(57)【要約】      （修正有）【課題】安全対策電極ユニットの溶接性の向上が図られた蓄電装置を提供する。【解決手段】二次電池１０は、ケース１２と、ケース１２に収容された電極組立体２０と、電極組立体２０の正極２２Ａと電気的に接続される正極導電部材と、電極組立体２０の負極２２Ｂと電気的に接続される負極導電部材とで構成される、一対の導電部材と、電極組立体２０の外側に積層されて、電極組立体２０とケース１２との間に介在する安全対策電極ユニット３０とを備え、安全対策電極ユニット３０が、正極導電部材に溶接される第１の金属箔３２Ａと、負極導電部材に溶接される第２の金属箔３２Ｂとを有し、第１の金属箔３２Ａおよび第２の金属箔３２Ｂが、本体部３２１と、該本体部３２１の縁部に形成されたタブ部３２２とを備え、タブ部３２２の少なくとも一部が本体部３２１よりも薄い。【選択図】図１
2014093150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケースに収容され、金属箔に正極活物質を塗工してなる正極と金属箔に負極活物質を塗工してなる負極とが、セパレータを介して積層された電極組立体と、
前記電極組立体の正極と電気的に接続される正極導電部材と、前記電極組立体の負極と電気的に接続される負極導電部材とで構成される、一対の導電部材と、
前記電極組立体の外側に積層されて、前記電極組立体と前記ケースとの間に介在する安全対策電極ユニットとを備え、
前記安全対策電極ユニットが、前記正極導電部材に溶接される第１の金属箔と、前記負極導電部材に溶接される第２の金属箔と、前記第１の金属箔と前記第２の金属箔との間に介在する絶縁層とを有し、
前記第１の金属箔および前記第２の金属箔の少なくともいずれか一方が、前記電極組立体の活物質塗工領域に対向する本体部と、該本体部の縁部に形成された溶接部とを備え、前記溶接部の少なくとも一部が前記本体部よりも薄い、蓄電装置。
【請求項２】
前記溶接部が均一な厚さであり、前記溶接部全体が前記本体部よりも薄い、請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記第１の金属箔および前記第２の金属箔の両方が、前記溶接部の少なくとも一部が前記本体部よりも薄い、請求項１または２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記蓄電装置が二次電池である、請求項１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、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、蓄電装置の一種である二次電池としては、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などがよく知られている。このような二次電池は、蓄電要素である電極組立体がケースに収容された構成を有する。電極組立体は、アルミ箔等の金属箔に正極活物質を塗工してなる正極と、銅箔等の金属箔に負極活物質を塗工してなる負極とが、セパレータを介して積層されたものである。また、二次電池は、外部に電力を取り出すための一対の電極端子を備え、その正極端子に電極組立体の正極が導電部材を介して接続され、その負極端子に電極組立体の負極が導電部材を介して接続される。
【０００３】
下記特許文献１には、上述のような二次電池において、電極組立体の両外側に、活物質が塗工されていない一対の金属箔を有する電極ユニット（以下、安全対策電極ユニットと称す。）を重ね合わせるとともに、この電極ユニットの一方の金属箔を正極端子まで延びる導電部材に、他方の金属箔を負極端子まで延びる導電部材に接続する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−６８１５６号公報
【特許文献２】特開平９−８２３３２号公報
【特許文献３】特開２００２−２６０６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の二次電池においては、以下に示すような問題があった。すなわち、上述した安全対策電極ユニットの金属箔の導電部材への接続には、抵抗溶接が用いられるが、溶接箇所からの熱拡散が大きい場合には、溶接不良等の不具合が生じる。
【０００６】
このような問題は、二次電池だけでなく、電気二重層キャパシタ等のその他の蓄電装置においても同様に生じる。
【０００７】
そこで、本発明は、安全対策電極ユニットの溶接性の向上が図られた蓄電装置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】
【０００８】
本発明に係る蓄電装置は、ケースと、ケースに収容され、金属箔に正極活物質を塗工してなる正極と金属箔に負極活物質を塗工してなる負極とが、セパレータを介して積層された電極組立体と、電極組立体の正極と電気的に接続される正極導電部材と、電極組立体の負極と電気的に接続される負極導電部材とで構成される、一対の導電部材と、電極組立体の外側に積層されて、電極組立体とケースとの間に介在する安全対策電極ユニットとを備え、安全対策電極ユニットが、正極導電部材に溶接される第１の金属箔と、負極導電部材に溶接される第２の金属箔と、第１の金属箔と第２の金属箔との間に介在する絶縁層とを有し、第１の金属箔および第２の金属箔の少なくともいずれか一方が、電極組立体の活物質塗工領域に対向する本体部と、該本体部の縁部に形成された溶接部とを備え、溶接部の少なくとも一部が本体部よりも薄い。
【０００９】
この蓄電装置においては、第１の金属箔および第２の金属箔の少なくともいずれか一方において、溶接部の少なくとも一部が、本体部よりも薄くすることで、溶接部における熱容量の低減が図られている。このような熱容量の小さな溶接部によれば、溶接部を短時間で溶接温度まで上昇させることができ、かつ、溶接時の溶接部の熱拡散（タブ部への熱の逃げ）が抑えられる。したがって、本発明に係る蓄電装置によれば、本体部の厚さと溶接部の厚さとが均一である従来の金属箔に比べて、溶接性の向上が図られている。
【００１０】
また、溶接部が均一な厚さであり、溶接部全体が本体部よりも薄い態様であってもよい。この場合、溶接部の一部が薄い場合よりも、溶接部の熱容量が低減するため、溶接性がより向上する。
【００１１】
また、第１の金属箔および第２の金属箔の両方が、溶接部の少なくとも一部が本体部よりも薄い態様であってもよい。この場合、第１の金属箔および第２の金属箔の両方において、溶接時の熱拡散が抑えられるため、溶接性がさらに向上する。
【００１２】
さらに、蓄電装置が二次電池である態様であってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、安全対策電極ユニットの溶接性の向上が図られた蓄電装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る二次電池の構成を示した概略断面図である。
【図２】図２は、図１の二次電池の電極組立体と安全対策電極ユニットとの接続を示した図であり、正極のタブが存在する位置における断面図である。
【図３】図３は、安全対策電極ユニットの金属箔の平面形状を示した図であり、（ａ）が第１の金属箔、（ｂ）が第２の金属箔を示している。
【図４】図４は、図１の二次電池における釘刺しの様子を示した図である。
【図５】図５は、図４の釘刺し時における安全対策電極ユニットを流れる電流の様子を示した図である。
【図６】図６は、図３とは異なる形状の金属箔を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
【００１６】
まず、本発明の実施形態に係る蓄電装置としての二次電池１０の構成について、図１および図２を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１に示すように、二次電池１０は、ケース１２を備えている。ケース１２は、金属（例えばステンレスやアルミニウムなど）で構成されており、その内側面には絶縁層１４が形成されている。
【００１８】
ケース１２内には、電極組立体２０が収容されている。電極組立体２０は、正極２２Ａおよび負極２２Ｂが層状（積層構造）に１０〜１００層程度積層されたものであり、充電により蓄えた電力を供給する。なお、負極２２Ｂは、袋状のセパレータ（隔膜）２７で覆われており、このセパレータ２７により、正極２２Ａと負極２２Ｂとが絶縁されている。なお、セパレータ２７は、袋状に限らず、正極２２Ａと負極２２Ｂとの間に介在するシート状のセパレータであってもよい。
【００１９】
正極２２Ａは、正極金属箔２３に正極活物質２４が塗工された構成を有している。正極金属箔２３は、厚さ８〜２０μｍ程度（たとえば厚さ１５μｍ）のアルミ箔で構成されており、その一端部にタブ２３１を有する。このタブ２３１は、正極活物質が塗工されていない未塗工部分であり、正極金属箔２３はこのタブ２３１において正極導電部材４０Ａに重ねられて溶接される。
【００２０】
負極２２Ｂは、負極金属箔２５に負極活物質２６が塗工された構成を有している。負極金属箔２５は、厚さ８〜２０μｍ程度（たとえば、厚さ１０μｍ）の銅箔で構成されており、正極金属箔２３同様、その一端部にタブ２５１を有する。このタブ２５１は、負極活物質が塗工されていない未塗工部分であり、負極金属箔２５はこのタブ２５１において負極導電部材４０Ｂに重ねられて溶接される。
【００２１】
なお、図２に示すように、電極組立体２０において、正極２２Ａの正極活物質２４が塗工される領域と負極２２Ｂの負極活物質が塗工される領域とは同一の領域であり、以下の説明では、この領域を活物質塗工領域２８と称す。
【００２２】
また、ケース１２内には、上述した電極組立体２０の外側に積層され、電極組立体２０とケース１２との間に介在する安全対策電極ユニット３０が収容されている。なお、安全対策電極ユニット３０は、電極組立体２０の両面に（すなわち、図１に示した上面だけでなく、下面にも）設けられているが、以下では、上面に設けられている安全対策電極ユニット３０についてのみ説明する。
【００２３】
安全対策電極ユニット３０は、第１の金属箔３２Ａと、第２の金属箔３２Ｂと、第１の金属箔３２Ａと第２の金属箔３２Ｂとの間に介在する絶縁層３４とで構成されている。
【００２４】
第１の金属箔３２Ａは、上述した正極金属箔２３を構成する金属箔と同一種類の金属で構成された金属箔であって、正極活物質２４が塗工されていない金属箔（未塗工箔）である。第１の金属箔３２Ａは、図３（ａ）に示す平面形状のとおり、本体部３２１とタブ部３２２とで構成されている。本体部３２１は、上述した電極組立体２０の活物質塗工領域２８の形状に対応した長方形状である。第１の金属箔３２Ａは、その本体部３２１が、電極組立体２０の活物質塗工領域２８に対向するように位置合わせされる。また、本体部３２１は、図１に示すように、その厚さが均一であり、本体部全体に亘って均一厚さＤ１となっている。タブ部３２２は、抵抗溶接がおこなわれる溶接部である。タブ部３２２は、その形状が四角形状であり、かつ、本体部３２１の長辺に相当する縁部から突出している。また、タブ部３２２は、図１に示すように、その厚さが均一であり、タブ部全体に亘って均一厚さＤ２となっている。第１の金属箔３２Ａにおいては、タブ部３２２が、正極金属箔２３のタブ２３１に重ねられ、かつ、正極導電部材４０Ａに重ねられて、溶接箇所Ｗ（すなわち、タブ部３２２の溶接箇所Ｗ２、正極金属箔２３のタブ２３１の溶接箇所Ｗ１および正極導電部材４０Ａの溶接箇所Ｗ３）において抵抗溶接される。
【００２５】
第２の金属箔３２Ｂは、上述した負極金属箔２５を構成する金属箔と同一種類の金属で構成された金属箔であって、負極活物質２６が塗工されていない金属箔（未塗工箔）である。第２の金属箔３２Ｂは、図３（ｂ）に示す平面形状のとおり、第１の金属箔３２Ａ同様、本体部３２３とタブ部３２４とで構成されている。第２の金属箔３２Ｂも、その本体部３２３が、電極組立体２０の活物質塗工領域２８に対向するように位置合わせされる。ただし、第２の金属箔３２Ｂのタブ部３２４は、その突出位置が、第１の金属箔３２Ａのタブ部３２２と異なっており、タブ部３２２、３２４同士が重ならない位置関係となっている。また、第２の金属箔３２Ｂにおいても、本体部３２３が均一厚さＤ１、タブ部３２４が均一厚さＤ２となっている。第２の金属箔３２Ｂにおいては、タブ部３２４が、負極金属箔２５のタブ２５１に重ねられ、かつ、負極導電部材４０Ｂに重ねられて、溶接箇所Ｗ（すなわち、タブ部３２４の溶接箇所Ｗ２、負極金属箔２５のタブ２５１の溶接箇所Ｗ１および負極導電部材４０Ｂの溶接箇所Ｗ３）において抵抗溶接される。
【００２６】
上述した第１の金属箔３２Ａおよび第２の金属箔３２Ｂにおいて、タブ部３２２、３２４を本体部３２１、３２３より薄くする方法としては、タブ部の厚さと本体部の厚さとが均一である金属箔を準備し、タブ部の部分だけを選択的に圧延（プレス）加工や切削加工、エッチング加工等を施す方法がある。
【００２７】
次に、図２を参照しつつ、上述した二次電池１０の電極組立体２０と安全対策電極ユニット３０との接続について説明する。なお、図２は、正極２２Ａのタブ２３１の位置における断面図であるため、負極２２Ｂのタブ２５１は図示されていない。
【００２８】
安全対策電極ユニット３０は、電極組立体２０と極性ごとに電気的に接続される。すなわち、安全対策電極ユニット３０の第１の金属箔３２Ａは電極組立体２０の正極２２Ａに接続され、第２の金属箔３２Ｂは電極組立体２０の負極２２Ｂに接続される。さらに、第１の金属箔３２Ａのタブ部３２２および正極２２Ａのタブ２３１は、図示しない正極端子に接続された正極導電部材４０Ａに重ね合わされて抵抗溶接される。
【００２９】
なお、負極の電気的接続も、正極の電気的接続と同様であるため、その説明は省略する。第２の金属箔３２Ｂのタブ部３２４および負極２２Ｂのタブ２５１については、図示しない負極端子に接続された負極導電部材４０Ｂに重ね合わされて抵抗溶接される。
【００３０】
上記抵抗溶接は、電圧制御溶接および電流制御溶接のいずれでおこなってもよい。たとえば、正極の溶接を電流制御溶接でおこない、負極の溶接を電圧制御溶接でおこなってもよい。溶接時には、数平方ミリ程度の面積の溶接箇所Ｗに、数千Ｎの圧力を付加して、数ミリ秒から数秒の時間だけ電流を流す。
【００３１】
続いて、二次電池１０がケース外部から衝撃をうける状況の一例として、二次電池１０が釘刺しされたときについて、図４および図５を参照しつつ説明する。
【００３２】
二次電池１０に、ケース外部から、電極組立体２０の厚さ方向に沿って釘５０が刺さり、その釘５０が電極組立体２０の正極２２Ａおよび負極２２Ｂを貫く場合、電極組立体２０の短絡が生じる。
【００３３】
ただし、二次電池１０においては、ケース１２と電極組立体２０との間に介在する安全対策電極ユニット３０を備えているため、釘５０は、電極組立体２０に達する前に安全対策電極ユニット３０を貫く。その結果、図５に示すように、正極導電部材４０Ａおよび正極２２Ａと接続された第１の金属箔３２Ａと、負極導電部材４０Ｂおよび負極２２Ｂに接続された第２の金属箔３２Ｂとの間で短絡が生じて、電極組立体２０の電池残量が減少する。そのため、その後に、電極組立体２０の短絡が生じたとしても、電極組立体２０に大電流は流れず、異常発熱や発火等が生じる事態が抑制される。
【００３４】
特に、安全対策電極ユニット３０によれば、溶接部であるタブ部３２２、３２４の厚さＤ２が、本体部３２１、３２３の厚さＤ１よりも薄い（Ｄ２＜Ｄ１）ため、タブ部３２２、３２４における熱容量の低減が図られている。このような熱容量の小さなタブ部３２２、３２４によれば、タブ部３２２、３２４を短時間で溶接温度まで上昇させることができ、かつ、溶接時のタブ部３２２、３２４の熱拡散（タブ部３２２、３２４への熱の逃げ）が抑えられる。したがって、二次電池１０によれば、本体部３２１、３２３の厚さとタブ部３２２、３２４の厚さとが均一である従来の金属箔に比べて、溶接性の向上が図られている。
【００３５】
なお、タブ部３２２、３２４は、必ずしも全体の厚さがＤ２である必要はなく、タブ部３２２、３２４の一部のみが本体部３２１、３２３の厚さＤ１より薄い態様であってもよい。この場合でも、タブ部３２２、３２４の熱容量が低減するため、上述した効果が得られる。また、上述した実施形態では、第１の金属箔３２Ａおよび第２の金属箔３２Ｂの両方において、タブ部３２２、３２４の厚さＤ２が本体部３２１、３２３の厚さＤ１より薄い態様を示したが、第１の金属箔３２Ａおよび第２の金属箔３２Ｂのうちの一方のおいてのみ、タブ部３２２、３２４の厚さＤ２を本体部３２１、３２３の厚さＤ１より薄くしてもよい。この場合でも、一方の金属箔３２Ａ、３２Ｂにおいては、溶接時の熱拡散が抑えられるため、溶接性の向上が図られる。
【００３６】
また、上述した実施形態における第１の金属箔３２Ａおよび第２の金属箔３２Ｂの形状、溶接部としてタブ部３２２、３２４を備える形状としたが、溶接部はタブ部以外の形状であってもよい。たとえば、図６に示す金属箔３２Ｃのように、溶接部３２５が、長方形の本体部３２１の長辺に相当する縁部の一部であってもよい。この溶接部３２５も、タブ部３２２同様、本体部３２１の厚さＤ１よりも薄い厚さＤ２であり、本体部３２１の縁部の一部を選択的に圧延加工や切削加工、エッチング加工等を施して形成される。
【００３７】
このような溶接部３２５であっても、熱容量の低減が図られていることから、当然に、上述したタブ部３２２と同様の効果を奏する。
【００３８】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。たとえば、蓄電装置は、二次電池に限らず、その他の蓄電装置（たとえば電気二重層キャパシタ等）であってもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０…二次電池、１２…ケース、２０…電極組立体、２２Ａ…正極、２２Ｂ…負極、２７…セパレータ、３０…安全対策電極ユニット、３２Ａ…第１の金属箔、３２Ｂ…第２の金属箔、３２１…本体部、３２２…タブ部、３２５…溶接部、３４…絶縁層、４０Ａ、４０Ｂ…導電部材、５０…釘。
【図１】
2014093150.tif 000003
【図２】
2014093150.tif 000004
【図３】
2014093150.tif 000005
【図４】
2014093150.tif 000006
【図５】
2014093150.tif 000007
【図６】
2014093150.tif 000008