(57)【要約】【課題】電極体と集電体との接合作業を容易にすることができる蓄電素子を提供する。【解決手段】電極体４００と正極集電体５００とを備える蓄電素子１０であって、正極集電体５００は、電極体４００と接合される集電部５３０と、集電部５３０とで電極体４００を挟み、かつ、集電部５３０よりもサイズが小さいクリップ部５５０と、集電部５３０及びクリップ部５５０を繋ぐ中間部５４０であって、集電部５３０及びクリップ部５５０と一体化された中間部５４０とを有し、クリップ部５５０は集電部５３０よりもサイズが小さく、クリップ部５５０は集電部５３０よりも厚みが薄い薄肉部を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極体と集電体とを備える蓄電素子であって、
前記集電体は、
前記電極体と接合される集電部と、
前記集電部とで前記電極体を挟むクリップ部と
前記集電部及び前記クリップ部を繋ぐ中間部であって、前記集電部及び前記クリップ部と一体化された中間部とを有し、
前記クリップ部は前記集電部よりもサイズが小さく、
前記クリップ部は前記集電部よりも厚みが薄い薄肉部を有する
蓄電素子。
【請求項２】
前記クリップ部は、厚み方向と直交する方向において、前記集電部よりも幅が小さい
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記集電体は、複数の前記クリップ部を有し、
前記複数のクリップ部のそれぞれは、前記集電部と接合されている
請求項１または２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記集電体及び前記電極体は、前記複数のクリップ部のそれぞれについて１つの接合部を有する
請求項３に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記中間部には、溝部及び貫通孔の少なくとも一方が形成されている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【請求項６】
電極体と集電体とを備える蓄電素子の製造方法であって、
前記集電体は、
前記電極体と接合される集電部と、
前記集電部よりもサイズが小さいクリップ部と、
前記集電部及び前記クリップ部を繋ぐ中間部であって、前記集電部及び前記クリップ部と一体化された中間部とを有し、
前記集電部と前記電極体を当接させたのちに、前記中間部を折り曲げることにより、前記集電部と前記クリップ部で前記電極体を挟み込む
蓄電素子の製造方法。
【請求項７】
前記クリップ部は、前記集電部よりも厚みが薄い薄肉部を有する
請求項６に記載の蓄電素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極体と集電体とを備える蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電極体と集電体とを備え、電極体の端部に集電体が接合された構成の蓄電素子が知られている。例えば、特許文献１には、発電要素（電極体）の端部の金属箔を複数枚積層して収容する断面略Ｖ字状の集電部を有する集電板（集電体）を備えた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２００３−１７３７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の蓄電素子では、電極体の端部の両面側に集電体の同一形状の部材を配置して電極体と集電体とを接合しているため、電極体と集電体との接合作業が困難になる場合があるという問題がある。つまり、上記従来の蓄電素子では、電極体と集電体との接合箇所の厚みが厚くなるため、接合作業が困難になる場合がある。このため、電極体の端部の片面側のみに集電体を配置する構成も考えられるが、この場合には、電極体と集電体とを接合する際に、電極体の極板の破れやたわみが生じる場合があり、接合作業が困難になる。【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電極体と集電体との接合作業を容易にすることができる蓄電素子とその製造方法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、電極体と集電体とを備える蓄電素子であって、前記集電体は、前記電極体と接合される集電部と、前記集電部とで前記電極体を挟むクリップ部と、前記集電部及び前記クリップ部を繋ぐ中間部であって、前記集電部及び前記クリップ部と一体化された中間部とを有し、前記クリップ部は前記集電部よりもサイズが小さく、前記クリップ部は前記集電部よりも厚みが薄い薄肉部を有する。【０００７】
これによれば、蓄電素子は、集電部と、クリップ部とで電極体を挟む集電体を備えており、集電部及びクリップ部は中間部とともに一体化されている。つまり、集電体とクリップ部とで電極体を挟むことで、集電体と電極体とを接合する際に、電極体の極板の破れやたわみが生じるのを抑制することができる。また、電極体に、集電部とは別体の小さなサイズのクリップが配置される構成の場合、電極体にクリップを配置する際に、静電気によってくっついた２枚のクリップを配置してしまったり、クリップが落下してしまったりするという不具合が生じる。これに対し、クリップ部は集電部と一体化されているため、当該不具合を抑制し、クリップ部を電極体に容易に配置することができる。また、クリップ部のサイズが集電部よりも小さいので、接合時のエネルギーを小さくしたり、使用する材料の量を低減したりすることができる。さらに、クリップ部が集電体よりも厚みが薄い薄肉部を有していることで、より接合作業性が向上する。このように、電極体と集電体との接合作業を容易にすることができる。【０００８】
また、前記クリップ部は、厚み方向と直交する方向において、前記集電部よりも幅が小さいことにしてもよい。【０００９】
これによれば、集電体のクリップ部は、集電部よりも幅が小さい。つまり、集電体と電極体との間の抵抗を小さくするために、集電部は、広い面積で電極体と接触するのが好ましいが、クリップ部は、集電部とで電極体を挟んで接合できればよいため、広い面積で電極体と接触する必要はない。このため、クリップ部の幅を小さくでき、集電体に使用する材料の量を低減することができる。また、クリップ部の幅が小さい場合には、クリップ部が集電体と一体化されていないと、電極体への集電体の接合時に、クリップが落下しやすくなるため、不具合が生じやすい。このため、幅が小さいクリップ部が一体化された集電体を用いることで、当該不具合が生じるのを防ぐことができる。これにより、電極体と集電体との接合作業を容易にすることができる。【００１０】
また、前記集電体は、複数の前記クリップ部を有し、前記複数のクリップ部のそれぞれは、前記集電部と接合されていることにしてもよい。【００１１】
これによれば、集電体は、複数のクリップ部のそれぞれが集電部と接合された構成を有している。ここで、本願発明者は、電極体を１つのクリップ部と集電部とで挟んで複数箇所接合すると、電極体にたわみが生じる場合があるが、クリップ部を複数に分けて順に集電部とで電極体を挟んで接合していくことで、当該たわみを抑制することができることを見出した。このため、集電体に、それぞれが集電部と接合される複数のクリップ部を形成することで、電極体のたわみを抑制することができ、電極体と集電体との接合作業を容易にすることができる。【００１２】
また、前記集電体及び前記電極体は、前記複数のクリップ部のそれぞれについて１つの接合部を有することにしてもよい。【００１３】
これによれば、蓄電素子は、複数のクリップ部のそれぞれについて１つの接合部を有している。ここで、集電体が複数のクリップ部を有していても、１つのクリップ部に複数の接合部が形成されると、電極体にたわみが生じる要因となる。このため、１つのクリップ部に１つの接合部が形成されることで、電極体のたわみをより抑制することができ、電極体と集電体との接合作業を容易にすることができる。【００１４】
また、前記中間部には、溝部及び貫通孔の少なくとも一方が形成されていることにしてもよい。【００１５】
これによれば、集電体の中間部には、溝部及び貫通孔の少なくとも一方が形成されているため、集電体を電極体に接合する際に、中間部を容易に折り曲げることができる。このため、クリップ部が集電部と一体化されていても、電極体と集電体との接合作業を容易にすることができる。【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集電体としても実現することができる。【００１７】
本発明は、電極体と集電体とを備える蓄電素子の製造方法であって、前記集電体は、前記電極体と接合される集電部と、前記集電部よりもサイズが小さいクリップ部と、前記集電部及び前記クリップ部を繋ぐ中間部であって、前記集電部及び前記クリップ部と一体化された中間部とを有し、前記集電部と前記電極体を当接させたのちに、前記中間部で折り曲げることにより、前記集電部と前記クリップ部で前記電極体を挟み込む製造方法を採用する。【００１８】
この製造方法であれば、電極体と集電体との接合作業を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明における蓄電素子によれば、電極体と集電体との接合作業を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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の容器内方に配置されている構成要素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】実施の形態に係る正極集電体の構成を示す斜視図及び断面図である。
【図５】実施の形態に係る正極集電体が電極体の正極集束部に接合される工程を示す断面図である。
【図６】実施の形態に係る接合部の構成を示す断面図である。
【図７】実施の形態の変形例に係る蓄電素子の構成を示す分解斜視図である。
【図８】実施の形態の変形例に係る正極集電体が電極体の正極集束部に接合される工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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及びその変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態及びその変形例で示される数値、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、以下の実施の形態及びその変形例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。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。
【００２２】
また、以下実施の形態での説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対の電極端子の並び方向、一対の集電体の並び方向、電極体の両端部（一対の活物質層非形成部）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。また、容器の長側面の対向方向、容器の短側面の短手方向、容器の厚さ方向、または、接合部における電極体と集電体との並び方向をＹ軸方向と定義する。また、蓄電素子の容器本体と蓋との並び方向、容器の短側面の長手方向、集電体の脚部の延設方向、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。なお、使用態様によってはＺ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Ｚ軸方向を上下方向として説明する。また、以下の説明において、例えば、Ｘ軸方向プラス側とは、Ｘ軸の矢印方向側を示し、Ｘ軸方向マイナス側とは、Ｘ軸方向プラス側とは反対側を示す。Ｙ軸方向やＺ軸方向についても同様である。
【００２３】
（実施の形態）
まず、図１〜図３を用いて、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。また、図２は、本実施の形態に係る蓄電素子１０の容器１００内方に配置されている構成要素を示す斜視図である。具体的には、図２は、蓄電素子１０から容器本体１１１を分離した状態での構成を示す斜視図である。つまり、同図は、電極体４００に正極集電体５００及び負極集電体６００を接合した後の状態を示している。また、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。つまり、同図は、電極体４００に正極集電体５００及び負極集電体６００を接合する前の状態を示している。また、同図では、容器本体１１１を省略して図示している。
【００２４】
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）等の自動車用電源や、電子機器用電源、電力貯蔵用電源などに使用される。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く、さらに、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。また、本実施の形態では、矩形状（角型）の蓄電素子１０を図示しているが、蓄電素子１０の形状は、矩形状には限定されず、円柱形状や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、正極端子２００と、負極端子３００とを備えている。また、図２及び図３に示すように、容器１００内方には、電極体４００と、正極集電体５００と、負極集電体６００とが収容されている。
【００２６】
なお、蓋体１１０と正極端子２００との間、及び蓋体１１０と正極集電体５００との間には、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いるが、同図では省略して図示している。負極側についても、同様である。また、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、図示は省略する。なお、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。また、上記の構成要素の他、正極集電体５００及び負極集電体６００の側方に配置されるスペーサ、容器１００内の圧力が上昇したときに当該圧力を開放するためのガス排出弁、または、電極体４００等を包み込む絶縁フィルムなどが配置されていてもよい。
【００２７】
容器１００は、矩形筒状で底を備える容器本体１１１と、容器本体１１１の開口を閉塞する板状部材である蓋体１１０とで構成されている。また、容器１００は、電極体４００等を内部に収容後、蓋体１１０と容器本体１１１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ものとなっている。なお、蓋体１１０及び容器本体１１１の材質は特に限定されず、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼など溶接可能な金属とすることができるが、樹脂を用いることもできる。
【００２８】
電極体４００は、正極板と負極板とセパレータとを備え、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など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、銅や銅合金など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。なお、上記集電箔として、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、正極活物質層及び負極活物質層に用いられる正極活物質及び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。また、セパレータは、例えば樹脂からなる微多孔性のシートや、不織布を用いることができる。
【００２９】
そして、電極体４００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。具体的には、電極体４００は、正極板と負極板とが、セパレータを介して、巻回軸（本実施の形態ではＸ軸方向に平行な仮想軸）の方向に互いにずらして巻回されている。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、活物質が塗工されず（活物質層が形成されず）基材層が露出した部分（活物質層非形成部）を有している。
【００３０】
つまり、電極体４００は、巻回軸方向の一端部（Ｘ軸方向プラス側の端部）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集束部４１０を有している。また、電極体４００は、巻回軸方向の他端部（Ｘ軸方向マイナス側の端部）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集束部４２０を有している。例えば、正極板及び負極板の活物質層非形成部（集電箔）の厚みは、５μｍ〜２０μｍ程度であり、これらが例えば３０〜４０枚ほど束ねられることで、正極集束部４１０及び負極集束部４２０が形成されている。なお、本実施の形態では、電極体４００の断面形状として長円形状を図示しているが、楕円形状、円形状、多角形状などでもよい。
【００３１】
正極端子２００は、電極体４００の正極板に電気的に接続された電極端子であり、負極端子３００は、電極体４００の負極板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。また、正極端子２００及び負極端子３００は、電極体４００の上方に配置された蓋体１１０に取り付けられている。具体的には、図３に示すように、正極端子２００は、突出部２１０が蓋体１１０の貫通孔１１０ａと正極集電体５００の開口部５１１とに挿入されて、かしめられることにより、正極集電体５００とともに蓋体１１０に固定される。負極端子３００についても同様である。
【００３２】
正極集電体５００は、電極体４００の正極集束部４１０と容器本体１１１の側壁との間に配置され、正極端子２００と電極体４００の正極板とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。また、負極集電体６００は、電極体４００の負極集束部４２０と容器本体１１１の側壁との間に配置され、負極端子３００と電極体４００の負極板とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。
【００３３】
具体的には、正極集電体５００及び負極集電体６００は、容器本体１１１の側壁から蓋体１１０に亘って当該側壁及び蓋体１１０に沿って屈曲状態で配置される導電性の板状部材である。正極集電体５００及び負極集電体６００は、蓋体１１０に固定的に接続（接合）されている。また、正極集電体５００及び負極集電体６００は、電極体４００の正極集束部４１０及び負極集束部４２０にそれぞれ固定的に接続（接合）されている。この構成により、電極体４００が、正極集電体５００及び負極集電体６００によって蓋体１１０から吊り下げられた状態で保持（支持）され、振動や衝撃などによる揺れが抑制される。
【００３４】
なお、正極集電体５００の材質は限定されないが、例えば、電極体４００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などで形成されている。また、負極集電体６００についても、材質は限定されないが、例えば、電極体４００の負極基材層と同様、銅または銅合金などで形成されている。
【００３５】
ここで、図２に示すように、正極集電体５００は、電極体４００の正極集束部４１０と、複数の接合部２０において接合されている。また、負極集電体６００は、電極体４００の負極集束部４２０と、複数の接合部３０において接合されている。この正極集電体５００、負極集電体６００の具体的な構成、及び、接合部２０、３０の具体的な構成について、以下に、さらに詳細に説明する。なお、正極集電体５００と負極集電体６００とは、同様の構成を有しているため、以下では、正極集電体５００及び接合部２０の構成について説明し、負極集電体６００及び接合部３０の構成の説明は省略する。
【００３６】
まず、正極集電体５００の構成（電極体４００に接合される前の状態での構成）について、説明する。図４は、本実施の形態に係る正極集電体５００の構成を示す斜視図及び断面図である。具体的には、図４の（ａ）は、電極体４００に接合される前の状態における正極集電体５００の構成を示す斜視図であり、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）の正極集電体５００をＩＶｂ−ＩＶｂ線を含むＸＹ平面に平行な面で切断した場合の断面図である。
【００３７】
これらの図に示すように、正極集電体５００は、端子接続部５１０と、延設部５２０と、集電部５３０と、中間部５４０と、クリップ部５５０とを有している。なお、本実施の形態では、正極集電体５００は、複数（３つ）のクリップ部５５０と、それに対応して複数（３つ）の中間部５４０とを有しているが、クリップ部５５０及び中間部５４０の個数は限定されない。
【００３８】
端子接続部５１０は、正極端子２００に接続（接合）される正極集電体５００の基部である。つまり、端子接続部５１０は、正極集電体５００の正極端子２００側（上側、Ｚ軸方向プラス側）に配置される矩形状かつ平板状の部位であり、正極端子２００に電気的及び機械的に接続される。なお、端子接続部５１０には、上述の正極端子２００の突出部２１０が挿入される円形状の貫通孔である開口部５１１が形成されている。
【００３９】
延設部５２０は、端子接続部５１０のＸ軸方向プラス側かつＹ軸方向マイナス側の端部から、Ｚ軸方向マイナス側に向けて延設された矩形状かつ平板状の部位であり、集電部５３０に接続される。つまり、延設部５２０は、端子接続部５１０と集電部５３０との間で電極体４００の正極集束部４１０の形状に沿って配置され、端子接続部５１０と集電部５３０とを繋ぐ部位である。
【００４０】
集電部５３０は、電極体４００と接合される正極集電体５００の脚部である。つまり、集電部５３０は、正極集電体５００の電極体４００側（下側、Ｚ軸方向マイナス側）に配置される部位であり、電極体４００と電気的に接続される。なお、集電部５３０と電極体４００は、集電部に形成される接合部２０を介して機械的に接続される。具体的には、集電部５３０は、延設部５２０の下端部からＺ軸方向マイナス側に延びる長尺状かつ平板状の部位であり、電極体４００の正極集束部４１０に接合される。さらに具体的には、集電部５３０は、正極集束部４１０のＹ軸方向マイナス側の面に当接した状態で、正極集束部４１０に接合される。
【００４１】
中間部５４０は、集電部５３０からＸ軸方向プラス側に突出して配置され、集電部５３０とクリップ部５５０との間で集電部５３０及びクリップ部５５０を繋ぐ矩形状かつ平板状の部位である。また、中間部５４０は、集電部５３０及びクリップ部５５０と一体化されている。つまり、集電部５３０、中間部５４０及びクリップ部５５０は、連続した１つの部材が加工されて形成された、同一の部材からなる一体成形品である。言い換えれば、正極集電体５００は、連続した単一の部材であり、集電部５３０、中間部５４０及びクリップ部５５０は、当該単一の部材の一部である。
【００４２】
ここで、中間部５４０には、溝部及び貫通孔の少なくとも一方が形成されている。本実施の形態では、中間部５４０には、溝部５４１が形成されている。具体的には、中間部５４０のＹ軸方向プラス側の面には、上端から下端までＺ軸方向に延びる、断面が三角形状の溝部５４１が形成されている。溝部５４１の形状が単に溝を設けただけでは、中間部５４０を折り返した際に生じる溝部５４１周辺の変形によって、集電部５３０とクリップ部５５０との隙間が正極収束部４１０の厚さよりも大きくなることもある。溝部５４１の形状が三角形状であることにより、中間部５４０を折り返した際に生じる溝部５４１周辺の変形による影響が抑制され、集電部５３０とクリップ部５５０と正極収束部４１０とが密接した状態を実現することができるので好ましい。このように、集電部５３０とクリップ部５５０と正極収束部４１０との接触状態が良いと、接合方法によらず、良好な接合条件での接合が可能となり、製造不良の改善や蓄電素子の耐振動性の向上に繋がる。
【００４３】
なお、溝部５４１の形状は三角形状以外でも良い。また、本数、長さ及び形状は特に限定されない。例えば、溝部５４１は、長さの短い溝部（凹部）であってもよいし、断続的に形成された複数の溝部（凹部）であってもよいし、並行して延びる複数本の溝部であってもよいし、断面が矩形状や円弧形状等の溝部であってもよい。また、中間部５４０には、溝部５４１に加えて、または、溝部５４１に代えて、溝部５４１が形成されている位置に、１つまたは複数の貫通孔が形成されていてもよい。
【００４４】
クリップ部５５０は、中間部５４０からＸ軸方向プラス側に突出して配置された矩形状かつ平板状の部位であり、集電部５３０よりもサイズが小さく形成されている。ここで、サイズが小さいとは、長さ、幅及び厚みのうちの少なくとも１つが小さいことを言う。または、サイズが小さいとは、体積が小さいと言い換えることもできる。つまり、クリップ部５５０は、集電部５３０よりも、Ｚ軸方向の長さ、Ｘ軸方向の幅、及び、Ｙ軸方向の厚みのうちの少なくとも１つが小さく形成されている。本実施の形態では、クリップ部５５０は、集電部５３０よりも、Ｚ軸方向の長さ、Ｘ軸方向の幅、及び、Ｙ軸方向の厚みの全てが小さく形成されている。
【００４５】
具体的には、クリップ部５５０は、集電部５３０よりも厚みが薄い薄肉部を有する。本実施の形態では、それぞれのクリップ部５５０は、全体が、集電部５３０よりも厚みが薄く形成されている。例えば、クリップ部５５０は、集電部５３０の厚みの半分以下の薄肉部である。なお、クリップ部５５０は、全体が薄いことには限定されず、クリップ部５５０の一部（接合部２０が形成される部分）が薄く形成されていることにしてもよい。
【００４６】
また、クリップ部５５０は、厚み方向（Ｙ軸方向）と直交する方向（ＸＺ平面内の方向）において、集電部５３０よりも幅が小さい。具体的には、それぞれのクリップ部５５０は、集電部５３０よりも、縦方向の幅（Ｚ軸方向の長さ）、及び、横方向の幅（Ｘ軸方向の幅）の双方ともに小さく形成されている。つまり、クリップ部５５０は、接合部２０を形成することができる大きさ以上の大きさを有していればよい。
【００４７】
なお、クリップ部５５０は、Ｚ軸方向の長さ、Ｘ軸方向の幅、及び、Ｙ軸方向の厚みの全てが集電部５３０よりも小さく形成されていなくてもよく、いずれかが集電部５３０と同じ、または集電部５３０よりも大きく形成されていてもよい。また、複数のクリップ部５５０のうちの少なくとも１つのクリップ部５５０が上記構成を満たしていればよく、いずれかのクリップ部５５０が、Ｚ軸方向の長さ、Ｘ軸方向の幅、及び、Ｙ軸方向の厚みの全てが集電部５３０よりも大きく形成されていることにしてもよい。
【００４８】
ここで、クリップ部５５０は、集電部５３０とで電極体４００を挟んで接合される部位である。具体的には、複数のクリップ部５５０のそれぞれは、集電部５３０とで電極体４００の正極集束部４１０を挟んだ状態で集電部５３０と接合されて、接合部２０が形成される。以下に、クリップ部５５０と集電部５３０とが接合されて接合部２０が形成される工程、及び、接合部２０の構成について、詳細に説明する。
【００４９】
図５は、本実施の形態に係る正極集電体５００が電極体４００の正極集束部４１０に接合される工程を示す断面図である。具体的には、図５の（ａ）は、図４の（ｂ）の正極集電体５００に正極集束部４１０を配置した状態を示し、図５の（ｂ）は、正極集束部４１０を挟み込むように図５の（ａ）の正極集電体５００の中間部５４０を折り曲げた状態を示し、図５の（ｃ）は、図５の（ｂ）の正極集電体５００及び正極集束部４１０に接合部２０を形成した状態を示している。また、図６は、本実施の形態に係る接合部２０の構成を示す断面図である。
【００５０】
まず、図５の（ａ）に示すように、正極集電体５００の集電部５３０と、電極体４００の正極集束部４１０とが、互いに当接した状態で配置される。そして、図５の（ｂ）に示すように、正極集電体５００を中間部５４０の位置で折り曲げて、集電部５３０とクリップ部５５０とで正極集束部４１０を挟み込む。この際、中間部５４０に溝部５４１が形成されているため容易に折り曲げることができる。なお、この状態においても、クリップ部５５０は、Ｘ軸方向の幅が集電部５３０よりも小さくなるように形成されている。
【００５１】
そして、図５の（ｃ）に示すように、集電部５３０とクリップ部５５０とが正極集束部４１０を挟み込んだ状態でかしめられて、接合部２０が形成される。このようにして、複数のクリップ部５５０のそれぞれについて、１つの接合部２０が形成される。つまり、正極集電体５００及び電極体４００は、複数のクリップ部５５０のそれぞれについて１つの接合部２０を有する。
【００５２】
ここで、接合部２０は、集電部５３０、正極集束部４１０及びクリップ部５５０が、これらの並び方向（本実施の形態ではＹ軸方向プラス側）に突出する凹凸構造の接合部であり、互いに嵌合されて接合されている。接合部２０は、集電部５３０と正極集束部４１０とクリップ部５５０とをかしめることによって（詳細には、クリンチかしめ接合を行うことによって）、形成することができる。この接合部２０の構成について、以下に詳細に説明する。
【００５３】
図６に示すように、集電部５３０、正極集束部４１０及びクリップ部５５０は、接合部２０においてクリップ部５５０側に向けて突出する凸部（集電部凸部５３１、電極体凸部４１１及びクリップ凸部５５１）を有している。また、当該凸部は、当該凸部の突出方向（Ｙ軸方向）と交差する方向（同図ではＸ軸方向両側）に張り出す張出部（集電体張出部５３２及び電極体張出部４１２）を有している。なお、当該凸部及び張出部は、例えば、接合部２０において、集電部５３０、正極集束部４１０及びクリップ部５５０が塑性変形することにより形成される。
【００５４】
具体的には、接合部２０において、集電部５３０は、正極集束部４１０に向けて突出した集電部凸部５３１を有している。集電部凸部５３１は、集電部５３０と正極集束部４１０との接合面（ＸＺ平面に平行な面）と直交する方向（Ｙ軸方向）に突出した円筒形状の凸部である。言い換えれば、集電部凸部５３１は、集電部５３０の外面から、正極集束部４１０に向けて凹んだ形状を有している。また、集電部凸部５３１は、集電部凸部５３１の突出方向（Ｙ軸方向）と交差する方向に突出した集電体張出部５３２を有している。本実施の形態では、集電体張出部５３２は、当該突出方向と直交する方向に全周に亘って突出している。
【００５５】
また、接合部２０において、電極体４００の正極集束部４１０は、クリップ部５５０に向けて突出した電極体凸部４１１を有している。電極体凸部４１１は、正極集束部４１０とクリップ部５５０との接合面（ＸＺ平面に平行な面）と直交する方向（Ｙ軸方向）に突出した円筒形状の凸部である。言い換えれば、電極体凸部４１１は、正極集束部４１０の集電部５３０側の面から、クリップ部５５０に向けて凹んだ形状を有している。また、電極体凸部４１１は、電極体凸部４１１の突出方向（Ｙ軸方向）と交差する方向に突出した電極体張出部４１２を有している。本実施の形態では、電極体張出部４１２は、当該突出方向と直交する方向に全周に亘って突出している。
【００５６】
また、接合部２０において、クリップ部５５０は、正極集束部４１０から離れる方向に向けて突出したクリップ凸部５５１を有している。クリップ凸部５５１は、正極集束部４１０とクリップ部５５０との接合面（ＸＺ平面に平行な面）と直交する方向（Ｙ軸方向）に突出した円筒形状の凸部である。言い換えれば、クリップ凸部５５１は、クリップ部５５０の正極集束部４１０側の面から、正極集束部４１０から離れる方向に向けて凹んだ形状を有している。クリップ凸部５５１は、クリップ凸部５５１の突出方向（Ｙ軸方向）と交差する方向の端部に、クリップ端部５５２を有している。
【００５７】
なお、集電部凸部５３１、電極体凸部４１１、クリップ凸部５５１、集電体張出部５３２及び電極体張出部４１２の突出方向は、上記の方向には限定されず、上記の方向から傾いた方向であってもよく、また、突出形状についても上記には限定されない。また、クリップ端部５５２についても、クリップ凸部５５１の突出方向（Ｙ軸方向）と交差する方向（外方）に突出していてもよいが、外方に突出させない構成とすることで、接合作業後に、接合部２０を、接合器具のダイから取り外しやすくすることができる。このため、クリップ端部５５２の幅（同図ではＸ軸方向の幅）は、先端に向かうほど小さくなっている。
【００５８】
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、集電部５３０と、集電部５３０よりもサイズが小さいクリップ部５５０とで電極体４００を挟む正極集電体５００を備えており、集電部５３０及びクリップ部５５０は中間部５４０とともに一体化されている。つまり、クリップ部５５０は、集電部５３０よりもサイズが小さいため、接合時のエネルギーを小さくしたり、使用する材料の量を低減したりすることができる。これにより、電極体４００と正極集電体５００との接合作業を容易にすることができる。
【００５９】
また、正極集電体５００とクリップ部５５０とで電極体４００を挟むことで、正極集電体５００と電極体４００とを接合する際に、電極体４００の極板の破れやたわみが生じるのを抑制することができる。これにより、電極体４００と正極集電体５００との接合作業を容易にすることができる。
【００６０】
また、電極体４００に、集電部５３０と別体の小さなサイズのクリップが配置される構成の場合、電極体４００にクリップを配置する際に、静電気によってくっついた２枚のクリップを配置してしまったり、クリップが落下してしまったりするという不具合が生じる。このことは、上記特許文献１のように電極体の端部を同一形状の部材で挟むという概念からは想到できなかった問題である。これに対し、クリップ部５５０は集電部５３０と一体化されているため、当該不具合を抑制し、クリップ部５５０を電極体４００に容易に配置することができる。これにより、電極体４００と正極集電体５００との接合作業を容易にすることができる。
【００６１】
また、正極集電体５００のクリップ部５５０は、薄肉部となっている。つまり、電極体４００との接合が行われる集電部５３０は、一般的に厚みが厚く形成されているため、接合作業を容易に行うには、クリップ部５５０を薄肉部とするのが好ましい。つまり、かしめによる接合の場合には、クリップ部５５０の厚みが厚いと、集電部５３０と電極体４００とを含めた全体の厚みが厚くなり、接合し難くなるため、クリップ部５５０に薄肉部を形成するのが好ましい。また、かしめ接合の場合の薄肉部の厚さは、集電部５３０の３／１０以上が好ましく、４／５以下が好ましい。
【００６２】
超音波溶接やレーザ溶接等でも、厚みが薄い側からでないと接合作業が困難であるため、集電部５３０の厚みが厚い場合には、クリップ部５５０に薄肉部を形成しておくのが好ましい。薄肉部が存在することにより、超音波やレーザの出力を小さくしても接合することが可能となり、金属粉、溶接チリ等による金属コンタミの抑制や、接合部の過度の過熱を抑制することができる。このように、クリップ部５５０に薄肉部を形成することで、電極体４００と正極集電体５００との接合作業を容易に行うことができる。超音波溶接やレーザ溶接等を用いる場合の薄肉部の厚さは、集電部５３０の１／１０以上が好ましい。また、集電部５３０の１／２以下が好ましく、１／３以下がより好ましい。薄肉部は電極体４００とクリップ部５５０が接合される場所に形成されていれば良く、薄肉部の数や形状は任意である。すなわち、薄肉部はクリップ部５５０の一部でもよく、クリップ部５５０の全体が薄くなっていても良く、クリップ部５５０に複数の薄肉部が形成されていても良い。
【００６３】
また、クリップ部５５０の厚みが薄い場合には、クリップ部５５０が正極集電体５００と一体化されていないと、電極体４００への正極集電体５００の接合時に、静電気によって２枚のクリップがくっつきやすく、また、クリップが落下しやすくなるため、不具合が生じやすい。このため、厚みが薄いクリップ部５５０が一体化された正極集電体５００を用いることで、当該不具合が生じるのを防ぐことができる。これらにより、電極体４００と正極集電体５００との接合作業を容易にすることができる。
【００６４】
また、正極集電体５００のクリップ部５５０は、集電部５３０よりも幅が小さい。つまり、正極集電体５００と電極体４００との間の抵抗を小さくするために、集電部５３０は、広い面積で電極体４００と接触するのが好ましいが、クリップ部５５０は、集電部５３０とで電極体４００を挟んで接合できればよいため、広い面積で電極体４００と接触する必要はない。このため、クリップ部５５０の幅を小さくでき、正極集電体５００に使用する材料の量を低減することができる。また、クリップ部５５０の幅が小さい場合には、クリップ部５５０が正極集電体５００と一体化されていないと、電極体４００への正極集電体５００の接合時に、クリップが落下しやすくなるため、不具合が生じやすい。このため、幅が小さいクリップ部５５０が一体化された正極集電体５００を用いることで、当該不具合が生じるのを防ぐことができる。これにより、電極体４００と正極集電体５００との接合作業を容易にすることができる。
【００６５】
また、正極集電体５００は、複数のクリップ部５５０のそれぞれが集電部５３０と接合された構成を有している。ここで、本願発明者は、電極体４００を１つのクリップ部５５０と集電部５３０とで挟んで複数箇所接合すると、電極体４００にたわみが生じる場合があるが、クリップ部５５０を複数に分けて順に集電部５３０とで電極体４００を挟んで接合していくことで、当該たわみを抑制することができることを見出した。このため、正極集電体５００に、それぞれが集電部５３０と接合される複数のクリップ部５５０を形成することで、電極体４００のたわみを抑制することができ、電極体４００と正極集電体５００との接合作業を容易にすることができる。
【００６６】
また、蓄電素子は、複数のクリップ部５５０のそれぞれについて１つの接合部２０を有している。ここで、正極集電体５００が複数のクリップ部５５０を有していても、１つのクリップ部５５０に複数の接合部２０が形成されると、電極体４００にたわみが生じる要因となる。このため、１つのクリップ部５５０に１つの接合部２０が形成されることで、電極体４００のたわみをより抑制することができ、電極体４００と正極集電体５００との接合作業を容易にすることができる。
【００６７】
また、正極集電体５００の中間部５４０には、溝部５４１（及び貫通孔の少なくとも一方）が形成されているため、正極集電体５００を電極体４００に接合する際に、正極集電体５００を集電部５３０とクリップ部５５０との間で容易に折り曲げることができる。このため、クリップ部５５０が集電部５３０と一体化されていても、電極体４００と正極集電体５００との接合作業を容易にすることができる。
【００６８】
なお、負極集電体６００側についても、正極集電体５００側と同様の構成を有するため、同様の効果を奏することができる。
【００６９】
（変形例）
次に、上記実施の形態の変形例について、説明する。上記実施の形態では、電極体４００は、いわゆる縦巻型の電極体であることとした。しかし、本変形例では、電極体は、いわゆる横巻型の電極体である。
【００７０】
図７は、本実施の形態の変形例に係る蓄電素子１０ａの構成を示す分解斜視図である。なお、同図は、電極体４００ａに接合される前の状態における正極集電体５００ａの構成を示している。また、図８は、本実施の形態の変形例に係る正極集電体５００ａが電極体４００ａの正極集束部４１０ａに接合される工程を示す断面図である。具体的には、図８の（ａ）は、図７の正極集電体５００ａを、ＶＩＩＩａ−ＶＩＩＩａ線を含むＹＺ平面に平行な面で切断した場合の断面図に、正極集束部４１０を配置した状態を示している。また、図８の（ｂ）は、図８の（ａ）の正極集電体５００ａの中間部５４０ａを、正極集束部４１０ａを挟み込むように折り曲げた状態を示している。また、図８の（ｃ）は、図８の（ｂ）の正極集電体５００ａ及び正極集束部４１０ａに、接合部２０ａを形成した状態を示している。
【００７１】
まず、図７に示すように、本変形例に係る蓄電素子１０ａは、上記実施の形態に係る蓄電素子１０が備える電極体４００、正極集電体５００及び負極集電体６００に代えて、電極体４００ａ、正極集電体５００ａ及び負極集電体６００ａを備えている。
【００７２】
電極体４００ａは、正極板及び負極板が、Ｚ軸方向に平行な巻回軸まわりに巻回されて形成されている。また、電極体４００ａは、正極板及び負極板に上方に突出するタブを有しており、正極板のタブが積層されて正極集束部４１０ａが形成され、負極板のタブが積層されて負極集束部４２０ａが形成されている。電極体４００ａは、この正極集束部４１０ａ及び負極集束部４２０ａが正極集電体５００ａ及び負極集電体６００ａと接合されることで、正極集電体５００ａ及び負極集電体６００ａと電気的に接続される。なお、本実施の形態では、電極体４００ａの断面形状として長円形状を図示しているが、楕円形状、円形状、多角形状などでもよい。
【００７３】
次に、正極集電体５００ａ及び負極集電体６００ａの構成について、詳細に説明する。ただし、正極集電体５００ａと負極集電体６００ａとは、同様の構成を有しているため、以下では、正極集電体５００ａの構成について説明し、負極集電体６００ａの構成の説明は省略する。
【００７４】
図８の（ａ）に示すように、正極集電体５００ａは、集電部５３０ａと、中間部５４０ａと、クリップ部５５０ａとを有している。集電部５３０ａは、電極体４００ａの正極集束部４１０ａと接合される矩形状かつ平板状の部位である。中間部５４０ａは、集電部５３０ａとクリップ部５５０ａとの間で集電部５３０ａ及びクリップ部５５０ａを繋ぐ板状の部位であり、集電部５３０ａ及びクリップ部５５０ａと一体化されている。クリップ部５５０ａは、中間部５４０ａから突出して配置された矩形状かつ平板状の部位であり、集電部５３０ａよりもサイズが小さく形成されている。
【００７５】
具体的には、クリップ部５５０ａは、厚み（図８の（ａ）ではＹ軸方向の厚み、図８の（ｂ）ではＺ軸方向の厚み）が、集電部５３０ａの厚み（Ｚ軸方向の厚み）よりも薄い薄肉部である。なお、中間部５４０ａも、集電部５３０ａよりも厚みが薄い薄肉部である。また、クリップ部５５０ａは、幅（図８の（ａ）ではＺ軸方向の幅、図８の（ｂ）ではＹ軸方向の幅）が、集電部５３０ａの幅（Ｙ軸方向の幅）よりも小さく形成されている。なお、クリップ部５５０ａは、長さ（Ｘ軸方向の長さ）については、集電部５３０ａの長さ（Ｘ軸方向の長さ）と同等の大きさを有しているが、集電部５３０ａの長さよりも小さく形成されていてもよい。また、クリップ部５５０ａは、厚みまたは幅が、集電部５３０ａよりも大きく形成されていてもよい。また、中間部５４０ａは、上記実施の形態の中間部５４０のように、薄肉部ではなくて溝部等が形成されている構成でもよい。
【００７６】
このような構成の正極集電体５００ａにおいて、まず、図８の（ａ）に示すように、集電部５３０ａと正極集束部４１０ａとが、当接した状態で配置される。そして、図８の（ｂ）に示すように、正極集電体５００ａを中間部５４０ａの位置で折り曲げて、集電部５３０ａとクリップ部５５０ａとで正極集束部４１０ａを挟み込む。この際、中間部５４０ａは薄肉部であるため容易に折り曲げることができる。なお、この状態においても、クリップ部５５０ａは、Ｙ軸方向の幅が集電部５３０ａよりも小さくなるように形成されている。そして、図８の（ｃ）に示すように、集電部５３０ａとクリップ部５５０ａとが正極集束部４１０ａを挟み込んだ状態で、超音波溶接や抵抗溶接等で溶接接合されて、接合部２０ａが形成される。
【００７７】
以上のように、本変形例に係る蓄電素子１０ａ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。
【００７８】
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るものではない。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って制限的なものではないと考えられるべきである。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ことが意図される。
【００７９】
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、１つのクリップ部について、１つの接合部が形成されることとした。しかし、１つのクリップ部に複数の接合部が形成されていることにしてもよい。
【００８０】
また、上記実施の形態のように複数のクリップ部５５０が設けられている場合には、複数のクリップ部５５０のうちのいずれかのクリップ部５５０が、他のクリップ部５５０と異なる長さ、幅または厚みを有していてもよい。例えば、複数のクリップ部５５０のうち、少なくとも１つのクリップ部５５０は、他のクリップ部５５０と厚みが異なることにしてもよい。つまり、複数のクリップ部５５０において、異なる接合方法で接合を行いたいような場合に、接合箇所が接合方法に適した厚みになるように、クリップ部５５０の厚みを異ならせて形成することが考えられる。例えば、一方のクリップ部５５０ではクリンチかしめで接合し、他方のクリップ部５５０では超音波溶接等で接合する場合、それぞれのクリップ部５５０を最適な厚みに形成することにしてもよい。
【００８１】
つまり、例えば超音波溶接による接合では、クリップ部５５０の厚みを薄くして、薄い側から接合作業を行うのが好ましいが、かしめによる接合では、電極体４００を挟み込むためにクリップ部５５０はある程度厚い方が好ましい。また、例えば、超音波溶接による接合をかしめによる接合で挟むなど、異なる位置に異なる接合形態を施すことで、最適な接合を実現できる場合がある。このように、クリップ部５５０の厚みを異ならせることで、異なる位置に異なる接合形態を施すことができるため、電極体４００と正極集電体５００とを最適な形態で接合することができる。
【００８２】
また、上記実施の形態では、接合部２０は、正極集電体５００が電極体４００及びクリップ部５５０に向けて突出した凹凸構造の接合部であることとした。しかし、接合部２０は、クリップ部５５０及び電極体４００が正極集電体５００に向けて突出した凹凸構造の接合部であることにしてもよい。例えばクリップ部５５０の方が正極集電体５００よりも厚いような場合には、この構成の方が好ましい。
【００８３】
また、上記実施の形態では、正極集電体５００は１本の集電部５３０を有していることとしたが、集電部５３０の本数は限定されず、正極集電体５００は、２本以上の集電部５３０を有していることにしてもよい。
【００８４】
また、上記実施の形態では、電極体４００は、巻回軸が蓋体１１０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。また、上記変形例では、電極体４００ａは、巻回軸が蓋体１１０に垂直となるいわゆる横巻きの巻回型電極体であることとした。しかし、電極体４００の形状は巻回型に限らず、平板状極板を積層したスタック型や、極板を蛇腹状に折り畳んだ形状などであってもよい。
【００８５】
また、上記実施の形態では、正極集電体５００と電極体４００とを接合する例として、クリンチかしめ接合を例示した。また、上記変形例では、正極集電体５００ａと電極体４００ａとを接合する例として、超音波溶接や抵抗溶接等の溶接接合を例示した。しかし、これには限定されず、上記実施の形態において、上記変形例のように、超音波溶接や抵抗溶接等の溶接接合によって接合部２０を形成してもよい。また、上記変形例において、上記実施の形態のように、クリンチかしめ接合によって接合部２０ａを形成してもよい。または、レーザ溶接やリベットを用いた接合などによって、接合部を形成することにしてもよい。
【００８６】
また、上記実施の形態及びその変形例では、正極集電体及び負極集電体の双方が、上記の構成を有していることとしたが、正極集電体または負極集電体が上記の構成を有していないことにしてもよい。
【００８７】
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。
【００８８】
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正極集電体としても実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
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。
【符号の説明】
【００９０】
１０、１０ａ  蓄電素子
２０、２０ａ、３０  接合部
４００、４００ａ  電極体
５００、５００ａ  正極集電体
５３０、５３０ａ  集電部
５４０、５４０ａ  中間部
５４１  溝部
５５０、５５０ａ  クリップ部
【図１】
2018235768.tif 000003
【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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【国際調査報告】
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