JP2008004274A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】積層する電極と集電板との溶接が容易であり、箱型の電池缶内のデッドスペースを削減する蓄電素子を提供する。
【解決手段】蓄電素子１０は、負極及び正極を構成する電極１ａ・１ｂ、及び電極１ａ・１ｂを絶縁するセパレータ１ｓを積層して巻いた巻回体１１・１２と負極同士及び正極同士を接続する集電板２１・２２を備える。巻回体１１は、対向する平坦積層部１０ａ・１０ｂと、平坦積層部１０ａ・１０ｂに隣接して対向する円弧積層部１０ｃ・１０ｄと、平坦積層部１０ａ・１０ｂから延出する電極箔積層部１０ｅ・１０ｆと、を有する。集電板２１は、一対の集電片２ａ・２ｂとこれらの基端を結合する結合部２ｃを有する。巻回体１１・１２は、平坦積層部１０ｂ・１０ｂが互い当接し、対向する電極箔積層部１０ｅ・１０ｆに一対の集電片２ａ・２ｂを溶接している。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電素子に関する。特に、本発明は、リチウムイオン二次電池などの車載用として好適な巻回式電池の構造に関する。

巻回式電池は、例えば、負極及び正極を構成する電極が金属箔の両面に端部を除き活物質が塗布されている。巻回式電池は、これらの電極をセパレータで挟み込み、扁平状に固く巻いた蓄電要素が積層された巻回体を構成している。更に、巻回式電池は、この巻回体の両端部に集電板が溶接された構造体を電池缶に収容している。

このような巻回式電池として、セパレータ及び負極及び正極を構成する電極の端部を無理なく折り曲げることができ、この折り曲げられた端部を一対の板状部材で狭持することにより、電極と集電板とを溶接する必要のない巻回式電池が発明されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２４１１４９号公報

図１０は、特許文献１による巻回式電池の巻回体に一対の板状部材を取り付けた状態を示す斜視外観図である。本願の図１０は、特許文献１の図７に相当している。図１０において、巻回体８１は、セパレータを介して負極及び正極を構成する電極が、断面略長円状の扁平形状に巻回されている。セパレータの終端縁は、テープ８８によって貼着されている。巻回体５１には、直線積層部９０と一対の円弧積層部９１が形成されている。円弧積層部９１の両端には、切欠部９２が形成されている。

図１０において、直線積層部９０における露出部９０ｂは、その厚さ方向の略中心から上下に折り曲げられている。そして、上下に折り曲げられた一対の露出部９０ｂをそれぞれ一対の略コの字形の導電性を有する板状部材９５ａ・９５ｂにより挟んでいる。そして、対を成す一組の板状部材９５が互いに反転され、両方の板状部材６５ａ・６５ｂが略密着し、その間に露出部６０ｂが狭持されている。この状態で、板状部材６５ａ・６５ｂ同士が例えば、レーザー溶接により溶接される。図１０において、符号９６は溶接箇所を示している。

例えば、ハイブリッド車などの電気自動車に用いられる巻回式電池は、高出力が要求され、集電板に接合される電極の積層枚数が多い。又、電極を非常に薄く展伸しているので、集電板と、積層する電極との接合を困難としているという問題がある。

又、車載用の巻回式電池は、車内空間を有効に利用するために、略直方体状の箱型の電池缶が使用されている。そして、特許文献１に示されたような巻回体が、この箱型の電池缶に収容される。しかし、高出力を得るために、電極の巻回数を多くすると、巻回体の円弧径が大きくなり、電池缶内にデッドスペースが生ずるという問題がある。電池缶内のデッドスペースを削減する電池構造が望まれる。そして、以上のことが本発明の課題といってよい。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、積層する電極と集電板との接合が容易であり、箱型の電池缶内のデッドスペースを削減する蓄電素子を提供することを目的とする。

本発明者は、蓄電要素が積層された巻回体を分割配置することにより、集電板と、積層する電極との接合が容易であり、箱型の電池缶内のデッドスペースを削減することを見出し、これに基づいて、以下のような新たな蓄電素子を発明するに至った。

（１） 負極及び正極を構成する一対の電極、及びこれらの電極を絶縁するセパレータを積層して扁平状に巻いた一対の巻回体と、これら負極同士及び正極同士を接続する一対の集電板と、を備える蓄電素子であって、前記巻回体は、対向する一対の平坦積層部と、これらの平坦積層部に隣接して対向する一対の円弧積層部と、前記一対の平坦積層部から互いに相反する向きに延出する一対の電極箔積層部と、を有し、前記集電板は、互いに向かい合う一対の集電片と、これらの集電片の基端を結合する結合部と、を有し、前記一対の巻回体は、前記平坦積層部が互いに当接し、前記電極箔積層部が各々対向するように配置され、当該対向する電極箔積層部に前記一対の集電片を接合している蓄電素子。

（１）の発明による蓄電素子は、一対の巻回体と一対の集電板を備えている。巻回体は、負極及び正極を構成する一対の電極、及びこれらの電極を絶縁するセパレータを積層して扁平状に巻いている。各集電板は、負極同士及び正極同士を接続している。巻回体は、一対の平坦積層部、一対の円弧積層部、及び一対の電極箔積層部を有している。一対の平坦積層部は、対向している。一対の円弧積層部は、これらの平坦積層部に隣接して対向している。一対の電極箔積層部は、一対の平坦積層部から互いに相反する向きに延出している。

又、（１）の発明による蓄電素子は、集電板が、一対の集電片と結合部を有している。一対の集電片は、互いに向かい合っている。結合部は、一対の集電片の基端を結合している。一対の巻回体は、平坦積層部が互いに当接している。又、電極箔積層部が各々対向するように、一対の巻回体は配置されている。そして、対向する電極箔積層部に一対の集電片を接合している。

ここで、負極及び正極を構成する電極には、一対の金属箔の各両面に活物質が塗布されている。例えば、負極活物質としては、グラファイトなどの炭素材料が用いられる。正極活物質としては、ＬｉＣｏＯ_２などのＬｉ含有複合酸化物が用いられる。セパレータは一対の電極を絶縁するとは、電気的に絶縁することであってよく、セパレータは、負極となる電極と正極となる電極とが直接、接触して短絡しないように両極を隔離する。セパレータは、通常、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂の微多孔膜が使用される。しかし、セパレータは前記材料に限定されるものではない。

巻回体は、帯状のセパレータと負極及び正極を構成する一対の電極とが交互に積層されてよく、板状のコア（芯材）に巻回された後に、コアが引き抜かれて製造される。ここで、巻回される軸方向に延びる一方の側縁が負極となり、他方の側縁が正極となるように、一対の電極の両側縁を残して、セパレータが積層される。一対の電極の各両面には、セパレータが積層される領域のみに前記活物質が塗布されることが好ましく、前記活物質が塗布されない領域は重なり合わされて、集電板に接合される。

各集電板は、負極同士及び正極同士を接続しているとは、一対の巻回体の負極同士、及び正極同士を機械的、電気的に接続することを意味しており、各集電板は、負極及び正極同士を溶接により接合することが好ましい。溶接法としては、超音波溶接、レーザー溶接、抵抗溶接が考えられる。これらの溶接法は、面と面を重なり合わせて、面方向に加圧又は加熱することが好ましく、接合強度が保証されやすい。

ここで、巻回体を平面から視ると、略矩形に形成されている。又、巻回体を正面から視ると、互いに平行な一対の直線と、互いに外側に湾曲する一対の円弧とで、囲われた四辺形となっている。立方体としては扁平状に形成される。そして、巻回体は、前述したようにコアが引き抜かれて、巻回軸方向に貫通する空洞が設けられている。例えば、一対の電極箔積層部は、一対の平坦積層部における両翼の円弧積層部が削除されることが好ましく、平坦積層部のみが残される。そして、空洞を介して対向する平坦積層部が折り曲げられて、一対の電極箔積層部が形成される。ここで、一方の電極箔積層部が負極となり、他方の電極箔積層部が正極となる。

集電板の結合部は、Ｕ字状に形成されてよく、凹字状に形成されてもよく、一対の集電片の基端を結合している。例えば、予め音叉形に形成された集電板が、対向する一対の電極箔積層部を溶接してもよく、後述するように、帯板状に形成される集電板を用いて、並列配置された電極箔積層部を接合した後に、この帯板状集電板の中央部が折り曲げられて、Ｕ字状の結合部を形成してもよい。又、集電板は、対向する一対の電極箔積層部の内側に溶接されてよく、対向する一対の電極箔積層部の外側に溶接されてもよい。

対向する電極箔積層部に一対の集電片を接合することにより、一対の巻回体は、互いに分離することなく、一対の集電片に保持される。そして、（１）の発明による蓄電素子は、略直方体状の箱型の電池缶に収容される。蓄電素子における二股に分岐した円弧面の各頂点が、この電池缶の底面に当接するように収容される。相反する向きに形成される一対の平坦積層部の外壁が、この電池缶における対向する一対の内壁にスライドするように収容される。

このように、（１）の発明による蓄電素子は、蓄電要素が積層された巻回体を分割することにより、略直方体状の箱型の電池缶における内面隅部と巻回体の円弧面とで形成されるデッドスペースを削減できる。巻回体を分割することなく、単体でこの電池缶に収容すると前記隅部に当接する円弧径が大きくなるからである。（１）の発明による蓄電素子は、電池缶への過密収容を実現しているということもでき、電池缶の定容量に対して、より多くの発電要素を収容できるといってもよい。

又、（１）の発明による蓄電素子は、蓄電要素が積層された巻回体を分割配置することにより、集電板に接合される電極の枚数が半減され、接合強度が向上する。後述するように、巻回体は、電極の厚さが５μｍから５０μｍの範囲であり、電極箔積層部の積層枚数が１０から４０の範囲であることが好ましい。

（２） 前記巻回体は、前記電極の厚さが「５」μｍから「５０」μｍの範囲であり、前記電極箔積層部の積層枚数が「１０」から「４０」の範囲である（１）記載の蓄電素子。

（３） 前記集電板は、外部接続端子を前記結合部に備える（１）又は（２）記載の蓄電素子。

（４） 略直方体状の箱型の電池缶に収容される（１）から（３）のいずれかに記載の蓄電素子。

この電池缶及び後述する蓄電素子を複数組で収容する電池缶は、蓋体で密閉されることが好ましい。

（５） （１）から（３）のいずれかに記載の蓄電素子を複数組で収容する略直方体状の箱型の電池缶。

好ましくは、一組の蓄電素子が略直方体状の箱型の電池缶に収容される。

（６） 負極及び正極を構成する一対の電極、及びこれらの電極を絶縁するセパレータを積層して扁平状に巻いた一対の巻回体と、これら負極同士及び正極同士を接続する一対の集電板と、を備え、前記巻回体は、対向する一対の平坦積層部と、これらの平坦積層部に隣接して対向する一対の円弧積層部と、前記一対の平坦積層部から互いに相反する向きに延出する一対の電極箔積層部と、を有する蓄電素子の製造方法であって、前記円弧積層部が対向するように当該一対の巻回体を所定距離離間して並列配置する配置工程と、帯板状に形成される一対の集電板を用いて、並列配置された前記電極箔積層部を溶接する接合工程と、前記平坦積層部が互いに当接するように、前記一対の集電板の中央部を折り曲げる折り曲げ工程と、を含んでいる蓄電素子の製造方法。

（６）の発明による蓄電素子の製造方法は、蓄電素子が一対の巻回体と一対の集電板を備えている。巻回体は、負極及び正極を構成する一対の電極、及びこれらの電極を絶縁するセパレータを積層して扁平状に巻いている。各集電板は、負極同士及び正極同士を接続している。巻回体は、一対の平坦積層部、一対の円弧積層部、及び一対の電極箔積層部を有している。一対の平坦積層部は、対向している。一対の円弧積層部は、これらの平坦積層部に隣接して対向している。一対の電極箔積層部は、一対の平坦積層部から互いに相反する向きに延出している。

そして、（６）の発明による蓄電素子の製造方法は、配置工程と、接合工程と、折り曲げ工程と、を含んでいる。配置工程では、円弧積層部が対向するように、一対の巻回体を所定距離離間して並列配置する。接合工程では、帯板状に形成される一対の集電板を用いて、並列配置された電極箔積層部を溶接する。折り曲げ工程では、平坦積層部が互いに当接するように、一対の集電板の中央部を折り曲げる。

一対の巻回体を所定距離離間して並列配置するとは、一対の巻回体を平面上に載置することであってよく、折り曲げ工程で、平坦積層部が互いに当接するように、帯板状に形成される集電板の伸び代やスプリングバックが考慮されて、一対の巻回体の離間距離が決定される。

接合工程における接合法としては、溶接が好ましく、超音波溶接、レーザー溶接、抵抗溶接が考えられる。これらの溶接法は、面と面を重なり合わせて、面方向に加圧又は加熱することが好ましく、接合強度が保証されやすい。レーザー溶接法では、集電板側にレーザーを照射することが好ましい。抵抗溶接法では、集電板側から溶融するように工夫することが好ましい。

（６）の発明による蓄電素子の製造方法は、平面上に載置された一対の巻回体の負極同士及び正極同士に帯板状の集電板を溶接により接合しているので、接合が容易であるといる利点がある。例えば、予め音叉形に形成された集電板を一対の電極箔積層部に抵抗溶接する場合は、特殊な治具を必要とする。レーザー溶接法では、相反する位置にある２面からレーザーを照射する必要がある。いずれにしても、平面上に載置された一対の巻回体の負極同士及び正極同士に帯板状の集電板を溶接することにより、生産性が向上する。

（７） 前記折り曲げ工程後に、前記一対の集電板の中央部に外部接続端子を接合する外部接続端子取付け工程を更に含んでいる（６）記載の蓄電素子の製造方法。

（７）の発明による蓄電素子の製造方法は、前記折り曲げ工程後に、一対の集電板の中央部に外部接続端子を接合する外部接続端子取付け工程を更に含んでいるので、集電板の折り曲げが容易となる。折り曲げ工程時に突起物を有していないからである。

本発明による蓄電素子は、蓄電要素が積層された巻回体を分割することにより、略直方体状の箱型の電池缶における内面隅部と巻回体の円弧面とで形成されるデッドスペースを削減できる。巻回体を分割することなく、単体でこの電池缶に収容すると前記隅部に当接する円弧径が大きくなるからである。又、本発明による蓄電素子は、蓄電要素が積層された巻回体を分割配置することにより、集電板に溶接される電極の枚数が半減され、接合強度が向上する。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本発明による蓄電素子の一実施形態を示す斜視分解組立図である。図２は、前記実施形態による蓄電素子を構成する巻回体の斜視外観図であり、一対の電極及びセパレータが巻かれる前の状態図である。図３は、前記実施形態による蓄電素子の斜視外観図であり、一対の巻回体に一対の集電片が接合された状態図である。

図４は、本発明による蓄電素子と従来技術による蓄電素子とを比較した図であり、図４（Ａ）は本発明による蓄電素子の要部拡大縦断面図、図４（Ｂ）は従来技術による蓄電素子の要部拡大縦断面図である。図５は、本発明による蓄電素子と従来技術による蓄電素子とを比較した図であり、図５（Ａ）は本発明による蓄電素子の要部拡大縦断面図、図５（Ｂ）は従来技術による蓄電素子の要部拡大縦断面図である。図６は、本発明による蓄電素子と従来技術による蓄電素子とを比較した図であり、図６（Ａ）は本発明による蓄電素子が電池缶に収容された状態での横断面図、図６（Ｂ）は従来技術による蓄電素子が電池缶に収容された状態での横断面図である。

図７は、本発明による蓄電素子の製造方法に係る図であり、図７（Ａ）は接合工程における蓄電素子の平面図、図７（Ｂ）は接合工程における蓄電素子の正面図である。図８は、本発明による蓄電素子の製造方法に係る正面図であり、折り曲げ工程後の蓄電素子が電池缶に収容される前の状態図である。図９は、本発明による蓄電素子の製造方法に係る縦断面図であり、外部接続端子取付け工程後の蓄電素子が電池缶に収容された状態図である。

最初に、本発明による蓄電素子の構成を説明する。図１において、蓄電素子１０は、一対の巻回体１１・１２と一対の集電板２１・２２を備えている。蓄電素子１０は、略直方体状の箱型の電池缶３に収容される。蓋体４は、電池缶３を密閉する。本発明において、巻回体１１と巻回体１２、及び集電板２１と集電板２２は、いずれも同じものであるが、説明の便宜上、符号を変えて区別した。以下の説明において、巻回体１１又は集電板２１を代表して説明することがある。

図２において、巻回体１１は、負極及び正極を構成する一対の電極１ａ・１ｂ、及び一対の電極１ａ・１ｂを絶縁するセパレータ１ｓを積層して扁平状に巻いている。巻回体１１は、一対の平坦積層部１０ａ・１０ｂ、一対の円弧積層部１０ｃ・１０ｄ、及び一対の電極箔積層部１０ｅ・１０ｆを有している。一対の平坦積層部１０ａ・１０ｂは、対向している。一対の円弧積層部１０ｃ・１０ｄは、一対の平坦積層部１０ａ・１０ｂに隣接して対向している。一対の電極箔積層部１０ｅ・１０ｆは、一対の平坦積層部１０ａ・１０ｂから互いに相反する向きに延出している（図３参照）。

図１において、集電板２１は、一対の集電片２ａ・２ｂと結合部２ｃを有している。一対の集電片２ａ・２ｂは、互いに向かい合っている。結合部２ｃは、一対の集電片２ａ・２ｂの基端を結合している。一対の巻回体１１・１２は、平坦積層部１０ｂ・１０ｂが互いに当接している（図２及び図３参照）。又、電極箔積層部１０ｅ・１０ｅ、及び電極箔積層部１０ｆ・１０ｆが各々対向するように、一対の巻回体１１・１２は配置されている。そして、対向する電極箔積層部１０ｅ・１０ｅ、及び電極箔積層部１０ｆ・１０ｆに一対の集電片２ａ・２ｂを接合している。

図２において、巻回体１１は、帯状のセパレータ１ｓと負極及び正極を構成する一対の電極１ａ・１ｂとが交互に積層されている。そして、巻回体１１は、板状のコア１ｃに巻回された後に、コア１ｃが引き抜かれて製造される。図２において、巻回される軸方向に延びる一方の側縁が負極となり、他方の側縁が正極となるように、一対の電極１ａ・１ｂの両側縁を残して、セパレータ１ｓが積層されている。セパレータ１ｓの終端はテープ１ｔが貼着されている。セパレータ１ｓは、一対の電極１ａ・１ｂを電気的に絶縁している。又、一対の電極１ａ・１ｂの各両面には、セパレータ１ｓが積層される領域のみに活物質が塗布されている。活物質が塗布されない領域は重なり合わされて、集電板２１・２２に接合される。

巻回体１１を平面から視ると、略矩形に形成されている（図７参照）。巻回体１１を正面から視ると、互いに平行な一対の直線と、互いに外側に湾曲する一対の円弧とで、囲われた四辺形となっている（図７参照）。巻回体１１は、立方体としては扁平状に形成されている（図２参照）。図２において、巻回体１１は、コア１ｃが引き抜かれて、巻回軸方向に貫通する空洞１０ｇが設けられている。

図３において、一対の電極箔積層部１０ｅ・１０ｆは、一対の平坦積層部１０ａ・１０ｂにおける両翼の円弧積層部１０ｃ・１０ｄが削除される切り欠き部１０ｈ・１０ｈが形成されており、平坦積層部１０ａ・１０ｂのみが残される。そして、空洞１０ｇを介して対向する平坦積層部１０ａ・１０ｂが折り曲げられて、一対の電極箔積層部１０ｅ・１０ｆが形成されている。図２において、一方の電極箔積層部１０ｅが負極となり、他方の電極箔積層部１０ｆが正極となっている。

図１において、集電板２１の結合部２ｃは、Ｕ字状に形成されており、一対の集電片２ａ・２ｂの基端を結合している。図１において、音叉形に形成された集電板２１が、対向する一対の電極箔積層部１０ｅ・１０ｅを溶接している。図３に示されるように、帯板状に形成される一対の集電板２１０・２２０を用いて、並列配置された電極箔積層部１０ｅ・１０ｅ、及び電極箔積層部１０ｆ・１０ｆを溶接した後に、これらの帯板状の集電板２１０・２２０の中央部が折り曲げられて、Ｕ字状の結合部２ｃを形成してもよい（図１参照）。図１において、各集電板２１・２２は、対向する各電極箔積層部１０ｅ・１０ｆの外側に溶接されている。なお、図中の符号２ｗは溶接箇所を示している。

図１において、一対の集電板２１・２２は、外部接続端子２ｄを各結合部２ｃに備えている。一対の外部接続端子２ｄ・２ｄは、蓄電素子１０が電池缶３に収容され、蓋体４で密閉され、蓋体４から突出している（図９参照）。

次に、本発明による蓄電素子の作用を説明する。図１において、対向する電極箔積層部１０ｅ・１０ｅ、及び対向する電極箔積層部１０ｆ・１０ｆに一対の集電片２ａ・２ｂを溶接することにより、一対の巻回体１１・１２は、互いに分離することなく、一対の集電片２ａ・２ｂに保持される。そして、蓄電素子１０は、略直方体状の箱型の電池缶３に収容される。蓄電素子１０における二股に分岐した円弧面の各頂点が、電池缶３の底面に当接するように収容される。相反する向きに形成される一対の平坦積層部１０ａ・１０ａの外壁が、電池缶３における対向する一対の内壁３ａ・３ａにスライドするように収容される。

図６を参照すると、一対の巻回体１１・１２で分割配置された本発明による蓄電素子１０を収容する電池缶３と（図６（Ａ）参照）、従来技術による単体の蓄電素子１００を収容する電池缶３（図６（Ｂ）参照）は、容積が同じである。図６（Ａ）と図６（Ｂ）を比較すると、図６（Ａ）では、電池缶３における内面隅部と蓄電素子１０における二股に分岐した円弧面とで、下方のデッドスペースＢＤＳ、上方のデッドスペースＴＤＳが形成されている。一方、図６（ｂ）では、電池缶３における内面隅部と蓄電素子１００における単一の円弧面とで、下方のデッドスペースＢＤＳ、上方のデッドスペースＴＤＳが形成されている。

図６において、蓄電素子１０の平面距離Ｗ１は、蓄電素子１００の平面距離Ｗ２より長く、蓄電素子１０の円弧径は、蓄電素子１００の円弧径より小さいことが分かる。このように、本発明による蓄電素子は、蓄電要素が積層された巻回体を分割することにより、略直方体状の箱型の電池缶における内面隅部と巻回体の円弧面とで形成されるデッドスペースを削減できる。

次に、図４を参照すると、本発明による蓄電素子１０を示す図４（Ａ）では、３分割された巻回体１１・１２・１３は、互いに平坦積層部が当接するように配置されている。巻回体１１・１２・１３の各端部が折り曲げられて、三つの電極箔積層部１０ｅが形成されている。そして、各電極箔積層部１０ｅに集電板２１ａが溶接されている。

一方、従来技術による蓄電素子１００を示す図４（Ｂ）では、巻回体１１・１２・１３が集積された巻回体１０１が配置されている。巻回体１０１の端部が折り曲げられて、単一の電極箔積層部１０１ｅが形成されている。そして、電極箔積層部１０１ｅに集電板２１ａが溶接されている。

ここで、各巻回体１１・１２・１３の電極の厚さが５μｍから５０μｍの範囲であり、集電板２１ａに溶接される電極箔積層部１０ｅの電極の積層枚数が１０から４０の範囲である。巻回体１０１の電極の板厚は、各巻回体１１・１２・１３の電極の板厚と同じであり、集電板２１ａに溶接される電極箔積層部１０１ｅの電極の積層枚数は、電極箔積層部１０ｅの略３倍となっている。

集電板２１ａへの積層した電極の接合には、溶接が好ましく、超音波溶接、レーザー溶接、抵抗溶接などの溶接法が好ましく用いられ、いずれの溶接法を用いても、電極の積層枚数が少なくなることにより、溶接品質が向上する。例えば、電極の積層枚数が少なくなることにより、熱伝導が容易となるからである。

このように、本発明による蓄電素子は、集電板に溶接される電極の積層枚数が１０から４０の範囲になるように、適宜、巻回体を分割することにより、あらゆる大きさの蓄電素子において集電板への確実な接合が可能となる。このように、巻回体を多分割することにより、前述した効果が得られるが、一方では接合箇所を増加させることになるので、５分割以内が実用に即していると考えられる。

又、図５を参照すると、本発明による蓄電素子１０を示す図５（Ａ）では、電極箔積層部１０ｅの折り曲げ長さはＬ１である。一方、従来技術による蓄電素子１００を示す図５（Ｂ）では、電極箔積層部１０１ｅの折り曲げ長さはＬ２である。図５において、電極箔積層部１０１ｅの電極の積層枚数は、電極箔積層部１０ｅの電極の積層枚数の略２倍となっている。以上のことから、Ｌ２＞Ｌ１であることが容易に分かる。そして、巻回体を分割することにより、電池缶へ収容される容積を増加できる。

次に、本発明による蓄電素子の製造方法を説明する。本発明による蓄電素子の製造方法は、配置工程Ｓ１と、接合工程Ｓ２と、折り曲げ工程Ｓ３と、を含んでいる。配置工程Ｓ１では、円弧積層部１０ｃ・１０ｄが対向するように、一対の巻回体１１・１２を所定距離離間して並列配置する（図３及び図７参照）。接合工程Ｓ２では、帯板状に形成される一対の集電板２１０・２２０を用いて、並列配置された電極箔積層部１０ｅ・１０ｅ、及び電極箔積層部１０ｆ・１０ｆを溶接する（図３及び図７参照）。折り曲げ工程Ｓ３では、平坦積層部１０ｂ・１０ｂが互いに当接するように、一対の集電板２１０・２２０の中央部が折り曲げられる（図１及び図８参照）。

図３及び図７において、一対の集電板２１０・２２０は、折り曲げ前の帯板の状態を示しており、一対の集電板２１・２２は、折り曲げ後の状態を示しており、実体として変わるものではない。本明細書では、折り曲げ前を集電板２１０・２２０とし、折り曲げ後を集電板２１・２２とする。

本発明による蓄電素子の製造方法は、平面上に載置された一対の巻回体の負極同士及び正極同士に帯板状の集電板を溶接により接合しているので、接合が容易であるといる優位性がある。接合工程Ｓ２における接合法としては、溶接が好ましく、超音波溶接、レーザー溶接、抵抗溶接が考えられる。これらの溶接法は、面と面を重なり合わせて、面方向に加圧又は加熱され、接合強度が保証されやすい。図７において、レーザー溶接法では、集電板２１０側にレーザーを照射することが好ましい。抵抗溶接法では、集電板２１０側から溶融するように工夫することが好ましい。

又、本発明による蓄電素子の製造方法は、折り曲げ工程Ｓ３後に、一対の集電板２１・２２の中央部に一対の外部接続端子２ｄ・２ｄを接合する外部接続端子取付け工程Ｓ４を更に含んでいる（図１及び図９参照）。

本発明による蓄電素子の製造方法は、前記折り曲げ工程後に、一対の集電板の中央部に外部接続端子を接合する外部接続端子取付け工程を更に含んでいるので、集電板の折り曲げが容易となる。折り曲げ工程時に突起物を有していないからである。

以上のとおり、本発明による蓄電素子は、負極及び正極を構成する一対の電極、及びこれらの電極を絶縁するセパレータを積層して扁平状に巻いた巻回体を分割配置することにより、集電板に溶接される電極の積層枚数を低減している。本発明による蓄電素子は、接合性能が向上できる。又、巻回体を分割配置することにより、電池缶に収容されるデッドスペースを削減している。

実用的には、集電板に溶接される電極の積層枚数が１０から４０の範囲となるように、巻回体を分割配置することが好ましく、あらゆる大きさの蓄電素子において集電板への確実な接合が可能となる。

本発明による蓄電素子の一実施形態を示す斜視分解組立図である。 前記実施形態による蓄電素子を構成する巻回体の斜視外観図であり、一対の電極及びセパレータが巻かれる前の状態図である。 前記実施形態による蓄電素子の斜視外観図であり、一対の巻回体に一対の集電片が接合された状態図である。 本発明による蓄電素子と従来技術による蓄電素子とを比較した要部拡大縦断面図である。 本発明による蓄電素子と従来技術による蓄電素子とを比較した要部拡大縦断面図である。 本発明による蓄電素子と従来技術による蓄電素子とを比較した図であり、蓄電素子が電池缶に収容された状態での横断面図である。 本発明による蓄電素子の製造方法に係る図であり、図７（Ａ）は接合工程における蓄電素子の平面図、図７（Ｂ）は接合工程における蓄電素子の正面図である。 本発明による蓄電素子の製造方法に係る正面図であり、折り曲げ工程後の蓄電素子が電池缶に収容される前の状態図である。 本発明による蓄電素子の製造方法に係る縦断面図であり、外部接続端子取付け工程後の蓄電素子が電池缶に収容された状態図である。 従来技術による巻回式電池の巻回体に一対の板状部材を取り付けた状態を示す斜視外観図である。

符号の説明

１ａ・１ｂ 一対の電極
１ｓ セパレータ
２ａ・２ｂ 一対の集電片
２ｃ 結合部
１０ 蓄電素子
１０ａ・１０ｂ 一対の平坦積層部
１０ｃ・１０ｄ 一対の円弧積層部
１０ｅ・１０ｆ 一対の電極箔積層部
１１・１２ 一対の巻回体
２１・２２ 一対の集電板

Claims (7)

1. 負極及び正極を構成する一対の電極、及びこれらの電極を絶縁するセパレータを積層して扁平状に巻いた一対の巻回体と、これら負極同士及び正極同士を接続する一対の集電板と、を備える蓄電素子であって、
   前記巻回体は、対向する一対の平坦積層部と、これらの平坦積層部に隣接して対向する一対の円弧積層部と、前記一対の平坦積層部から互いに相反する向きに延出する一対の電極箔積層部と、を有し、
   前記集電板は、互いに向かい合う一対の集電片と、これらの集電片の基端を結合する結合部と、を有し、
   前記一対の巻回体は、前記平坦積層部が互いに当接し、前記電極箔積層部が各々対向するように配置され、当該対向する電極箔積層部に前記一対の集電片を接合している蓄電素子。
2. 前記巻回体は、前記電極の厚さが「５」μｍから「５０」μｍの範囲であり、前記電極箔積層部の積層枚数が「１０」から「４０」の範囲である請求項１記載の蓄電素子。
3. 前記集電板は、外部接続端子を前記結合部に備える請求項１又は２記載の蓄電素子。
4. 略直方体状の箱型の電池缶に収容される請求項１から３のいずれかに記載の蓄電素子。
5. 請求項１から３のいずれかに記載の蓄電素子を複数組で収容する略直方体状の箱型の電池缶。
6. 負極及び正極を構成する一対の電極、及びこれらの電極を絶縁するセパレータを積層して扁平状に巻いた一対の巻回体と、これら負極同士及び正極同士を接続する一対の集電板と、を備え、前記巻回体は、対向する一対の平坦積層部と、これらの平坦積層部に隣接して対向する一対の円弧積層部と、前記一対の平坦積層部から互いに相反する向きに延出する一対の電極箔積層部と、を有する蓄電素子の製造方法であって、
   前記円弧積層部が対向するように当該一対の巻回体を所定距離離間して並列配置する配置工程と、
   帯板状に形成される一対の集電板を用いて、並列配置された前記電極箔積層部を溶接する接合工程と、
   前記平坦積層部が互いに当接するように、前記一対の集電板の中央部を折り曲げる折り曲げ工程と、を含んでいる蓄電素子の製造方法。
7. 前記折り曲げ工程後に、前記一対の集電板の中央部に外部接続端子を接合する外部接続端子取付け工程を更に含んでいる請求項６記載の蓄電素子の製造方法。

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