JP6938923B2

JP6938923B2 - 蓄電素子

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Publication number: JP6938923B2
Application number: JP2017008744A
Authority: JP
Inventors: 真澄小川
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2021-09-22
Anticipated expiration: 2037-01-20
Also published as: CN110199404B; US11165114B2; CN110199404A; US20200006719A1; JP2018116907A; EP3552258A1; WO2018134267A1; EP3552258B1

Description

本発明は、蓄電素子に関する。

従来、蓄電素子においては、電極体にスペーサを取り付けた状態で容器に挿入することで組み立てられる蓄電素子が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１−２１６２３９号公報

ここで、容器に電極体を挿入した後においては、容器の本体と蓋板とを溶接することになるが、その溶接時に蓋板が本体から位置ズレして、安定した溶接が阻害されるおそれがあった。

このため、本発明の課題は、容器本体に対する蓋板の位置ズレを抑制することで、容器本体と蓋板との安定した溶接を可能とすることである。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、タブ部を有する電極体と、電極体を収容する容器本体と、容器本体を閉塞する蓋板を有する蓋構造体と、容器本体内における電極体の周囲に配置された絶縁部材とを備え、絶縁部材は、蓋構造体の一部に対して係止する係止部を有する。

この構成によれば、絶縁部材の係止部が、蓋構造体の一部に対して係止しているので、蓋構造体の容器本体に対する位置ズレを抑制することができる。したがって、容器本体と蓋板との安定した溶接が可能となる。

また、係止部は、蓋構造体の一部に対して、当該蓋構造体が容器本体から離れる離間方向から引っかかって係止してもよい。

この構成によれば、絶縁部材の係止部が、蓋構造体の一部に対して離間方向から引っかかって係止しているので、蓋構造体における離間方向への移動、つまり蓋構造体の浮きを抑制することができる。

また、係止部は、蓋構造体の一部に対して離間方向から当接する当接面と、当接面よりも離間方向側に配置されて、当接面となす角度が鋭角となる傾斜面とを備えてもよい。

この構成によれば、当接面よりも離間方向側に傾斜面が配置されているので、蓋構造体を容器本体に近づける際に、傾斜面に沿って蓋構造体を案内した後に蓋構造体を当接面に当接させることができる。したがって、蓋構造体の一部に対して係止部をスムーズに係止させることができる。

また、絶縁部材は、容器本体と電極体との間に介在するサイドスペーサであってもよい。

この構成によれば、サイドスペーサは容器本体と電極体との間に介在しているために、容器本体内において位置ズレがし難い部材である。このサイドスペーサに対して係止部が設けられているので、蓋構造体が位置ズレしそうになってもサイドスペーサは追従し難い。したがって、蓋構造体の位置ズレを確実に抑制することができる。

また、電極体のタブ部は、蓋構造体に対向していてもよい。

この構成によれば、タブ部を起因とした付勢力が蓋構造体に作用する場合においても、蓋構造体の浮きを抑制することができる。

また、電極体は、極板が巻回されて形成されており、電極体の巻回軸方向の一端部は蓋構造体に対向していてもよい。

この構成によれば、電極体の巻回軸方向の一端部が蓋構造体に対向している、いわゆる横巻き型の電極体の場合においても、蓋構造体の浮きを抑制することができる。

また、蓋構造体は、蓋板における容器本体の内方の気密を確保するガスケットを備え、係止部は、ガスケットに引っかかって係止してもよい。

この構成によれば、ガスケットを有する蓋構造体の場合においても、ガスケットに係止部を係止させることで、蓋構造体の浮きを抑制することができる。

本発明によれば、容器本体に対する蓋板の位置ズレを抑制することができ、容器本体と蓋板との安定した溶接が可能となる。

実施の形態に係る蓄電素子の外観を示す斜視図である。実施の形態に係る蓄電素子の分解斜視図である。実施の形態に係る蓋構造体の分解斜視図である。実施の形態に係る電極体の構成を示す斜視図である。実施の形態に係るサイドスペーサを内方から見た正面図である。図５におけるＶＩ−ＶＩ線を含むＸＹ平面を見たサイドスペーサの断面図である。実施の形態に係るサイドスペーサの上面視図である。図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線を含むＺＸ平面を見たサイドスペーサの断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態における蓄電素子について説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。

また、以下で説明する実施の形態は、本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

まず、図１〜図３を用いて、実施の形態における蓄電素子１０の全般的な説明を行う。

図１は、実施の形態に係る蓄電素子１０の外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る蓄電素子１０の分解斜視図である。図３は、実施の形態に係る蓋構造体１８０の分解斜視図である。

また、図１及び以降の図について、説明の便宜のため、Ｚ軸方向を上下方向として説明しているが、実際の使用態様において、Ｚ軸方向と上下方向とが一致しない場合もある。

蓄電素子１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池である。具体的には、蓄電素子１０は、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子１０は、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）またはプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等に適用される。なお、蓄電素子１０は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。また、蓄電素子１０は、一次電池であってもよい。

図１に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、正極端子２００と、負極端子３００とを備えている。また、図２に示すように、容器１００内方には電極体４００が収容されており、電極体４００の上方に、蓋構造体１８０が配置されている。

蓋構造体１８０は、容器１００の蓋板１１０、集電体、及び、絶縁部材を有する。具体的には、蓋構造体１８０は、上記集電体として、電極体４００の正極側のタブ部４１０と電気的に接続された正極集電体１４０を有している。同様に、蓋構造体１８０は、上記集電体として、電極体４００の負極側のタブ部４２０と電気的に接続された負極集電体１５０を有している。

また、蓋構造体１８０は、上記絶縁部材として、蓋板１１０と正極集電体１４０との間に配置された下部絶縁部材１２０を有している。同様に、蓋構造体１８０は、上記絶縁部材として、蓋板１１０と負極集電体１５０との間に配置された下部絶縁部材１３０とを有している。

本実施の形態に係る蓋構造体１８０はさらに、正極端子２００、負極端子３００、上部絶縁部材１２５、及び、上部絶縁部材１３５を有している。

上部絶縁部材１２５は、蓋板１１０と正極端子２００との間に配置されている。上部絶縁部材１３５は、蓋板１１０と負極端子３００との間に配置されている。

上記構成を有する蓋構造体１８０と、電極体４００との間には、上部スペーサ５００と緩衝シート６００とが配置されている。

上部スペーサ５００は、電極体４００の、タブ部４１０及び４２０が設けられた側と蓋板１１０との間に配置される。具体的には、上部スペーサ５００は全体として平板状であり、かつ、タブ部４１０及び４２０が挿入される２つの挿入部５２０を有している。本実施の形態では、挿入部５２０は、上部スペーサ５００において切り欠き状に設けられている。上部スペーサ５００は、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）または、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等の絶縁性を有する素材によって形成されている。

上部スペーサ５００は、例えば、電極体４００の上方（蓋板１１０の方向）への移動を直接的もしくは間接的に規制する部材、または、蓋構造体１８０と電極体４００との間における短絡を防止する部材として機能する。

緩衝シート６００は、発泡ポリエチレンなどの、柔軟性の高い多孔質の素材で形成されており、電極体４００と上部スペーサ５００との間の緩衝材として機能する部材である。

また、本実施の形態では、電極体４００の、電極体４００と蓋板１１０との並び方向（Ｚ軸方向）に交差する方向の側面（本実施の形態ではＸ軸方向の両側面）と、容器１００の内周面との間にサイドスペーサ７００が配置されている。サイドスペーサ７００は、例えば、電極体４００の位置を規制する役割を果たしている。サイドスペーサ７００は、例えば上部スペーサ５００と同様に、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、またはＰＰＳ等の絶縁性を有する素材によって形成されている。

なお、蓄電素子１０は、図１〜図３に図示された要素に加え、電極体４００と容器１００（容器本体１１１）の底１１３との間に配置された緩衝シートなど、他の要素を備えてもよい。また、蓄電素子１０の容器１００の内部には電解液（非水電解質）などが封入されているが、図示は省略する。

容器１００は、角型ケースであり、容器本体１１１と、蓋板１１０とを備える。容器本体１１１及び蓋板１１０の材質は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金など溶接可能な金属であるのが好ましい。また容器１００の型状に関しては、角型に限定されることなく、例えば円筒型、長円筒型などの他の型状であってもよい。

容器本体１１１は、上面視矩形状の筒体であり、一端部に開口１１２を備えるとともに、他端部に底１１３を備える。組み立て時において、容器１００の容器本体１１１には、開口１１２を介して、電極体４００とサイドスペーサ７００などが挿入される。この開口１１２に対して電極体４００とサイドスペーサ７００などが挿入される方向を挿入方向（Ｚ軸方向）とする。

容器本体１１１の内方には、電極体４００を覆う絶縁シート３５０が設けられている。絶縁シート３５０は、例えばＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、またはＰＰＳ等の絶縁性を有する素材によって形成されている。絶縁シート３５０は、容器本体１１１の内周面に重ねられており、電極体４００と容器本体１１１との間に位置している。具体的には、絶縁シート３５０は、上面視で開口１１２の長辺をなす容器本体１１１の一対の内周面と、底１１３の内面とに重ねて配置されている。

容器本体１１１は、電極体４００、絶縁シート３５０等を内部に収容後、蓋板１１０が溶接等されることにより、内部が密封されている。

蓋板１１０は、容器本体１１１の開口１１２を閉塞する板状部材である。蓋板１１０には、図２及び図３に示されるように、ガス排出弁１７０、注液口１１７、貫通孔１１０ａ及び１１０ｂ、並びに、２つの膨出部１６０が形成されている。ガス排出弁１７０は、容器１００の内圧が上昇した場合に開放されることで、容器１００の内部のガスを放出する役割を有する。

注液口１１７は、蓄電素子１０の製造時に電解液を注液するための貫通孔である。また、蓋板１１０には、注液口１１７を塞ぐように、注液栓１１８が配置されている。つまり、蓄電素子１０の製造時に、注液口１１７から容器１００内に電解液を注入し、注液栓１１８を蓋板１１０に溶接して注液口１１７を塞ぐことで、電解液が容器１００内に収容される。なお、容器１００に封入される電解液としては、蓄電素子１０の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく様々なものを選択することができる。

２つの膨出部１６０のそれぞれは、本実施の形態では、蓋板１１０の一部が膨出状に形成されていることで蓋板１１０に設けられており、例えば、上部絶縁部材１２５または１３５の位置決めに利用される。また、膨出部１６０の裏側には上方に凹状の部分である凹部（図示せず）が形成されており、凹部の一部に、下部絶縁部材１２０または１３０の係合突起１２０ｂまたは１３０ｂが係合する。これにより、下部絶縁部材１２０または１３０も位置決めされ、その状態で蓋板１１０に固定される。

上部絶縁部材１２５は、正極端子２００と蓋板１１０とを電気的に絶縁する部材である。下部絶縁部材１２０は、正極集電体１４０と蓋板１１０とを電気的に絶縁する部材である。上部絶縁部材１３５は、負極端子３００と蓋板１１０とを電気的に絶縁する部材である。下部絶縁部材１３０は、負極集電体１５０と蓋板１１０とを電気的に絶縁する部材である。上部絶縁部材１２５及び１３５は、例えば上部ガスケットと呼ばれる場合もあり、下部絶縁部材１２０及び１３０は、例えば下部ガスケットと呼ばれる場合もある。つまり、本実施の形態では、上部絶縁部材１２５及び１３５並びに下部絶縁部材１２０及び１３０は、電極端子（２００または３００）と容器１００との間を封止する機能も有している。

なお、上部絶縁部材１２５及び１３５、並びに、下部絶縁部材１２０及び１３０は、例えば上部スペーサ５００と同様に、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、またはＰＰＳ等の絶縁性を有する素材によって形成されている。

図３に示すように、また、下部絶縁部材１３０の上面には、膨出部１６０に係合する係合突起１３０ｂが突出している。また、下部絶縁部材１３０の下面には凹部が形成されており、この凹部で負極集電体１５０を収容する。下部絶縁部材１３０の一端部には、負極集電体１５０の貫通孔１５０ａと連通する貫通孔１３０ａが形成されている。この貫通孔１３０ａ及び１５０ａに対して、負極端子３００の締結部３１０が挿入される。

下部絶縁部材１２０の上面には、膨出部１６０に係合する係合突起１２０ｂが突出している。また、下部絶縁部材１２０の下面には凹部が形成されており、この凹部で正極集電体１４０を収容する。下部絶縁部材１２０の一端部には、正極集電体１４０の貫通孔１４０ａと連通する貫通孔１２０ａが形成されている。この貫通孔１２０ａ及び１４０ａに対して、正極端子２００の締結部２１０が挿入される。また、下部絶縁部材１２０の、注液口１１７の直下に位置する部分には、注液口１１７から流入する電解液を電極体４００の方向に導く貫通孔１２６が設けられている。

また、下部絶縁部材１２０及び１３０には、サイドスペーサ７００に係合する係合部１２１及び１３１が設けられている。具体的には、係合部１２１及び１３１は、下部絶縁部材１２０及び１３０の外側の一端部から突出している。係合部１２１及び１３１がサイドスペーサ７００に係合することによって、サイドスペーサ７００に対する下部絶縁部材１２０及び１３０の位置が決められる。ひいてはサイドスペーサ７００に対する蓋構造体１８０の位置が決められる。この係合部１２１及び１３１とサイドスペーサ７００との係合状態については後述する。

図１〜図３に示すように、正極端子２００は、正極集電体１４０を介して、電極体４００の正極に電気的に接続された電極端子である。負極端子３００は、負極集電体１５０を介して、電極体４００の負極に電気的に接続された電極端子である。つまり、正極端子２００及び負極端子３００は、電極体４００に蓄えられている電気を蓄電素子１０の外部空間に導出し、また、電極体４００に電気を蓄えるために蓄電素子１０の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。なお、正極端子２００及び負極端子３００は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属で形成されている。

また、正極端子２００には、容器１００と正極集電体１４０とを締結する締結部２１０が設けられている。負極端子３００には、容器１００と負極集電体１５０とを締結する締結部３１０が設けられている。

締結部２１０は、正極端子２００から下方に延設された軸部材（リベット）であり、正極集電体１４０の貫通孔１４０ａに挿入されてかしめられる。具体的には、締結部２１０は、上部絶縁部材１２５の貫通孔１２５ａ、蓋板１１０の貫通孔１１０ａ、下部絶縁部材１２０の貫通孔１２０ａ、及び、正極集電体１４０の貫通孔１４０ａに挿入されてかしめられる。これにより、正極端子２００と正極集電体１４０とが電気的に接続され、正極集電体１４０は、正極端子２００、上部絶縁部材１２５及び下部絶縁部材１２０とともに、蓋板１１０に固定される。

締結部３１０は、負極端子３００から下方に延設された軸部材（リベット）であり、負極集電体１５０の貫通孔１５０ａに挿入されてかしめられる。具体的には、締結部３１０は、上部絶縁部材１３５の貫通孔１３５ａ、蓋板１１０の貫通孔１１０ｂ、下部絶縁部材１３０の貫通孔１３０ａ、及び、負極集電体１５０の貫通孔１５０ａに挿入されてかしめられる。これにより、負極端子３００と負極集電体１５０とが電気的に接続され、負極集電体１５０は、負極端子３００、上部絶縁部材１３５及び下部絶縁部材１３０とともに、蓋板１１０に固定される。

なお、締結部３１０は、負極端子３００との一体物として形成されていてもよく、負極端子３００とは別部品として作製された締結部３１０が、かしめまたは溶接などの手法によって負極端子３００に固定されていてもかまわない。また、締結部３１０は、銅または銅合金などの、負極端子３００と異なる材質の金属で形成されてもかまわない。締結部２１０と正極端子２００との関係についても同様である。

正極集電体１４０は、電極体４００と容器１００との間に配置され、電極体４００と正極端子２００とを電気的に接続する部材である。正極集電体１４０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属で形成されている。具体的には、正極集電体１４０は、電極体４００の正極側のタブ部４１０に電気的に接続されるとともに、正極端子２００の締結部２１０に電気的に接続されている。

負極集電体１５０は、電極体４００と容器１００との間に配置され、電極体４００と負極端子３００とを電気的に接続する部材である。負極集電体１５０は、銅または銅合金などの金属で形成されている。具体的には、負極集電体１５０は、電極体４００の負極側のタブ部４２０に電気的に接続されるとともに、負極端子３００の締結部３１０に電気的に接続されている。

そして、正極集電体１４０及び負極集電体１５０におけるタブ部４１０及び４２０が接続される部分は、他の部分に対して折り曲げられた形状となっている。

次に、電極体４００の構成について、図４を用いて説明する。

図４は、実施の形態に係る電極体４００の構成を示す斜視図である。なお、図４では、電極体４００の巻回状態を一部展開して図示している。

電極体４００は、電気を蓄えることができる蓄電要素（発電要素）である。電極体４００は、正極４５０及び負極４６０と、セパレータ４７０ａ及び４７０ｂとが交互に積層されかつ巻回されることで形成されている。つまり、電極体４００は、正極４５０と、セパレータ４７０ａと、負極４６０と、セパレータ４７０ｂとがこの順に積層され、かつ、断面が長円形状になるように巻回されることで形成されている。

正極４５０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などからなる長尺帯状の金属箔である正極基材層の表面に、正極活物質層が形成された極板である。なお、正極活物質層に用いられる正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。

負極４６０は、銅または銅合金などからなる長尺帯状の金属箔である負極基材層の表面に、負極活物質層が形成された極板である。なお、負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。

セパレータ４７０ａ及び４７０ｂは、樹脂からなる微多孔性のシートである。なお、蓄電素子１０に用いられるセパレータ４７０ａ及び４７０ｂの素材としては、蓄電素子１０の性能を損なうものでなければ適宜公知の材料を使用できる。

正極４５０は、巻回軸方向の一端において外方に突出する複数の突出部４１１を有する。負極４６０も同様に、巻回軸方向の一端において外方に突出する複数の突出部４２１を有する。これら、複数の突出部４１１及び複数の突出部４２１は、活物質が塗工されず基材層が露出した部分（活物質未塗工部）である。

なお、巻回軸とは、正極４５０及び負極４６０等を巻回する際の中心軸となる仮想的な軸であり、本実施の形態では、電極体４００の中心を通るＺ軸方向に平行な直線である。

複数の突出部４１１と複数の突出部４２１とは、巻回軸方向の同一側の端（図４におけるＺ軸方向プラス側の端）に配置され、正極４５０及び負極４６０が積層されることにより、電極体４００の所定の位置で積層される。具体的には、複数の突出部４１１は、正極４５０が巻回によって積層されることにより、巻回軸方向の一端において周方向の所定の位置で積層される。また、複数の突出部４２１は、負極４６０が巻回によって積層されることにより、巻回軸方向の一端において、複数の突出部４１１が積層される位置とは異なる周方向の所定の位置で積層される。

その結果、電極体４００には、複数の突出部４１１が積層されることで形成されたタブ部４１０と、複数の突出部４２１が積層されることで形成されたタブ部４２０とが形成される。タブ部４１０は、例えば積層方向の中央に向かって寄せ集められて、正極集電体１４０と、例えば超音波溶接によって接合される。また、タブ部４２０は、例えば積層方向の中央に向かって寄せ集められて、負極集電体１５０と、例えば超音波溶接によって接合される。これにより、電極体４００におけるタブ部４１０及び４２０側の一端部、つまり、電極体４００の巻回軸方向の一端部は、蓋構造体１８０に対向する。

なお、タブ部４１０及び４２０は、電極体４００において、電気の導入及び導出を行う部分であり、「リード（部）」、「集電部」等の他の名称が付される場合もある。

ここで、タブ部４１０は、基材層が露出した部分である突出部４１１が積層されることで形成されているため、発電に寄与しない部分となる。同様に、タブ部４２０は、基材層が露出した部分である突出部４２１が積層されることで形成されているため、発電に寄与しない部分となる。一方、電極体４００のタブ部４１０及び４２０と異なる部分は、基材層に活物質が塗工された部分と、セパレータ４７０ａ及び４７０ｂとが積層されることで形成されているため、発電に寄与する部分となる。以降、当該部分を本体部４３０と称する。本体部４３０のＸ軸方向における両端部は、その外周面が湾曲した湾曲部４３１及び４３２となる。また、電極体４００における湾曲部４３１及び４３２の間の部分は、外側面が平坦な平坦部４３３となる。このように、電極体４００は、２つの湾曲部４３１及び４３２の間に平坦部４３３が配置された長円状に形成されている。

次に、サイドスペーサ７００の具体的な構成について説明する。

図５は実施の形態に係るサイドスペーサ７００を内方から見た正面図である。図６は図５におけるＶＩ−ＶＩ線を含むＸＹ平面を見たサイドスペーサ７００の断面図である。図７は実施の形態に係るサイドスペーサ７００の上面視図である。図８は図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線を含むＺＸ平面を見たサイドスペーサ７００の断面図である。

なお、図７及び図８では、下部絶縁部材１３０の係合部１３１がサイドスペーサ７００に係合した状態を示している。正極側についても同様の構成であるので、ここでは説明を省略する。

図５〜図８に示すように、サイドスペーサ７００は、巻回軸方向（Ｚ軸方向）に延在する長尺状の部材であり、ＰＣ、ＰＰ、ＰＥ、またはＰＰＳ等の絶縁性を有する素材によって形成されている。サイドスペーサ７００は、基部７１０と、壁体７２０と、底板７３０とを有する。

基部７１０は、天板７１１と、壁部７１２とを有する。天板７１１は、隣り合う一対の角部がＲ形状となった上面視略矩形状に形成されている。この天板７１１の上面に壁部７１２が形成されている。

壁部７１２は、周壁７１３と、係止部７１４とを有する。

周壁７１３は、天板７１１の一辺に対応する部分を開放し、その他の天板７１１の辺に沿って天板７１１から立設している。

係止部７１４は、蓋構造体１８０の一部に対して、蓋構造体１８０が容器１００から離れる離間方向（Ｚ軸方向プラス側）から引っかかって係止する。具体的に、係止部７１４は、周壁７１３の中央から内方に向けて延在するように天板７１１から立設している。係止部７１４の先端面における上部には、内方に向けて突出した爪部７１５が形成されている。爪部７１５の下面７１６は、基部７１０の上面に平行な平面であり、蓋構造体１８０の一部に当接する当接面である。また、爪部７１５における先端面７１７は、当接面よりも離間方向側に配置されている。先端面７１７は、当該先端面７１７と下面７１６とがなす角度αが鋭角となるように傾斜した傾斜面である。

壁体７２０は、Ｚ軸方向に延在しており、その一端部には天板７１１が連結されていて、他端部には底板７３０が連結されている。壁体７２０におけるＹ軸方向における中央部には、壁体７２０を開放する開口部７４０が形成されている。開口部７４０は、天板７１１から底板７３０まで開放するようにＺ軸方向に沿って形成されている。

壁体７２０のうち、開口部７４０を挟んで対向する部分を第一壁体７２０ａ、第二壁体７２０ｂとする。第一壁体７２０ａ及び第二壁体７２０ｂは、Ｚ軸方向における一端から他端まで一様な形状となっている。また、図６に示すように、第一壁体７２０ａ及び第二壁体７２０ｂの断面形状は、内表面が全体として滑らかな凹曲面となっている。他方、第一壁体７２０ａ及び第二壁体７２０ｂの外表面は、容器１００の容器本体１１１の内面形状に対応するように、全体として滑らかな凸曲面となっている。

底板７３０は、天板７１１と同様に、角部の一部がＲ形状となった上面視略矩形状に形成されている。この底板７３０の上面に壁体７２０が連結されている。

このサイドスペーサ７００は、電極体４００の湾曲部４３１及び４３２に対して個別に取り付けられている。具体的には、サイドスペーサ７００は、開口部７４０から湾曲部４３１及び４３２の一部が露出するように、電極体４００に取り付けられている。

図６では、湾曲部４３２の外形を二点鎖線で示している。なお、湾曲部４３１及び４３２は概ね同じ外形であるため、ここでは、サイドスペーサ７００と湾曲部４３２との位置関係を例示して説明し、サイドスペーサ７００と湾曲部４３１との位置関係についての説明は省略する。図６に示すように、サイドスペーサ７００は、湾曲部４３２の表面の一部に対して壁体７２０の外表面が面一となるように、電極体４００に取り付けられている。ここで、湾曲部４３２の表面の一部は、湾曲部４３２の頂点部分を含む領域である。これにより、サイドスペーサ７００の開口部７４０内に湾曲部４３２が収容される。また、壁体７２０の内表面は、凹曲面となっているので、湾曲部４３２の湾曲した表面形状を崩すことなく湾曲部４３２の表面に当接し、その形態を安定させる。

次に、サイドスペーサ７００と下部絶縁部材１２０及び１３０との接続状態について図７及び図８に基づいて説明する。なお、下部絶縁部材１２０及び１３０のそれぞれとサイドスペーサ７００との接続状態は同様である。このため、以下では、下部絶縁部材１３０とサイドスペーサ７００との接続状態を例示して説明し、下部絶縁部材１２０とサイドスペーサ７００との接続状態についての説明は省略する。

図７に示すように、係合部１３１は、下部絶縁部材１３０の外方の一端部から突出している。係合部１３１の両側部には、係合部１３１の全長にわたって延在するリブ１３３が設けられている。このリブ１３３によって、係合部１３１全体の強度が高められている。また、係合部１３１の先端の中央には、Ｘ軸方向に沿って凹んだ切欠き部１３１ａが設けられている。図７及び図８に示すように、一対のリブ１３３間における係合部１３１の上面には、サイドスペーサ７００の爪部７１５の下面７１６が当接する。つまり、蓋構造体１８０の一部である下部絶縁部材１３０に対して、爪部７１５が離間方向から引っかかるために、蓋構造体１８０の浮きが爪部７１５によって規制される。また、一対のリブ１３３間に爪部７１５が配置されているため、この爪部７１５によって、蓋構造体１８０のＹ軸方向の移動を規制することができる。

次に、蓄電素子１０の製造方法を説明する。

まず、正極４５０及び負極４６０と、セパレータ４７０ａ及び４７０ｂとを交互に積層して巻回して、図４に示す電極体４００を形成する。巻回が完了すると、電極体４００が展開しないように、当該電極体４００の平坦部４３３に接着テープ（図示省略）を貼り付ける。

次いで、電極体４００のタブ部４１０を正極集電体１４０に溶接して固定するとともに、電極体４００のタブ部４２０を負極集電体１５０に溶接して固定する。これにより、蓋構造体１８０と電極体４００とが一体化する。なお、正極集電体１４０及び負極集電体１５０におけるタブ部４１０及び４２０が接続される部分は、溶接時には他の部分に対して伸ばされた状態となっており、溶接後に折り曲げられる。

次いで、電極体４００の本体部４３０に対してサイドスペーサ７００を取り付ける。具体的には、本体部４３０の湾曲部４３１及び４３２毎に個別にサイドスペーサ７００を取り付ける。その後、タブ部４１０及び４２０に固定された蓋構造体１８０を電極体４００の本体部４３０に押すことで、タブ部４１０及び４２０を曲げる。この際、蓋構造体１８０の一部である下部絶縁部材１２０及び１３０の係合部１３１は、図８に示す二点鎖線の状態から下降し、先端面７１７に沿って案内される。この案内時においては、蓋構造体１８０には、タブ部４１０及び４２０が元の形状に戻ろうとする復元力と、正極集電体１４０及び負極集電体１５０が元の形状に戻ろうとする復元力とが作用している。つまり、蓋構造体１８０は、これらの復元力に抗いながら先端面７１７に沿って案内されている。その後、下部絶縁部材１２０及び１３０の係合部１３１は、爪部７１５の下面７１６に当接する。これにより、サイドスペーサ７００の爪部７１５が下部絶縁部材１３０の係合部１３１に対して引っかかって、蓋構造体１８０の浮きが規制される。つまり、正極集電体１４０と、負極集電体１５０と、タブ部４１０及び４２０とが元の形状に復帰しようとしたとしても、蓋板１１０と容器本体１１１との位置関係が維持される。

取り付け後においては、サイドスペーサ７００を本体部４３０に接着テープ（図示省略）で固定する。

次いで、一体化された電極体４００及びサイドスペーサ７００を、絶縁シート３５０と共に、容器１００の容器本体１１１に収容する。このとき、容器本体１１１の開口１１２から、電極体４００及びサイドスペーサ７００が挿入される。次いで、容器本体１１１に蓋板１１０を溶接して、容器１００を組み立てる。この溶接時においては、上述したように蓋板１１０と容器本体１１１との位置関係が維持されているので、安定した溶接が可能である。その後、注液口１１７から電解液を注液してから、注液栓１１８を蓋板１１０に溶接して注液口１１７を塞ぐことで、蓄電素子１０が製造される。

以上のように、本実施の形態によれば、サイドスペーサ７００の係止部７１４が、蓋構造体１８０の一部に対して係止しているので、折り曲げられた状態のタブ部４１０及び４２０の復元力が蓋構造体１８０に作用したとしても、蓋構造体１８０の容器本体１１１に対する位置ズレを抑制することができる。したがって、容器本体１１１と蓋板１１０との安定した溶接が可能となる。

また、サイドスペーサ７００の係止部７１４が、蓋構造体１８０の一部に対して離間方向から引っかかって係止しているので、蓋構造体１８０における離間方向への移動、つまり蓋構造体１８０の浮きを抑制することができる。

また、当接面（下面７１６）よりも離間方向側に傾斜面（先端面７１７）が配置されているので、蓋構造体１８０を容器本体１１１に近づける際に、先端面７１７に沿って蓋構造体１８０を案内した後に蓋構造体１８０を下面７１６に当接させることができる。したがって、蓋構造体１８０の一部に対して係止部７１４をスムーズに係止させることができる。

また、サイドスペーサ７００は容器本体１１１と電極体４００との間に介在しているために、容器本体１１１内において位置ズレがし難い部材である。このサイドスペーサ７００に対して係止部７１４が設けられているので、蓋構造体１８０が位置ズレしそうになってもサイドスペーサ７００は追従し難い。したがって、蓋構造体１８０の位置ズレを確実に抑制することができる。

また、電極体４００のタブ部４１０及び４２０が蓋構造体１８０に対向して配置されているので、タブ部４１０及び４２０を起因とした付勢力が蓋構造体１８０に作用する場合においても、係止部７１４によって蓋構造体１８０の浮きを抑制することができる。

また、電極体４００は、極板（正極４５０及び負極４６０）が巻回されて形成されており、電極体４００の巻回軸方向の一端部は蓋構造体１８０に対向しているので、いわゆる横巻き型の電極体４００の場合においても、蓋構造体１８０の浮きを抑制することができる。

また、下部絶縁部材１２０を有する蓋構造体１８０の場合においても、下部絶縁部材１２０に係止部７１４を係止させることで、蓋構造体１８０の浮きを抑制することができる。

（他の実施の形態）
以上、本発明に係る蓄電素子について、実施の形態に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

なお、以下の説明において、上記実施の形態と同一の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。

例えば、蓄電素子１０が備える電極体４００の個数は１には限定されず、２以上であってよい。蓄電素子１０が複数の電極体４００を備える場合においては、各電極体４００に対して一対のサイドスペーサ７００を取り付けてもよいし、複数の電極体に対して一対のサイドスペーサを取り付けてもよい。

また、電極体４００が有する正極側のタブ部４１０と負極側のタブ部４２０との位置関係は特に限定されない。例えば、巻回型の電極体４００において、タブ部４１０とタブ部４２０とが巻回軸方向の互いに反対側に配置されていてもよい。また、蓄電素子１０が、積層型の電極体を備える場合、積層方向から見た場合において、正極側のタブ部と負極側のタブ部とが異なる方向に突出して設けられていてもよい。この場合、正極側のタブ部と負極側のタブ部にそれぞれ対応する位置に、下部絶縁部材、集電体等が配置されていればよい。そして、この場合においては、蓋構造体の一部となる下部絶縁部材に対して、サイドスペーサ７００の係止部７１４が引っかかればよい。なお、係止部７１４が引っかかる対象としては、蓋構造体の一部となる部材であれば、下部絶縁部材以外の部材であってもよい。

また、本実施の形態では、巻回軸方向の一端部が蓋構造体１８０に対向した電極体４００（いわゆる横巻き型）を例示したが、巻回軸方向に直交する方向の一端部が蓋構造体に対向する電極体（いわゆる縦巻き型）であってもよい。

また、本実施の形態では、サイドスペーサ７００が係止部７１４を有する場合を例示して説明した。しかし、サイドスペーサでなくとも、容器１００内において電極体４００の周囲に配置される絶縁部材が係止部を有していてもよい。

また、本実施の形態では、係止部７１４が、蓋構造体１８０の一部に対して離間方向から引っかかって係止する場合を例示して説明した。しかし、係止部７１４は、蓋構造体１８０の一部に対して係止するのであれば、その形態は如何様でもよい。例えば、蓋構造体１８０における水平方向の移動を規制するように係止部が蓋構造体の一部に対して係止してもよい。具体的には、蓋構造体の一部にＺ軸方向に貫通した孔部を設け、当該孔部に対して係止する係止部をサイドスペーサに形成することなどが挙げられる。この場合、係止部は、弾性変形することで、孔部に対して係止してもよい。

本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。

１０蓄電素子
１１０蓋板
１１１容器本体
１２０、１３０下部絶縁部材（ガスケット）
１８０蓋構造体
４００電極体
４１０、４２０タブ部
７００サイドスペーサ（絶縁部材）
７１４係止部
７１６下面（当接面）
７１７先端面（傾斜面）
α 角度

Claims

タブ部を有する電極体と、
前記電極体を収容する容器本体と、
前記容器本体を閉塞する蓋板を有する蓋構造体と、
前記容器本体内における前記電極体の周囲に配置された絶縁部材とを備え、
前記絶縁部材は、前記蓋構造体の一部に対して係止する係止部を有するとともに、前記容器本体と前記電極体との間に介在する
蓄電素子。
前記係止部は、前記蓋構造体の一部に対して、当該蓋構造体が前記容器本体から離れる離間方向から引っかかって係止する
請求項１に記載の蓄電素子。
前記係止部は、前記蓋構造体の一部に対して前記離間方向から当接する当接面と、前記当接面よりも前記離間方向側に配置されて、前記当接面となす角度が鋭角となる傾斜面とを備える
請求項２に記載の蓄電素子。
前記電極体の前記タブ部は、前記蓋構造体に対向している
請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電素子。
前記電極体は、極板が巻回されて形成されており、
前記電極体の巻回軸方向の一端部は前記蓋構造体に対向している
請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電素子。
前記蓋構造体は、前記蓋板における前記容器本体の内方の気密を確保するガスケットを備え、
前記係止部は、前記ガスケットに引っかかって係止する
請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電素子。