JP2021168239A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】セパレータの熱収縮を抑制した蓄電素子を提供する。【解決手段】電極２３、２４とセパレータ２５とが重ねられた電極体２と、前記電極体を収容するケースと、前記電極体と前記ケースとの間に配置された絶縁部材７と、を備え、前記電極体における前記電極とセパレータとの重なり方向における最も外側に、前記セパレータが位置し、前記最も外側に位置するセパレータの前記重なり方向における外側を向いた外面２５２は、前記絶縁部材と接し、前記最も外側に位置するセパレータの外面の摩擦係数が、前記最も外側に位置するセパレータの前記重なり方向における内側を向いた内面２５３の摩擦係数より大きい、ことを特徴とする。【選択図】図７

Description

本発明は、正極、負極、及び、正極と負極との間に配置されたセパレータを有する電極体を備えた蓄電素子に関する。

従来、巻回タイプの電極群を備えた二次電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。この二次電池は、電極群に加えて、電極群とともに電解液を収容するケースを備える。この電極群は、それぞれ金属箔を含む正極及び負極と、正極及び負極の間に介在して積層され絶縁性を有するセパレータと、を有する。この電極群では、セパレータが正極と負極とを絶縁している。

特開２０１１−５４５６７号公報

ところで、電極群のエネルギー密度の向上を目的として、薄膜状の樹脂製のセパレータが採用されている。しかしながら、このようなセパレータを採用した場合、使用等により二次電池が高温になると、セパレータが熱収縮するおそれがある。

そこで、本実施形態は、正極と負極との間に配置されたセパレータを備え、セパレータの熱収縮を抑制した蓄電素子を提供することを目的とする。

本実施形態の蓄電素子は、
電極とセパレータとが重ねられた電極体と、
前記電極体を収容するケースと、
前記電極体と前記ケースとの間に配置された絶縁部材と、を備え、
前記電極体における前記電極とセパレータとの重なり方向における最も外側に、前記セパレータが位置し、
前記最も外側に位置するセパレータの前記重なり方向における外側を向いた外面は、前記絶縁部材と接し、
前記最も外側に位置するセパレータの外面の摩擦係数が、前記最も外側に位置するセパレータの前記重なり方向における内側を向いた内面の摩擦係数より大きい。

かかる構成によれば、電極体の最も外側において、セパレータの外面と絶縁部材との摩擦抵抗により、セパレータの熱収縮を抑制できる。

前記蓄電素子では、
前記最も外側に位置するセパレータは、基材層と、該基材層に重ねられた結着剤層と、を有し、
前記結着剤層が、前記最も外側に位置するセパレータの外面を構成していてもよい。

かかる構成によれば、電極体の最も外側において、セパレータの結着剤層が絶縁部材と接するため、セパレータの基材層が絶縁部材と接する構成と比べて、絶縁部材とセパレータとの摩擦抵抗を大きくすることができる。

また、前記蓄電素子では、
前記電極は、活物質が金属箔に塗布された塗工部と、前記活物質が前記金属箔に塗布されていない未塗工部と、を含み、
前記電極体の前記重なり方向における外側に位置する端部では、
前記セパレータが複数重ねられ、複数重ねられた前記セパレータの前記重なり方向の最も内側に位置するセパレータと隣り合う電極の未塗工部が、前記最も内側に位置するセパレータの内面と接触していてもよい。

かかる構成によれば、電極体の重なり方向における端部において、重ねられたセパレータのうち最も内側に位置するセパレータの内面が、電極において滑りやすい未塗工部と接触していても、最も外側に位置するセパレータの外面と絶縁部材との摩擦抵抗が大きいため、最も外側に位置するセパレータが熱収縮しにくいことにより、電極間の接触を抑制できる。

前記蓄電素子では、
前記絶縁部材は、複数配置されていてもよい。

かかる構成によれば、絶縁部材に対して最も外側に位置するセパレータをしっかりと押し付けることができ、絶縁部材とこのセパレータの間の摩擦抵抗を十分に確保することができる。

別の実施形態の蓄電素子は、
電極とセパレータとが重ねられ、前記電極と前記セパレータとの重なり方向において前記電極よりも前記セパレータが外側に位置する電極体と、
前記電極体を収容するケースと、
前記電極体と前記ケースとの間に配置された絶縁部材と、を備え、
前記外側に位置するセパレータは、基材層と、該基材層に重ねられた結着剤層を有し、
前記外側に位置するセパレータにおいて、前記結着剤層と前記絶縁部材とが接触している。

かかる構成によれば、外側に位置するセパレータにおいて、セパレータの結着剤層と絶縁部材とが接触していることにより、セパレータと絶縁部材との摩擦抵抗が大きくなるため、セパレータの熱収縮を抑制できる。

前記蓄電素子では、
前記電極は、活物質が金属箔に塗布された塗工部と、該塗工部と並んで配置されるとともに前記活物質が前記金属箔に塗布されていない未塗工部と、を含み、
前記外側に位置するセパレータの前記塗工部と前記未塗工部の並び方向における少なくとも端部において、前記結着剤層と前記絶縁部材とが接触していてもよい。

かかる構成によれば、セパレータの少なくとも端部において、セパレータの熱収縮を抑制できる。

本実施形態の蓄電素子によれば、正極と負極との間に配置されたセパレータを備え、セパレータの熱収縮を抑制した蓄電素子を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る蓄電素子の斜視図である。 図２は、前記蓄電素子の側面図である。 図３は、前記蓄電素子の平面図である。 図４は、図３のＩＶ−ＩＶ位置における断面図である。 図５は、前記蓄電素子の分解図である。 図６は、前記蓄電素子の電極体を説明するための斜視図である。 図７は、前記電極体の正極未塗工部周辺の拡大図である。 図８は、前記電極体の負極未塗工部周辺の拡大図である。 図９は、変形例に係る蓄電素子の電極体の正極未塗工部周辺の拡大図である。 図１０は、前記電極体の負極未塗工部周辺の拡大図である。 図１１は、前記蓄電素子を含む蓄電装置の斜視図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図８を参照しつつ説明する。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。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。

本実施形態の蓄電素子は、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。

蓄電素子は、図１〜図５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、ケース３の外側に配置される外部端子４であって電極体２と導通する外部端子４と、を備える。本実施形態の蓄電素子１は、電極体２、ケース３、及び外部端子４の他に、電極体２と外部端子４とを導通させる集電体５、及び、電極体２と集電体５とを通電可能に接続するクリップ部材６を備える。また、蓄電素子１は、電極体２とケース３とを絶縁する絶縁部材７（具体的には、第一絶縁部材７１及び第二絶縁部材７２）を備える。本実施形態の蓄電素子１には、絶縁部材７は、複数配置されている。

電極体２は、図６に示すように、電極とセパレータ２５とが重ねられた構成を有する。本実施形態の電極体２では、電極とセパレータ２５の重なり方向において電極よりもセパレータ２５が外側に位置する。具体的に、電極体２では、電極とセパレータ２５とが交互に配置され、電極体２の外面を構成する箇所にセパレータ２５が位置している。即ち、電極体２では、電極体２の外面を構成するセパレータ２５は、電極とセパレータ２５との重なり方向においてこのセパレータ２５と隣接する電極よりも、重なり方向における外側に位置している。

また、本実施形態の電極体２は、巻芯２１と、正極２３と負極２４とが互いに絶縁された状態で積層された積層体２２であって、巻芯２１の周囲に巻回された積層体２２と、を備える。さらに、本実施形態の電極体２の外周部では、電極の外側にセパレータ２５が一周巻き付けられている。この電極体２において、リチウムイオンが正極２３と負極２４との間を移動することにより、蓄電素子１が充放電する。本実施形態の電極体２は、扁平な筒形状である。

巻芯２１は、通常、絶縁材料によって形成される。巻芯２１は、筒形状である。本実施形態の巻芯２１は、偏平な筒形状である。本実施形態の巻芯２１は、可撓性又は熱可塑性を有するシートを巻回することによって形成される。

積層体２２は、正極２３及び負極２４が積層された（重ねられた）状態で巻芯２１の周囲に巻回されることによって形成される。本実施形態の積層体２２では、電極（例えば、正極２３及び負極２４）は、活物質が金属箔に塗布された塗工部と、活物質が金属箔に塗布されていない未塗工部と、を含む。

正極２３は、図７に示すように、金属箔２３１と、金属箔２３１の上に形成された正極活物質層２３２と、を有する。金属箔２３１は帯状である。本実施形態の金属箔２３１は、例えば、アルミニウム箔である。本実施形態の正極活物質層２３２は、金属箔２３１の両面に形成されている。また、本実施形態の正極２３は、正極活物質が金属箔２３１に塗布された正極塗工部２３４と、正極活物質が金属箔２３１に塗布されていない正極未塗工部２３３と、を含む（図６参照）。この正極２３では、正極未塗工部２３３は、正極塗工部２３４と並んで配置されている。具体的に、正極２３は、帯形状の短手方向である幅方向の一方の端縁部に、正極活物質の正極未塗工部２３３（正極活物質層が形成されていない部位）を有する。

前記正極活物質層２３２は、正極活物質と、バインダーと、を有する。

前記正極活物質は、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、Ｌｉ_ａＭｅ_ｂＯ_ｃ（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（Ｌｉ_ａＣｏ_ｙＯ_２、Ｌｉ_ａＮｉ_ｗＯ_２、Ｌｉ_ａＭｎ_ｚＯ_４、Ｌｉ_ａＮｉ_ｗＣｏ_ｙＭｎ_ｚＯ_２等）、Ｌｉ_ｌＭｅ_ｍ（ＸＯ_ｎ）_ｐ（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（Ｌｉ_ａＦｅ_ｂＰＯ_４、Ｌｉ_ａＭｎ_ｂＰＯ_４、Ｌｉ_ａＭｎ_ｂＳｉＯ_４、Ｌｉ_ａＣｏ_ｂＰＯ_４Ｆ等）である。本実施形態の正極活物質は、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２である。

前記正極活物質層２３２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）等である。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。

前記正極活物質層２３２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２３２は、導電助剤としてアセチレンブラックを有する。

負極２４は、図８に示すように、金属箔２４１と、金属箔２４１の上に形成された負極活物質層２４２と、を有する。金属箔２４１は帯状である。本実施形態の金属箔２４１は、例えば、銅箔である。本実施形態の負極活物質層２４２は、金属箔２４１の両面に形成されている。また、本実施形態の負極２４は、活物質が金属箔に塗布された負極塗工部２４４と、負極活物質が金属箔に塗布されていない負極未塗工部２４３と、を含む（図６参照）。この負極２４では、負極未塗工部２４３は、負極塗工部２４４と並んで配置されている。具体的に、負極２４は、帯形状の短手方向である幅方向の他方（正極未塗工部２３３と反対側）の端縁部に、負極未塗工部２４３を有する。負極塗工部２４４の幅は、正極塗工部２３４の幅よりも大きい。

前記負極活物質層２４２は、負極活物質と、バインダーと、を有する。

前記負極活物質は、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、チタン酸リチウム、又は、リチウムイオンと合金化反応を生じるケイ素（Ｓｉ）及び錫（Ｓｎ）などの材料である。本実施形態の負極活物質は、難黒鉛化炭素である。

負極活物質層２４２に用いられるバインダーは、正極活物質層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。

前記負極活物質層２４２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２４２は、導電助剤を有していない。

本実施形態の電極体２では、以上のように構成される正極２３と負極２４とがセパレータ２５によって絶縁された状態で巻回される（図６参照）。即ち、本実施形態の電極体２では、正極２３、負極２４、及びセパレータ２５の積層体２２が巻回される。

セパレータ２５は、絶縁性を有する部材である。また、セパレータ２５は、正極２３と負極２４との間に配置される。これにより、電極体２（詳しくは、積層体２２）において、正極２３と負極２４とが互いに絶縁される。さらに、セパレータ２５は、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、リチウムイオンが、セパレータ２５を挟んで交互に積層される正極２３と負極２４との間を移動する。

本実施形態のセパレータ２５は、二軸延伸フィルムを含む。セパレータ２５に含まれる二軸延伸フィルムは、例えば、１５０℃以上まで加熱されると、熱収縮する。具体的に、セパレータ２５は、１５０℃となったまま３０分間経過すると、２％以上５％以下程度熱収縮する。本実施形態の外側に位置するセパレータ２５（具体的には、最も外側に位置するセパレータ２５、より具体的には、電極体２の外周面を構成するセパレータ２５）は、基材層２５０と、該基材層２５０に重ねられた結着剤層２５１と、を有する（図７及び図８参照）。なお、本実施形態のセパレータ２５の巻回方向における全域には、基材層２５０と、結着剤層２５１と、が配置されている。

セパレータ２５は、帯状である（図６参照）。セパレータ２５の幅（帯形状の短手方向の寸法）は、負極２４の負極塗工部２４４の幅より僅かに大きい。セパレータ２５は、塗工部２３４、２４４同士が重なるように幅方向に位置ずれした状態で重ね合わされた正極２３と負極２４との間に配置される。また、セパレータ２５は、電極体２における電極とセパレータ２５との重なり方向における最も外側に位置する。

基材層２５０は、二軸延伸フィルムで構成される（図７及び図８参照）。例えば、基材層２５０は、二軸延伸ポリオレフィン系フィルムである。二軸延伸ポリオレフィン系フィルムは、多孔質の二軸延伸フィルムである。また、このフィルムに設けられた細孔は三次元構造を有するため、基材層２５０に対する電解液の浸透性が向上している。基材層２５０を構成する二軸延伸ポリオレフィン系フィルムは、例えば、ポリプロピレンフィルムやポリエチレンフィルム等である。

結着剤層２５１は、最も外側に位置するセパレータ２５の外面を構成している。結着剤層２５１は、ポリアクリロニトリルやＰＶＤＦ等の結着剤を含む。例えば、結着剤層２５１は、結着剤に加えて、ＳｉＯ_２粒子、Ａｌ_２Ｏ_３粒子、ベーマイト（アルミナ水和物）等の無機粒子を含んでいても良い。本実施形態の結着剤層２５１は無機粒子を含み、基材層２５０の厚み方向に並ぶ一対の表面のうち片方の表面に設けられている。また、結着剤層２５１は、正極２３或いは絶縁部材７に対向していることが好ましい。

ケース３は、電極体２に加えて、集電体５等を電解液とともに収容する（図４参照）。本実施形態のケース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。

また、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。ケース３は、ステンレス鋼及びニッケル等の金属材料、又は、アルミニウムにナイロン等の樹脂を接着した複合材料等によって形成されてもよい。

前記電解液は、非水溶液系電解液である。電解液は、有機溶媒に電解質塩を溶解させることによって得られる。有機溶媒は、例えば、プロピレンカーボネート及びエチレンカーボネートなどの環状炭酸エステル類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類である。電解質塩は、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、及びＬｉＰＦ_６等である。

ケース本体３１は、板状の閉塞部３１１であってケース３の内側を向く内面とケース３の外側を向く外面とを有する閉塞部３１１と、閉塞部３１１の周縁に接続される胴部３１２であって、閉塞部３１１の内面側に延び且つ該内面を包囲する筒状の胴部３１２とを備える（図５参照）。

閉塞部３１１は、開口が上を向くようにケース本体３１が配置されたときに、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の法線方向視において、矩形状である。閉塞部３１１の四隅は円弧状である。

以下では、図１に示すように、閉塞部３１１の長辺方向をＸ軸方向とし、閉塞部３１１の短辺方向をＹ軸方向とし、閉塞部３１１の法線方向をＺ軸方向とする。

本実施形態の胴部３１２は、角筒形状を有する（図５参照）。詳しくは、胴部３１２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。即ち、一対の長壁部３１３は、Ｙ軸方向に間隔（詳しくは、閉塞部３１１の周縁における短辺に相当する間隔）を空けて対向し、一対の短壁部３１４は、Ｘ軸方向に間隔（詳しくは、閉塞部３１１の周縁における長辺に相当する間隔）を空けて対向する。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。

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。

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は、ケース本体３１の開口を塞ぐようにケース本体３１に当接する。また、蓋板３２は、Ｚ軸方向視において、Ｘ軸方向に長い矩形状の板材である。さらに、蓋板３２の四隅は、円弧状である。

蓋板３２は、ケース３内のガスを外部に排出可能なガス排出弁３２１を有する。ガス排出弁３２１は、ケース３の内部圧力が所定の圧力まで上昇したときに、該ケース３内から外部にガスを排出する。本実施形態のガス排出弁３２１は、Ｘ軸方向における蓋板３２の中央部に設けられる。

外部端子４は、外部機器又は他の蓄電素子の外部端子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、銅、鉄、ステンレス、クロムモリブデン鋼等の鋼、その他の強度の高い導電性金属によって形成される。

集電体５は、ケース３内に配置され、電極体２と通電可能に直接又は間接に接続される。本実施形態の集電体５は、クリップ部材６を介して電極体２と通電可能に接続される。

絶縁部材７は、電極体２とケース３との間に配置されている。また、絶縁部材７は、電極体２の主面のうち巻回軸方向における少なくとも両端部（例えば、集電体５が配置される部位）を被覆している。本実施形態の絶縁部材７は、電極体２の主面の全域を被覆している。なお、電極体２の主面とは、電極体２の外表面のうち電極とセパレータ２５との重なり方向に垂直に広がる面である。また、本実施形態の絶縁部材７（例えば、第一絶縁部材７１又は第二絶縁部材７２）の厚みは、いずれの部位においても均一である。さらに、絶縁部材７（例えば、第一絶縁部材７１又は第二絶縁部材７２）の表面粗さは、いずれの部位においても均一である。

第一絶縁部材７１は、図４及び図５に示すように、ケース３（詳しくはケース本体３１）と電極体２との間に配置される。第一絶縁部材７１は、絶縁性を有する部材によって形成される。第一絶縁部材７１は、シート状の部材によって構成される。本実施形態の第一絶縁部材７１は、例えば、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド等の樹脂によって形成される。本実施形態の第一絶縁部材７１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袋状に形成される。

第二絶縁部材７２は、第一絶縁部材７１と電極体２との間に配置される（図５参照）。第二絶縁部材７２は、絶縁性を有する部材によって形成される。本実施形態の第二絶縁部材７２は、例えば、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド等の樹脂によって形成される。また、この第二絶縁部材７２は、第一絶縁部材７１と同じ材料で形成される。本実施形態の第二絶縁部材７２は、電極体２の第二絶縁部材７２と対向する面を覆うような矩形のシート状に形成される。

以上の構成の蓄電素子１では、図７及び図８に示すように、電極体２の最も外側に位置するセパレータ２５（図７及び図８における最も上側に位置するセパレータ２５）は、絶縁部材７（例えば、第二絶縁部材７２）と対向している。また、最も外側に位置するセパレータ２５は、電極とセパレータ２５との重なり方向（図７及び図８における上下方向、Ｙ軸方向）において絶縁部材７と反対側で、負極２４と対向している。

また、蓄電素子１では、最も外側に位置するセパレータ２５の重なり方向における外側を向いた外面２５２は、絶縁部材７（例えば、第二絶縁部材７２）と接触している。さらに、最も外側に位置するセパレータ２５の外面２５２の摩擦係数が、最も外側に位置するセパレータ２５の重なり方向における内側を向いた内面２５３の摩擦係数より大きい。なお、図７及び図８では、図面の各構成の見易さを重視して、セパレータ２５と絶縁部材７とが離間した状態で示されている。

具体的に、この蓄電素子１では、電極体２の巻回軸方向における該最も外側に位置するセパレータ２５と絶縁部材７との摩擦抵抗が、電極体２の巻回軸方向における該最も外側に位置するセパレータ２５と電極との摩擦抵抗より大きい。より具体的に、電極体２の巻回軸方向における最も外側に位置するセパレータ２５と第二絶縁部材７２との摩擦抵抗が、電極体２の巻回軸方向における最も外側に位置するセパレータ２５と正極２３や負極２４との摩擦抵抗より大きい。

さらに、外側に位置するセパレータ２５（例えば、最も外側に位置するセパレータ２５）において、結着剤層２５１と絶縁部材７とが接触している。具体的に、最も外側に位置するセパレータ２５において、結着剤層２５１が絶縁部材７（例えば、第二絶縁部材７２）と接触している。より具体的に、最も外側に位置するセパレータ２５の負極塗工部２４４と負極未塗工部２４３の並び方向（Ｘ軸方向）における少なくとも端部において、結着剤層２５１と絶縁部材７（例えば、第二絶縁部材７２）とが接触している。なお、本実施形態では、最も外側に位置するセパレータ２５のＸ軸方向における全域において、結着剤層２５１と絶縁部材７（例えば、第二絶縁部材７２）とが接触している。

以上の蓄電素子１によれば、電極体２の最も外側（具体的には、電極体２の最外周）において、セパレータ２５の外面２５２の摩擦係数が、セパレータ２５の内面２５３の摩擦係数よりも大きいため、第二絶縁部材７２が存在する側において、セパレータ２５の外面２５２と絶縁部材７（例えば、第二絶縁部材７２）との摩擦抵抗により、セパレータ２５の熱収縮を抑制できる。これにより、正極２３と負極２４とが接触することを防ぐことができる。なお、第二絶縁部材７２が存在しない側において、セパレータ２５の外面２５２と絶縁部材７（例えば、第一絶縁部材７１）との摩擦抵抗により、セパレータ２５の熱収縮を抑制できる。

本実施形態の蓄電素子１によれば、電極体２の最も外側（具体的には、電極体２の最外周）において、セパレータ２５の結着剤層２５１が絶縁部材７（例えば、第二絶縁部材７２）と接するため、セパレータ２５の基材層２５０が絶縁部材７と接する構成と比べて、絶縁部材７（例えば、第二絶縁部材７２）とセパレータ２５との摩擦抵抗を大きくすることができる。

また、本実施形態の蓄電素子１では、電極体２とケース３との間に第一絶縁部材７１が配置され、さらに、第一絶縁部材７１と電極体２との間に第二絶縁部材７２が配置されている。そのため、第二絶縁部材７２に対して最も外側に位置するセパレータ２５をしっかりと押し付けることができ、第二絶縁部材７２とこのセパレータ２５の間の摩擦抵抗を十分に確保することができる。

本実施形態の蓄電素子１では、最も外側に位置するセパレータ２５において、セパレータ２５の結着剤層２５１と絶縁部材７（例えば、第二絶縁部材７２）とが接触していることにより、セパレータ２５と絶縁部材７（例えば、第二絶縁部材７２）との摩擦抵抗が大きくなるため、セパレータ２５の熱収縮を抑制できる。

また、本実施形態の蓄電素子１では、セパレータ２５のＸ軸方向における少なくとも端部において、結着剤層２５１と絶縁部材７（例えば、第二絶縁部材７２）とが接触していることにより、セパレータ２５の熱収縮を効果的に抑制できる。

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。

上記実施形態では、絶縁部材７は、電極体２の主面の全域を被覆していたが、電極体２の主面の一部のみを被覆してもよい。例えば、絶縁部材７は、電極体２の主面のうち巻回軸方向における両端部（例えば、負極塗工部２４４と負極未塗工部２４３の並び方向（Ｘ軸方向）における両端部、集電体５の近傍）のみを被覆してもよいし、電極体２の主面のうち周縁領域（中央領域を除く外周領域）のみを被覆してもよい。

さらに、蓄電素子１は、絶縁部材７に加えて、電極体２とケース３との間に配置されるスペーサを備えてもよい。この場合、スペーサにより、電極体２が絶縁部材７に押し付けられるため、電極体２と絶縁部材７との摩擦抵抗（絶縁部材７に沿ってセパレータ２５が相対移動する方向におけるセパレータ２５と絶縁部材７との摩擦抵抗）を大きくすることができる。また、蓄電素子１は、絶縁部材７とケース３との間に配置されるスペーサを備えてもよい。この場合、スペーサにより、絶縁部材７が電極体２に押し付けられるため、電極体２と絶縁部材７との摩擦抵抗を大きくすることができる。なお、上記実施形態では、第二絶縁部材７２が、絶縁部材７とスペーサとを兼ねている。

このスペーサは、絶縁部材７と一体であってもよいし、別の部材であってもよい。また、スペーサは、絶縁部材７と同じ材質で形成されてもよいし、異なる材質で形成されてもよい。スペーサは、セパレータ２５の基材層２５０と同じ材質で形成されてもよい。

なお、スペーサの材質は、蓄電素子１が高温になったとき、スペーサにより、電極体２が絶縁部材７に強く押し付けられる、或いは、絶縁部材７が電極体２に強く押し付けられるように、熱膨張性の高い材質であることが好ましい。具体的に、スペーサの１２０℃〜１５０℃における熱膨張係数Ａは、Ａ＞９０×１０^−６／Ｋである。

第一絶縁部材７１は、シート状の部材を単に折り曲げて袋状に形成せずに、シート状の部材を例えば融着又は溶着して袋状に形成してもよい。また、第一絶縁部材７１は、初めから袋状に形成してもよい。

上記実施形態では、絶縁部材７は、袋状の第一絶縁部材７１とシート状の第二絶縁部材７２とを含んでいたが、例えば、複数の第二絶縁部材７２を含んでもよい。この場合、第二絶縁部材７２が、電極体２を該電極体２の厚み方向における両側から挟む位置に、一対配置されることが考えられる。

なお、蓄電素子１には、第一絶縁部材７１と第二絶縁部材７２とが配置されていた（即ち、複数の絶縁部材が設けられていた）が、一つの絶縁部材７が配置されてもよい。例えば、蓄電素子１には、第二絶縁部材７２のみが配置されていてもよい。即ち、絶縁部材７が第二絶縁部材７２のみで構成されてもよい。また、蓄電素子１には、三つ以上の複数の絶縁部材７が配置されてもよい。

上記実施形態では、電極体２の外周部において、電極の外側にセパレータ２５が一周巻き付けられていたが、電極の外側にセパレータ２５が複数周巻き付けられていてもよい。即ち、図９び図１０に示すように、電極体２のＹ軸方向（重なり方向）における外側に位置する端部では、セパレータ２５が複数重ねられてもよい。本実施形態の電極体２では、電極体２のＹ軸方向（重なり方向）における外側に位置する端部では、２枚のセパレータ２５が重ねられている。また、複数（例えば、２枚）重ねられたセパレータ２５のＹ軸方向の最も内側に位置するセパレータ２５と隣り合う電極の未塗工部（例えば、負極未塗工部２４３）が、最も内側に位置するセパレータ２５の内面２５３と接触している（図１０参照）。

また、本実施形態の蓄電素子１では、電極体２の重なり方向における端部において、重ねられたセパレータ２５のうち最も内側に位置するセパレータ２５の内面２５３が、電極において滑りやすい負極未塗工部２４３（未塗工部）と接触していても、絶縁部材７（例えば、第二絶縁部材７２）と最も外側に位置するセパレータ２５の外面２５２との摩擦抵抗が大きいため、この最も外側に位置するセパレータ２５の熱収縮しにくいことにより、電極間の接触を抑制できる。具体的には、最も外側のセパレータ２５の外面２５２と絶縁部材７とが十分な摩擦抵抗を有していることで、最も外側のセパレータ２５の熱収縮が抑制されるため、電極体２５の厚み方向において、このセパレータ２５よりも内側に位置するセパレータ２５に十分な緊圧がかかったままで維持される。これにより、この内側に位置するセパレータ２５の熱収縮が抑制され、電極間の接触を抑制できる。

上記実施形態では、絶縁部材７（例えば、第一絶縁部材７１や第二絶縁部材７２）の厚みは、均一であったが、不均一であってもよい。例えば、絶縁部材７の電極の未塗工部（例えば、負極未塗工部２４３）と対向する部分の厚みが、絶縁部材７の他の部分の厚みより大きいことが考えられる。このように、絶縁部材７の電極の未塗工部（例えば、負極未塗工部２４３）と対向する部分について、この部分の厚みが厚いことにより、絶縁部材７や未塗工部に対してセパレータ２５がしっかりと押し付けられる。このため、絶縁部材７とセパレータ２５との摩擦抵抗や電極の未塗工部と電極の未塗工部と対向するセパレータ２５との緊圧を高めることができるので、電極間の接触を抑制できる。

また、上記実施形態では、絶縁部材７（例えば、第一絶縁部材７１や第二絶縁部材７２）の表面粗さは、均一であったが、不均一であってもよい。例えば、絶縁部材７の電極の未塗工部（例えば、負極未塗工部２４３）と対向する部分の表面粗さが、絶縁部材７の他の部分の表面粗さより粗いことが考えられる。このように、絶縁部材７の電極の未塗工部（例えば、負極未塗工部２４３）と対向する部分について、表面粗さが粗いことにより、絶縁部材７と電極の未塗工部（例えば、負極未塗工部２４３）と対向しているセパレータ２５との摩擦抵抗を大きくすることができる。

また、上記実施形態では、セパレータ２５は、二軸延伸フィルムを含んでいたが、これを含まなくてもよい。例えば、セパレータ２５は、一軸延伸フィルムを含むことが考えられる。

上記実施形態では、電極体２は、巻回タイプの電極体（正極２３、負極２４、及びセパレータ２５の積層体２２が巻回された電極体）であったが、電極とセパレータ２５とが交互に重ねられた積層タイプの電極体であってもよい。具体的には、複数の正極２３、複数の負極２４、及び、複数のセパレータ２５を備え、正極２３と負極２４とが交互に配置されると共に、正極２３と負極２４との間にセパレータ２５が配置された積層タイプの電極体であってもよい。なお、積層タイプの電極体２を用いる場合、電極体２の最も外側に位置する部位は、電極体２の積層方向（重なり方向）における両端に位置する部位である。

さらに、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、蓄電素子の種類や形状は任意である。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。

蓄電素子（例えば電池）は、図１１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。

１…蓄電素子、２…電極体、３…ケース、４…外部端子、５…集電体、６…クリップ部材、７…絶縁部材、１１…蓄電装置、１２…バスバ部材、２１…巻芯、２２…積層体、２３…正極、２４…負極、２５…セパレータ、３１…ケース本体、３２…蓋板、７１…第一絶縁部材、７２…第二絶縁部材、２３１…金属箔、２３２…正極活物質層、２３３…正極未塗工部、２３４…正極塗工部、２４１…金属箔、２４２…負極活物質層、２４３…負極未塗工部、２４４…負極塗工部、２５０…基材層、２５１…結着剤層、２５２…外面、２５３…内面、３１１…閉塞部、３１２…胴部、３１３…長壁部、３１４…短壁部、３２１…ガス排出弁

Claims (6)

1. 電極とセパレータとが重ねられた電極体と、
   前記電極体を収容するケースと、
   前記電極体と前記ケースとの間に配置された絶縁部材と、を備え、
   前記電極体における前記電極とセパレータとの重なり方向における最も外側に、前記セパレータが位置し、
   前記最も外側に位置するセパレータの前記重なり方向における外側を向いた外面は、前記絶縁部材と接し、
   前記最も外側に位置するセパレータの外面の摩擦係数が、前記最も外側に位置するセパレータの前記重なり方向における内側を向いた内面の摩擦係数より大きい、
   ことを特徴とする蓄電素子。
2. 前記最も外側に位置するセパレータは、基材層と、該基材層に重ねられた結着剤層と、を有し、
   前記結着剤層が、前記最も外側に位置するセパレータの外面を構成している、請求項１記載の蓄電素子。
3. 前記電極は、活物質が金属箔に塗布された塗工部と、前記活物質が前記金属箔に塗布されていない未塗工部と、を含み、
   前記電極体の前記重なり方向における外側に位置する端部では、
   前記セパレータが複数重ねられ、複数重ねられた前記セパレータの前記重なり方向の最も内側に位置するセパレータと隣り合う電極の未塗工部が、前記最も内側に位置するセパレータの内面と接触している、請求項１又は請求項２に記載の蓄電素子。
4. 前記絶縁部材は、複数配置されている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
5. 電極とセパレータとが重ねられ、前記電極と前記セパレータとの重なり方向において前記電極よりも前記セパレータが外側に位置する電極体と、
   前記電極体を収容するケースと、
   前記電極体と前記ケースとの間に配置された絶縁部材と、を備え、
   前記外側に位置するセパレータは、基材層と、該基材層に重ねられた結着剤層を有し、
   前記外側に位置するセパレータにおいて、前記結着剤層と前記絶縁部材とが接触している、
   ことを特徴とする蓄電素子。
6. 前記電極は、活物質が金属箔に塗布された塗工部と、該塗工部と並んで配置されるとともに前記活物質が前記金属箔に塗布されていない未塗工部と、を含み、
   前記外側に位置するセパレータの前記塗工部と前記未塗工部の並び方向における少なくとも端部において、前記結着剤層と前記絶縁部材とが接触している、請求項５記載の蓄電素子。

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