(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を有する複数の第１電極と第２電極を両者の間を絶縁した状態で交互に積層した電極組立体、及び電解液をケース内に備えるとともに、前記電極組立体と前記ケースとを絶縁する絶縁部材を前記ケース内に備え、前記ケースの壁部に前記電解液の注液孔を有する蓄電装置であって、
前記第１電極及び前記第２電極から電気を取り出すために前記第１電極の一辺から突出する第１タブ、及び前記第２電極の一辺から突出する第２タブのそれぞれを前記電極組立体の積層方向に集めた第１タブ群及び第２タブ群を前記電極組立体の一面に備え、
前記第１タブ群と前記第２タブ群は、前記電極組立体の一面に沿って前記積層方向に直交する方向に離間しているとともに、前記電極組立体の一面に対向する対向面の反対側の面が前記ケースの壁部に対向する状態に曲げられており、
前記絶縁部材は、前記電極組立体の一面全体を前記絶縁部材外に開放させるとともに、
前記注液孔は、前記電極組立体の一面に直交する方向から前記壁部を見て前記第１タブ群と前記第２タブ群が投影される領域に挟まれた位置に配置され、
前記絶縁部材は、前記一面に直交する前記電極組立体の複数の面を覆う被覆部を有するとともに、該被覆部の少なくとも１つは、前記第１タブと第２タブの前記一面からの突出方向に沿って前記一面を超える位置まで延びていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記第１タブは全ての前記第１電極に設けられ、前記第１タブ群は全ての前記第１タブを用いて形成されるとともに、前記第２タブは全ての前記第２電極に設けられ、前記第２タブ群は全ての前記第２タブを用いて形成されている請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記蓄電装置は二次電池である請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケースの壁部に電解液の注液孔を有する蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）やＰＨＶ（Ｐｌｕｇ  ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ
Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの車両には、走行用モータへの供給電力を蓄える蓄電装置としての二次電池が搭載されている。図９に示すように、二次電池８０は、金属箔の両面に活物質を有し、かつ一辺に正極タブ８１ａが設けられた正極８１と、金属箔の両面に活物質を有し、かつ一辺に負極タブ８２ａが設けられた負極８２とが両者の間を絶縁した状態で積層された電極組立体８３を備え、この電極組立体８３はケース８４内に収容されている。また、二次電池８０は、複数の正極タブ８１ａに接合された正極導電部材８５、及び複数の負極タブ８２ａに接合された負極導電部材８６を備える。さらに、二次電池８０は、ケース８４の蓋部材８４ａに、ケース８４内に電解液を注入する注入孔８４ｂを備える（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２９１１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、二次電池の製造時、注入孔から電解液をケース内に注入し、ケース内で電解液を活物質に含浸させているが、この電解液を活物質に含浸させるのに多くの時間が取られている。
【０００５】
本発明は、電解液を活物質に効率良く含浸させることができる蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の蓄電装置は、金属箔の少なくとも一方の面に活物質層を有する複数の第１電極と第２電極を両者の間を絶縁した状態で交互に積層した電極組立体、及び電解液をケース内に備えるとともに、前記電極組立体と前記ケースとを絶縁する絶縁部材を前記ケース内に備え、前記ケースの壁部に前記電解液の注液孔を有する蓄電装置であって、前記第１電極及び前記第２電極から電気を取り出すために前記第１電極の一辺から突出する第１タブ、及び前記第２電極の一辺から突出する第２タブのそれぞれを前記電極組立体の積層方向に集めた第１タブ群及び第２タブ群を前記電極組立体の一面に備え、前記第１タブ群と前記第２タブ群は、前記電極組立体の一面に沿って前記積層方向に直交する方向に離間しているとともに、前記電極組立体の一面に対向する対向面の反対側の面が前記ケースの壁部に対向する状態に曲げられており、前記絶縁部材は、前記電極組立体の一面全体を前記絶縁部材外に開放させるとともに、前記注液孔は、前記電極組立体の一面に直交する方向から前記壁部を見て前記第１タブ群と前記第２タブ群が投影される領域に挟まれた位置に配置され、前記絶縁部材は、前記一面に直交する前記電極組立体の複数の面を覆う被覆部を有するとともに、該被覆部の少なくとも１つは、前記第１タブと第２タブの前記一面からの突出方向に沿って前記一面を超える位置まで延びていることを要旨とする。
【０００７】
これによれば、注液孔からケース内に注がれた電解液は、電極組立体の一面に注がれる。すると、電解液は、電極組立体の一面に沿って、積層方向に直交する方向を含め全方位に流れていくとともに、重力によって流下していく。このとき、電極組立体の一面では、積層方向に直交する方向へ流れた電解液は、第１タブ群と第２タブ群に接触することで緩やかに流れるようになり、電極組立体の一面に電解液を一時的に留まらせることができる。すると、活物質への電解液の含浸工程では、電解液は、電極組立体の一面側では重力と毛細管現象により活物質に含浸していき、一面と反対に位置する他面側では毛細管現象により活物質に含浸していく。よって、電解液を他面側からの重力に逆らった毛細管現象だけで活物質に含浸させる場合と比べると、電解液を活物質に含浸させるのに要する時間を短縮できる。
【０００８】
また、一面を超える位置まで延びた被覆部により、一面に沿って流れた電解液を一時的に堰き止めることができる。よって、電極組立体の一面に注がれた電解液が、電極組立体の外面とケースの内面との隙間に流れ込むことを抑えて、電極組立体の一面に留まらせることができる。
また、蓄電装置において、前記第１タブは全ての前記第１電極に設けられ、前記第１タブ群は全ての前記第１タブを用いて形成されるとともに、前記第２タブは全ての前記第２電極に設けられ、前記第２タブ群は全ての前記第２タブを用いて形成されていてもよい。
【０００９】
これによれば、第１タブ群では、積層方向における第１タブ同士の隙間を狭くすることができ、第２タブ群では、積層方向における第２タブ同士の隙間を狭くすることができる。このため、電極組立体の一面において、積層方向に直交した方向へ流れた電解液を、第１タブ群及び第２タブ群によって、より一層緩やかに流れるようにすることができる。
【００１２】
前記蓄電装置は二次電池である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電解液を活物質に効率良く含浸させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】二次電池の分解斜視図。
【図２】二次電池の外観を示す斜視図。
【図３】電極組立体の構成要素を示す斜視図。
【図４】（ａ）は二次電池内を示す図２の４−４線断面図、（ｂ）はケースの底板側のアール部付近を示す拡大断面図。
【図５】二次電池内を示す図２の５−５線断面図。
【図６】注液孔から電解液を注入したときの二次電池内を示す断面図。
【図７】注液孔から電解液を注入したときの二次電池内を示す断面図。
【図８】絶縁部材の別例を示す斜視図。
【図９】背景技術を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、蓄電装置を二次電池に具体化した一実施形態を図１〜図７にしたがって説明する。
図１、図２及び図４（ａ）に示すように、二次電池１０において、ケース１１には充放電要素としての電極組立体１４及び電解質としての電解液１８が収容されている。ケース１１は、有底の直方体状の本体部材１２と、矩形平板状の蓋部材１３とを有し、蓋部材１３と本体部材１２はレーザ溶接によって溶接される。本体部材１２は、長方形状の底板１２ａと、底板１２ａの対向する一対の短側縁から立設された短側壁１２ｂと、底板１２ａの対向する一対の長側縁から立設された長側壁１２ｃとを備える。本体部材１２には、電極組立体１４を挿入するための挿入口１２ｄが開口している。本体部材１２の内面において、両短側壁１２ｂの底板１２ａ側は、底板１２ａに向かってアール部Ｒとなっている。本体部材１２と蓋部材１３は、何れも金属製（例えば、ステンレスやアルミニウム）であり、蓋部材１３は挿入口１２ｄを閉塞する。
【００１６】
また、本実施形態の二次電池１０は、その外観が角型をなす角型電池であり、リチウムイオン電池である。電極組立体１４には、当該電極組立体１４から電気を取り出すための正極端子１５と負極端子１６が電気的に接続されている。そして、正極端子１５及び負極端子１６は、蓋部材１３を貫通してケース１１外に突出している。
【００１７】
図３に示すように、電極組立体１４は、第１電極としての複数の正電極シート２１と、第２電極としての複数の負電極シート３１とが、両者を絶縁するセパレータ１９を介して交互に積層されて構成されている。正電極シート２１は、矩形状の正極用金属箔（本実施形態ではアルミニウム箔）２１ａと、その正極用金属箔２１ａの両面に塗布された正極活物質層２１ｂとを有する。負電極シート３１は、矩形状の負極用金属箔（本実施形態では銅箔）３１ａと、その負極用金属箔３１ａの両面に塗布された負極活物質層３１ｂとを有する。
【００１８】
全ての正電極シート２１の一辺からは、第１タブとしての正極集電タブ２１ｃが突出している。全ての正電極シート２１は同一形状であり、全ての正極集電タブ２１ｃは、電極組立体１４の積層方向に集めて積層されている。全ての負電極シート３１の一辺からは、第２タブとしての負極集電タブ３１ｃが突出している。全ての負電極シート３１は同一形状であり、全ての負極集電タブ３１ｃは、電極組立体１４の積層方向に集めて積層されている。
【００１９】
図１及び図５に示すように、正極集電タブ２１ｃは積層方向の一端から他端までの全てが、積層方向の一端側に寄せ集められて正極タブ群４５を形成するとともに、全ての正極集電タブ２１ｃは他端側に向けて折り返されている。正極タブ群４５は、電極組立体１４において、正電極シート２１の一辺及び負電極シート３１の一辺が集まって形成された一面１４ａから突出している。正極タブ群４５は、一方の面である対向面が電極組立体１４の一面１４ａに対向するとともに、一方の面（対向面）の反対側の他方の面が蓋部材１３に対向する状態に曲げられている。そして、正極タブ群４５の他方の面に正極導電部材３３が接続されているとともに、正極導電部材３３には正極端子１５が接続されている。
【００２０】
負極集電タブ３１ｃは積層方向の一端から他端までの全てが、積層方向の一端側に寄せ集められて負極タブ群４６を形成するとともに、全ての負極集電タブ３１ｃは他端側に向けて折り返されている。負極タブ群４６は、電極組立体１４の一面１４ａから突出している。負極タブ群４６は、一方の面である対向面が電極組立体１４の一面１４ａに対向するとともに、一方の面（対向面）の反対側の他方の面が蓋部材１３に対向する状態に曲げられている。そして、負極タブ群４６の他方の面に負極導電部材３７が接続されているとともに、負極導電部材３７には負極端子１６が接続されている。
【００２１】
正極集電タブ２１ｃと負極集電タブ３１ｃは、互いに接触しないように集められ、正極タブ群４５と負極タブ群４６は、電極組立体１４の積層方向に直交し、かつ一面１４ａに沿う方向に離間して配置されている。
【００２２】
図４（ａ）に示すように、本体部材１２の内側には、樹脂製及び四角箱状の絶縁部材１７が収容されている。絶縁部材１７は、電極組立体１４の一面１４ａの反対側に位置する他面１４ｂと、ケース１１の底板１２ａとの間を絶縁する底側被覆部１７ａを備える。また、絶縁部材１７は、電極組立体１４の積層方向に直交し、かつ一面１４ａに直交する２つの面である側面１４ｄと、本体部材１２の各短側壁１２ｂとの間を被覆する第２被覆部１７ｃを備える。なお、図４（ｂ）に示すように、絶縁部材１７は、底側被覆部１７ａが両アール部Ｒ上に載置されないように底板１２ａ上に載置されており、両第２被覆部１７ｃの外面と、両短側壁１２ｂとの間には隙間Ｆが形成されている。
【００２３】
図５に示すように、絶縁部材１７は、電極組立体１４の一面１４ａに直交する２つの面である積層方向の両端面１４ｃと、本体部材１２の各長側壁１２ｃとの間を絶縁する第１被覆部１７ｂを備える。さらに、絶縁部材１７には、電極組立体１４を挿入するための開口部１７ｄが開口し、電極組立体１４の一面１４ａ全てを絶縁部材１７外に開放している。絶縁部材１７の開口端１７ｆは、一面１４ａからの正極集電タブ２１ｃ及び負極集電タブ３１ｃの突出方向に沿って該一面１４ａを超えた位置にあり、絶縁部材１７の開口端１７ｆよりも低い位置に電極組立体１４の一面１４ａが位置している。なお、両第１被覆部１７ｂの外面は、対向する各長側壁１２ｃからほとんど離間していない。
【００２４】
図１及び図２に示すように、蓋部材１３は、その厚み方向に貫通する注液孔１３ａを備える。したがって、本実施形態では、蓋部材１３が注液孔１３ａを有するケース１１の壁部を構成する。注液孔１３ａは、電極組立体１４の一面１４ａに直交する方向から蓋部材１３を見て、正極タブ群４５及び負極タブ群４６が投影される領域Ｓに挟まれた位置に設けられている。
【００２５】
図１及び図４（ａ）に示すように、注液孔１３ａは、正極タブ群４５及び負極タブ群４６と対向しない位置に配置され、注液孔１３ａは電極組立体１４の一面１４ａに対向している。そして、注液孔１３ａは、蓋部材１３の両長辺に沿った長手方向の中央、及び蓋部材１３の両短辺に沿った短手方向の中央となる位置に配置されている。すなわち、注液孔１３ａは、２つの領域Ｓから等距離離れた位置に配置されている。また、注液孔１３ａは封止部材４０によって封止され、ケース１１内からのガス及び電解液１８の漏れが防止されている。
【００２６】
次に、二次電池１０の製造方法について作用とともに説明する。
まず、電極組立体１４を絶縁部材１７で覆い、この電極組立体１４を絶縁部材１７と共に底側被覆部１７ａから挿入口１２ｄを介して本体部材１２内に挿入する。次に、蓋部材１３を本体部材１２の開口端に接合して、蓋部材１３によって挿入口１２ｄを閉塞するとともに、ケース１１を形成する。次に、注液孔１３ａからケース１１内に電解液１８を注入する。そして、注液孔１３ａから電解液１８が注入されたら、注液孔１３ａを封止部材４０で封止すると、二次電池１０が組立てられる。
【００２７】
図６及び図７のドットハッチに示すように、電解液１８は、電極組立体１４の一面１４ａのうち正極タブ群４５と負極タブ群４６に挟まれた領域に注がれる。すると、電解液１８はその一部が、電極組立体１４の一面１４ａに沿って積層方向を含め全方位に流れる。このとき、正極タブ群４５と負極タブ群４６に電解液１８が接触することによって、両短側壁１２ｂに向けた電解液１８の流れが緩やかになる。また、積層方向の両側では、絶縁部材１７の開口端１７ｆ側によって電解液１８が一時的に堰き止められる。その結果、電極組立体１４の一面１４ａでは、正極タブ群４５と負極タブ群４６の間に電解液１８が一時的に留まる。
【００２８】
なお、一面１４ａに留まらなかった電解液１８は、正電極シート２１と負電極シート３１との間、電極組立体１４の両端面１４ｃ及び両側面１４ｄと絶縁部材１７との間、絶縁部材１７と本体部材１２との間を通過して底板１２ａ上に貯まる。そして、電解液１８は、電極組立体１４の一面１４ａ側では毛細管現象及び重力によって正極の活物質と負極の活物質に含浸していき、他面１４ｂ側では毛細管現象によって正極の活物質と負極の活物質に含浸していく。
【００２９】
そして、活物質への電解液１８の含浸が完了すると二次電池１０が完成する。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）正極タブ群４５及び負極タブ群４６により、注液孔１３ａから注がれた電解液１８を電極組立体１４の一面１４ａに一時的に留まらせることができる。よって、電解液１８を電極組立体１４の一面１４ａと、他面１４ｂ側の両方から活物質に含浸させることができ、他面１４ｂ側のみから含浸させる場合と比べると、活物質に電解液１８を含浸させるのに要する時間を短縮することができる。
【００３０】
（２）絶縁部材１７は、開口部１７ｄを有し、電極組立体１４の一面１４ａの全体を絶縁部材１７外に開放している。このため、注液孔１３ａからケース１１内に注がれた電解液１８を、電極組立体１４の一面１４ａ上に確実に供給して、該一面１４ａに留まらせることができる。
【００３１】
（３）絶縁部材１７の開口端１７ｆは、電極組立体１４の一面１４ａを超えた位置にある。このため、電極組立体１４の一面１４ａに注がれた電解液１８を絶縁部材１７によって一時的に堰き止め、電解液１８を電極組立体１４の一面１４ａの全体に留まらせることができる。
【００３２】
（４）本体部材１２の各アール部Ｒ上に絶縁部材１７が載らず、底板１２ａ上に絶縁部材１７の底側被覆部１７ａ全体が載るようにするため、絶縁部材１７の各第２被覆部１７ｃの外面と、各短側壁１２ｂの内面との間には隙間Ｆが形成されている。この隙間Ｆには電解液１８が流れ込みやすく、隙間Ｆに電解液１８が流れ込むと、電極組立体１４の一面１４ａに電解液１８が留まりにくくなる。しかし、正極タブ群４５と負極タブ群４６によって電解液１８が緩やかに流れるようにすることで、隙間Ｆが形成されていても、電極組立体１４の一面１４ａに電解液１８を留まらせることができる。
【００３３】
（５）全ての正電極シート２１が正極集電タブ２１ｃを備え、全ての正極集電タブ２１ｃを使って正極タブ群４５が形成されている。また、全ての負電極シート３１が負極集電タブ３１ｃを備え、全ての負極集電タブ３１ｃを使って負極タブ群４６が形成されている。よって、正極タブ群４５での正極集電タブ２１ｃ同士の隙間、及び負極タブ群４６での負極集電タブ３１ｃ同士の隙間を狭くすることができ、電解液１８を確実に緩やかに流れるようにすることができる。
【００３４】
（６）注液孔１３ａは、正極タブ群４５と負極タブ群４６の投影される２つの領域Ｓから等距離離れた位置に配置されている。このため、電解液１８を、正極タブ群４５と負極タブ群４６の中間位置に注ぐことができ、電解液１８が一面１４ａで偏りにくくすることができる。したがって、電極組立体１４の一面１４ａ側では、全方位に向かってほぼ均等に電解液１８を含浸させることができる。
【００３５】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  注液孔１３ａは、蓋部材１３において、正極タブ群４５と負極タブ群４６が投影される領域Ｓに挟まれていれば、蓋部材１３の長手方向及び短手方向の中央からずれた位置に配置されていてもよい。
【００３６】
○  実施形態において、図８に示すように、第２被覆部１７ｃを、電極組立体１４の一面１４ａからの各タブ２１ｃ，３１ｃの突出方向に延長してもよい。このように構成すると、第２被覆部１７ｃにより、各第２被覆部１７ｃの外面と、各短側壁１２ｂの内面との間の隙間Ｆへの電解液１８の流れ込みを確実に防止することができ、電極組立体１４の一面１４ａに電解液１８を留まらせることができる。
【００３７】
なお、一対の第２被覆部１７ｃのうちの一方だけを延長してもよいし、第２被覆部１７ｃだけに限らず、第１被覆部１７ｂも一面１４ａからの各タブ２１ｃ，３１ｃの突出方向に延長してもよい。
【００３８】
○  絶縁部材１７の開口端１７ｆは、正極集電タブ２１ｃ及び負極集電タブ３１ｃの一面１４ａからの突出方向に沿って該一面１４ａを超えておらず、一面１４ａと同一面上に位置していてもよい。
【００３９】
○  正極集電タブ２１ｃは、全ての正電極シート２１のうちの一部のみに設けられていてもよく、負極集電タブ３１ｃは、全ての負電極シート３１のうちの一部のみに設けられていてもよい。
【００４０】
○  実施形態では、注液孔１３ａをケース１１の壁部としての蓋部材１３に設けたが、注液孔はケース１１の壁部としての本体部材１２における底板１２ａ、短側壁１２ｂ、又は長側壁１２ｃに設けてもよい。この場合は、底板１２ａ、短側壁１２ｂ、又は長側壁１２ｃに電極組立体１４の一面１４ａが対向するように電極組立体１４の本体部材１２への挿入の仕方が調整される。
【００４１】
○  電極組立体１４を構成する正電極シート２１、及び負電極シート３１の枚数は適宜変更してもよい。
○  正極活物質層２１ｂは、正極用金属箔２１ａの一方の面だけに設けられていてもよく、負極活物質層３１ｂは、負極用金属箔３１ａの一方の面だけに設けられていてもよい。
【００４２】
○  蓄電装置として、ニッケル水素二次電池に具体化してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下に追記する。
（イ）前記絶縁部材は、前記一面に直交し、かつ前記電極組立体の積層方向の両端面を除く２つの面の少なくとも１つを覆う被覆部を有するとともに、該被覆部は、前記第１タブと第２タブの前記一面からの突出方向に沿って前記一面を超える位置まで延びている蓄電装置。
【符号の説明】
【００４３】
Ｓ…領域、１０…蓄電装置としての二次電池、１１…ケース、１３…壁部としての蓋部材、１３ａ…注液孔、１４…電極組立体、１４ａ…一面、１４ｃ…一面に直交する面である端面、１４ｄ…一面に直交する面である側面、１７…絶縁部材、１７ｂ…第１被覆部、１７ｃ…第２被覆部、１８…電解液、２１…第１電極としての正電極シート、２１ａ…金属箔としての正極用金属箔、２１ｂ…活物質層としての正極活物質層、２１ｃ…第１タブとしての正極集電タブ、３１…第２電極としての負電極シート、３１ａ…金属箔としての負極用金属箔、３１ｂ…活物質層としての負極活物質層、３１ｃ…第２タブとしての負極集電タブ、４５…第１タブ群としての正極タブ群、４６…第２タブ群としての負極タブ群。
【要約】
【課題】電解液を活物質に効率良く含浸させることができる蓄電装置を提供すること。
【解決手段】二次電池１０は、正極集電タブ２１ｃ及び負極集電タブ３１ｃのそれぞれを電極組立体１４の積層方向に集めた正極タブ群４５及び負極タブ群４６を電極組立体１４の一面１４ａに備える。正極タブ群４５と負極タブ群４６は、電極組立体１４の一面１４ａに沿って積層方向に直交する方向に離間しているとともに、電極組立体１４の一面１４ａに対向する対向面の反対側の面が蓋部材１３に対向する状態に曲げられている。絶縁部材１７は、電極組立体１４の一面１４ａ全体を絶縁部材１７外に開放させるとともに、注液孔１３ａは、電極組立体１４の一面１４ａに直交する方向から蓋部材１３を見て正極タブ群４５と負極タブ群４６が投影される領域Ｓに挟まれた位置に配置されている。
【選択図】図６【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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【図８】
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【図９】
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