JP2018077958A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池容量の低下を抑制できる蓄電装置を提供する。【解決手段】正極タブ２６が正極板１２から突出する突出方向ＤＲ１における正極タブ２６の長さは、正極板１２と負極板１１との積層方向に直交しかつ突出方向ＤＲ１に直交する幅方向ＤＲ２における正極タブ２６の長さよりも小さい。突出方向ＤＲ２における負極タブ２１の長さは、幅方向ＤＲ２における負極タブ２１の長さよりも小さい。正極タブ２６および負極タブ２１の根元部に、幅方向ＤＲ２に延びる切欠き３０が形成されている。【選択図】図５

Description

本開示は、蓄電装置に関する。

蓄電装置に関し、従来、電極から突出して形成されたタブ部を複数集箔した状態で集電端子と電気的に接続した構成が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１９６９５９号公報

上記のように構成された蓄電装置では、複数のタブ部を集箔する構成のため、各々のタブ部が折り曲げ部を有している。電極を収容するケース内に、折り曲げ部を配置するためのスペースが必要となる。そのため、電池容量に寄与しないスペースがケース内に存在し、電池容量が低下する。

本開示の目的は、電池容量の低下を抑制できる蓄電装置を提供することである。

本開示に従うと、複数の正極板と、正極板と交互に積層された、複数の負極板と、正極板から突出した正極タブと、正極タブが正極板から突出する方向と同方向に負極板から突出した負極タブと、複数の正極タブを一纏めに固定する正極集電部と、複数の負極タブを一纏めに固定する負極集電部とを備える、蓄電装置が提供される。正極タブが正極板から突出する突出方向における正極タブの長さは、正極板と負極板との積層方向に直交しかつ突出方向に直交する幅方向における正極タブの長さよりも小さい。突出方向における負極タブの長さは、幅方向における負極タブの長さよりも小さい。正極タブおよび負極タブの根元部に、幅方向に延びる切欠きが形成されている。

上記の蓄電装置によれば、正極タブが正極板に対して突出する高さの範囲内に正極集電部を配置することができ、負極タブが負極板に対して突出する高さの範囲内に負極集電部を配置することができる。突出方向において、正極集電部および負極集電部のみを配置するためのスペースが不要になるため、突出方向における電池容量に寄与しないデッドスペースを低減できる。したがって、電池容量の低下を抑制することができる。

本開示に係る蓄電装置によれば、電池容量の低下を抑制することができる。

実施の形態１に係る蓄電装置の分解斜視図である。 図１に示す正極タブ付近を拡大して示す斜視図である。 図２に示す正極タブの正面図である。 正極板および負極板の正面図である。 電極体の積層構造を示す斜視図である。 実施の形態２に係る蓄電装置の、電極体の積層構造を示す斜視図である。 実施の形態２に係る正極タブ付近の分解斜視図である。 実施の形態２に係る正極タブ付近の斜視図である。 実施例に係る蓄電装置のタブの寸法を示す表である。 比較例に係る蓄電装置の正極タブ付近を拡大して示す斜視図である。 図１０に示す正極タブの正面図である。 比較例の正極板および負極板の正面図である。 比較例に係る蓄電装置のタブの寸法を示す表である。 実施例および比較例における電池容量の試算結果および温度測定結果を示す表である。

以下、図面に基づいて、実施の形態に係る蓄電装置について説明する。以下に示す実施の形態において、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して、重複した説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る蓄電装置１の分解斜視図である。図１に示すように、蓄電装置１は、ケース２を備えている。ケース２は扁平な略直方体形状であり、ケース本体３と、蓋４とを有している。ケース本体３は、上部に開口９が形成されている有底の矩形箱形状を有している。

ケース本体３は、側壁５を有している。側壁５は、第１の側壁６と第２の側壁７とを含んでいる。ケース本体３は、互いに向き合う第１の側壁６と第２の側壁７とを有している。第１の側壁６と第２の側壁７とは、縦長の矩形形状を有しており、互いに平行に配置されている。

側壁５の上端に蓋４が接合されて、ケース２の内部が密閉されている。ケース本体３は、底部８を有している。底部８は、第１の側壁６の下端と第２の側壁７の下端とを繋いでいる。第１の側壁６、第２の側壁および底部８は、一体に形成されている。ケース本体３と蓋４とは、アルミニウム合金、鉄鋼材料などの、金属材料を用いて形成されている。

ケース本体３には、電極体１０が収容されている。電極体１０は、全体として扁平な略直方体形状であり、上方端部１５と、下方端部１６と、側方端部１７とを有している。側方端部１７は、第１の側方端部１８と、第２の側方端部１９とを含んでいる。電極体１０は、後述する通り、各々平板状の正極板と負極板とがセパレータを間に挟んで積層されて形成されている。

電極体１０がケース２の内部に収容された状態で、電極体１０の上方端部１５は、蓋４に向き、蓋４との間に間隔をあけて配置されている。電極体１０の下方端部１６は、ケース本体３の底部８に向き、底部８との間に間隔をあけて配置されている。

電極体１０がケース２の内部に収容された状態で、側方端部１７は、ケース本体３の側壁５に向き、側壁５との間に間隔をあけて配置されている。第１の側方端部１８は、第１の側壁６に向き、第１の側壁６との間に間隔をあけて配置されている。第２の側方端部１９は、第２の側壁７に向き、第２の側壁７との間に間隔をあけて配置されている。

電極体１０の上方端部１５から、負極タブ２１と正極タブ２６が突出している。電極体１０がケース２の内部に収容された状態で、負極タブ２１と正極タブ２６とは、電極体１０の一部からケース本体３の開口９へ向けて突出している。

蓋４は、平板状の形状を有している。蓋４には、蓋４を厚み方向に貫通する２つの貫通孔が形成されている。この貫通孔を貫通して、外部端子４０が配置されている。外部端子４０と蓋４との間に、図示しない絶縁部材が介在しており、外部端子４０と蓋４とは電気的に絶縁されている。外部端子４０は、負極タブ２１に電気的に接続される負極端子４１と、正極タブ２６に電気的に接続される正極端子４６とを有している。

図１中の符号ＤＲ１を付した両矢印で示す方向は、負極タブ２１および正極タブ２６が電極体１０から突出する方向であり、この方向を突出方向ＤＲ１と称する。図１中の符号ＤＲ３を付した両矢印で示す方向は、電極体１０を構成する正極板と負極板との積層方向であり、この方向を積層方向ＤＲ３と称する。図１中の符号ＤＲ２を付した両矢印で示す方向は、突出方向ＤＲ１に直交しかつ積層方向ＤＲ３に直交する方向であり、この方向を幅方向ＤＲ２と称する。

図２は、図１に示す正極タブ２６付近を拡大して示す斜視図である。図２には、図１中に示す蓄電装置１の領域ＩＩ付近を拡大した図が示されている。図３は、図２に示す正極タブ２６の正面図である。ここで図２，３を参照して正極タブ２６に着目して説明するが、実施の形態の正極タブ２６と負極タブ２１とは鏡面対称の形状を有しているため、負極タブ２１についての説明は繰り返さない。

図２，３に示すように、正極タブ２６は、電極体１０から突出方向ＤＲ１に突出する突出部３１と、突出部３１から幅方向ＤＲ２に延び突出部３１に対して折れ曲がる折り曲げ部３５と、折り曲げ部３５から幅方向ＤＲ２に延びる正極集電部３９とを有している。正極集電部３９は、複数の正極タブ２６を一纏めに固定している。正極集電部３９において、複数の正極タブ２６が集箔されている。

正極タブ２６は、根元部３２を有している。正極タブ２６は、突出部３１に対して折り曲げ部３５が折れ曲がる部分に、境界部３６を有している。正極タブ２６は、折り曲げ部３５に対して正極集電部３９が折れ曲がる部分に、境界部３７を有している。正極タブ２６は、先端３８を有している。

正極タブ２６の折り曲げ部３５と正極集電部３９とは、幅方向ＤＲ２において突出部３１に対して、電極体１０の第２の側方端部１９から離れる方向に延びている。先端３８は、正極タブ２６において、電極体１０の第２の側方端部１９から最も離れている部分を構成している。

正極タブ２６には、切欠き３０が形成されている。切欠き３０は、正極タブ２６の根元部に、幅方向ＤＲ２に延びて形成されている。切欠き３０は、正極集電部３９と折り曲げ部３５との全体に亘って形成されており、切欠き３０の底部３４は突出部３１に設けられている。切欠き３０が形成されていることにより、折り曲げ部３５および正極集電部３９の下縁３３と、電極体１０の上方端部１５との間に、隙間が形成されている。

蓄電装置１は、集電板５０を有している。集電板５０は、集電接続部５２と、端子接続部５３とを有している。集電接続部５２および端子接続部５３は、一体的に、平板状の形状を有している。集電接続部５２および端子接続部５３は、導電材料製である。集電板５０には、受け部５１が接合されている。受け部５１は、平板状の形状を有している。集電板５０と受け部５１とは、略直交して配置されている。受け部５１は、絶縁材料製である。

受け部５１は、切欠き３０の内部に配置されている。正極タブ２６と電極体１０との間の、切欠き３０を形成した部分に、受け部５１が設けられている。図３に示すように、受け部５１は、折り曲げ部３５および正極集電部３９の下縁３３と電極体１０の上方端部１５との間の隙間に挿通されている。受け部５１は、折り曲げ部３５および正極集電部３９の下縁３３に接触し、電極体１０の上方端部１５に対し非接触に配置されている。受け部５１は、電極体１０の上方端部１５との間に隙間を空けて配置されている。

正極タブ２６の正極集電部３９は、集電板５０の集電接続部５２に溶接されることにより、集電接続部５２に固定されている。正極タブ２６と集電板５０との溶接には、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接などの一般的な溶接方法を用いることができるが、レーザー溶接がより好ましい。集電接続部５２に溶接された正極タブ２６の正極集電部３９は、溶接部６０を有している。溶接部６０は、突出部３１に近い側の端部である近位端６１と、先端３８に近い側の端部である遠位端６２とを有している。

図３中に示す寸法Ｂは、幅方向ＤＲ２における、切欠き３０の底部３４と溶接部６０の近位端６１との間の距離を示す。正極タブ２６と負極タブ２１とは鏡面対称の形状を有しているため、負極タブ２１にも、正極タブ２６と同様の寸法Ｂが規定される。

図４は、電極体１０に含まれる負極板１１および正極板１２の正面図である。電極体１０は、負極板１１と、正極板１２とを有している。図４には、互いに積層されて電極体１０を形成する前の、単体の負極板１１と正極板１２とが図示されている。正極タブ２６は、正極板１２から突出している。負極タブ２１は、正極タブ２６が正極板１２から突出する方向（図４中の上方向）と同方向に、負極板１１から突出している。

負極板１１は、矩形の板状形状を有している。負極板１１は、基材と、基材の表面に配置されている合剤層２５とを有している。負極板１１の基材は、銅箔であってもよい。合剤層２５は、負極活物質を含んでいる。負極活物質としては、たとえば非晶質コート天然黒鉛を用いることができる。負極タブ２１は、負極板１１の周縁部の一部から突出している。負極タブ２１は、負極板１１の基材の一部が延長されて、形成されている。負極タブ２１には、合剤層２５が塗工されていない。

正極板１２は、矩形の板状形状を有している。正極板１２は、基材と、基材の表面に配置されている合剤層２５とを有している。正極板１２の基材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金箔であってもよい。合剤層２５は、正極活物質を含んでいる。正極活物質としては、たとえばＬｉＮｉＣｏＭｎＯ_２などのリチウム遷移金属複合酸化物を用いることができる。正極タブ２６は、正極板１２の周縁部の一部から突出している。正極タブ２６は、正極板１２の基材の一部が延長されて、形成されている。正極タブ２６には、合剤層２５が塗工されていない。

図４中に示す寸法Ａは、突出方向ＤＲ１における、正極タブ２６が正極板１２から突出する高さ寸法を示す。寸法Ａは、正極タブ２６が電極体１０から離れる方向、すなわち突出方向ＤＲ１における、正極タブ２６の長さを示す。図４中に示す寸法Ｅは、突出方向ＤＲ１における、正極板１２の上方端部１５と正極タブ２６の下縁３３との間の距離を示す。負極タブ２１にも、正極タブ２６と同様の寸法Ａ，Ｅが規定される。

図４中に示す寸法Ｆは、幅方向ＤＲ２における、電極体１０の側方端部１７（第１の側方端部１８）と負極タブ２１の先端３８との間の距離を示す。寸法Ｆは、幅方向ＤＲ２における負極タブ２１の長さを示す。図４中に示す寸法Ｇは、幅方向ＤＲ２における、電極体１０の側方端部１７（第１の側方端部１８）と切欠き３０の底部３４との間の距離を示す。正極タブ２６にも、負極タブ２１と同様の寸法Ｇ，Ｈが規定される。

図４中に示す寸法Ａと寸法Ｆとを比較すると、寸法Ａは寸法Ｆよりも小さい。突出方向ＤＲ１における負極タブ２１の長さは、幅方向ＤＲ２における負極タブ２１の長さよりも小さい。突出方向ＤＲ１における正極タブ２６の長さは、幅方向ＤＲ２における正極タブ２６の長さよりも小さい。

図５は、電極体１０の積層構造を示す斜視図である。電極体１０は、複数の負極板１１と複数の正極板１２とが積層された積層構造を有している。負極板１１から負極タブ２１が突出する方向と、正極板１２から正極タブ２６が突出する方向とは、同一方向である。負極タブ２１と正極タブ２６との、各々の根元部に、切欠き３０が形成されている。幅方向ＤＲ２における、電極体１０の内側に、切欠き３０が形成されている。負極タブ２１および正極タブ２６の突出部３１は、幅方向ＤＲ２における電極体１０の最も外側に設けられている。負極タブ２１に形成された切欠き３０と、正極タブ２６に形成された切欠き３０とは、幅方向ＤＲ２において、互いに向き合っている。

電極体１０は、負極板１１と正極板１２との間に挟まれているセパレータをさらに有している。複数の負極板１１と複数の正極板１２とが、セパレータを間に介在させて互いに絶縁されつつ交互に積層されて、積層構造が構成されている。セパレータは、負極板１１と正極板１２との短絡を防止する。セパレータとして、たとえばポリエチレン多孔質膜を用いることができる。セパレータには、予め電解液が含浸されていてもよい。電解液の溶媒は、たとえばエチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどであってもよい。電解液の支持電解質は、たとえばＬｉＰＦ_６であってもよい。

複数の負極タブ２１は、積層方向ＤＲ３に並べられている。複数の正極タブ２６は、積層方向ＤＲ３に並べられている。複数の負極タブ２１を、図５中に示す白抜き矢印方向に集めて一纏めに集箔し、負極タブ２１の負極集電部を集電板５０の集電接続部５２に溶接して固定する。複数の正極タブ２６を、図５中に示す白抜き矢印方向に集めて一纏めに集箔し、正極集電部３９を集電板５０の集電接続部５２に溶接して固定する。このようにして、同一極性のタブが集箔されて集電接続部５２と電気的に接続された、図２，３に示すような構成が得られる。

以上説明したように、本実施の形態に係る蓄電装置１においては、図４に示すように、負極タブ２１および正極タブ２６は、突出方向ＤＲ１の長さが幅方向ＤＲ２の長さよりも小さい。負極タブ２１および正極タブ２６の根元部に、幅方向ＤＲ２に延びる切欠き３０が形成されている。

図２，３を併せて参照して、正極タブ２６は電極体１０に対して突出方向ＤＲ１に突出する。正極板１２から集電板５０へ至る電気的な経路において、突出部３１は、正極集電部３９よりも正極板１２に近い部分を構成している。正極タブ２６の先端３８と、正極タブ２６が集電板５０に接続される正極集電部３９とは、突出部３１に対して、幅方向ＤＲ２に並んで配置されている。切欠き３０を形成することにより、正極タブ２６が電極体１０から突出する方向（突出方向ＤＲ１）と、正極集電部３９が突出部３１に対して配置される方向（幅方向ＤＲ２）とを、変更することができる。

正極タブ２６を集箔することによって、先端３８に、複数の正極タブ２６が完全に重ならずにずれて積層された積層ずれ部分が形成されている。この先端３８の積層ずれ部分は、正極集電部３９に対して、幅方向ＤＲ２に並んで配置されている。切欠き３０を形成することにより、正極タブ２６は、突出部３１が電極体１０に対して突出方向ＤＲ１に突出し、正極集電部３９および先端３８が突出部３１から幅方向ＤＲ２に延びる、全体として折れ曲がる形状を有している。

突出方向ＤＲ１において、突出部３１が正極板１２に対して突出する高さの範囲内、すなわち図４に示す寸法Ａの範囲内に、正極集電部３９と先端３８とを配置することができる。突出方向ＤＲ１において、正極集電部３９のみが配置されるスペースが存在しない。突出方向ＤＲ１において、先端３８の積層ずれ部分のみが配置されるスペースが存在しない。電極体１０を収容するケース２内に、突出方向ＤＲ１において、正極集電部３９および先端３８を配置するためのスペースが不要になるため、突出方向ＤＲ１におけるケース２内の電池容量に寄与しないデッドスペースを低減できる。したがって、電池容量の低下を抑制することができる。

正極集電部３９が幅方向ＤＲ２に延びる構成とすることにより、正極集電部３９と集電接続部５２との溶接に必要な長さを、幅方向ＤＲ２で確保することができる。正極集電部３９と集電接続部５２との溶接のために、正極タブ２６が電極体１０から突出する高さを大きくする必要がない。したがって、突出方向ＤＲ１におけるケース２内の電池容量に寄与しないデッドスペースを低減でき、電池容量の低下を抑制することができる。

溶接時に発生する熱は、タブを経由して電極体１０に伝達される。切欠き３０を形成することにより、熱は溶接部６０から突出部３１を通って迂回して電極体１０に伝わる。溶接部６０と電極体１０の間の距離を大きくし、溶接部６０から電極体１０への伝熱の経路を長くすることができるので、電極体１０への熱影響を低減することができる。

また図２，３に示すように、切欠き３０内に受け部５１を配置し、集電板５０に対して電極体１０側に受け部５１を設ける。切欠き３０が形成された負極タブ２１および正極タブ２６は、切欠きの形成されない従来のタブと比較して、強度が低下する。この対策として、受け部５１を設けて負極タブ２１および正極タブ２６を保持する構成とすることにより、負極タブ２１および正極タブ２６の強度を向上することができる。また、負極タブ２１および正極タブ２６を集電板５０の集電接続部５２に溶接するときに、発生するスパッタなどが受け部５１によって受けられるため、電極体１０の内部への異物混入を防止することができる。

また、切欠き３０を形成した後のタブの残部幅（図４に示す寸法Ｇ）を、電極体１０の幅方向ＤＲ２の長さの１０％以上としてもよい。このようにすれば、タブの必要な強度を確保することができる。

また図４，５に示すように、負極タブ２１および正極タブ２６に、幅方向ＤＲ２の内側に切欠き３０を形成し、幅方向ＤＲ２の最も外側に突出部３１を設ける構成にすることで、電極体１０の組み付け時の重心を安定させることができる。

（実施の形態２）
図６は、実施の形態２に係る蓄電装置１の、電極体１０の積層構造を示す斜視図である。図７は、実施の形態２に係る蓄電装置１の正極タブ２６付近の分解斜視図である。図８は、実施の形態２に係る蓄電装置１の正極タブ２６付近の斜視図である。

実施の形態１では、負極タブ２１および正極タブ２６に、幅方向ＤＲ２の内側に切欠き３０を形成し、幅方向ＤＲ２の最も外側に突出部３１を設ける構成としたが、この構成に限られるものではない。図６〜８に示すように、負極タブ２１および正極タブ２６に、幅方向ＤＲ２の外側に切欠き３０を形成し、幅方向ＤＲ２の最も内側に突出部３１を設ける構成としてもよい。

以下、実施例について説明する。実施例および比較例に係る蓄電装置として、角型の非電解質電池を作製し、それらの電池について、電池容量を試算するとともに、溶接時の温度を測定して、評価を行なった。

実施例１〜４の蓄電装置１の電極体１０は、実施の形態１で説明した構成とした。負極板１１の基材は、銅箔とし、厚みを１０μｍとした。正極板１２の基材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金箔とし、厚みを１５μｍとした。負極板１１および正極板１２の基材を、幅方向ＤＲ２の寸法を１４０ｍｍ、突出方向ＤＲ１の寸法を８１ｍｍとするようにカットし、さらに負極タブ２１および正極タブ２６を後述の形状にカットした。

その後、１２６枚の負極板１１と１２５枚の正極板１２とを、セパレータを間に挟んで交互に積層して、直方体形状の電極体１０を作製した。電極体１０の積層方向ＤＲ３における寸法は２４．５ｍｍとした。

実施例１〜４の負極タブ２１および正極タブ２６の、図４に示す寸法Ｆは３５ｍｍ、寸法Ｇは１５ｍｍとした。タブの切り込み幅、すなわち図４に示す寸法Ｅは、１．５ｍｍとした。タブ高さ、すなわち図４に示す寸法Ａと、切欠き３０から溶接部６０までの最短距離、すなわち図３に示す寸法Ｂと、を変えることにより、実施例１〜４の負極タブ２１および正極タブ２６とした。

図９は、実施例に係る蓄電装置１のタブの寸法を示す表である。図９に示すように、実施例１の負極タブ２１および正極タブ２６では、寸法Ａを１６ｍｍ、寸法Ｂを５ｍｍとした。実施例２の負極タブ２１および正極タブ２６では、寸法Ａを１１．５ｍｍ、寸法Ｂを５ｍｍとした。実施例３の負極タブ２１および正極タブ２６では、寸法Ａを６ｍｍ、寸法Ｂを５ｍｍとした。実施例４の負極タブ２１および正極タブ２６では、寸法Ａを６ｍｍ、寸法Ｂを１０ｍｍとした。

タブを形成した後の、負極板１１および正極板１２の突出方向ＤＲ１の寸法は、（８１−Ａ）ｍｍとなった。

成形した負極タブ２１および正極タブ２６をそれぞれ集箔し、集箔したタブに沿わせて集電板５０を配置し、タブにレーザーを照射することにより、タブを集電板５０に溶接した。集電板５０の厚みは１ｍｍとした。レーザー出力は１５００Ｗとした。レーザーの速度は１００ｍｍ／秒とした。溶接距離は１０ｍｍ×３ラインとした。

タブが溶接された集電板５０の端子接続部５３は、外部端子４０に接続され、蓋４および外部端子４０と電極体１０とが一体となった構造体が形成される。この構造体が挿入されるケース本体３は、突出方向ＤＲ１の寸法を９０ｍｍ、幅方向ＤＲ２の寸法を１４８ｍｍ、積層方向ＤＲ３の寸法を２６．５ｍｍとした。

図１０は、比較例に係る蓄電装置の正極タブ付近を拡大して示す斜視図である。図１１は、図１０に示す正極タブの正面図である。図１２は、比較例の正極板および負極板の正面図である。

図１０〜１２に示すように、比較例に係る蓄電装置は、正極タブ１２６と負極タブ１２１とを有している。比較例の正極タブ１２６および負極タブ１２１は、その全体が、電極体１０から突出方向ＤＲ１に延びる形状を有している。

正極タブ１２６は、電極体１０から突出方向ＤＲ１に突出する突出部１３１と、突出部１３１から突出方向ＤＲ１に延び突出部１３１に対して折れ曲がる折り曲げ部１３５と、折り曲げ部１３５から突出方向ＤＲ１に延びる正極集電部１３９とを備えている。正極集電部１３９において、複数の正極タブ１２６が集箔されている。

正極タブ１２６は、根元部１３２を有している。正極タブ１２６は、突出部１３１に対して折り曲げ部１３５が折れ曲がる部分に、境界部１３６を有している。正極タブ１２６は、折り曲げ部１３５に対して正極集電部１３９が折れ曲がる部分に、境界部１３７を有している。正極タブ１２６は、先端１３８を有している。

正極タブ１２６の正極集電部１３９は、集電板１５０に溶接されることにより、集電板１５０に固定されている。集電板１５０に溶接された正極タブ１２６の正極集電部１３９は、溶接部１６０を有している。溶接部１６０は、突出部１３１に近い側の端部である近位端１６１と、先端１３８に近い側の端部である遠位端１６２とを有している。

図１０，１１に示す寸法Ｄは、突出方向ＤＲ１における、電極体１０の上方端部１５（または正極タブ１２６の根元部１３２）と溶接部１６０の近位端１６１との間の距離を示す。

図１２中に示す寸法Ｃは、突出方向ＤＲ１における、正極タブ１２６が正極板１２から突出する高さ寸法を示す。寸法Ｃは、正極タブ２６が電極体１０から離れる方向、すなわち突出方向ＤＲ１における、正極タブ２６の長さを示す。図１２中に示す寸法Ｈは、幅方向ＤＲ２における負極タブ１２１の長さを示す。

正極タブ１２６と負極タブ１２１とは、鏡面対称の形状を有している。負極タブ１２１にも、正極タブ１２６と同様の寸法Ｃ，Ｄが規定される。正極タブ１２６にも、負極タブ１２１と同様の寸法Ｈが規定される。

図１２中に示す寸法Ｃと寸法Ｈとを比較すると、寸法Ｃは寸法Ｈよりも大きい。突出方向ＤＲ１における負極タブ１２１の長さは、幅方向ＤＲ２における負極タブ１２１の長さよりも大きい。突出方向ＤＲ１における正極タブ１２６の長さは、幅方向ＤＲ２における正極タブ１２６の長さよりも大きい。

比較例１，２の蓄電装置の電極体１０は、上述した実施例と同様の基材を、幅方向ＤＲ２の寸法を１４０ｍｍ、突出方向ＤＲ１の寸法を８１ｍｍとするようにカットし、さらに負極タブ１２１および正極タブ１２６を後述の形状にカットした。その後、負極板１１と正極板１２とを、セパレータを間に挟んで交互に積層して、直方体形状の電極体１０を作製した。電極体１０の積層方向ＤＲ３における寸法は２４．５ｍｍとした。

比較例１，２の負極タブ１２１および正極タブ１２６の、図１２に示す寸法Ｈは１５ｍｍとした。タブ高さ、すなわち図１２に示す寸法Ｃと、タブ付け根から溶接部１６０までの最短距離、すなわち図１０，１１に示す寸法Ｄと、を変えることにより、比較例１，２の負極タブ１２１および正極タブ１２６とした。

図１３は、比較例に係る蓄電装置のタブの寸法を示す表である。図１３に示すように、比較例１の負極タブ１２１および正極タブ１２６では、寸法Ｃを１６ｍｍ、寸法Ｄを５ｍｍとした。比較例２の負極タブ１２１および正極タブ１２６では、寸法Ｃを１９ｍｍ、寸法Ｄを１０ｍｍとした。タブを形成した後の、負極板１１および正極板１２の突出方向ＤＲ１の寸法は、（８１−Ｃ）ｍｍとなった。

成形した負極タブ１２１および正極タブ１２６の先端をそれぞれ集箔し、集箔したタブに沿わせて集電板１５０を配置し、タブにレーザーを照射することにより、タブを集電板１５０に溶接した。集電板１５０の厚みは１ｍｍとした。レーザー出力は１５００Ｗとした。レーザーの速度は１００ｍｍ／秒とした。溶接距離は１０ｍｍ×３ラインとした。

タブが溶接された集電板１５０は、外部端子に接続され、蓋および外部端子と電極体１０とが一体となった構造体が形成される。この構造体が挿入されるケース本体は、突出方向ＤＲ１の寸法を９０ｍｍ、幅方向ＤＲ２の寸法を１４８ｍｍ、積層方向ＤＲ３の寸法を２６．５ｍｍとした。

実施例１〜４および比較例１，２に係る電極体１０における合剤層２５の寸法から、活物質量を計算し、電池容量を試算した。従来のタブを有する比較例１の電池容量を１００％として、実施例１〜４および比較例２の電池容量を比較した。

実施例１〜４および比較例１，２に係る電極体１０を、各々３個ずつ作成した。これらの電極体１０について、溶接時の最高温度を測定し、平均値をとって評価した。温度を測定するポイントは、複数積層された正極タブ２６，１２６のうち最外層のタブの、根元部３２，１３２の幅方向ＤＲ２における中央部とした。

図１４は、実施例および比較例における電池容量の試算結果および温度測定結果を示す表である。

図１４に示すように、従来のタブを有する比較例１では、溶接時の温度が高かった。溶接部の低抵抗化を目指して溶接部の面積を増加させると、入熱量が増加しセパレータがシャットダウン温度に到達してしまい、不具合が発生する結果となった。また、最外層を含めたすべてのタブを、タブ付け根からの距離５ｍｍの位置で溶接するには、１６ｍｍのタブ高さが必要であった。結果、積層方向ＤＲ３におけるタブの中心部では、先端１３８付近に、電池容量に寄与しないロス部が発生していた。

比較例２では、比較例１に対して、タブ付け根から溶接部１６０の最短距離を長くすることで、温度を低下することができた。しかし、タブ高さが高くなったことにより、突出方向ＤＲ１における電極体１０の長さが小さくなり、その結果、電池容量が低下した。

実施例１は、比較例１とタブ高さが等しく、したがって電池容量も同じであるが、比較例１と比べて温度上昇が抑制された。これは、実施例１における溶接部６０と電極体１０との間の伝熱距離が、比較例１における溶接部１６０と電極体１０との間の伝熱距離よりも大きいことによると考えられた。

実施例２では、突出方向ＤＲ１におけるタブ付け根から溶接部６０までの距離を、比較例１と等しくした。実施例２では、比較例１で溶接部１６０よりも上部の積層ずれ部分に起因して発生するロスが低減し、その結果電池容量が８％増加した。また、溶接部６０と電極体１０との間の伝熱距離が大きいことから、比較例１と比べて温度上昇が抑制された。

実施例３では、タブが電極体１０から突出する高さを、比較例１よりも小さくした。実施例３では、比較例１において溶接部１６０よりも下部で集箔により発生するロスと、上部の積層ずれ部分により発生するロスとの両方を低減でき、突出方向ＤＲ１における電極体１０の寸法を増大できたことにより、電池容量が１７％増加した。また、溶接部６０と電極体１０との間の伝熱距離が大きいことから、比較例１と比べて温度上昇が抑制され、電極体１０への熱影響を低減できた。

実施例４では、突出方向ＤＲ１におけるタブの寸法を実施例３と同じとしたことにより、実施例３と同様に、比較例１と比べて電池容量が１７％増加した。さらに、実施例３よりも幅方向ＤＲ２におけるタブの長さを大きくしたことにより、溶接部６０と電極体１０との間の伝熱距離をより大きくし、電極体１０への熱影響をさらに低減できた。

以上のことから、実施例に係る蓄電装置は、電池容量が大きく、かつ電極体への熱影響を低減でき、良好であることが示された。

以上、実施の形態および実施例について説明したが、上記の開示内容はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本明細書に記載された蓄電装置は、たとえば、車両および各種機器に適用することができる。

１ 蓄電装置、２ ケース、３ ケース本体、４ 蓋、５ 側壁、６ 第１の側壁、７ 第２の側壁、８，３４ 底部、９ 開口、１０ 電極体、１１ 負極板、１２ 正極板、１５ 上方端部、１６ 下方端部、１７ 側方端部、１８ 第１の側方端部、１９ 第２の側方端部、２１ 負極タブ、２５ 合剤層、２６ 正極タブ、３０ 切欠き、３１ 突出部、３２ 根元部、３３ 下縁、３５ 折り曲げ部、３６，３７ 境界部、３８ 先端、３９ 正極集電部、４０ 外部端子、４１ 負極端子、４６ 正極端子、５０ 集電板、５１ 受け部、５２ 集電接続部、５３ 端子接続部、６０ 溶接部、６１ 近位端、６２ 遠位端、ＤＲ１ 突出方向、ＤＲ２ 幅方向、ＤＲ３ 積層方向。

Claims (1)

1. 複数の正極板と、
   前記正極板と交互に積層された、複数の負極板と、
   前記正極板から突出した正極タブと、
   前記負極板から、前記正極タブが前記正極板から突出する方向と同方向に突出した、負極タブと、
   複数の前記正極タブを一纏めに固定する正極集電部と、
   複数の前記負極タブを一纏めに固定する負極集電部とを備え、
   前記正極タブが前記正極板から突出する突出方向における前記正極タブの長さは、前記正極板と前記負極板との積層方向に直交しかつ前記突出方向に直交する幅方向における前記正極タブの長さよりも小さく、
   前記突出方向における前記負極タブの長さは、前記幅方向における前記負極タブの長さよりも小さく、
   前記正極タブおよび前記負極タブの根元部に、前記幅方向に延びる切欠きが形成されている、蓄電装置。

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