(57)【要約】【課題】電解液の注液性の向上を図ることができる蓄電素子を提供する。【解決手段】極板（正極板３０１及び負極板３０２）とセパレータ３０３及び３０４とが積層された電極体３００を備える蓄電素子１０であって、電極体３００は、セパレータ３０３及び３０４が屈曲または湾曲した電極体曲げ部３１２と、極板のうちの最外層に位置する極板最外層部３０２ａと、セパレータ３０３及び３０４のうちの極板最外層部３０２ａよりも外層に配置されるセパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａと、を有し、極板最外層部３０２ａは、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａから電極体曲げ部３１２に向けて突出する極板突出部３０２ｂを有し、セパレータ３０３及び３０４は、極板突出部３０２ｂの外面に配置されるセパレータ第二外層部３０４ｂを有する。【選択図】図４
2020202162.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
極板とセパレータとが積層された電極体を備える蓄電素子であって、
前記電極体は、
前記セパレータが屈曲または湾曲した曲げ部と、
前記極板のうちの最外層に位置する極板最外層部と、
前記セパレータのうちの前記極板最外層部よりも外層に配置されるセパレータ第一外層部と、を有し、
前記極板最外層部は、前記セパレータ第一外層部から前記曲げ部に向けて突出する極板突出部を有し、
前記セパレータは、前記極板突出部の外面に配置されるセパレータ第二外層部を有する
蓄電素子。
【請求項２】
前記セパレータ第一外層部は、前記セパレータ第二外層部の外面に配置される
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記曲げ部は、前記極板と前記セパレータとが巻回方向に巻回されて形成された湾曲部であり、
前記極板突出部は、前記巻回方向において、前記セパレータの最外周の端部から突出する前記極板の最外周の端部である
請求項１または２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記電極体が収容され、電解液の注液口が形成された容器を備え、
前記注液口は、前記セパレータ第一外層部よりも前記極板突出部に近い位置に配置されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記電極体が収容され、電解液の注液口が形成された容器を備え、
前記注液口は、前記容器が有する前記極板突出部に最も近い壁部に形成されている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極板とセパレータとが積層された電極体を備える蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、極板とセパレータとが積層された電極体を備える蓄電素子が広く知られている。例えば、特許文献１には、極板とセパレータとが積層された巻回電極体において、最外周に位置する極板よりも外周側にセパレータが巻かれた非水電解質二次電池（蓄電素子）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１５３４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の蓄電素子では、電解液の注液性の向上を図ることができないおそれがある。例えば、上記特許文献１に開示された蓄電素子では、巻回電極体の最外周の極板よりも外周側にセパレータが巻かれているため、電解液の注液時に、セパレータが邪魔になって、電解液が当該最外周の極板まで到達しにくいという問題がある。このように、本願発明者は、上記従来の蓄電素子では、電解液が最外周の極板まで到達しにくいため、電解液の注液性の向上を図ることができないおそれがあることを見出した。
【０００５】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電解液の注液性の向上を図ることができる蓄電素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、極板とセパレータとが積層された電極体を備える蓄電素子であって、前記電極体は、前記セパレータが屈曲または湾曲した曲げ部と、前記極板のうちの最外層に位置する極板最外層部と、前記セパレータのうちの前記極板最外層部よりも外層に配置されるセパレータ第一外層部と、を有し、前記極板最外層部は、前記セパレータ第一外層部から前記曲げ部に向けて突出する極板突出部を有し、前記セパレータは、前記極板突出部の外面に配置されるセパレータ第二外層部を有する。
【０００７】
これによれば、蓄電素子の電極体において、極板最外層部は、極板最外層部よりも外層のセパレータ第一外層部からセパレータの曲げ部に向けて突出する極板突出部を有し、セパレータは、極板突出部の外面にセパレータ第二外層部を有している。このように、極板最外層部の極板突出部を、セパレータ第一外層部から突出して配置することで、電解液の注液時に、セパレータ第一外層部が邪魔にならずに電解液が極板突出部から入り込んで極板最外層部に到達しやすくなる。電解液が極板最外層部に到達しやすくなれば、電解液の注液時間を短縮させたり注液量を増加させたりすることができ、電解液の注液性を向上させることができる。また、極板突出部がセパレータ第一外層部から突出していても、極板突出部の外面にセパレータ第二外層部を配置することで、極板突出部が外部に露出するのを抑制することができる。極板突出部が外部に露出するのを抑制できれば、極板突出部の損傷を抑制したり電気的絶縁性を確保したりすることができる。これらにより、極板を外部に露出させるのを抑制しつつ、電解液の注液性の向上を図ることができる。
【０００８】
また、前記セパレータ第一外層部は、前記セパレータ第二外層部の外面に配置されることにしてもよい。
【０００９】
これによれば、電極体において、セパレータのうちのセパレータ第一外層部は、セパレータ第二外層部の外面に配置されている。このように、セパレータ第一外層部をセパレータ第二外層部の外面に配置することで、電解液の注液時にセパレータ第二外層部が邪魔にならず、電解液をセパレータ第一外層部の内側に容易に浸入させることができる。これにより、電解液が極板最外層部に到達しやすくなるため、電解液の注液性の向上を図ることができる。
【００１０】
また、前記曲げ部は、前記極板と前記セパレータとが巻回方向に巻回されて形成された湾曲部であり、前記極板突出部は、前記巻回方向において、前記セパレータの最外周の端部から突出する前記極板の最外周の端部であることにしてもよい。
【００１１】
これによれば、電極体において、セパレータの曲げ部は、極板とセパレータとが巻回されて形成された湾曲部であり、極板突出部は、セパレータの最外周の端部から突出する極板の最外周の端部である。このように、極板とセパレータとを巻回して電極体を構成する際に、極板の最外周の端部を最外周のセパレータから突出させて、極板突出部を形成する。これにより、電解液の注液時に、セパレータが邪魔にならずに電解液が極板突出部から入りやすくなるため、電解液の注液性の向上を図ることができる。
【００１２】
また、前記電極体が収容され、電解液の注液口が形成された容器を備え、前記注液口は、前記セパレータ第一外層部よりも前記極板突出部に近い位置に配置されていることにしてもよい。
【００１３】
これによれば、蓄電素子において、容器の、セパレータ第一外層部よりも極板突出部に近い位置に、電解液の注液口が形成されている。このように、セパレータ第一外層部よりも極板突出部に近い位置に注液口を形成することで、電解液の注液時に、セパレータ第一外層部が邪魔にならずに電解液が極板突出部から入りやすくなるため、電解液の注液性の向上を図ることができる。
【００１４】
また、前記電極体が収容され、電解液の注液口が形成された容器を備え、前記注液口は、前記容器が有する前記極板突出部に最も近い壁部に形成されていることにしてもよい。
【００１５】
これによれば、蓄電素子において、容器が有する極板突出部に最も近い壁部に、電解液の注液口が形成されている。このように、容器の極板突出部に最も近い壁部に注液口を形成することで、電解液が極板突出部から入りやすくなるため、電解液の注液性の向上を図ることができる。
【００１６】
なお、本発明は、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、当該蓄電素子が備える電極体としても実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明における蓄電素子によれば、電解液の注液性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施の形態に係る蓄電素子の外観を示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係る蓄電素子から容器本体を分離して、蓄電素子の内部の構成を示す斜視図である。
【図３】実施の形態に係る蓄電素子を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。
【図４】実施の形態に係る電極体の構成を示す断面図である。
【図５】実施の形態に係る電極体に対する注液部の配置位置を示す側面図である。
【図６】実施の形態の変形例１に係る電極体の極板及びセパレータの巻き終わりの部分の構成を示す断面図である。
【図７】実施の形態の変形例２に係る電極体の極板及びセパレータの巻き終わりの部分の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態（及びその変形例）に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、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、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、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。
【００２０】
また、以下の説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対（正極側及び負極側）の電極端子の並び方向、一対（正極側及び負極側）の集電体の並び方向、電極体の巻回軸方向、または、容器の短側面の対向方向を、Ｘ軸方向と定義する。容器の長側面の対向方向、または、容器の厚さ方向を、Ｙ軸方向と定義する。容器の容器本体と蓋体との並び方向、電極端子と集電体との並び方向、または、上下方向を、Ｚ軸方向と定義する。これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに交差（本実施の形態では直交）する方向である。
【００２１】
また、以下の説明において、例えば、Ｘ軸プラス方向とは、Ｘ軸の矢印方向を示し、Ｘ軸マイナス方向とは、Ｘ軸プラス方向とは反対方向を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。さらに、平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、２つの方向が直交している、とは、当該２つの方向が完全に直交していることを意味するだけでなく、実質的に直交していること、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。
【００２２】
（実施の形態）
［１  蓄電素子１０の全般的な説明］
まず、本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、本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、本実施の形態に係る蓄電素子１０から容器本体１１０を分離して、蓄電素子１０の内部の構成を示す斜視図である。図３は、本実施の形態に係る蓄電素子１０を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。なお、同図では、容器本体１１０を省略して図示している。
【００２３】
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り、具体的には、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。蓄電素子１０は、例えば、自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、船舶、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用またはエンジン始動用等のバッテリ等として用いられる。上記の自動車としては、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）及びガソリン自動車が例示される。上記の電気鉄道用の鉄道車両としては、電車、モノレール及びリニアモーターカーが例示される。また、蓄電素子１０は、家庭用または発電機用等に使用される定置用のバッテリ等としても用いることができる。
【００２４】
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し、一次電池であってもよい。また、本実施の形態では、直方体形状（角形）の蓄電素子１０を図示しているが、蓄電素子１０の形状は、直方体形状には限定されず、直方体形状以外の多角柱形状、円柱形状、長円柱形状等であってもよいし、ラミネート型の蓄電素子とすることもできる。
【００２５】
図１に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、一対（正極側及び負極側）の電極端子２００と、を備えており、図２及び図３に示すように、容器１００の内方には、電極体３００と、一対（正極側及び負極側）の集電体４００と、が収容されている。また、容器１００と電極端子２００との間、及び、容器１００と集電体４００との間には、電気的絶縁性及び気密性を高めるためにガスケット等が配置されており、容器１００の内部には電解液（非水電解質）が封入されているが、これらの図示は省略する。当該電解液としては、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。なお、上記の構成要素の他、電極体３００の側方や下方に配置されるスペーサ、電極体３００等を包み込む絶縁フィルム等が配置されていてもよい。
【００２６】
容器１００は、開口が形成された容器本体１１０と、容器本体１１０の当該開口を閉塞する蓋体１２０とを有する直方体形状（角形または箱形）のケースである。このような構成により、容器１００は、電極体３００等を容器本体１１０の内部に収容後、容器本体１１０と蓋体１２０とが溶接等されることにより、内部を密封することができる構造となっている。容器１００（容器本体１１０及び蓋体１２０）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、鉄、メッキ鋼板など溶接可能な金属であるのが好ましい。
【００２７】
容器本体１１０は、容器１００の本体部を構成する矩形筒状で底を備える部材であり、Ｚ軸プラス方向側に開口が形成されている。つまり、図２に示すように、容器本体１１０は、Ｙ軸方向両側の側面に一対の長側壁部１１１及び１１２を有し、Ｘ軸方向両側の側面に一対の短側壁部１１３及び１１４を有し、Ｚ軸マイナス方向側に底壁部１１５を有している。長側壁部１１１及び１１２は、容器１００の長側面を形成する矩形状かつ平板状の壁部であり、短側壁部１１３及び１１４は、容器１００の短側面を形成する矩形状かつ平板状の壁部であり、底壁部１１５は、容器１００の底面を形成する矩形状かつ平板状の壁部である。長側壁部１１１のＺ軸プラス方向側の端部には、注液部１１１ａが配置されている。注液部１１１ａは、容器１００内部に電解液を注入するための貫通孔である注液口と、当該注液口を塞ぐ注液栓と、からなる電解液の注液部分である。つまり、容器１００において、容器本体１１０の長側壁部１１１に、電解液の注液口が形成されている。
【００２８】
蓋体１２０は、容器１００の蓋部を構成する矩形状の板状部材であり、容器本体１１０のＺ軸プラス方向側にＸ軸方向に延設されて配置されている。蓋体１２０には、容器１００の内圧が上昇したときに容器１００内部のガスを排出するガス排出弁１２１が配置されている。
【００２９】
電極端子２００は、集電体４００を介して、電極体３００に電気的に接続される矩形状かつ平板状の端子部材（正極端子及び負極端子）である。つまり、電極端子２００は、電極体３００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３００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部材である。電極端子２００は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属等の導電部材で形成されている。また、電極端子２００は、かしめ等によって、集電体４００に接続（接合）され、かつ、蓋体１２０に取り付けられている。
【００３０】
電極体３００は、正極板（後述の正極板３０１）と負極板（後述の負極板３０２）とセパレータ（後述のセパレータ３０３及び３０４）とを備え、電気を蓄えることができる蓄電要素（発電要素）である。正極板は、アルミニウムやアルミニウム合金等からなる長尺帯状の集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成された極板である。負極板は、銅や銅合金等からなる長尺帯状の集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成された極板である。セパレータは、例えば、樹脂からなる長尺帯状の微多孔性のシートである。
【００３１】
電極体３００は、正極板と負極板とセパレータとが積層されて形成されている。具体的には、電極体３００は、正極板と負極板との間にセパレータが配置され巻回されて形成されている。さらに具体的には、電極体３００は、正極板と負極板とが、セパレータを介して、巻回軸の方向に互いにずらして巻回されている。巻回軸とは、正極板及び負極板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３００の中心を通る、Ｘ軸方向に平行な直線である。そして、正極板及び負極板は、それぞれのずらされた方向の端部に、活物質が形成（塗工）されず基材層が露出した部分（活物質層非形成部）を有している。
【００３２】
これにより、図２に示すように、電極体３００は、一方の端部に、正極板の活物質層非形成部が積層されて束ねられた正極側の集束部３２０を有し、他方の端部に、負極板の活物質層非形成部が積層されて束ねられた負極側の集束部３２０を有している。つまり、電極体３００は、電極体本体部３１０と、電極体本体部３１０からＸ軸両方向に突出した一対（正極側及び負極側）の集束部３２０と、を有している。
【００３３】
電極体本体部３１０は、図３に示すように、電極体３００の本体を構成する部位であり、具体的には、電極体３００のうちの一対の集束部３２０以外の部位である。つまり、電極体本体部３１０は、正極板及び負極板の活物質層が形成（塗工）された部分とセパレータとが巻回されて形成された長円形状の部位（活物質層形成部）である。これにより、電極体本体部３１０は、中央部分に電極体平坦部３１１を有し、電極体平坦部３１１のＺ軸方向両側に一対の電極体曲げ部３１２及び３１３を有することとなる。
【００３４】
電極体平坦部３１１は、ＸＺ平面に平行に広がる矩形状の平坦部（直方体形状の平坦部分）であり、容器１００の容器本体１１０の長側壁部１１１及び１１２に対向し、長側壁部１１１及び１１２に挟まれて配置される。電極体曲げ部３１２は、Ｘ軸方向から見てＺ軸プラス方向側に突出するように半円形状に湾曲し、Ｘ軸方向に延設された湾曲部（半円柱形状の湾曲部分）であり、容器１００の蓋体１２０に対向して配置される。電極体曲げ部３１３は、Ｘ軸方向から見てＺ軸マイナス方向側に突出するように半円形状に湾曲し、Ｘ軸方向に延設された湾曲部（半円柱形状の湾曲部分）であり、容器本体１１０の底壁部１１５に対向して配置される。つまり、電極体曲げ部３１２、３１３は、極板（正極板及び負極板）とセパレータとが巻回方向（巻回軸の回転方向）に巻回されて形成された湾曲部である。
【００３５】
集電体４００は、電極体３００のＸ軸方向両側に配置され、一対の電極端子２００と電極体３００の一対の集束部３２０とに接続（接合）されて、電極端子２００と電極体３００とを電気的に接続する導電性と剛性とを備えた集電部材（正極集電体及び負極集電体）である。具体的には、集電体４００は、容器本体１１０から蓋体１２０に亘って容器本体１１０及び蓋体１２０に沿って屈曲状態で配置される板状部材である。また、集電体４００は、蓋体１２０に固定的に接続（接合）される。この構成により、電極体３００が、集電体４００によって蓋体１２０から吊り下げられた状態で保持（支持）され、振動や衝撃等による揺れが抑制される。集電体４００の材質は特に限定されないが、例えば、正極側の集電体４００は、電極体３００の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金等で形成され、負極側の集電体４００は、電極体３００の負極基材層と同様、銅または銅合金等で形成されている。
【００３６】
さらに具体的には、集電体４００は、端子接続部４１０と、端子接続部４１０のＹ軸方向両端部からＺ軸マイナス方向に向けて延設されたＹ軸方向に並ぶ２つの電極接続部４２０と、を有している。端子接続部４１０は、電極端子２００に接続（接合）される集電体４００の基部である。つまり、端子接続部４１０は、集電体４００の電極端子２００側（上側、Ｚ軸プラス方向）に配置される平板状の部位であり、電極端子２００に電気的及び機械的に接続される。
【００３７】
具体的には、図３に示すように、電極端子２００は、Ｚ軸マイナス方向に延びる円柱状の端子軸部２１０（リベット部）を有している。端子軸部２１０は、蓋体１２０の貫通孔１２２、及び、集電体４００の端子接続部４１０の貫通孔４１１等に挿入されて、かしめられる。これにより、電極端子２００が、集電体４００とともに、蓋体１２０に固定される。なお、電極端子２００と集電体４００とを接続（接合）する手法は、かしめ接合には限定されず、超音波接合、レーザ溶接若しくは抵抗溶接等の溶接、または、ねじ締結等のかしめ以外の機械的接合等が用いられてもよい。
【００３８】
電極接続部４２０は、電極体３００に接続（接合）される集電体４００の脚部である。つまり、電極接続部４２０は、集電体４００の電極体３００側（下側、Ｚ軸マイナス方向側）に配置される部位であり、電極体３００に電気的及び機械的に接続される。具体的には、電極接続部４２０は、Ｚ軸方向に延びる長尺状かつ平板状の部位であり、電極体３００の集束部３２０のうちのＹ軸方向に並ぶ２つの平坦な部位に、２つの電極接続部４２０がそれぞれ接合される。なお、集電体４００の電極接続部４２０と電極体３００の集束部３２０とを接続（接合）する手法は、超音波接合、レーザ溶接若しくは抵抗溶接等、どのような溶接が用いられてもよいし、かしめ接合やねじ締結等の機械的接合等が用いられてもよい。
【００３９】
［２  電極体３００の構成の説明］
次に、電極体３００の構成について、さらに詳細に説明する。図４は、本実施の形態に係る電極体３００の構成を示す断面図である。具体的には、図４の（ａ）は、図３に示した電極体３００の電極体本体部３１０をＩＶ−ＩＶ線を通るＹＺ平面に平行な面で切断した場合の構成を示す断面図である。図４の（ｂ）は、図４の（ａ）の破線内の構成を拡大して示す拡大断面図であり、極板及びセパレータの巻き終わりの部分を示している。図５は、本実施の形態に係る電極体３００に対する注液部１１１ａの配置位置を示す側面図である。具体的には、図５は、図１に示した蓄電素子１０をＹ軸マイナス方向側から見た図であり、容器本体１１０の内部の構成を破線で示している。
【００４０】
図４に示すように、電極体３００は、正極板３０１及び負極板３０２と、セパレータ３０３及び３０４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３００は、正極板３０１と、セパレータ３０３と、負極板３０２と、セパレータ３０４とがこの順に積層され、巻回されることで形成されている。図４では、正極板３０１及び負極板３０２とセパレータ３０３及び３０４とが、内周から外周に向けて、右回りに巻回されることで、電極体３００が形成されている。
【００４１】
正極板３０１は、上述の通り、アルミニウムやアルミニウム合金等からなる長尺帯状の集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成された極板である。当該集電箔としては、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Ａｌ−Ｃｄ合金など、適宜公知の材料を用いることもできる。また、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活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、正極活物質として、ＬｉＭＰＯ４、ＬｉＭＳｉＯ４、ＬｉＭＢＯ３（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のポリアニオン化合物、チタン酸リチウム、ＬｉＭｎ２Ｏ４やＬｉＭｎ１．５Ｎｉ０．５Ｏ４等のスピネル型リチウムマンガン酸化物、ＬｉＭＯ２（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。
【００４２】
負極板３０２は、上述の通り、銅や銅合金等からなる長尺帯状の集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成された極板である。当該集電箔としては、正極板３０１の集電箔と同様の材料を用いることもできる。また、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活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、負極活物質として、リチウム金属、リチウム合金（リチウム−ケイ素、リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、及びウッド合金等のリチウム金属含有合金）の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料（例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボン等）、ケイ素酸化物、金属酸化物、リチウム金属酸化物（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等）、ポリリン酸化合物、あるいは、一般にコンバージョン負極と呼ばれる、Ｃｏ３Ｏ４やＦｅ２Ｐ等の、遷移金属と第１４族乃至第１６族元素との化合物などが挙げられる。
【００４３】
セパレータ３０３及び３０４は、上述の通り、例えば、樹脂からなる長尺帯状の微多孔性のシートであるが、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。例えば、セパレータ３０３及び３０４として、有機溶剤に不溶な織布、不織布、ポリエチレンなどのポリオレフィン樹脂からなる合成樹脂微多孔膜などを用いることができる。セパレータ３０３及び３０４は、材料、重量平均分子量や空孔率の異なる複数の微多孔膜が積層してなるものや、これらの微多孔膜に各種の可塑剤、酸化防止剤、難燃剤などの添加剤を適量含有しているものや、これらの微多孔膜の片面または両面にシリカなどの無機酸化物を塗布したものであってもよい。特に、セパレータ３０３及び３０４としては、合成樹脂微多孔膜を好適に用いることができ、中でもポリエチレン及びポリプロピレン製微多孔膜、アラミドやポリイミドと複合化させたポリエチレン及びポリプロピレン製微多孔膜、または、これらを複合した微多孔膜などのポリオレフィン系微多孔膜が、厚さ、膜強度、膜抵抗などの面で好適に用いられる。
【００４４】
ここで、正極板３０１と負極板３０２とセパレータ３０３及び３０４とが直線状に延びて電極体平坦部３１１が形成され、これらが湾曲して電極体曲げ部３１２、３１３が形成されている。また、以下では、極板（正極板３０１及び負極板３０２）のうちの最外層に位置する部位を、極板最外層部３０２ａとする。本実施の形態では、極板の最外層には負極板３０２が配置されているため、負極板３０２の最外層に位置する部位が、極板最外層部３０２ａである。また、セパレータ３０３及び３０４のうちの極板最外層部３０２ａよりも外層に配置されている部位を、セパレータ第一外層部３０３ａ、３０４ａ及びセパレータ第二外層部３０４ｂとする。
【００４５】
セパレータ第二外層部３０４ｂは、セパレータ３０３及び３０４のうちの極板最外層部３０２ａの外面に配置される部位である。本実施の形態では、負極板３０２の外面にはセパレータ３０４が配置されるため、セパレータ３０４のうちの極板最外層部３０２ａの外面に配置される部位が、セパレータ第二外層部３０４ｂである。セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａは、セパレータ３０３及び３０４のうちのセパレータ第二外層部３０４ｂの外面に配置される部位である。本実施の形態では、極板最外層部３０２ａを挟んでいたセパレータ３０３及びセパレータ３０４（セパレータ第二外層部３０４ｂ）が１周巻回されて、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａとなる。
【００４６】
ここで、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａは、極板最外層部３０２ａの先端部までは延びていない。具体的には、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａは、正極板３０１の最外層部の先端部を越えてはいるものの、負極板３０２の極板最外層部３０２ａの先端部までは越えていない。つまり、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａは、正極板３０１からＺ軸プラス方向に突出して配置され、極板最外層部３０２ａは、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａからＺ軸プラス方向に突出して配置されている。言い換えれば、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａの電極体曲げ部３１２側の端縁が、正極板３０１の電極体曲げ部３１２側の端縁よりも電極体曲げ部３１２に近い。また、極板最外層部３０２ａの電極体曲げ部３１２側の端縁が、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａの電極体曲げ部３１２側の端縁よりも電極体曲げ部３１２に近い。
【００４７】
このような構成により、極板最外層部３０２ａは、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａから電極体曲げ部３１２に向けて突出する極板突出部３０２ｂを有することとなる。極板突出部３０２ｂは、極板（正極板３０１及び負極板３０２）及びセパレータ３０３及び３０４の巻回方向において、セパレータ３０３及び３０４の最外周の端部から突出する極板の最外周の端部である。そして、極板突出部３０２ｂの外面に、セパレータ第二外層部３０４ｂが配置される。
【００４８】
このように、極板最外層部３０２ａよりも外層には、３層のセパレータ層（セパレータ第一外層部３０３ａ、３０４ａ及びセパレータ第二外層部３０４ｂ）が配置されるが、極板突出部３０２ｂよりも外層には、１層のセパレータ層（セパレータ第二外層部３０４ｂ）しか配置されない。
【００４９】
また、図５に示すように、電解液の注液口を有する注液部１１１ａは、容器１００が有する極板突出部３０２ｂに最も近い壁部である容器本体１１０の長側壁部１１１に形成されている。つまり、本実施の形態では、極板突出部３０２ｂが電極体３００のＹ軸マイナス方向側に配置されているため、容器１００の壁部のうち、極板突出部３０２ｂに最も近い壁部は、容器本体１１０の長側壁部１１１となる。このため、例えば、極板突出部３０２ｂが電極体３００のＹ軸プラス方向側に配置される場合には、注液部１１１ａは、極板突出部３０２ｂに最も近い壁部である長側壁部１１２に形成されることとなる。容器１００が有する他の壁部についても同様である。
【００５０】
また、注液部１１１ａ（注液口）は、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａよりも、極板最外層部３０２ａの極板突出部３０２ｂに近い位置に配置されている。本実施の形態では、極板突出部３０２ｂはセパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａからＺ軸プラス方向に突出しているため、注液部１１１ａは、長側壁部１１１のうちの、極板突出部３０２ｂよりもＺ軸プラス方向側に配置されている。つまり、注液部１１１ａは、極板突出部３０２ｂのＺ軸プラス方向側の端縁よりも、Ｚ軸プラス方向側に配置されている。
【００５１】
なお、注液部１１１ａは、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａよりも極板突出部３０２ｂに近い位置に配置されていれば、極板突出部３０２ｂのＺ軸プラス方向側の端縁よりもＺ軸マイナス方向側に配置されていてもよい。つまり、注液部１１１ａは、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａのＺ軸プラス方向側の端縁よりも、Ｚ軸プラス方向側に配置されていればよい。
【００５２】
また、注液部１１１ａは、長側壁部１１１のＺ軸プラス方向側の端部に配置されているのが好ましいが、極板突出部３０２ｂが電極体３００のＺ軸マイナス方向側の端部に配置されている場合には、注液部１１１ａは、長側壁部１１１のＺ軸方向中央部またはＺ軸マイナス方向側の端部に配置されていてもよい。さらに、注液部１１１ａは、長側壁部１１１のＸ軸方向中央部に配置されているのが好ましいが、注液部１１１ａは、長側壁部１１１のＸ軸プラス方向側の端部またはＸ軸マイナス方向側の端部に配置されていてもよい。
【００５３】
［３  効果の説明］
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０によれば、電極体３００において、極板最外層部３０２ａは、極板最外層部３０２ａよりも外層のセパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａから電極体曲げ部３１２に向けて突出する極板突出部３０２ｂを有している。また、セパレータ３０３及び３０４は、極板突出部３０２ｂの外面にセパレータ第二外層部３０４ｂを有している。このように、極板最外層部３０２ａの極板突出部３０２ｂを、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａから突出して配置することで、電解液の注液時に、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａが邪魔にならずに電解液が極板突出部３０２ｂから入り込みやすくなる。つまり、極板最外層部３０２ａよりも外層には、３層のセパレータ層が配置されるが、極板突出部３０２ｂよりも外層には、１層のセパレータ層しか配置されないため、電解液が極板突出部３０２ｂから入り込みやすくなる。これにより、電解液が極板最外層部３０２ａに到達しやすくなるため、電解液の注液時間を短縮させたり注液量を増加させたりすることができ、電解液の注液性を向上させることができる。
【００５４】
また、極板突出部３０２ｂがセパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａから突出していても、極板突出部３０２ｂの外面にセパレータ第二外層部３０４ｂを配置することで、極板突出部３０２ｂが外部に露出するのを抑制することができる。極板突出部３０２ｂが外部に露出するのを抑制できれば、極板突出部３０２ｂの損傷を抑制したり電気的絶縁性を確保したりすることができる。これらにより、極板を外部に露出させるのを抑制しつつ、電解液の注液性の向上を図ることができる。
【００５５】
また、セパレータ３０３及び３０４のうちのセパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａは、セパレータ第二外層部３０４ｂの外面に配置されている。このように、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａをセパレータ第二外層部３０４ｂの外面に配置することで、電解液の注液時にセパレータ第二外層部３０４ｂが邪魔にならず、電解液をセパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａの内側に容易に浸入させることができる。これにより、電解液が極板最外層部３０２ａに到達しやすくなるため、電解液の注液性の向上を図ることができる。
【００５６】
また、電極体曲げ部３１２、３１３は、極板（正極板３０１及び負極板３０２）とセパレータ３０３及び３０４とが巻回されて形成された湾曲部であり、極板突出部３０２ｂは、セパレータ３０３及び３０４の最外周の端部から突出する極板の最外周の端部である。このように、極板とセパレータ３０３及び３０４とを巻回して電極体３００を構成する際に、極板の最外周の端部を最外周のセパレータ３０３及び３０４から突出させて、極板突出部３０２ｂを形成する。つまり、電気的絶縁性を確保したり極板を保護したりするために、極板最外層部３０２ａを挟んでいたセパレータ３０３及びセパレータ３０４を１周巻回させて、極板突出部３０２ｂの手前まで延設する。これにより、電解液の注液時に、セパレータ３０３及び３０４が邪魔にならずに電解液が極板突出部３０２ｂから入りやすくなるため、電解液の注液性の向上を図ることができる。
【００５７】
また、容器１００の、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａよりも極板突出部３０２ｂに近い位置に、電解液の注液口（注液部１１１ａ）が形成されている。このように、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａよりも極板突出部３０２ｂに近い位置に注液口を形成することで、電解液の注液時に、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａが邪魔にならずに電解液が極板突出部３０２ｂから入りやすくなるため、電解液の注液性の向上を図ることができる。
【００５８】
また、容器１００が有する極板突出部３０２ｂに最も近い壁部（容器本体１１０の長側壁部１１１）に、電解液の注液口（注液部１１１ａ）が形成されている。このように、容器１００の極板突出部３０２ｂに最も近い壁部に注液口を形成することで、電解液が極板突出部３０２ｂから入りやすくなるため、電解液の注液性の向上を図ることができる。
【００５９】
［４  変形例の説明］
（変形例１）
次に、上記実施の形態の変形例１について、説明する。図６は、本実施の形態の変形例１に係る電極体３００の極板及びセパレータの巻き終わりの部分の構成を示す断面図である。なお、図６は、図４の（ｂ）に対応する図である。
【００６０】
図６に示すように、本変形例における電極体３００のセパレータ３０３及び３０４は、上記実施の形態におけるセパレータ３０３及び３０４が有するセパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａに代えて、セパレータ第一外層部３０３ｂ及び３０４ｃを有している。セパレータ第一外層部３０３ｂ及び３０４ｃは、正極板３０１の最外層部の先端部をも越えていない。つまり、負極板３０２の極板最外層部３０２ａの極板突出部３０２ｂ、及び、正極板３０１の最外層部の先端部が、セパレータ第一外層部３０３ｂ及び３０４ｃからＺ軸プラス方向に突出して配置されている。本変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００６１】
以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、本変形例では、セパレータ第一外層部３０３ｂ及び３０４ｃは、正極板３０１の最外層部の先端部をも越えていない長さである。このように、セパレータ第一外層部３０３ｂ及び３０４ｃの長さは、上記実施の形態での長さには限定されず、高い精度が要求されないため、容易に電極体３００を作製することができる。
【００６２】
なお、本変形例において、セパレータ第一外層部３０３ｂ及び３０４ｃのいずれか一方が、正極板３０１の最外層部の先端部を越えていてもよい。つまり、本変形例において、セパレータ３０３及び３０４の一方のみが、上記実施の形態よりも短く形成されている構成でもよい。
【００６３】
（変形例２）
次に、上記実施の形態の変形例２について、説明する。図７は、本実施の形態の変形例２に係る電極体３００の極板及びセパレータの巻き終わりの部分の構成を示す断面図である。なお、図７は、図４の（ｂ）に対応する図である。
【００６４】
図７に示すように、本変形例における電極体３００のセパレータ３０４は、上記実施の形態におけるセパレータ３０４が有するセパレータ第一外層部３０４ａに代えて、セパレータ第一外層部３０４ｄを有している。セパレータ第一外層部３０４ｄは、負極板３０２の極板最外層部３０２ａの極板突出部３０２ｂを越えて巻回されている。つまり、セパレータ第一外層部３０４ｄは、極板突出部３０２ｂからＺ軸プラス方向に突出して配置されている。本変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００６５】
このように、セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ｄは、セパレータ３０３及び３０４のうちの極板最外層部３０２ａよりも外層に配置される部位であるが、極板突出部３０２ｂは、セパレータ第一外層部３０４ｄからは突出していない。つまり、極板突出部３０２ｂが突出するセパレータ第一外層部は、最外層のセパレータ層でなくてもよい。これにより、極板突出部３０２ｂよりも外層には、２層のセパレータ層（セパレータ第一外層部３０４ｄ及びセパレータ第二外層部３０４ｂ）が配置されることとなる。
【００６６】
以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、本変形例では、極板最外層部３０２ａよりも外層には、３層のセパレータ層が配置されるが、極板突出部３０２ｂよりも外層には、２層のセパレータ層しか配置されないため、電解液が極板突出部３０２ｂから入り込みやすくなる効果はある。これにより、電解液が極板最外層部３０２ａに到達しやすくなるため、電解液の注液時間を短縮させたり注液量を増加させたりすることができ、電解液の注液性を向上させることができる。
【００６７】
なお、本変形例において、正極板３０１は、上記変形例１と同様に、セパレータ第一外層部３０３ａからＺ軸プラス方向に突出して配置されていてもよい。また、セパレータ３０４のセパレータ第一外層部３０４ｄではなく、セパレータ３０３のセパレータ第一外層部３０３ａが、極板突出部３０２ｂからＺ軸プラス方向に突出して配置されていてもよい。この場合には、極板突出部３０２ｂが突出するセパレータ第一外層部は、最外層のセパレータ層となる。
【００６８】
（その他の変形例）
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、この実施の形態及びその変形例に限定されない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であり、本発明の範囲は上記した説明ではなくて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及び範囲内での全ての変更が含まれる。
【００６９】
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、電極体３００は、巻回軸が蓋体１２０に平行（Ｘ軸方向に平行）となるいわゆる縦巻きの巻回型電極体であることとした。しかし、電極体３００は、巻回軸が蓋体１２０に垂直（Ｚ軸方向に平行）となるいわゆる横巻きの巻回型電極体であってもよい。また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体３００（電極体本体部３１０）の断面形状として長円形状を図示しているが、楕円形状、または、多角形状等でもよい。または、電極体３００は、複数の極板と複数のセパレータとが交互に積層されたものが曲げられたような形状の積層型の電極体であってもよい。
【００７０】
また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体３００において、電極体曲げ部３１２、３１３は、正極板３０１と負極板３０２とセパレータ３０３及び３０４とが湾曲して形成された部位であることとした。しかし、電極体曲げ部３１２、３１３は、セパレータ３０３及び３０４が屈曲または湾曲して形成された部位であればよい。例えば、電極体曲げ部３１２、３１３は、セパレータ３０３及び３０４が巻回された部位であり、セパレータ３０３及び３０４の間に、複数の正極板と複数の負極板とが交互に配置されたような積層型の電極体であってもよい。または、電極体曲げ部３１２、３１３は、セパレータ３０３及び３０４が蛇腹状に屈曲した部位であってもよい。この場合、例えば、セパレータ３０３及び３０４を極板とともに蛇腹状に折り畳んだ蛇腹型の電極体、または、セパレータ３０３及び３０４の間に、矩形状の複数の正極板と矩形状の複数の負極板とが交互に配置された蛇腹型の電極体であってもよい。
【００７１】
また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体３００において、負極板３０２の最外層部の先端部の方が、正極板３０１の最外層部の先端部よりも突出して配置されていることとした。しかし、正極板３０１の最外層部の先端部の方が、負極板３０２の最外層部の先端部よりも突出して配置されていてもよい。つまり、正極板３０１の最外層部の先端部の方が、極板突出部３０２ｂよりもＺ軸プラス方向に突出して配置されていてもよい。
【００７２】
また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体３００の最外層には負極板３０２が配置されるため、負極板３０２の最外層に位置する部位が極板最外層部３０２ａであることとした。しかし、電極体３００の最外層に正極板３０１が配置されて、正極板３０１の最外層に位置する部位が極板最外層部３０２ａであることにしてもよい。つまり、上記実施の形態及びその変形例において、正極板３０１と負極板３０２とを入れ替えた構成でもよい。
【００７３】
また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体３００において、極板突出部３０２ｂの外面には、１層のセパレータ層であるセパレータ第二外層部３０４ｂが配置されていることとした。しかし、セパレータ第二外層部３０４ｂは、２層以上のセパレータ層であってもよい。つまり、極板突出部３０２ｂの外面に、２層以上のセパレータ層が巻回されて配置されていてもよい。
【００７４】
また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体３００において、セパレータ３０３及び３０４の双方が最外周に巻回されて、２つのセパレータ第一外層部（セパレータ第一外層部３０３ａ及び３０４ａ等）の双方が最外周に配置されていることとした。しかし、電極体３００の最外周には、２つのセパレータ第一外層部のいずれか一方が配置されていなくてもよい。つまり、電極体３００において、セパレータ３０３及び３０４のいずれか一方のみが最外周に巻回され、他方は最外周には巻回されないことにしてもよい。
【００７５】
また、上記実施の形態及びその変形例では、蓄電素子は、１つの電極体３００を備えていることとしたが、電極体３００の個数は１つには限定されず、２つ以上設けられていてもよい。この場合、全ての電極体３００が上述した構成を有しているのが好ましいが、いずれかの電極体３００が上述した構成を有していなくてもよい。また、蓄電素子が複数の上述した構成の電極体３００を備えている場合、注液部１１１ａ（注液口）は、少なくとも１つの電極体３００に対して上述の位置に配置されていればよいが、最も多くの電極体３００に当てはまる位置に配置されているのが好ましい。
【００７６】
また、上記実施の形態及びその変形例では、注液部１１１ａ（注液口）は、極板突出部３０２ｂに最も近い容器１００の壁部（容器本体１１０の長側壁部１１１）に形成され、かつ、セパレータ第一外層部よりも極板突出部３０２ｂに近い位置に配置されていることとした。しかし、注液部１１１ａ（注液口）は、上記以外の位置に設けられていてもよい。この場合でも、電極体３００が上述した構成を有していれば、電解液の注液性の向上を図ることができるという効果を奏することができる。
【００７７】
また、上記実施の形態及びその変形例に含まれる構成要素を任意に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。
【００７８】
また、本発明は、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、当該蓄電素子が備える電極体３００としても実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、リチウムイオン二次電池等の蓄電素子等に適用できる。
【符号の説明】
【００８０】
１０  蓄電素子
１００  容器
１１０  容器本体
１１１、１１２  長側壁部
１１１ａ  注液部
１２０  蓋体
２００  電極端子
３００  電極体
３０１  正極板
３０２  負極板
３０２ａ  極板最外層部
３０２ｂ  極板突出部
３０３、３０４  セパレータ
３０３ａ、３０３ｂ、３０４ａ、３０４ｃ、３０４ｄ  セパレータ第一外層部
３０４ｂ  セパレータ第二外層部
３１０  電極体本体部
３１１  電極体平坦部
３１２、３１３  電極体曲げ部
４００  集電体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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