層２１ｂの形成領域の全体が負極活物質層２２ｂの形成領域内に位置している。
【0020】
正極集電体２１ａは、第１面２１ａ１とは反対側の面である第２面２１ａ２を有する。正極２１は、正極集電体２１ａの第２面２１ａ２に正極活物質層２１ｂ及び負極活物質層２２ｂのいずれも形成されていないモノポーラ構造の電極である。負極集電体２２ａは、第１面２２ａ１とは反対側の面である第２面２２ａ２を有する。負極２２は、負極集電体２２ａの第２面２２ａ２に正極活物質層２１ｂ及び負極活物質層２２ｂのいずれも形成されていないモノポーラ構造の電極である。
【0021】
セパレータ２３は、正極２１と負極２２との間に配置されて、正極２１と負極２２とを隔離することで両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオン等の電荷担体を通過させる部材である。
【0022】
セパレータ２３は、例えば、電解質を吸収保持するポリマーを含む多孔性シート又は不織布である。セパレータ２３を構成する材料としては、例えば、ポリプロピレン及びポリエチレンといったポリオレフィン、ポリエステルなどが挙げられる。セパレータ２３は、単層構造又は多層構造を有してもよい。多層構造は、例えば、接着層、耐熱層としてのセラミック層等を有してもよい。
【0023】
スペーサ２４は、正極２１の正極集電体２１ａの第１面２１ａ１と、負極２２の負極集電体２２ａの第１面２２ａ１との間、かつ正極活物質層２１ｂ及び負極活物質層２２ｂよりも外周側に配置され、正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａの両方に接着されている。スペーサ２４は、正極集電体２１ａと負極集電体２２ａとの間隔を保持して集電体間の短絡を防止するとともに集電体間を液密に封止している。
【0024】
スペーサ２４は、平面視において、正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａの周縁部に沿って延在するとともに、正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａの周囲を取り囲む枠状に形成されている。スペーサ２４は、正極集電体２１ａの第１面２１ａ１の正極未塗工部２１ｃと、負極集電体２２ａの第１面２２ａ１の負極未塗工部２２ｃとの間に配置されている。
【0025】
スペーサ２４を構成する材料としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、変性ポリエチレン（変性ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、変性ポリプロピレン（変性ＰＰ）、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂などの種々の樹脂材料が挙げられる。
【0026】
蓄電セル２０の内部には、枠状のスペーサ２４、正極２１及び負極２２によって囲まれた密閉空間Ｓが形成されている。密閉空間Ｓには、セパレータ２３及び電解質が収容されている。なお、セパレータ２３の周縁部分は、スペーサ２４に埋まった状態とされている。
【0027】
電解質としては、例えば、液体電解質、ポリマーマトリックス中に保持された電解質を含む高分子ゲル電解質が挙げられる。液体電解質としては、例えば、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む液体電解質が挙げられる。電解質塩として、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２等の公知のリチウム塩を使用できる。また、非水溶媒として、環状カーボネート類、環状エステル類、鎖状カーボネート類、鎖状エステル類、エーテル類等の公知の溶媒を使用できる。なお、これら公知の溶媒材料を二種以上組合せて用いてもよい。
【0028】
スペーサ２４は、正極２１及び負極２２との間の密閉空間Ｓを封止することにより、密閉空間Ｓに収容された電解質の外部への漏出を抑制し得る。また、スペーサ２４は、蓄電装置１０の外部から密閉空間Ｓ内への水分の侵入を抑制し得る。さらに、スペーサ２４は、例えば、充放電反応等により正極２１又は負極２２から発生したガスが蓄電装置１０の外部に漏れることを抑制し得る。
【0029】
図２は、負極集電体２２ａの第１面２２ａ１における負極活物質層２２ｂ及びスペーサ２４の配置、並びに負極活物質層２２ｂ及びスペーサ２４の平面視形状を示している。負極活物質層２２ｂは、平面視矩形状であり、負極集電体２２ａの第１面２２ａ１の中央部に形成されている。負極集電体２２ａの第１面２２ａ１における負極活物質層２２ｂが設けられていない外周部分が負極未塗工部２２ｃである。
【0030】
スペーサ２４は、内周縁及び外周縁が矩形状である平面視矩形枠形状であり、負極集電体２２ａの第１面２２ａ１の負極未塗工部２２ｃに接着されている。スペーサ２４の矩形状の内周縁は、矩形状の負極活物質層２２ｂよりも大きく形成されており、負極集電体２２ａの負極未塗工部２２ｃには、スペーサ２４が接着されていない負極未接着部２２ｃ１が形成されている。換言すると、負極集電体２２ａの第１面２２ａ１におけるスペーサ２４が接着されていない領域には、負極活物質層２２ｂが形成されている領域と、負極活物質層２２ｂが形成されていない領域とが設けられ、この負極活物質層２２ｂが形成されていない領域が負極未接着部２２ｃ１となる。
【0031】
スペーサ２４の矩形状の内周縁を構成する各辺はそれぞれ、負極活物質層２２ｂにおける対向する辺と平行である。したがって、負極未接着部２２ｃ１は、内周縁及び外周縁が矩形状である平面視矩形枠形状である。
【0032】
ここで、平面視における負極活物質層２２ｂの長辺の長さをＬ１とし、スペーサ２４と負極活物質層２２ｂとの間の長さであって、負極活物質層２２ｂの長辺と平行な方向の長さを負極未接着部２２ｃ１の幅Ｌ２とする。この場合、負極活物質層２２ｂの長辺の長さＬ１に対する負極未接着部２２ｃ１の幅Ｌ２の比率（Ｌ２／Ｌ１）は、０．０２以下であり、好ましくは０．０１以下である。また、当該比率（Ｌ２／Ｌ１）は、例えば、０．００２以上である。
【0033】
上記の比率（Ｌ２／Ｌ１）の数値は、負極集電体２２ａの第１面２２ａ１に占める負極活物質層２２ｂの形成範囲の割合が大きく、負極未接着部２２ｃ１の形成範囲が負極活物質層２２ｂの形成範囲に対して相対的に小さいことを意味する。詳述すると、まず、搭載スペース等の蓄電装置１０の用途に基づいて負極集電体２２ａの第１面２２ａ１の面積が設定された後、密閉空間Ｓのシール性を確保するために、枠状のスペーサ２４が接着される領域が設定される。次いで、負極集電体２２ａの第１面２２ａ１におけるスペーサ２４が接着される領域の内側に位置する領域に対して、負極未接着部２２ｃ１及び負極活物質層２２ｂの形成範囲を設定する。このとき、充放電時に発生するガスを受け入れる余剰空間が密閉空間Ｓ内に形成されるように、負極集電体２２ａの第１面２２ａ１に負極未接着部２２ｃ１を確保しつつ、電池容量（負極容量）を可能な限り大きくするように、負極活物質層２２ｂの形成範囲が設定される。
【0034】
負極活物質層２２ｂの長辺の長さＬ１は、好ましくは８００ｍｍ以上であり、より好ましくは１０００ｍｍ以上である。また、長辺の長さＬ１は、好ましくは２５００ｍｍ以下であり、より好ましくは１６００ｍｍ以下である。負極未接着部２２ｃ１の幅Ｌ２は、好ましくは３ｍｍ以上であり、より好ましくは５ｍｍ以上である。負極未接着部２２ｃ１の幅Ｌ２は、例えば、３０ｍｍ以下である。なお、負極活物質層２２ｂの平面視形状が正方形である場合、正方形の対向する二組の辺のいずれか一方を長辺とみなす。
【0035】
図示は省略するが、正極集電体２１ａの第１面２１ａ１における正極活物質層２１ｂ及びスペーサ２４の配置、並びに正極活物質層２１ｂ及びスペーサ２４の平面視形状も上述した負極２２の構成と同様である。
【0036】
詳述すると、正極活物質層２１ｂは、平面視矩形状であり、正極集電体２１ａの第１面２１ａ１の中央部に接着されている。正極集電体２１ａの第１面２１ａ１における正極活物質層２１ｂが設けられていない外周部分が正極未塗工部２１ｃである。正極未塗工部２１ｃには、スペーサ２４が接着されていない正極未接着部２１ｃ１（図示略）が形成されている。スペーサ２４の矩形状の内周縁を構成する各辺は、正極活物質層２１ｂにおける対向する辺と平行である。したがって、正極未接着部２１ｃ１は、内周縁及び外周縁が矩形状である平面視矩形枠形状である。
【0037】
ここで、負極２２と同様に、平面視における正極活物質層２１ｂの長辺の長さをＬ１とし、スペーサ２４と正極活物質層２１ｂとの間の長さであって、正極活物質層２１ｂの長辺と平行な方向の長さを正極未接着部２１ｃ１の幅Ｌ２とする。
【0038】
上記のとおり、正極活物質層２１ｂは、負極活物質層２２ｂと同等の大きさに形成されていてもよいし、負極活物質層２２ｂよりも一回り小さく形成されていてもよい。
正極活物質層２１ｂが負極活物質層２２ｂと同等の大きさに形成されているとする。この場合、正極活物質層２１ｂの長辺の長さＬ１に対する正極未接着部２１ｃ１の幅Ｌ２の比率（Ｌ２／Ｌ１）は、０．０２以下であり、好ましくは０．０１以下である。また、当該比率（Ｌ２／Ｌ１）は、例えば、０．００２以上である。正極活物質層２１ｂの長辺の長さＬ１は、好ましくは８００ｍｍ以上であり、より好ましくは１０００ｍｍ以上である。また、長辺の長さＬ１は、好ましくは２５００ｍｍ以下であり、より好ましくは１６００ｍｍ以下である。正極未接着部２１ｃ１の幅Ｌ２は、好ましくは３ｍｍ以上であり、より好ましくは５ｍｍ以上である。正極未接着部２１ｃ１の幅Ｌ２は、例えば、３０ｍｍ以下である。なお、正極活物質層２１ｂの平面視形状が正方形である場合、正方形の対向する二組の辺のいずれか一方を長辺とみなす。
正極活物質層２１ｂが負極活物質層２２ｂと同等の大きさに形成されているとする。この場合、正極活物質層２１ｂの長辺の長さＬ１に対する正極未接着部２１ｃ１の幅Ｌ２の比率（Ｌ２／Ｌ１）は、０．０２以下であり、好ましくは０．０１以下である。また、当該比率（Ｌ２／Ｌ１）は、例えば、０．００２以上である。正極活物質層２１ｂの長辺の長さＬ１は、好ましくは８００ｍｍ以上であり、より好ましくは１０００ｍｍ以上である。また、長辺の長さＬ１は、好ましくは２５００ｍｍ以下であり、より好ましくは１６００ｍｍ以下である。正極未接着部２１ｃ１の幅Ｌ２は、好ましくは３ｍｍ以上であり、より好ましくは５ｍｍ以上である。正極未接着部２１ｃ１の幅Ｌ２は、例えば、３０ｍｍ以下である。なお、正極活物質層２１ｂの平面視形状が正方形である場合、正方形の対向する二組の辺のいずれか一方を長辺とみなす。
【0039】
次に、正極活物質層２１ｂが負極活物質層２２ｂよりも一回り小さく形成されているとする。この場合、正極活物質層２１ｂの長辺の長さＬ１は、負極活物質層２２ｂの長辺の長さＬ１よりも短くなる。正極未接着部２１ｃ１の幅Ｌ２は、正極活物質層２１ｂの長辺の長さＬ１が短くなった分に応じて、負極未接着部２２ｃ１の幅Ｌ２よりも長くなる。
【0040】
この場合の正極活物質層２１ｂの長辺の長さＬ１、正極未接着部２１ｃ１の幅Ｌ２、比率（Ｌ２／Ｌ１）の各範囲は、正極活物質層２１ｂと負極活物質層２２ｂとが同等の大きさである場合の各範囲と比較して、正極活物質層２１ｂの長辺の長さＬ１が短くなった分に応じてシフトする。具体的には、正極活物質層２１ｂの長辺の長さＬ１の範囲は、小さい値を取る方向にシフトし、正極未接着部２１ｃ１の幅Ｌ２は、大きい値を取る方向にシフトし、比率（Ｌ２／Ｌ１）の範囲は、大きい値を取る方向にシフトする。
【0041】
平面視において矩形状をなす正極活物質層２１ｂ及び負極活物質層２２ｂはそれぞれ、４個の角部Ｃを有している。図２では、負極活物質層２２ｂのみを図示している。各角部Ｃは、弧状に面取りされた形状に形成されている。
【0042】
弧状に面取りされた形状としては、例えば、曲率が一定の弧状である円弧状、曲率が徐々に変化する弧状である楕円弧状、及び円弧又は楕円弧からなる複数の曲線部分が直接又は直線部分を介して繋がれた形状が挙げられる。
【0043】
円弧状としては、例えば、外側に凸となる円弧状、内側に凸となる円弧状が挙げられる。図２では、一例として、外側に凸となる円弧状の角部Ｃを図示している。
楕円弧状としては、例えば、外側に凸となる楕円弧状、内側に凸となる楕円弧状が挙げられる。図４（ａ）に、外側に凸となる楕円弧状の角部Ｃを図示する。
楕円弧状としては、例えば、外側に凸となる楕円弧状、内側に凸となる楕円弧状が挙げられる。図４（ａ）に、外側に凸となる楕円弧状の角部Ｃを図示する。
【0044】
図４（ｂ）は、複数の曲線部分が繋がれた形状の一例として、外側に凸となる二つの円弧Ｘ１、Ｘ２が繋がれた形状の角部Ｃを示している。なお、複数の曲線部分が繋がれた形状において、繋ぎ合わされる曲線部分の数は特に限定されるものではない。複数の曲線部分を構成する各円弧又は楕円弧の長さ、各円弧又は楕円弧の曲率は、それぞれ同じであってもよいし、一部又は全てが異なっていてもよい。また、一部の曲線部分は、内側に凸となる弧状であってもよい。
【0045】
図４（ｃ）は、直線部分を介して複数の曲線部分が繋がれた形状の一例として、外側に凸となる二つの円弧Ｘ１、Ｘ２が一つの直線Ｙ１で繋がれた形状の角部Ｃを示している。直線Ｙ１は、円弧Ｘ１の直線Ｙ１との接続点Ｐ１における接線であるとともに、円弧Ｘ２の直線Ｙ１との接続点Ｐ２における接線である。
【0046】
直線部分を介して複数の曲線部分が繋がれた形状において、繋ぎ合わされる曲線部分及び直線部分の数は特に限定されるものではない。複数の円弧又は楕円弧を繋いだ形状を構成する各円弧又は楕円弧の長さ、各円弧又は楕円弧の曲率は、それぞれ同じであってもよいし、一部又は全てが異なっていてもよい。円弧又は楕円弧を繋ぐ直線は、円弧又は楕円弧の接続点における接線に限定されない。
【0047】
複数の曲線部分が直接又は直線部分を介して繋がれた形状は、角部Ｃが設けられる活物質層の長辺に繋がる曲線部分と、短辺に繋がる曲線部分とを含む複数の曲線部分が直接又は直線部分を介して繋がれた形状であることが好ましい。また、複数の曲線部分が直接又は直線部分を介して繋がれた形状は、外周側に突出する角部が形成されないように繋がれた形状であることが好ましい。
【0048】
弧状の角部Ｃにおける曲率が最大の部分の曲率半径は、５ｍｍ以上であり、好ましくは１０ｍｍ以上である。また、上記曲率半径は、好ましくは３０ｍｍ以下であり、より好ましくは２０ｍｍ以下である。
【0049】
弧状に面取りされた形状の角部Ｃの形成範囲であって、角部Ｃが設けられる活物質層の長辺に平行な方向の角部Ｃの形成範囲Ａ１は、好ましくは５ｍｍ以上であり、より好ましくは１０ｍｍ以上である。形成範囲Ａ１は、例えば、３０ｍｍ以下である。角部Ｃが設けられる活物質層の短辺に平行な方向の角部Ｃの形成範囲Ａ２は、好ましくは５ｍｍ以上であり、より好ましくは１０ｍｍ以上である。形成範囲Ａ２は、例えば、３０ｍｍ以下である。外側に凸となる円弧状又は楕円弧の角部Ｃとする場合、角部Ｃの形成範囲は、例えば、円弧の中心角θが３０度以上９０度以下となる範囲であり、中心角θが９０度となる範囲であることが好ましい。
【0050】
負極活物質層２２ｂの各角部Ｃの形状は、上記の各数値を満たす範囲において、全て同じであってもよいし、異なっていてもよい。同様に、正極活物質層２１ｂの各角部Ｃの形状は、上記の各数値を満たす範囲において、全て同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【0051】
なお、本実施形態においては、負極２２、負極集電体２２ａ、及び負極活物質層２２ｂがそれぞれ、第１電極、第１集電体、第１活物質層に相当する。そして、負極未接着部２２ｃ１が、第１集電体の第１面のスペーサが接着されていない領域における第１活物質層が形成されていない領域に相当する。また、正極２１、正極集電体２１ａ、及び正極活物質層２１ｂがそれぞれ、第２電極、第２集電体、及び第２活物質層に相当する。
【0052】
図１に示すように、セルスタック３０は、複数の蓄電セル２０が、正極集電体２１ａの第２面２１ａ２と負極集電体２２ａの第２面２２ａ２とが電気的に接触するように直接又は間接的に重ね合わされた構造を有する。これにより、セルスタック３０を構成する複数の蓄電セル２０が直列に接続されている。
【0053】
ここで、セルスタック３０においては、積層方向に隣り合う二つの蓄電セル２０により、互いに接する正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａを一つの集電体とみなした疑似的なバイポーラ電極２５が形成される。疑似的なバイポーラ電極２５は、正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａが重ね合わされた構造の集電体と、その集電体の一方側の面に形成された正極活物質層２１ｂと、他方側の面に形成された負極活物質層２２ｂとを含む。
【0054】
蓄電装置１０は、セルスタック３０の積層方向においてセルスタック３０を挟むように配置された、正極通電板４０及び負極通電板５０からなる一対の通電体を備える。正極通電板４０及び負極通電板５０は、それぞれ、導電性に優れた材料で構成される。
【0055】
正極通電板４０は、積層方向の一端において最も外側に配置された正極２１の正極集電体２１ａの第２面２１ａ２に電気的に接続される。負極通電板５０は、積層方向の他端において最も外側に配置された負極２２の負極集電体２２ａの第２面２２ａ２に電気的に接続される。
【0056】
正極通電板４０及び負極通電板５０のそれぞれに設けられた端子を通じて蓄電装置１０の充放電が行われる。正極通電板４０を構成する材料としては、例えば、正極集電体２１ａを構成する材料と同じ材料を用いることができる。正極通電板４０は、セルスタック３０に用いられた正極集電体２１ａよりも厚い金属板で構成してもよい。負極通電板５０を構成する材料としては、例えば、負極集電体２２ａを構成する材料と同じ材料を用いることができる。負極通電板５０は、セルスタック３０に用いられた負極集電体２２ａよりも厚い金属板で構成してもよい。
【0057】
次に、正極集電体２１ａ、負極集電体２２ａ、正極活物質層２１ｂ、及び負極活物質層２２ｂの詳細について説明する。
＜正極集電体及び負極集電体＞
正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａは、リチウムイオン二次電池の放電又は充電の間、正極活物質層２１ｂ及び負極活物質層２２ｂに電流を流し続けるための化学的に不活性な電気伝導体である。正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａは、箔状である。箔状の正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａの厚さはそれぞれ独立して、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下であり、好ましくは１０μｍ以上６０μｍ以下である。正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａを構成する材料としては、例えば、金属材料、導電性樹脂材料、導電性無機材料等を用いることができる。
＜正極集電体及び負極集電体＞
正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａは、リチウムイオン二次電池の放電又は充電の間、正極活物質層２１ｂ及び負極活物質層２２ｂに電流を流し続けるための化学的に不活性な電気伝導体である。正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａは、箔状である。箔状の正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａの厚さはそれぞれ独立して、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下であり、好ましくは１０μｍ以上６０μｍ以下である。正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａを構成する材料としては、例えば、金属材料、導電性樹脂材料、導電性無機材料等を用いることができる。
【0058】
上記金属材料としては、例えば、銅、アルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼が挙げられる。上記導電性樹脂材料としては、例えば、導電性高分子材料又は非導電性高分子材料に必要に応じて導電性フィラーが添加された樹脂等が挙げられる。
【0059】
正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａの一方又は両方は、前述した金属材料又は導電性樹脂材料を含む１以上の層を含む複数層を備えてもよい。正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａの一方又は両方の表面は、公知の保護層により被覆されてもよい。正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａの一方又は両方の表面は、メッキ処理等の公知の方法により表面処理されていてもよい。上記表面処理としては、例えば、クロメート処理、リン酸クロメート処理が挙げられる。
【0060】
正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａの好ましい一例としては、正極集電体２１ａをアルミニウム箔により構成するとともに、負極集電体２２ａを銅箔により構成した場合が挙げられる。
【0061】
＜正極活物質層及び負極活物質層＞
正極活物質層２１ｂは、リチウムイオン等の電荷担体を吸蔵及び放出し得る正極活物質を含む。正極活物質としては、例えば、層状岩塩構造を有するリチウム複合金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物、ポリアニオン系化合物など、リチウムイオン二次電池の正極活物質として使用可能なものを採用すればよい。また、２種以上の正極活物質を併用してもよい。本実施形態において、正極活物質層２１ｂはポリアニオン系化合物としてのオリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）を含む。
正極活物質層２１ｂは、リチウムイオン等の電荷担体を吸蔵及び放出し得る正極活物質を含む。正極活物質としては、例えば、層状岩塩構造を有するリチウム複合金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物、ポリアニオン系化合物など、リチウムイオン二次電池の正極活物質として使用可能なものを採用すればよい。また、２種以上の正極活物質を併用してもよい。本実施形態において、正極活物質層２１ｂはポリアニオン系化合物としてのオリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ４）を含む。
【0062】
負極活物質層２２ｂは、リチウムイオン等の電荷担体を吸蔵及び放出可能である単体、合金、又は、化合物であれば特に限定はなく使用可能である。例えば、負極活物質として、Ｌｉ、炭素系の活物質、金属化合物、及びリチウムと合金化可能な元素もしくはその化合物等が挙げられる。炭素系の活物質としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、ハードカーボン（難黒鉛化性炭素）、及びソフトカーボン（易黒鉛化性炭素）等が挙げることができる。人造黒鉛としては、例えば、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ等が挙げられる。リチウムと合金化可能な元素としては、シリコン（ケイ素）やスズ等が挙げられる。本実施形態において、負極活物質層２２ｂは炭素系の活物質を含む。
【0063】
正極活物質層２１ｂ及び負極活物質層２２ｂ（以下、単に活物質層ともいう。）はそれぞれ、必要に応じて電気伝導性を高めるための導電助剤、結着剤、電解質（ポリマーマトリクス、イオン伝導性ポリマー、液体電解質等）、イオン伝導性を高めるための電解質支持塩（リチウム塩）等をさらに含み得る。活物質層に含まれる成分又は当該成分の配合比及び活物質層の厚さは特に限定されず、リチウムイオン二次電池についての従来公知の知見が適宜参照され得る。
【0064】
導電助剤は、正極２１又は負極２２の導電性を高めるために添加される。導電助剤は、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等が挙げられる。
結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド及びポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸等のアクリル系樹脂、スチレン－ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム等のアルギン酸塩、水溶性セルロースエステル架橋体、及びデンプン－アクリル酸グラフト重合体等を例示することができる。これらの結着剤は、単独で又は複数で用いられ得る。溶媒又は分散媒には、例えば、水、Ｎ－メチル－２－ピロリドン等が用いられる。
結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド及びポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸等のアクリル系樹脂、スチレン－ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム等のアルギン酸塩、水溶性セルロースエステル架橋体、及びデンプン－アクリル酸グラフト重合体等を例示することができる。これらの結着剤は、単独で又は複数で用いられ得る。溶媒又は分散媒には、例えば、水、Ｎ－メチル－２－ピロリドン等が用いられる。
【0065】
活物質層の厚さ及び目付量は、特に限定されず、リチウムイオン二次電池についての従来公知の知見が適宜参照され得る。ただし、蓄電セル２０のエネルギー密度を大きくする観点から、活物質層の厚さ及び目付量を大きくすることが好ましい。具体的には、正極活物質層２１ｂの厚さは、例えば、１００μｍ以上４００μｍ以下であり、２００μｍ以上であることが好ましい。正極活物質層２１ｂの目付量は、例えば、４０ｍｇ／ｃｍ２以上８０ｍｇ／ｃｍ２以下であり、５０ｍｇ／ｃｍ２以上であることが好ましい。負極活物質層２２ｂの厚さは、１００μｍ以上４００μｍ以下であり、２００μｍ以上であることが好ましい。負極活物質層２２ｂの目付量は、例えば、２０ｍｇ／ｃｍ２以上４０ｍｇ／ｃｍ２以下であり、２５ｍｇ／ｃｍ２以上であることが好ましい。
【0066】
正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａの表面に活物質層を形成させる方法としては、例えば、ロールコート法等の従来から公知の方法が挙げられる。
正極２１又は負極２２の熱安定性を向上させるために、活物質層の表面に上記の耐熱層を設けてもよい。
正極２１又は負極２２の熱安定性を向上させるために、活物質層の表面に上記の耐熱層を設けてもよい。
【0067】
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態の蓄電装置１０は、正極２１と負極２２との間に密閉空間Ｓを形成するスペーサ２４が設けられており、負極集電体２２ａの第１面２２ａ１の外周部分がスペーサ２４により固定されている。また、負極集電体２２ａの第１面２２ａ１において、中央部に接着される負極活物質層２２ｂの形成範囲に対して、負極活物質層２２ｂが形成される部分とスペーサ２４が接着される部分との間に位置する負極未接着部２２ｃ１が大幅に小さくなっている。
本実施形態の蓄電装置１０は、正極２１と負極２２との間に密閉空間Ｓを形成するスペーサ２４が設けられており、負極集電体２２ａの第１面２２ａ１の外周部分がスペーサ２４により固定されている。また、負極集電体２２ａの第１面２２ａ１において、中央部に接着される負極活物質層２２ｂの形成範囲に対して、負極活物質層２２ｂが形成される部分とスペーサ２４が接着される部分との間に位置する負極未接着部２２ｃ１が大幅に小さくなっている。
【0068】
上記構成を採用している蓄電装置の場合、充放電時に負極活物質層２２ｂが大きく面方向に膨張する一方で、負極活物質層２２ｂに伴って変形する部分である負極未接着部２２ｃ１が小さいため、負極活物質層２２ｂの膨張収縮に伴って負極未接着部２２ｃ１が大きく変形する。その結果、負極活物質層２２ｂの膨張収縮により負極未接着部２２ｃ１に作用する負荷が大きくなり、負極未接着部２２ｃ１に皺や破れが生じやすくなる。
【0069】
特に、負極活物質層２２ｂが平面視矩形状である場合、負極活物質層２２ｂが膨張した際の負極活物質層２２ｂの膨張の応力は角部Ｃの先端の一点に集中する。そのため、角部Ｃの先端の付近に位置する負極未接着部２２ｃ１に局所的に大きな負荷がかかり、当該部分に最も大きなひずみが生じる。
【0070】
そこで、本実施形態では、負極活物質層２２ｂの角部Ｃを弧状に面取りされた形状に形成している。これにより、負極活物質層２２ｂの膨張時において、負極活物質層２２ｂの角部Ｃの先端への応力の集中が緩和され、角部Ｃから負極未接着部２２ｃ１へ伝わる応力が広範囲に分散される。その結果、負極活物質層２２ｂの膨張時に負極未接着部２２ｃ１に生じる最大ひずみを小さくすることができ、負極未接着部２２ｃ１に生じる皺及び破れを抑制できる。なお、本実施形態においては、正極２１についても同様に構成しており、同様のメカニズムによって正極未接着部２１ｃ１に生じる皺及び破れも抑制できる。
【0071】
ここで、集電体の厚さ及び活物質層の角部の形状と、１回の充放電により集電体に生じる最大ひずみとの関係について、コンピュータによるシミュレーションを行った。このシミュレーションに用いたモデル１～４の電極は、集電体として銅箔を用いるとともに、活物質として炭素系の活物質を用いた負極であり、その詳細な構成は、表１に示すとおりである。各モデルについて、活物質層の角部を円弧状とし、円弧状の角部の電極角Ｒ（曲率半径）を０，５，１０，１５，２０，２５，３０ｍｍに変化させた。また、集電体の未接着部の上記幅Ｌ２は、８ｍｍとし、円弧状の角部の形成範囲はいずれも中心角θが９０度となる範囲とした。そして、１回の充放電に伴う活物質層の面方向の膨張率を９％と仮定して、１回の充放電における最大箔ひずみを求めた。その結果を図３のグラフに示す。
【0072】
【表1】
【0073】
モデル１～４のいずれにおいても、活物質層の角部が直角である場合（曲率半径０ｍｍ）と比較して、活物質層の角部を曲率半径５ｍｍの円弧状とした場合には、集電体に生じる最大ひずみが小さくなる。そして、活物質層の角部を円弧状とした場合に集電体に生じる最大ひずみは、円弧状の角部の曲率半径が５ｍｍ、１０ｍｍ、３０ｍｍと大きくなるにしたがって小さくなる。最大ひずみを減少させる効果は、曲率半径が０ｍｍと５ｍｍとの間、及び５ｍｍと１０ｍｍとの間で顕著である。しかし、曲率半径が２５～３０ｍｍの範囲においては、曲率半径を大きくすることによって最大ひずみを更に減少させる効果は殆どなくなる。
【0074】
したがって、最大ひずみを減少させる観点においては、円弧状の角部の曲率半径を５ｍｍ以上又は１０ｍｍ以上とすることが有効であることが分かる。そして、電池容量を確保するために活物質層を大きく形成する観点においては、円弧状の角部の曲率半径を３０ｍｍ以下とすることが有効であることが分かる。
【0075】
また、上記の結果に基づいて、１回の充放電における最大ひずみが、サイクル数と箔破れにどのように影響するかについてコンピュータを用いてシミュレーションを行なったところ、１回の充放電における最大ひずみを２．８％以下に抑えることができれば、自動車用蓄電装置などの一般的な蓄電装置のサイクル寿命である３０００サイクルまで箔破れを抑制することができることがわかった。
【0076】
図３に示すシミュレーション結果を参照すると、円弧状の角部の曲率半径を５ｍｍ以上とした場合には、厚さ６μｍの薄い銅箔を用いたモデル１，４においても、１回の充放電により生じる最大ひずみが２．８％以下に抑えられている。したがって、円弧状の角部の曲率半径を５ｍｍ以上とすることにより、一般的な蓄電装置のサイクル寿命である３０００サイクルまで箔破れを抑制できるといえる。
【0077】
集電体として用いられる他の金属箔と比較して、銅箔は薄い厚さで用いられることが多い。また、ピンホールの抑制等の観点から銅箔は１０μｍ以上の厚さで用いられることが多い。そのため、厚さ６μｍの薄い銅箔を用いたモデル１，４において最大ひずみを十分に抑制する効果が得られたことは、他の材料からなる集電体を用いた場合にも、同様の効果が得られることを示唆する。
【0078】
本実施形態によれば、以下に記載する効果を得ることができる。
（１）蓄電装置１０は、正極集電体２１ａ及び正極活物質層２１ｂを有する正極２１と、負極集電体２２ａ及び負極活物質層２２ｂを有する負極２２と、正極活物質層２１ｂと負極活物質層２２ｂとの間に配置されたセパレータ２３と、正極２１と負極２２との間に配置されるスペーサ２４とを備える。スペーサ２４は、正極活物質層２１ｂ及び負極活物質層２２ｂの周囲を囲むように配置されるとともに、正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａの各第１面に接着されることにより正極２１と負極２２との間に密閉空間を形成する。負極活物質層２２ｂは、積層方向から見た平面視の形状が矩形状である。負極集電体２２ａの第１面２２ａ１におけるスペーサ２４が接着されていない領域には、負極活物質層２２ｂが形成されている領域と、負極活物質層２２ｂが形成されていない負極未接着部２２ｃ１とが設けられている。平面視における負極活物質層２２ｂの長辺の長さＬ１に対する負極未接着部２２ｃ１の幅Ｌ２の比率（Ｌ２／Ｌ１）が０．０２以下である。負極活物質層２２ｂの角部Ｃは、弧状に面取りされた形状であり、角部Ｃにおける曲率が最大の部分の曲率半径は、５ｍｍ以上である。
（１）蓄電装置１０は、正極集電体２１ａ及び正極活物質層２１ｂを有する正極２１と、負極集電体２２ａ及び負極活物質層２２ｂを有する負極２２と、正極活物質層２１ｂと負極活物質層２２ｂとの間に配置されたセパレータ２３と、正極２１と負極２２との間に配置されるスペーサ２４とを備える。スペーサ２４は、正極活物質層２１ｂ及び負極活物質層２２ｂの周囲を囲むように配置されるとともに、正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａの各第１面に接着されることにより正極２１と負極２２との間に密閉空間を形成する。負極活物質層２２ｂは、積層方向から見た平面視の形状が矩形状である。負極集電体２２ａの第１面２２ａ１におけるスペーサ２４が接着されていない領域には、負極活物質層２２ｂが形成されている領域と、負極活物質層２２ｂが形成されていない負極未接着部２２ｃ１とが設けられている。平面視における負極活物質層２２ｂの長辺の長さＬ１に対する負極未接着部２２ｃ１の幅Ｌ２の比率（Ｌ２／Ｌ１）が０．０２以下である。負極活物質層２２ｂの角部Ｃは、弧状に面取りされた形状であり、角部Ｃにおける曲率が最大の部分の曲率半径は、５ｍｍ以上である。
【0079】
上記構成によれば、負極活物質層２２ｂの膨張時に負極未接着部２２ｃ１に生じる最大ひずみを小さくすることができ、負極未接着部２２ｃ１に生じる皺及び破れを抑制できる。正極２１においても同様である。
【0080】
（２）負極活物質層２２ｂの角部Ｃは、外側に凸となる弧状である。
上記構成によれば、突出した角部分が形成されないことにより、負極活物質層２２ｂの膨張の応力が角部Ｃの一部に集中することを抑制できる。そのため、上記（１）の効果がより顕著に得られる。また、角部ＣをＣ面取りした形状と比較して、角部Ｃを面取りすることによる負極活物質層２２ｂの面積の減少量を小さく抑えることができ、負極２２の容量低下を抑制できる。
上記構成によれば、突出した角部分が形成されないことにより、負極活物質層２２ｂの膨張の応力が角部Ｃの一部に集中することを抑制できる。そのため、上記（１）の効果がより顕著に得られる。また、角部ＣをＣ面取りした形状と比較して、角部Ｃを面取りすることによる負極活物質層２２ｂの面積の減少量を小さく抑えることができ、負極２２の容量低下を抑制できる。
【0081】
なお、角部Ｃを円弧状とした場合には、楕円弧状とした場合と比較して、負極活物質層２２ｂの膨張の応力の集中を抑制する効果が大きく得られる。また、角部Ｃを楕円弧状とした場合には、円弧状とした場合と比較して、角部Ｃを面取りすることによる負極活物質層２２ｂの面積の減少量を小さく抑えることが可能である。例えば、負極活物質層２２ｂの平面視形状が長辺及び短辺を有する矩形状である場合、膨張量が大きい方向である長辺に平行な方向の長さに合わせて円弧状の角部Ｃの形成範囲が設定される。この場合、曲率が一定である円弧状の角部Ｃを採用すると、長辺に平行な方向の角部Ｃの形成範囲Ａ１と短辺に平行な方向の角部Ｃの形成範囲Ａ２とが等しくなるため、短辺に平行な方向の角部Ｃの形成範囲Ａ２が必要以上に大きくなる。一方、図４（ａ）に示すような長辺側から短辺に向かって徐々に曲率が大きくなる楕円弧状の角部Ｃとした場合には、長辺に平行な方向の角部Ｃの形成範囲Ａ１よりも、短辺に平行な方向の角部Ｃの形成範囲Ａ２を小さくできる。したがって、角部Ｃを面取りすることによる負極活物質層２２ｂの面積の減少量を小さく抑えることができる。なお、（２）の効果は、正極２１においても同様である。
【0082】
（３）角部Ｃの曲率半径は、１０ｍｍ以上である。
上記構成によれば、正極未接着部２１ｃ１及び負極未接着部２２ｃ１に生じる最大ひずみを更に小さくできる。
上記構成によれば、正極未接着部２１ｃ１及び負極未接着部２２ｃ１に生じる最大ひずみを更に小さくできる。
【0083】
（４）角部Ｃの曲率半径は、３０ｍｍ以下である。
角部Ｃの曲率半径を大きくすることにより、正極未接着部２１ｃ１及び負極未接着部２２ｃ１に生じる最大ひずみを小さくする効果は、曲率半径３０ｍｍを超えると収束する。したがって、上記構成によれば、弧状の角部Ｃを必要以上に大きく形成されて正極活物質層２１ｂ及び負極活物質層２２ｂの面積が小さくなることによる正極２１及び負極２２の容量低下を抑制できる。
角部Ｃの曲率半径を大きくすることにより、正極未接着部２１ｃ１及び負極未接着部２２ｃ１に生じる最大ひずみを小さくする効果は、曲率半径３０ｍｍを超えると収束する。したがって、上記構成によれば、弧状の角部Ｃを必要以上に大きく形成されて正極活物質層２１ｂ及び負極活物質層２２ｂの面積が小さくなることによる正極２１及び負極２２の容量低下を抑制できる。
【0084】
（５）負極集電体２２ａは、銅箔であり、負極活物質層２２ｂは、炭素系の活物質を含む。
充放電時の膨張率の大きい炭素系の活物質を含む負極活物質層２２ｂと、銅箔とを組み合わせた構成は、充放電時における負極活物質層２２ｂの膨張収縮により、負極集電体２２ａに皺や破れが特に生じやすい。そのため、上記（１）の効果がより顕著に得られる。
充放電時の膨張率の大きい炭素系の活物質を含む負極活物質層２２ｂと、銅箔とを組み合わせた構成は、充放電時における負極活物質層２２ｂの膨張収縮により、負極集電体２２ａに皺や破れが特に生じやすい。そのため、上記（１）の効果がより顕著に得られる。
【0085】
（６）正極２１と、負極２２と、セパレータ２３とが繰り返し積層された構造を有し、正極集電体２１ａにおける第１面２１ａ１の反対側の第２面２１ａ２と、負極集電体２２ａにおける第１面２２ａ１の反対側の第２面２２ａ２とが接触している。
【0086】
この場合、正極未接着部２１ｃ１及び負極未接着部２２ｃ１に皺が生じると、正極集電体２１ａの第２面２１ａ２と負極集電体２２ａの第２面２２ａ２との接触面積が低下して抵抗が増加するおそれがある。そのため、こうした構成に上記（１）の技術を適用した場合には、正極未接着部２１ｃ１及び負極未接着部２２ｃ１に生じる皺を抑制する効果に加えて、電池性能の低下を抑制する効果も得られる。
【0087】
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
○上記実施形態では、負極活物質層２２ｂの４個の角部Ｃを全て弧状に面取りされた形状に形成していたが、負極活物質層２２ｂの少なくとも一つの角部Ｃが弧状に面取りされた形状であればよい。なお、複数の角部Ｃを弧状に面取りされた形状とする場合、それらの形状は、それぞれ同じであってもよいし、一部又は全てが異なっていてもよい。
○上記実施形態では、負極活物質層２２ｂの４個の角部Ｃを全て弧状に面取りされた形状に形成していたが、負極活物質層２２ｂの少なくとも一つの角部Ｃが弧状に面取りされた形状であればよい。なお、複数の角部Ｃを弧状に面取りされた形状とする場合、それらの形状は、それぞれ同じであってもよいし、一部又は全てが異なっていてもよい。
【0088】
○負極２２が上記実施形態に記載した構成である場合、正極２１の構成は上記実施形態の構成に限定されない。正極活物質層２１ｂの形状、正極活物質層２１ｂの長辺の長さＬ１に対する正極未接着部２１ｃ１の幅Ｌ２の比率、及び正極活物質層２１ｂの角部Ｃの形状は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、従来公知の構成を適用できる。この場合、負極２２が第１電極となる。
【0089】
○平面視における正極活物質層２１ｂ及び負極活物質層２２ｂの大きさは同じであってもよい。
○正極通電板４０と正極集電体２１ａとの間に、両部材間の導電接触を良好にするために、正極集電体２１ａに密着する導電層を配置してもよい。導電層としては、例えば、アセチレンブラック又はグラファイト等のカーボンを含む層、Ａｕ等を含むメッキ層などの正極集電体２１ａよりも低い硬度を有する層が挙げられる。また、負極通電板５０と負極集電体２２ａとの間に同様の導電層を配置してもよい。
○正極通電板４０と正極集電体２１ａとの間に、両部材間の導電接触を良好にするために、正極集電体２１ａに密着する導電層を配置してもよい。導電層としては、例えば、アセチレンブラック又はグラファイト等のカーボンを含む層、Ａｕ等を含むメッキ層などの正極集電体２１ａよりも低い硬度を有する層が挙げられる。また、負極通電板５０と負極集電体２２ａとの間に同様の導電層を配置してもよい。
【0090】
〇蓄電装置１０を構成する蓄電セル２０の数は特に限定されない。蓄電装置１０を構成する蓄電セル２０の数は、１であってもよい。
〇正極集電体２１ａの第２面２１ａ２に、正極活物質層２１ｂ又は負極活物質層２２ｂが設けられていてもよい。また、負極集電体２２ａの第２面２２ａ２に、正極活物質層２１ｂ又は負極活物質層２２ｂが設けられていてもよい。
〇正極集電体２１ａの第２面２１ａ２に、正極活物質層２１ｂ又は負極活物質層２２ｂが設けられていてもよい。また、負極集電体２２ａの第２面２２ａ２に、正極活物質層２１ｂ又は負極活物質層２２ｂが設けられていてもよい。
【0091】
○電極は、バイメタル等を用いて、正極集電体２１ａ及び負極集電体２２ａを一つの集電体としたバイポーラ電極でもよい。
○セルスタック３０において、積層方向に隣接する蓄電セル２０同士の接触部分である正極集電体２１ａの第２面２１ａ２と負極集電体２２ａの第２面２２ａ２とを接着させた構成としてもよい。正極集電体２１ａの第２面２１ａ２と負極集電体２２ａの第２面２２ａ２とを接着する方法としては、例えば、導電性を有する接着剤を用いる方法が挙げられる。
○セルスタック３０において、積層方向に隣接する蓄電セル２０同士の接触部分である正極集電体２１ａの第２面２１ａ２と負極集電体２２ａの第２面２２ａ２とを接着させた構成としてもよい。正極集電体２１ａの第２面２１ａ２と負極集電体２２ａの第２面２２ａ２とを接着する方法としては、例えば、導電性を有する接着剤を用いる方法が挙げられる。
【0092】
次に、上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想を以下に記載する。
（イ）前記正極と、前記負極と、前記セパレータとが繰り返し積層された構造を有し、前記正極集電体における前記第１面の反対側の第２面と、前記負極集電体における前記第１面の反対側の第２面とが接触している前記蓄電装置。
（イ）前記正極と、前記負極と、前記セパレータとが繰り返し積層された構造を有し、前記正極集電体における前記第１面の反対側の第２面と、前記負極集電体における前記第１面の反対側の第２面とが接触している前記蓄電装置。
【符号の説明】
【0093】
Ｃ…角部、Ｓ…密閉空間、１０…蓄電装置、２０…蓄電セル、２１…正極、２１ａ…正極集電体、２１ｂ…正極活物質層、２１ｃ１…正極未接着部、２２…負極、２２ａ…負極集電体、２２ｂ…負極活物質層、２２ｃ１…負極未接着部、２３…セパレータ、２４…スペーサ、３０…セルスタック、４０…正極通電板、５０…負極通電板。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
