(57)【要約】【課題】電極への電解液の供給を円滑に行うことができるセパレータ及びこのセパレータを備えた二次電池を提供する。【解決手段】セパレータ２は、二次電池における、正極と負極との間に配置される。セパレータ２は、その外周縁部に開口した外周開口部２１１と、正極側の面に開口した正極側開口部２１２と、負極側の面に開口した負極側開口部２１４と、開口部２１２、２１４同士を連通させる接続流路部２１３とを備えた電解液流路２１を有している。正極側開口部２１２、負極側開口部２１４及び接続流路部２１３は、正極が配置される側から視た平面視において、セパレータ２を貫通した貫通穴が形成されないように配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池における、正極と負極との間に介在するセパレータであって、
その側周面に開口した外周開口部と、上記正極側の面に開口した正極側開口部と、上記負極側の面に開口した負極側開口部と、上記開口部同士を連通させる接続流路部とを備えた電解液流路を有しており、
上記正極側開口部、上記負極側開口部及び上記接続流路部は、上記正極が配置される側から視た平面視において、上記セパレータを貫通した貫通穴が形成されないように配置されている、セパレータ。
【請求項２】
上記正極が配置される側から視た平面視において、上記正極側開口部は、当該正極側開口部を備えた上記電解液流路の上記負極側開口部とは異なる位置に配置されている、請求項１に記載のセパレータ。
【請求項３】
上記セパレータは、上記正極側開口部を備えた正極側層と、上記負極側開口部を備えた負極側層と、上記接続流路部を備え、上記正極側層と上記負極側層との間に介在する１層以上の中間層とを備えた多層構造を有しており、上記多層構造を構成する層のうち少なくとも１つの層が上記外周開口部を有している、請求項１または２に記載のセパレータ。
【請求項４】
上記セパレータにおける上記多層構造を構成する各層が連なっている、請求項３に記載のセパレータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のセパレータを備えた二次電池であって、
正極と、
上記正極上に積層された上記セパレータと、
上記セパレータ上に積層された負極と、
上記正極と上記負極との間に介在する電解液とを備えた１つ以上の単セルを有している、二次電池。
【請求項６】
上記正極及び上記負極のうち少なくとも一方の電極は、上記電極の側周面に開口した溝部を有している、請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
上記溝部は、上記セパレータの上記電解液流路に連通している、請求項６に記載の二次電池。
【請求項８】
ニッケル水素蓄電池である、請求項５〜７のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項９】
上記二次電池は、上記正極と上記セパレータと上記負極とを収容するケースと、上記ケースを貫通し上記ケース内に電解液を注入するための注液口と、を有し、上記セパレータにおける上記外周開口部は、上記注液口と対面する位置に配置されている、請求項５〜８のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１０】
上記二次電池は、上記正極と上記セパレータと上記負極とを収容するケースと、上記ケース上に配置され上記ケース内から上記ケースの外部へガスを放出するための圧力開放弁と、を有し、上記セパレータにおける上記外周開口部は、上記圧力開放弁と対面する位置に配置されている、請求項５〜９のいずれか１項に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セパレータ及びこのセパレータを備えた二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ蓄電池やリチウムイオン二次電池等の二次電池は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の車両のバッテリーに用いられている。この種の二次電池は、正極と負極とがセパレータを挟んで巻かれた電極捲回体、または、複数の正極と負極とがセパレータを介して積層された電極組立体を有している。また、セパレータとしては不織布や微多孔膜等の多孔質材料が使用されており、セパレータの孔内には電解液が保持されている。セパレータは、その内部に保持された電解液を迅速に電極に供給することができるように、電極に密着して配置されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−７２５６４号公報
【特許文献２】特開２００４−２０７２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アルカリ蓄電池やリチウムイオン二次電池等の二次電池においては、充電中に正極が収縮し、負極が膨張する。このときの正極の収縮量は負極の膨張量と厳密に同一ではないため、電極組立体の積層方向における電極間の距離は、充電率に応じて変動する。また、放電中には、充電中とは逆に、正極が膨張し、負極が収縮する。このときの正極の膨張量も負極の収縮量と厳密に同一ではないため、充電時と同様に、電極組立体の積層方向における電極間の距離は、充電率に応じて変動する。
【０００５】
充放電中に電極間距離が狭くなった場合は、電極同士の間に配置されたセパレータが圧縮される。このとき、セパレータ内に保持された電解液は、セパレータにおける、電極から離隔している外周縁部を介して電極組立体の外部へ押し出される。一方、電極間距離が広くなった場合は、電極同士の距離の増大に伴ってセパレータの厚みが復元される。そして、セパレータの厚みの復元に伴って、セパレータから押し出された電解液がセパレータ内に吸収される。
【０００６】
このとき、セパレータ外に存在する電解液は、セパレータの外周縁部から吸収され、セパレータの孔内を通ってセパレータの内側へ移動する。そのため、セパレータ内における外周縁部からの距離が比較的大きい部位は、当該距離が比較的小さい部位に比べて、電解液が到達するまでに長い時間を要する。また、場合によっては、セパレータ内に局所的に電解液の存在しない部分が生じ、内部抵抗の増大を招くおそれもある。
【０００７】
また、二次電池の充放電の際には、電極からガスが発生することがある。このガスが電極とセパレータとの間に滞留すると、セパレータ内に局所的に電解液の存在しない部分が生じ、内部抵抗の増加を招くおそれがある。
【０００８】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、充放電の際に電極への電解液の供給を円滑に行うとともに、電極組立体の外部へのガスの放出を促進することができるセパレータ及びこのセパレータを備えた二次電池を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、二次電池における、正極と負極との間に介在するセパレータであって、
その側周面に開口した外周開口部と、上記正極側の面に開口した正極側開口部と、上記負極側の面に開口した負極側開口部と、上記開口部同士を連通させる接続流路部とを備えた電解液流路を有しており、
上記正極側開口部、上記負極側開口部及び上記接続流路部は、上記正極が配置される側から視た平面視において、上記セパレータを貫通した貫通穴が形成されないように配置されている、セパレータにある。
【００１０】
本発明の他の態様は、上記の態様のセパレータを備えた二次電池であって、
正極と、
上記正極上に積層された上記セパレータと、
上記セパレータ上に積層された負極と、
上記正極と上記負極との間に介在する電解液とを備えた１つ以上の単セルを有し、
上記セパレータの上記外周開口部が上記正極及び上記負極から離隔して配置されている、二次電池にある。
【発明の効果】
【００１１】
上記セパレータは、外周開口部と、正極側開口部と、負極側開口部とを備えた電解液流路を有している。また、これらの開口部同士は、接続流路部を介して連通状態にある。二次電池における正極と負極との間に上記セパレータを介在させることにより、充放電の際に電解液流路内の電解液を円滑に移動させるとともに、充放電時に電極から発生したガスを電解液流路内に流通させ、電極組立体の内部から外部へのガスの放出を促進することができる。
【００１２】
即ち、充放電時にセパレータが圧縮された際には、従来のセパレータと同様に、セパレータ内に存在する余剰の電解液がセパレータの外周縁部からセパレータの外部へ押し出される。更に、上記セパレータは、電解液流路内の電解液を、接続流路部を介してセパレータの外周開口部へ向けて移動させることができる。その結果、セパレータの外周縁部と、外周開口部との両方からセパレータの外部に電解液を押し出すことができる。
【００１３】
また、セパレータの厚みが復元する際には、従来のセパレータと同様に、セパレータの外部に存在する電解液がセパレータの外周縁部からセパレータの内部へ吸収される。更に、上記セパレータは、外周開口部から電解液流路内に電解液を吸い込むことができる。そして、電解液流路内の電解液を、接続流路部を介して正極側開口部や負極側開口部へ向けて移動させ、正極及び負極に供給することができる。その結果、セパレータの外周縁部と、外周開口部との両方から電解液を吸収し、正極及び負極に電解液を供給することができる。
【００１４】
このように、正極と負極との間に上記電解液流路を備えたセパレータを設けることにより、セパレータの外部から内部への電解液の移動や、セパレータの内部から外部への電解液の移動を円滑に行うことができる。
【００１５】
また、正極側開口部、負極側開口部及び接続流路部は、正極が配置される側から視た平面視において、上記セパレータを貫通した貫通穴が形成されないように配置されている。即ち、上記セパレータは、正極と負極との間に配置した際に、正極と負極との間の全面にセパレータが存在しており、貫通穴を介して正極と負極とが直接対面しないように構成されている。それ故、上記セパレータは、正極と負極との電気的な絶縁を確保しつつ、電解液の移動を円滑に行うことができる。
【００１６】
更に、正極側開口部においては、正極の表面とセパレータの表面との間に比較的大きな隙間が形成されている。同様に、負極側開口部においては、負極の表面とセパレータとの間に比較的大きな隙間が形成されている。そのため、充放電時に正極または負極から発生したガスを、正極側開口部及び負極側開口部を介して電解液流路内に流通させることができる。そして、外周開口部から電極組立体の外部へガスを放出することができる。
【００１７】
以上のように、上記セパレータは、充放電の際に電極への電解液の供給を円滑に行うとともに、充放電時に正極や負極から発生したガスを電解液流路内に流通させ、電極組立体の内部から外部へのガスの放出を促進することができる。
【００１８】
上記二次電池は、正極と、上記の態様のセパレータと、負極とが順次積層された単セルを１つ以上有している。これにより、充放電時にセパレータが圧縮された際に、セパレータの外周縁部と、外周開口部との両方からセパレータの外部に電解液を押し出すことができる。また、セパレータの厚みが復元する際に、セパレータの外周縁部と、外周開口部との両方から電解液を吸収することができる。これらの結果、上記二次電池は、電解液の供給の遅れによる内部抵抗の増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１における、二次電池の要部を示す断面図である。
【図２】実施例１における、セパレータを正極側から視た平面図である。
【図３】図２のIII−III線矢視断面図である。
【図４】実施例１における、セパレータの分解斜視図である。
【図５】実施例２における、３層構造を有するとともに、各層が積層順に連なっているセパレータの平面図である。
【図６】図５のVI−VI線矢視断面図である。
【図７】実施例２における、セパレータの展開図である。
【図８】実施例３における、複数の正極側開口部及び負極側開口部を備えたセパレータの平面図である。
【図９】図８のIX−IX線矢視断面図である。
【図１０】図８のX−X線矢視断面図である。
【図１１】実施例３における、セパレータの展開図である。
【図１２】実験例における、試験体１の分解斜視図である。
【図１３】実験例の試験体２における、正極の平面図である。
【図１４】実験例の試験体２における、負極の平面図である。
【図１５】実験例の試験体３における、正極の平面図である。
【図１６】実験例の試験体３における、負極の平面図である。
【図１７】実施例４における、外周開口部に近いほど電解液流路の幅が広くなっているセパレータの平面図である。
【図１８】実施例５における、二次電池の斜視図である。
【図１９】図１８における、注液口の拡大平面図である。
【図２０】図１９のXX−XX線矢視断面図である。
【図２１】図２０のXXI−XXI線矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
上記セパレータは、二次電池における正極と負極との間に介在している。セパレータは、公知のセパレータから二次電池の構成に応じて適宜選択することができる。例えば、二次電池がアルカリ蓄電池として構成されている場合には、親水性官能基を有する不織布等の、アルカリ蓄電池用として公知のセパレータを使用することができる。この不織布を構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体等のポリオレフィン系樹脂を採用することができる。また、二次電池がリチウムイオン二次電池として構成されている場合には、ポリオレフィン系樹脂の微多孔膜等の、リチウムイオン二次電池用として公知のセパレータを使用することができる。
【００２１】
セパレータに設けられた電解液流路は、セパレータの側周面に開口した外周開口部と、正極側の面に開口した正極側開口部と、負極側の面に開口した負極側開口部とを有しており、これらの開口部は接続流路部を介して互いに連通している。電解液流路の配置や形状は、種々の態様を採り得る。例えば、セパレータは、外周開口部、正極側開口部及び負極側開口部を備えた１つの電解液流路を有していてもよいし、２つ以上の電解液流路を有していてもよい。
【００２２】
正極側開口部、負極側開口部及び接続流路部は、正極が配置される側から視た平面視において、セパレータを貫通した貫通穴が形成されないように配置されている。正極が配置される側から視た平面視において、セパレータに貫通穴が形成されている場合には、貫通穴を介して正極と負極とが直接対面する事態を招く。
【００２３】
このような事態を回避するためには、例えば、正極が配置される側から視た平面視において、正極側開口部を、負極側開口部とは異なる位置に配置すればよい。この場合には、セパレータへの貫通穴の形成をより容易に回避することができる。また、接続流路部の配置の自由度をより高めることができる。
【００２４】
正極側開口部は、正極が配置される側から視た平面視において、細長いスリット状、正方形状、円状等の種々の形状を採り得る。１本の電解液流路に設けられた正極側開口部の数は、１か所であってもよいし、２か所以上であってもよい。負極側開口部も、正極側開口部と同様に、負極が配置される側から視た平面視において、細長いスリット状、正方形状、円状等の種々の形状を採り得る。また、１本の電解液流路に設けられた負極側開口部の数は、１か所であってもよいし、２か所以上であってもよい。
【００２５】
接続流路部は、正極が配置される側から視た平面視において、開口部同士を結ぶ直線状を呈していてもよいし、Ｙ字状、Ｈ字状及びＸ字状等の、分岐を有する形状を呈していてもよい。また、接続流路部の断面形状は、四角形状、円状等の種々の形状を採り得る。
【００２６】
セパレータは、１枚の不織布や微多孔膜からなる単層構造であってもよいし、２枚以上の不織布や微多孔膜が積層された多層構造であってもよい。セパレータを単層構造とすることにより、多層構造のセパレータに比べて、セパレータの素材となる不織布や微多孔膜の使用面積の増大を抑制することができる。その結果、セパレータの材料コストの増大を抑制することができる。
【００２７】
多層構造のセパレータは、単層構造のセパレータに比べて素材の使用面積が多くなるが、単層構造のセパレータと同等の機能を実現することができる。例えば、セパレータは、正極側開口部を備えた正極側層と、負極側開口部を備えた負極側層と、接続流路部を備え、正極側層と負極側層との間に介在する１層以上の中間層とを備えた多層構造を有しており、多層構造を構成する層のうち少なくとも１つの層が外周開口部を有していてもよい。この場合には、正極側層、中間層及び負極側層を別々に準備した後、これらを積層するという単純な作業により、外周開口部、正極側開口部及び負極側開口部を連通させ、電解液流路を容易に形成することができる。
【００２８】
セパレータが多層構造を有する場合には、多層構造を構成する各層が連なっていることが好ましい。この場合には、セパレータを展開した状態において電解液流路を一括して形成した後、セパレータを折り畳んで正極側層、中間層及び負極側層を順次積層することにより、電解液流路を容易に形成することができる。
【００２９】
上記セパレータは、二次電池における、正極と負極との間に配置されている。二次電池は、正極と、正極上に積層されたセパレータと、セパレータ上に積層された負極とを備えた１つ以上の単セルを有している。正極としては、例えば、集電体としての金属箔の片面または両面上に正極活物質層が配置された箔電極や、集電体としての金属多孔質体に正極活物質が保持された多孔質電極等を採用することができる。また、負極としては、集電体としての金属箔の片面または両面上に負極活物質層が配置された箔電極や、集電体としての金属多孔質体に負極活物質が保持された多孔質電極等を採用することができる。
【００３０】
また、電極として、集電体としての金属箔と、金属箔の表側面上に配置された正極活物質層と、裏側面上に配置された負極活物質層とを有するバイポーラ電極を使用することもできる。この場合には、バイポーラ電極とセパレータとを交互に積層し、正極としての正極活物質層と、負極としての負極活物質層とをセパレータを介して対面させることにより、金属箔同士の間に単セルを構成することができる。
【００３１】
バイポーラ電極を使用する場合には、上述したように、バイポーラ電極とセパレータとを交互に積層するという単純な構成により、複数の単セルを直列に接続することができる。その結果、二次電池の起電力をより高くすることができる。
【００３２】
また、バイポーラ電極を用いる場合には、単極性の電極を用いる場合に比べて、電極の総数に対する単セルの数を増やすことができる。それ故、電極の総数が同じ場合には、単極性の電極を用いる場合に比べて単セルの数を多くすることができる。また、単セルの数が同じ場合には、単極性の電極を用いる場合に比べて電極の総数を少なくし、積層方向における二次電池の寸法をより小さくすることができる。
【００３３】
正極及び負極のうち少なくとも一方の電極は、セパレータの電解液流路に連通し、電極の側周面に開口した溝部を有してもよい。この場合には、充放電時に、電解液を電解液流路から溝部へ移動させたり、溝部から電解液流路へ移動させたりすることができる。その結果、セパレータや電極の各部へより迅速かつ円滑に電解液を供給することができる。
【００３４】
溝部の本数や幅、深さ、断面形状、電極の厚み方向から視た平面視における配置等は、所望する特性に合わせて種々の態様とすることができる。例えば、溝部の本数は１本であってもよいし、２本以上であってもよい。溝部の幅は、全長に亘って一定であってもよいし、溝部の位置によって幅が変化していてもよい。溝部の深さは、電極の厚みよりも浅ければよい。例えば箔電極を使用する場合には、溝部の底が金属箔まで到達していてもよいし、溝部の底が活物質層内にとどまっていてもよい。
【００３５】
溝部の断面形状は、正方形状、長方形状、Ｖ字状、Ｕ字状、半円状等の種々の態様とすることができる。また、溝部は、電極の厚み方向から視た平面視において直線状に延びていてもよいし、曲線状を呈していてもよい。２本以上の溝部を有する場合には、溝部同士を互いに交差させることもできる。
【００３６】
上記二次電池は、正極とセパレータと負極とを収容するケースと、ケースを貫通しケース内に電解液を注入するための注液口と、を有し、セパレータにおける外周開口部は、注液口と対面する位置に配置されていてもよい。上記二次電池の組み立て作業においては、通常、正極、負極及びセパレータをケース内に配置した後に、注液口からケース内に電解液を注入し、電解液をセパレータに含浸させる。この際、外周開口部を注液口と対面する位置に配置することにより、注液口から注入された電解液がセパレータの電解液流路内に流入しやすくなる。そして、電解液を電解液流路内に流入させることにより、セパレータに速やかに電解液を含浸させるとともに、電解液が含浸されていない部分の発生をより効果的に抑制することができる。
【００３７】
また、上記二次電池は、正極とセパレータと負極とを収容するケースと、ケース上に配置されケース内からケースの外部へガスを放出するための圧力開放弁と、を有し、セパレータにおける外周開口部は、圧力開放弁と対面する位置に配置されていてもよい。圧力開放弁は、通常使用時は閉鎖されており、ケース内の圧力が過度に高くなった場合に開放されるように構成されている。
【００３８】
外周開口部を圧力開放弁と対面する位置に配置する場合には、充放電時に電極から発生したガスが電解液流路内を移動して圧力開放弁の正面に到達しやすくなる。そのため、ガスの量が多くなるにつれて、圧力開放弁の周囲から電解液を排除することができる。その結果、ケース内の圧力が過度に高くなり、圧力開放弁が開放された際に、圧力開放弁から放出される電解液の量をより低減することができる。
【００３９】
上記二次電池は、ニッケル水素蓄電池として構成されていてもよい。ニッケル水素蓄電池の各電極における充電時の反応は次の半反応式（１）〜（２）で表される。なお、下記式（１）〜（２）におけるＭは、負極活物質としての水素吸蔵合金である。
正極：Ｎｉ（ＯＨ）2＋ＯＨ-  →  ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2Ｏ＋ｅ-  ・・・（１）
負極：Ｍ＋Ｈ2Ｏ＋ｅ-  →  ＭＨ＋ＯＨ-  ・・・（２）
【００４０】
また、ニッケル水素蓄電池の各電極における放電時の反応は次の半反応式（３）〜（４）で表される。
正極：ＮｉＯＯＨ＋Ｈ2Ｏ＋ｅ-  →  Ｎｉ（ＯＨ）2＋ＯＨ-  ・・・（３）
負極：ＭＨ＋ＯＨ-  →  Ｍ＋Ｈ2Ｏ＋ｅ-  ・・・（４）
【００４１】
このように、ニッケル水素蓄電池は、充電時及び放電時のいずれにおいても、電極反応に水（Ｈ2Ｏ）や水酸化物イオン（ＯＨ-）を必要とする。そのため、各電極への電解液の供給の遅れ等が生じると、ニッケル水素蓄電池の内部抵抗が増大しやすい。これに対し、上記セパレータによれば、各電極に電解液を円滑に供給することができるため、ニッケル水素蓄電池の内部抵抗の増大を効果的に抑制することができる。それ故、上記セパレータは、ニッケル水素蓄電池用として好適である。
【００４２】
また、上記二次電池は、リチウムイオン二次電池として構成されていてもよい。例えば、正極活物質としてＬｉＣｏＯ2、負極活物質としてグラファイトを使用した場合のリチウムイオン二次電池の各電極における充電時の反応は、次の半反応式（５）〜（６）で表される。なお、下記式（５）〜（６）におけるｘの値は０より大きく１以下である。
正極：ＬｉＣｏＯ2  →  Ｌｉ(1-x)ＣｏＯ2＋ｘＬｉ+＋ｘｅ-  ・・・（５）
負極：Ｃ＋ｘＬｉ+＋ｘｅ-  →  ＣＬｉx  ・・・（６）
【００４３】
また、リチウムイオン二次電池の各電極における放電時の反応は次の半反応式（７）〜（８）で表される。
正極：Ｌｉ(1-x)ＣｏＯ2＋ｘＬｉ+＋ｘｅ-  →  ＬｉＣｏＯ2  ・・・（７）
負極：ＣＬｉx  →  Ｃ＋ｘＬｉ+＋ｘｅ-  ・・・（８）
【００４４】
リチウムイオン二次電池においては、充電時及び放電時のいずれにおいても、電解液中のＬｉ+が、電解液中の充放電反応に直接寄与しない溶媒分子と溶媒和した状態で正負極間を移動するため、電解液中のＬｉ+と溶媒を必要とする。そのため、各電極への電解液の供給の遅れ等が生じると、リチウムイオン二次電池の内部抵抗が増大しやすい。これに対し、上記セパレータによれば、各電極に電解液を円滑に供給することができるため、リチウムイオン二次電池の内部抵抗の増大を効果的に抑制することができる。それ故、上記セパレータは、リチウムイオン二次電池用として好適である。
【実施例】
【００４５】
（実施例１）
上記セパレータ及びセパレータを備えた二次電池の実施例を、図を用いて説明する。図１に示すように、本例の二次電池１は、正極Ｐと、正極Ｐ上に積層されたセパレータ２と、セパレータ２上に積層された負極Ｎと、正極Ｐと負極Ｎとの間に介在する電解液（図示略）とを備えた１つ以上の単セルＣを有している。図２〜図４に示すように、セパレータ２は、その側周面に開口した外周開口部２１１と、正極Ｐ側の面に開口した正極側開口部２１２と、負極Ｎ側の面に開口した負極側開口部２１４と、開口部２１２、２１４同士を連通させる接続流路部２１３とを備えた電解液流路２１を有している。
【００４６】
また、図２に示すように、正極Ｐが配置される側から視た平面視において、正極側開口部２１２、負極側開口部２１４及び接続流路部２１３は、セパレータ２を貫通した貫通穴を形成しないように配置されている。なお、図１においては、便宜上、セパレータ２の構造を簡略化して記載した。
【００４７】
本例の二次電池１は、図１に示すように、複数の電極３１、３２がセパレータ２を介して積層された電極組立体１１と、電極組立体１１の積層方向における端部にそれぞれ当接し、電極組立体１１を拘束する拘束部材１２と、電極組立体１１の側周面を覆うシール材１３とを有している。電極組立体１１は、積層方向の両端に配置された終端電極３１と、終端電極３１同士との間に配置された複数のバイポーラ電極３２とを有している。セパレータ２は、隣り合う電極３１、３２の間に配置されている。
【００４８】
バイポーラ電極３２は、長方形状を呈する金属箔３３と、金属箔３３の表側面に設けられた正極活物質層３４ｐと、裏側面に設けられた負極活物質層３４ｎとを有している。正極活物質層３４ｐは、金属箔３３の表側面における、金属箔３３の周縁部３３１よりも内側の領域に設けられている。負極活物質層３４ｎは、正極活物質層３４ｐと同様に、金属箔３３の裏側面における、金属箔３３の周縁部３３１よりも内側の領域に設けられている。
【００４９】
２つの終端電極３１（３１ｐ、３１ｎ）のうち、積層方向の一端に配置された第１の終端電極３１ｐは、負極活物質層３４ｎを有しない以外は、バイポーラ電極３２と同様の構成を有している。また、積層方向の他端に配置された第２の終端電極３１ｎは、正極活物質層３４ｐを有しない以外は、バイポーラ電極３２と同様の構成を有している。
【００５０】
これらの電極３１、３２は、正極Ｐとしての正極活物質層３４ｐと負極Ｎとしての負極活物質層３４ｎとが積層方向において交互に並ぶように配置されている。また、正極活物質層３４ｐと負極活物質層３４ｎとの間には、セパレータ２が介在している。これにより、金属箔３３同士の間に、正極活物質層３４ｐと負極活物質層３４ｎとがセパレータ２を介して対面した単セルＣが構成されている。また、本例の電極組立体１１においては、複数の単セルＣが金属箔３３を介して電気的に直列に接続されている。
【００５１】
電極組立体１１の積層方向における両端には、金属製の拘束部材１２が配置されている。拘束部材１２は、図示しない保持板により、終端電極３１の金属箔３３に当接した状態で保持されている。本例の電極組立体１１は、拘束部材１２を介して外部回路と電気的に接続することができる。
【００５２】
電極組立体１１の側周面は、シール材１３により覆われている。また、シール材１３には、各電極３１、３２における金属箔３３の周縁部３３１、即ち活物質層３４ｐ、３４ｎが設けられていない部分が保持されている。
【００５３】
図２に示すように、本例のセパレータ２は、平面視において負極活物質層３４ｎよりも大きな長方形状を呈しており、セパレータ２の外周縁部が正極活物質層３４ｐ及び負極活物質層３４ｎよりも外方まで延出している。また、セパレータ２は、その短辺と平行な方向に延びる１本の電解液流路２１を有している。電解液流路２１は、セパレータ２を２等分するように配置されている。
【００５４】
図３及び図４に示すように、本例のセパレータ２は、正極側開口部２１２を備えた正極側層２２と、負極側開口部２１４を備えた負極側層２４と、接続流路部２１３を備え、正極側層２２と負極側層２４との間に介在する１層の中間層２３とを備えた３層構造を有している。図２〜図４に示すように、正極側開口部２１２は、電解液流路２１の一方の端部に配置されており、セパレータ２の短辺と平行な方向に延びる細長いスリット状を呈している。
【００５５】
また、正極側開口部２１２は、セパレータ２の側周面まで延設されている。そして、本例の正極側開口部２１２は、セパレータ２の側周面にも開口しており、外周開口部２１１を兼ねている。さらに、正極側開口部２１２における、正極活物質層３４ｐよりも外方に延出した部分は、単セルＣの余剰空間、即ち、シール材１３と電極組立体１１との間に形成される空間に開口しており、外周開口部２１１と同様の機能を有している。
【００５６】
図２〜図４に示すように、負極側開口部２１４は、電解液流路２１の他方の端部に配置されており、セパレータ２の短辺と平行な方向に延びる細長いスリット状を呈している。また、負極側開口部２１４は、セパレータ２の側周面まで延設されている。そして、本例の負極側開口部２１４は、セパレータ２の側周面にも開口しており、外周開口部２１１を兼ねている。さらに、負極側開口部２１４における、負極活物質層３４ｎよりも外方に延出した部分は、単セルＣの余剰空間に開口しており、外周開口部２１１と同様の機能を有している。また、本例のセパレータ２は、３層構造のうち、正極側層２２及び負極側層２４に外周開口部２１１を有している。
【００５７】
また、図３に示すように、接続流路部２１３は、セパレータ２の短辺と平行な方向に延設されている。接続流路部２１３は、その長手方向の一端において正極側開口部２１２に連通しており、他端において負極側開口部２１４に連通している。このように、本例の正極側開口部２１２は、負極側開口部２１４とは異なる位置において接続流路部２１３に連通している。それ故、セパレータ２は、正極Ｐが配置される側から視た平面視において、セパレータ２を貫通した貫通穴を有していない。
【００５８】
本例の作用効果を説明する。セパレータ２は、外周開口部２１１を兼ねた正極側開口部２１２と、外周開口部２１１を兼ねた負極側開口部２１４とを備えており、開口部２１２、２１４同士が接続流路部２１３を介して連通している。
【００５９】
そのため、充放電時にセパレータ２が圧縮された際には、従来のセパレータと同様に、セパレータ２内に存在する余剰の電解液がセパレータ２の外周縁部からセパレータ２の外部へ押し出される。更に、セパレータ２は、電解液流路２１内の電解液を、接続流路部２１３を介してセパレータ２の外周開口部２１１へ向けて移動させることができる。その結果、セパレータ２の外周縁部と、外周開口部２１１との両方からセパレータ２の外部に電解液を押し出すことができる。
【００６０】
また、セパレータ２の厚みが復元する際には、従来のセパレータと同様に、セパレータ２の外部に存在する電解液がセパレータ２の外周縁部からセパレータの内部へ吸収される。更に、セパレータ２は、外周開口部２１１から電解液流路２１内に電解液を吸い込むことができる。そして、電解液流路２１内の電解液を、接続流路部２１３を介して正極側開口部２１２や負極側開口部２１４へ向けて移動させ、正極活物質層３４ｐ及び負極活物質層３４ｎに供給することができる。その結果、セパレータ２の外周縁部と、外周開口部２１１との両方から電解液を吸収し、正極活物質層３４ｐ及び負極活物質層３４ｎに電解液を供給することができる。
【００６１】
このように、正極活物質層３４ｐと負極活物質層３４ｎとの間に電解液流路２１を備えたセパレータ２を設けることにより、充放電時に電解液流路２１内に電解液を流通させ、セパレータ２の外部から内部への電解液の移動や、セパレータ２の内部から外部への電解液の移動を円滑に行うことができる。
【００６２】
更に、正極側開口部２１２及び負極側開口部２１４においては、セパレータ２と集電体としての金属箔３３との間に比較的大きな隙間が形成されている。そのため、充放電時に正極活物質層３４ｐまたは負極活物質層３４ｎから発生したガスを、正極側開口部２１２及び負極側開口部２１４を介して電解液流路２１内に流通させることができる。そして、外周開口部２１１から電極組立体１１の外部へガスを放出することができる。
【００６３】
また、正極側開口部２１２、負極側開口部２１４及び接続流路部２１３は、正極Ｐが配置される側から視た平面視において、セパレータ２を貫通した貫通穴を形成しないように配置されている。それ故、貫通穴を介して正極Ｐと負極Ｎとが直接対面することを防止できる。その結果、セパレータ２は、正極Ｐと負極Ｎとの電気的な絶縁を確保しつつ、電解液の移動を円滑に行うことができる。
【００６４】
以上のように、セパレータ２は、充放電の際に、正極Ｐや負極Ｎへの電解液の供給を円滑に行うとともに、充放電時に正極Ｐや負極Ｎから発生したガスを電解液流路２１内に流通させ、電極組立体１１の内部から外部へのガスの放出を促進することができる。
【００６５】
本例の二次電池１は、正極Ｐと、セパレータ２と、負極Ｎとが順次積層された単セルＣを１つ以上有している。また、セパレータ２は、外周開口部２１１が正極Ｐ及び負極Ｎから離隔するようにして配置されている。これにより、充放電時にセパレータ２が圧縮された際に、セパレータ２の外周縁部と、外周開口部２１１との両方からセパレータ２の外部に電解液を押し出すことができる。また、セパレータ２の厚みが復元する際に、セパレータ２の外周縁部と、外周開口部２１１との両方から電解液を吸収することができる。これらの結果、二次電池１は、電解液の供給の遅れによる内部抵抗の増大を抑制することができる。
【００６６】
本例のセパレータ２の正極側開口部２１２は、正極Ｐが配置される側から視た平面視において、負極側開口部２１４とは異なる位置に配置されている。それ故、本例のセパレータ２は接続流路部２１３の配置の自由度をより高めることができる。
【００６７】
また、本例のセパレータ２は、正極側開口部２１２を備えた正極側層２２と、負極側開口部２１４を備えた負極側層２４と、接続流路部２１３を備え、正極側層２２と負極側層２４との間に介在する１層以上の中間層２３とを備えた多層構造を有しており、多層構造を構成する層のうち少なくとも１つの層が外周開口部２１１を有している。そのため、正極側層２２、中間層２３及び負極側層２４を別々に準備した後、これらを積層するという単純な作業により、外周開口部２１１、正極側開口部２１２及び負極側開口部２１４を連通させ、電解液流路２１を容易に形成することができる。
【００６８】
また、正極側開口部２１２は、正極Ｐとしての正極活物質層３４ｐよりも外方に延出している。同様に、負極側開口部２１４は、負極Ｎとしての負極活物質層３４ｎよりも外方に延出している。正極側開口部２１２における正極活物質層３４ｐよりも外方に延出した部分及び負極側開口部２１４における負極活物質層３４ｎよりも外方に延出した部分は、単セルＣの余剰空間に開口しているため、外周開口部２１１と同様の機能を有している。
【００６９】
即ち、充放電時にセパレータ２が圧縮された際には、セパレータ２の外周縁部及び外周開口部２１１に加えて、正極側開口部２１２及び負極側開口部２１４における、単セルＣの余剰空間に開口した部分からも電解液を押し出すことができる。また、充放電時にセパレータ２の厚みが復元する際には、セパレータ２の外周縁部及び外周開口部２１１に加えて、正極側開口部２１２及び負極側開口部２１４における、単セルＣの余剰空間に開口した部分からも電解液を吸収することができる。それ故、本例の二次電池１は、電解液の供給の遅れによる内部抵抗の増大をより効果的に抑制することができる。
【００７０】
（実施例２）
本例は、多層構造を構成する各層２２、２３、２４が連なっているセパレータ２０２の例である。なお、本実施例以降において用いる符号のうち、既出の実施例において用いた符号と同一のものは、特に説明のない限り、既出の実施例における構成要素等と同様の構成要素等を表す。
【００７１】
図５及び図６に示すように、本例のセパレータ２０２は、正極側層２２と、中間層２３と、負極側層２４とを備えた３層構造を有しており、正極が配置される側から視た平面視において長方形状を呈している。正極側層２２は、平面視におけるセパレータ２０２の一方の長辺に沿って形成された折り返し部２０２ａを介して中間層２３に連なっている。また、中間層２３は、平面視におけるセパレータ２０２の他方の長辺に沿って形成された折り返し部２０２ｂを介して負極側層２４に連なっている。このように、本例の正極側層２２、中間層２３及び負極側層２４は、折り返し部２０２ａ、２０２ｂを介して積層順に連なっている。
【００７２】
図７に示すように、本例のセパレータ２０２は、展開された状態において、正極側層２２、中間層２３及び負極側層２４がこの順に連なった長方形状を呈している。また、セパレータ２０２は、展開された状態での対角線に沿って、正極側層２２から負極側層２４まで延設された電解液流路２５を有している。
【００７３】
このセパレータ２０２を折り返し部２０２ａ、２０２ｂで折り畳み、正極側層２２、中間層２３及び負極側層２４を積層すると、電解液流路２５のうち正極側層２２に設けられた部分が正極側開口部２５２となる。図５に示すように、正極側開口部２５２は、折り返し部２０２ａから、セパレータ２０２の短辺に対して斜め方向に延設されている。また、電解液流路２５のうち負極側層２４に設けられた部分は負極側開口部２５４となる。負極側開口部２５４は、折り返し部２０２ｂからセパレータ２０２の短辺に対して斜め方向に延設されている。
【００７４】
電解液流路２５のうち中間層２３に設けられた部分は接続流路部２５３となる。接続流路部２５３は、正極側開口部２５２における折り返し部２０２ａ側の端部と、負極側開口部２５４における折り返し部２０２ｂ側の端部とを結ぶ直線状を呈している。また、接続流路部２５３は、その長手方向の一端において正極側開口部２５２に連通しており、他端において負極側開口部２５４に連通している。それ故、セパレータ２０２は、正極Ｐが配置される側から視た平面視において、セパレータ２０２を貫通した貫通穴を有していない。
【００７５】
また、図６に示すように、正極側層２２と中間層２３との折り返し部２０２ａには、正極側層２２と中間層２３との両方に亘って開口した外周開口部２５１が形成される。同様に、中間層２３と負極側層２４との折り返し部２０２ｂには、負極側層２４と中間層２３との両方に亘って開口した外周開口部２５１が形成される。その他は実施例１と同様である。
【００７６】
本例のセパレータ２０２は３層構造を有しており、３層構造を構成する各層が、その積層順に連なっている。そのため、セパレータ２０２を展開した状態において電解液流路２５を一括して形成した後、セパレータ２０２を折り畳んで正極側層２２、中間層２３及び負極側層２４を積層することにより、電解液流路２５を容易に形成することができる。その他、本例のセパレータ２０２は、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００７７】
（実施例３）
本例は、外周開口部２６１、正極側開口部２６２、負極側開口部２６４を複数備えた電解液流路２６を有するセパレータ２０３の例である。図８に示すように、本例のセパレータ２０３は、正極側層２２と、中間層２３と、負極側層２４との３層構造を有している。図１１に示すように、正極側層２２、中間層２３及び負極側層２４は、折り返し部２０３ａ、２０３ｂを介して積層順に連なっている。
【００７８】
図８に示すように、正極側層２２は、セパレータ２０３の一方の長辺２０３ｃから延設された３か所の正極側開口部２６２ａと、セパレータ２０３の一方の短辺２０３ｅから延設された２か所の正極側開口部２６２ｂとを有している。これらの正極側開口部２６２ａ、２６２ｂは、いずれも細長いスリット状を呈している。また、正極側開口部２６２ａ、２６２ｂは、セパレータ２０３の側周面にも開口しており、外周開口部２６１を兼ねている。
【００７９】
中間層２３には、正極側開口部２６２と負極側開口部２６４とを連通させる接続流路部２６３が設けられている。接続流路部２６３は、正極Ｐが配置される側から視た平面視においてＨ字状を呈している。図８及び図９に示すように、接続流路部２６３の一方の縦棒部分２６３ａは、正極側開口部２６２のうち、セパレータ２０３の長辺２０３ｃから延設された３か所の正極側開口部２６２ａに交差している。また、図８及び図１０に示すように、接続流路部２６３の横棒部分２６３ｂは、正極側開口部２６２のうち、セパレータ２０３の短辺２０３ｅから延設された２か所の正極側開口部２６２ｂに交差している。このように、本例の接続流路部２６３は、５か所の正極側開口部２６２と連通している。
【００８０】
図８及び図１１に示すように、負極側層２４は、平面視におけるセパレータ２０３の他方の長辺２０３ｄから延設された３か所の負極側開口部２６４ａと、他方の短辺２０３ｆから延設された２か所の負極側開口部２６４ｂとを有している。これらの負極側開口部２６４ａ、２６４ｂは、いずれも細長いスリット状を呈している。また、負極側開口部２６４ａ、２６４ｂは、セパレータ２０３の側周面にも開口しており、外周開口部２６１を兼ねている。
【００８１】
負極側開口部２６４のうちセパレータ２０３の長辺２０３ｄから延設された３か所の負極側開口部２６４ａは、図８及び図９に示すように、接続流路部２６３の他方の縦棒部分２６３ｃに交差している。また、図８に示すように、セパレータ２０３の短辺２０３ｆから延びる２か所の負極側開口部２６４ｂは、正極側開口部２６２ｂよりも内側において接続流路部２６３の横棒部分２６３ｂに交差している。このように、本例の接続流路部２６３は、５か所の負極側開口部２６４と連通している。
【００８２】
また、図８に示すように、正極Ｐが配置される側から視た平面視において、正極側開口部２６２は、負極側開口部２６４とは異なる位置において接続流路部２６３に連通している。それ故、セパレータ２０３は、正極Ｐが配置される側から視た平面視において、セパレータ２０３を貫通した貫通穴を有していない。その他は実施例２と同様である。
【００８３】
本例のように、外周開口部２６１を複数設けることにより、セパレータ２０３の外部から内部への電解液の流入や、セパレータ２０３の内部から外部への電解液の流出をより円滑に行うことができる。また、正極側開口部２６２や負極側開口部２６４を複数設けることにより、これらの開口部の面積を増加させることができる。これらの結果、電解液流路２６を通じて正極Ｐ及び負極Ｎに電解液をより迅速かつ円滑に供給することができる。その他、本例のセパレータ２０３は、実施例２と同様の作用効果を奏することができる。
【００８４】
（実験例）
本例は、電解液流路２６により奏される、内部抵抗の低減効果の評価を行った例である。本例において使用した試験体の構成を以下に説明する。
【００８５】
＜試験体１＞
図１２に示すように、試験体１は、第１電極３０１ｐと、第２電極３０１ｎと、これらの間に介在するセパレータ２０４とを備えた単セルを有している。第１電極３０１ｐは、金属箔３５と、正極Ｐとしての正極活物質層３６ｐとを有している。金属箔３５は、長方形状を呈する集電体部３５１と、集電体部３５１の角部から延出したタブ部３５２とを有している。正極活物質層３６ｐは、集電体部３５１の片面上に設けられている。第１電極３０１ｐのより詳細な構成は以下の通りである。
【００８６】
・集電体部３５１の寸法        ２９ｍｍ×２４ｍｍ
・正極活物質層３６ｐの組成    β型水酸化ニッケル    ９０質量％
コバルト粉末          ３質量％
バインダ              ５質量％
酸化イットリウム      １質量％
増粘剤                １質量％
・目付        ２６ｍｇ／ｃｍ2
・密度        ２．９ｇ／ｃｍ3
・金属箔３５  ニッケル箔（厚み２０μｍ）
【００８７】
第２電極３０１ｎは、第１電極３０１ｐと同様に、金属箔３５と、負極Ｎとしての負極活物質層３６ｎとを有している。負極活物質層３６ｎは、金属箔３５の集電体部３５１の片面に設けられている。第２電極３０１ｎのより詳細な構成は以下の通りである。
【００８８】
・寸法        ３１ｍｍ×２６ｍｍ
・負極活物質層３６ｎの組成    Ａ２Ｂ７型水素吸蔵合金    ９７質量％
バインダ                    ２質量％
増粘剤                      １質量％
・目付        ３５ｍｇ／ｃｍ2
・密度        ５．０ｇ／ｃｍ3
・金属箔３５  ニッケル箔（厚み２０μｍ）
【００８９】
正極活物質層３６ｐと負極活物質層３６ｎとの間には、セパレータ２０４が配置されている。本例のセパレータ２０４は、実施例３と同様の形状を呈する電解液流路２６を有している。セパレータ２０４のより詳細な構成は以下の通りである。
【００９０】
・材質  ポリオレフィン系不織布
・寸法  ３６ｍｍ×３０ｍｍ
・厚み  ９０μｍ
・空隙率  ５０％
・電解液流路２６の幅  １ｍｍ
【００９１】
第２電極３０１ｎ、セパレータ２０４及び第１電極３０１ｐをこの順に積層して単セルを構成した後、単セルをケース内に収容し、厚みが７０μｍとなるようにセパレータを積層方向に圧縮した（図示略）。その後、ケース内にＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＬｉＯＨの混合水溶液（合計濃度７Ｍ）からなる電解液を注入した。以上により、試験体１を作製した。
【００９２】
＜試験体２＞
試験体２は、試験体１の第１電極３０１ｐ及び第２電極３０１ｎに替えて、溝部３６１（３６１ａ〜３６１ｄ）が形成された第１電極３０２ｐ（図１３参照）及び第２電極３０２ｎ（図１４参照）を有している。図１３に示すように、第１電極３０２ｐの正極活物質層３６ｐには、集電体部３５１の短辺に沿って延設された２本の溝部３６１ａと、これらの溝部３６１ａに交差し、集電体部３５１の長辺に沿って延設された１本の溝部３６１ｂとが形成されている。溝部３６１ａ、３６１ｂは、セパレータ２０４の正極側開口部２６２ａ、２６２ｂと交差しない位置に配置されている。また、溝部３６１ａ、３６１ｂの幅は０．５ｍｍである。
【００９３】
図１４に示すように、第２電極３０２ｎの負極活物質層３６ｎには、集電体部３５１の短辺に沿って延設された２本の溝部３６１ｃと、これらの溝部３６１ｃに交差し、集電体部３５１の長辺に沿って延設された１本の溝部３６１ｄとが形成されている（図１４参照）。溝部３６１ｃ、３６１ｄは、セパレータ２０４の負極側開口部２６４ａ、２６４ｂと交差しない位置に配置されている。また、溝部３６１ｃ、３６１ｄの幅は０．５ｍｍである。
【００９４】
このように、試験体２における溝部３６１は、セパレータ２０４の電解液流路２６に連通していない。試験体２は、上述したように第１電極３０２ｐ及び第２電極３０２ｎに溝部３６１を設けた以外は、試験体１と同様の構成を有している。
【００９５】
＜試験体３＞
試験体３は、試験体２の第１電極３０２ｐ及び第２電極３０２ｎに替えて、溝部３６２（３６２ａ〜３６２ｄ）と電解液流路２６とが連通している第１電極３０３ｐ（図１５参照）及び第２電極３０３ｎ（図１６参照）を有している。図１５に示すように、第１電極３０３ｐの正極活物質層３６ｐには、集電体部３５１の短辺方向に平行な方向に延設された２本の溝部３６２ａと、これらの溝部３６２ａに交差し、集電体部３５１の長辺に沿って延設された１本の溝部３６２ｂとが形成されている。
【００９６】
溝部３６２ａは、セパレータ２０４の正極側開口部２６２のうち、一方の短辺２０４ｃから延設された２か所の正極側開口部２６２ｂに交差する位置に配置されている。また、溝部３６２ｂは、セパレータ２０４の正極側開口部２６２のうち、セパレータの一方の長辺２０４ａから延設された３か所の正極側開口部２６２ａに交差する位置に配置されている。これらの溝部３６２ａ、３６２ｂの幅は０．５ｍｍである。
【００９７】
図１６に示すように、第２電極３０３ｎの負極活物質層３６ｎには、集電体部３５１の短辺方向に平行な方向に延設された２本の溝部３６２ｃと、これらの溝部３６２ｃに交差し、集電体部３５１の長辺に沿って延設された１本の溝部３６２ｄとが形成されている。
【００９８】
溝部３６２ｃは、セパレータ２０４の負極側開口部２６４のうち、他方の短辺２０４ｄから延設された２か所の負極側開口部２６４ｂに交差する位置に配置されている。また、溝部３６２ｄは、セパレータ２０４の負極側開口部２６４のうち、セパレータの他方の長辺２０４ｂから延設された３か所の負極側開口部２６４ａに交差する位置に配置されている。これらの溝部３６２ｃ、３６２ｄの幅は０．５ｍｍである。
【００９９】
このように、試験体３における溝部３６２は、正極側開口部２６２、負極側開口部２６４を介してセパレータ２０４の電解液流路２６に連通している。試験体３は、上述したように溝部３６２の配置を変更した以外は、試験体２と同様の構成を有している。
【０１００】
＜試験体４＞
試験体４は、セパレータに電解液流路２６を設けない以外は、試験体１と同様の構成を有している（図示略）。
【０１０１】
これらの試験体１〜４を用い、以下の方法により内部抵抗の測定を行った。まず、試験体を０℃の温度において満充電状態の６０％の容量まで充電した。この状態から１Ｃの放電レートで１０秒間放電させ、放電による電圧降下を測定した。そして、この電圧降下の値を電流値に換算した放電レートの値で除することにより、１０秒抵抗の値を算出した。
【０１０２】
表１に、各試験体の１０秒抵抗の値を正極活物質層の体積で規格化した値を示す。なお、この値が大きい場合には内部抵抗が高く、値が小さい場合には内部抵抗が小さいことを示す。
【０１０３】
【表１】
2018186069.tif 000003
【０１０４】
表１に示したように、セパレータ２０４に電解液流路２６を設けた試験体１〜３は、電解液流路２６を有しない試験体４に比べて低い内部抵抗を示した。これらの結果から、セパレータ２０４に電解液流路２６を設けることにより、正極Ｐ、負極Ｎ及びセパレータ２０４への電解液の供給を円滑に行い、二次電池の内部抵抗を低減できることが理解できる。
【０１０５】
また、試験体１〜３の中でも、セパレータ２０４の電解液流路２６と電極３０３ｐ、３０３ｎの溝部３６２とが連通している試験体３は、溝部を有さない試験体１や、電解液流路２６と溝部３６１とが連通していない試験体２に比べてさらに低い内部抵抗を示した。このように、セパレータ２０４に電解液流路２６を設けるだけではなく、電極３０３ｐ、３０３ｎにも溝部３６２を設け、溝部３６２と電解液流路２６とを連通させることにより、正極Ｐ、負極Ｎ及びセパレータ２０４への電解液の供給を更に円滑にし、二次電池の内部抵抗を更に低減できることが理解できる。
【０１０６】
（実施例４）
本例は、外周縁部に近いほど電解液流路２７の幅が広くなっているセパレータ２０５の例である。図には示さないが、本例のセパレータ２０５は、実施例３のセパレータ２０３と同様に、正極側層２２と、中間層と、負極側層との３層構造を有している。正極側層２２、中間層及び負極側層は、実施例３のセパレータと同様に積層順に連なっており、２か所の折り返し部において折り返されている。
【０１０７】
図１７に示すように、正極側層２２は、セパレータ２０５の一方の長辺２０５ｃから延設された３か所の正極側開口部２７２ａと、セパレータ２０５の一方の短辺２０５ｅから延設された２か所の正極側開口部２７２ｂとを有している。これらの正極側開口部２７２ａ、２７２ｂは細長いスリット状を呈しており、セパレータ２０５の外周縁部に近いほど幅が広くなっている。また、正極側開口部２７２ａ、２７２ｂは、セパレータ２０５の側周面にも開口しており、外周開口部２７１を兼ねている。
【０１０８】
負極側層は、平面視におけるセパレータ２０５の他方の長辺２０５ｄから延設された３か所の負極側開口部２７４ａと、他方の短辺２０５ｆから延設された２か所の負極側開口部２７４ｂとを有している。これらの負極側開口部２７４ａ、２７４ｂは細長いスリット状を呈しており、セパレータ２０５の外周縁部に近いほど幅が広くなっている。また、負極側開口部２７４ａ、２７４ｂは、セパレータ２０５の側周面にも開口しており、外周開口部２７１を兼ねている。
【０１０９】
中間層は、正極Ｐが配置される側から視た平面視においてＨ字状を呈する接続流路部２６３を有している。接続流路部２６３の一方の縦棒部分２６３ａは、正極側開口部２７２のうち、セパレータ２０５の長辺２０５ｃから延設された３か所の正極側開口部２７２ａに交差している。また、接続流路部２６３の横棒部分２６３ｂは、セパレータ２０５の短辺２０５ｅから延設された２か所の正極側開口部２７２ｂと、短辺２０５ｆから延設された２か所の負極側開口部２７４ｂとに交差している。
【０１１０】
接続流路部２６３の他方の縦棒部分２６３ｃは、負極側開口部２７４のうち、セパレータ２０５の長辺２０５ｄから延設された３か所の負極側開口部２７４ａに交差している。その他は実施例３と同様である。
【０１１１】
本例のように、外周開口部２７１に近づくほど電解液流路２７の幅を広くすることにより、電極組立体１１の外部の電解液が電解液流路２７内に吸い込まれやすくなる。また、この場合には、電解液流路２７内の電解液やガスを、電極組立体１１の外部へ排出しやすくすることができる。それ故、本例のセパレータ２０５によれば、充放電の際に電極３１、３２への電解液の供給をより円滑に行うとともに、電極組立体１１の内部から外部へのガスの放出をより促進することができる。
【０１１２】
（実施例５）
本例は、セパレータ２０５の外周開口部２７１が注液口１４２または圧力開放弁１４３に対面する位置に配置された二次電池１０２の例である。本例の二次電池１０２は、図１８に示すように、略直方体状を呈し、頂面及び底面が開口したケース１４と、ケース１４内に収容された電極組立体１１２と、を有している。ケース１４の頂面及び底面には、電極組立体１１２における終端電極３７の金属箔３８が露出している。なお、図には示さないが、金属箔３８には、電極組立体１１２を積層方向に拘束する拘束部材が当接している。
【０１１３】
ケース１４の側壁１４１には、ケース１４内に電解液を注入するための注液口１４２と、ケース１４内からケース１４の外部へガスを放出するための圧力開放弁１４３とが設けられている。図１８に示すように、注液口１４２は、電解液の液漏れを防止するための栓１４４によって閉鎖されている。
【０１１４】
図２０に示すように、本例の電極組立体１１２は、終端電極３７、バイポーラ電極３２及びセパレータ２０５を有している。これらの電極３７、３２は、セパレータ２０５を介して互いに積層されている。また、終端電極３７は、電極組立体１１２の積層方向における端部に配置されている。なお、本例の終端電極３７における金属箔３８の厚みは、バイポーラ電極３２の金属箔３３よりも厚くなっている。
【０１１５】
図２０に示すように、バイポーラ電極３２における金属箔３３の周縁部３３１、及び、終端電極３７における金属箔３８の周縁部３８１は、シール材１５によって覆われている。これらのシール材１５は、ケース１４によって覆われている。また、電極組立体１１２の積層方向において隣り合うシール材１５は、互いに接着されている。
【０１１６】
図１９〜図２１に示すように、シール材１５における注液口１４２に対面する位置には、シール材１５を貫通する貫通穴１５１が形成されている。図２０及び図２１に示すように、貫通穴１５１の正面には、セパレータ２０５の短辺２０５ｆから延設された２か所の負極側開口部２７４ｂが配置されている。
【０１１７】
また、図２１に示すように、シール材１５における圧力開放弁１４３に対面する位置にも、シール材１５を貫通する貫通穴１５２が形成されている。貫通穴１５２の正面には、セパレータ２０５の長辺２０５ｄから延設された３か所の負極側開口部２７４ａのうち、中央の負極側開口部２７４ａが配置されている。その他は実施例１と同様である。
【０１１８】
本例の二次電池１０２は、正極Ｐ及び負極Ｎとしての電極３７、３２とセパレータ２０５とを収容するケース１４と、ケース１４を貫通しケース１４内に電解液を注入するための注液口１４２と、を有している。また、セパレータ２０５における外周開口部２７１は、図２１に示すように、注液口１４２と対面する位置に配置されている。
【０１１９】
そのため、セパレータ２０５に電解液を含浸させる作業において、注液口１４２から注入された電解液がセパレータ２０５の電解液流路２７内に流入しやすくなる。そして、電解液を電解液流路２７内に流入させることにより、セパレータ２０５に速やかに電解液を含浸させるとともに、電解液が含浸されていない部分の発生をより効果的に抑制することができる。
【０１２０】
また、二次電池１０２は、正極Ｐ及び負極Ｎとしての電極３７、３２とセパレータ２０５とを収容するケース１４と、ケース１４上に配置されケース１４内からケース１４の外部へガスを放出するための圧力開放弁１４３と、を有している。そして、セパレータ２０５における外周開口部２７１は、図２１に示すように、圧力開放弁１４３と対面する位置に配置されている。
【０１２１】
本例のように、外周開口部２７１を圧力開放弁１４３に対面する位置に配置することにより、充放電時に電極から発生したガスが電解液流路２７内を移動して圧力開放弁１４３の正面に到達しやすくなる。そのため、ガスの量が多くなるにつれて、圧力開放弁１４３の周囲から電解液を排除することができる。その結果、ケース１４内の圧力が過度に高くなり、圧力開放弁１４３が開放された際に、圧力開放弁１４３から放出される電解液の量をより低減することができる。その他、本例の二次電池１０２は、実施例１及び実施例４と同様の作用効果を奏することができる。
【０１２２】
本発明に係るセパレータ及び二次電池の態様は、上述した実施例及び実験例の態様に限定されるものではなく、本発明の趣旨を損なわない範囲において適宜構成を変更することができる。例えば、実施例及び実験例には、多層構造を有するセパレータの例を示したが、単層構造のセパレータとしても同等の機能を実現することができる。単層構造のセパレータは、上述したように、多層構造のセパレータに比べて素材の使用面積を低減することができ、ひいてはセパレータの材料コストを低減することができる。
【０１２３】
また、実施例及び実験例には、正極側開口部２１２、２５２、２６２及び負極側開口部２１４、２５４、２６４が外周開口部２１１、２５１、２６１を兼ねているセパレータの例を示したが、正極側開口部や負極側開口部とは別の開口部として外周開口部を設けることもできる。例えば、接続流路部の一部をセパレータの側周面まで延設し、セパレータの側周面に開口させることにより、外周開口部を形成してもよい。
【０１２４】
また、実施例５においては、注液口１４２と圧力開放弁１４３とが別々に設けられた二次電池１０２の例を示したが、注液口１４２から電解液を注入した後に、注液口１４２に圧力開放弁１４３を取り付けてもよい。注液口１４２に対面して配置される外周開口部２７１の数は、１か所であってもよいし、実施例５のように２か所以上であってもよい。また、圧力開放弁１４３に対面して配置される外周開口部２７１の数も、実施例５のように１か所であってもよいし、２か所以上であってもよい。
【符号の説明】
【０１２５】
１、１０２  二次電池
２、２０２、２０３、２０４、２０５  セパレータ
２１、２５、２６、２７  電解液流路
２１１、２５１、２６１、２７１  外周開口部
２１２、２５２、２６２、２７２  正極側開口部
２１３、２５３、２６３  接続流路部
２１４、２５４、２６４、２７４  負極側開口部
Ｐ  正極
Ｎ  負極
Ｃ  単セル
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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