(57)【要約】【課題】電極板が巻回されて形成された電極体を備える蓄電素子であって、信頼性の高い蓄電素子を提供すること。【解決手段】負極板４２０が巻回軸Ｗ周りに巻回されて形成された電極体４００を備える蓄電素子１０であって、電極体４００は、巻回された負極板４２０の最内周の内方に配置された芯材４８０を備え、芯材４８０は、巻回軸Ｗに平行な第一方向の端部４８１であって、巻回された負極板４２０の内側に位置する端部４８１に、巻回軸Ｗから離れる向きに突出した突出部４８５を有する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極板が巻回軸周りに巻回されて形成された電極体を備える蓄電素子であって、
前記電極体は、巻回された前記電極板の最内周の内方に配置された芯材を備え、
前記芯材は、前記巻回軸に平行な第一方向の端部であって、巻回された前記電極板の内側に位置する端部に、前記巻回軸から離れる向きに突出した突出部を有する
蓄電素子。
【請求項２】
前記突出部の前記第一方向の端縁は、前記巻回軸の方向において、前記電極板が有する合材層の前記第一方向の端縁と、前記電極板の前記第一方向の端縁との間に位置する
請求項１記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記芯材は、前記巻回軸を挟んで対向する一対の長辺部と、前記巻回軸を挟んで対向する一対の湾曲部とを有する扁平形状であり、
前記突出部は、前記一対の長辺部のうちの少なくとも１つの長辺部における前記端部に形成されている
請求項１または２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記芯材は、筒状の部材であり、
前記突出部は、前記芯材の前記第一方向の端縁が、前記巻回軸から離れる向きに曲がっていることで形成されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記芯材は、筒状の部材であり、
前記突出部は、前記芯材の前記第一方向の端縁が、他の部分より厚くなっていることで形成されている
請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極板が巻回されて形成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、電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などの動力源として、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子が用いられている。このような蓄電素子は、一般的に、電極体及び電極体に接続された集電体等を備えている。
【０００３】
蓄電素子が備える電極体は、例えば、２枚の電極板（正極板及び負極板）の間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものが、樹脂等で形成された芯材を中心として巻回されることで形成されている。
【０００４】
例えば特許文献１では、巻芯に正極箔及び負極箔がセパレータを介して捲回された電極群を備え、その電極群が電池缶に収納され、電池蓋で密閉された二次電池が開示されている。この二次電池では、巻芯に、電池蓋及び／又は電池缶の内面に対して当接する複数の突出部が設けられている。特許文献１には、上記構成によれば、集電板の形状に関わらず、耐振性、耐衝撃性に優れる二次電池を提供することできる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−６２０２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、電極板等が巻回された構造を有する電極体において、巻回軸方向の端部には、積層された電極板等の要素間の隙間が存在する。そのため、電極体の端部から、例えば金属片または金属粉などの導電性の異物（コンタミネーション）が電極体内に進入する可能性がある。このようにコンタミネーションが電極体内に進入した場合、微短絡等の不具合が生じる可能性がある。
【０００７】
そのため、電極体には、電極体の端部から異物を進入させないための構造を有することが求められる。しかしながら、電極体の端部は、集電体と接合される部分を含むため、例えば、電極体の端部と集電体との接合の前に、電極体の端部を塞ぐような蓋（壁）を配置することは現実的ではない。また、電極体の端部と集電体との接合作業（例えば超音波溶着）の際にコンタミネーションが発生する可能性が高いため、当該接合作業の後に、電極体の端部を塞ぐような蓋（壁）を配置することは、コンタミネーションの進入抑制の観点からは効果的ではない。また、電極体の端部の外側に蓋（壁）等の部材を配置する場合、電極体を収容する容器内の空間が当該部材によって消費されるため、例えば、エネルギー密度の向上の観点からは好ましくない。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を考慮し、電極板が巻回されて形成された電極体を備える蓄電素子であって、信頼性の高い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】
【０００９】
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、電極板が巻回軸周りに巻回されて形成された電極体を備える蓄電素子であって、前記電極体は、巻回された前記電極板の最内周の内方に配置された芯材を備え、前記芯材は、前記巻回軸に平行な第一方向の端部であって、巻回された前記電極板の内側に位置する端部に、前記巻回軸から離れる向きに突出した突出部を有する。
【００１０】
この構成によれば、芯材の、電極板の内側に位置する端部が、巻回軸から離れる向き、つまり、径方向の外向きに突出した突出部を有する。そのため、例えば巻回された電極板（積層体）の端部は、突出部によって内側から外側に押される。これにより、積層体の当該端部における、径方向で隣り合う要素間（例えば負極板と正極板との間）における隙間の量が減少する。その結果、例えば、蓄電素子の製造時または使用時において、微小な金属片であるコンタミネーションの、電極体の内部への進入が抑制される。従って信頼性の高い蓄電素子が得られる。
【００１１】
また、突出部は、積層体の内側の位置、つまり、積層体から露出しない位置にあるため、例えば、電極体の端部と、集電体等の導電部材との接合作業が、突出部によって阻害されない。そのため、電極体の端部からのコンタミネーションの進入が突出部によって抑制された状態で、コンタミネーションが発生しやすい作業である、超音波溶着等の接合作業を精度よく行うことができる。
【００１２】
このように、本態様に係る蓄電素子は、電極板が巻回されて形成された電極体を備える蓄電素子であって、信頼性の高い蓄電素子である。
【００１３】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記突出部の前記第一方向の端縁は、前記巻回軸の方向において、前記電極板が有する合材層の前記第一方向の端縁と、前記電極板の前記第一方向の端縁との間に配置されているとしてもよい。
【００１４】
この構成によれば、例えば、電極板を第一方向の側から見た場合における合材層の手前の位置で、隙間が閉じられる可能性が向上する。そのため、コンタミネーションが、合材層の第一方向の端縁を越える位置まで進入する可能性をより低下させることができる。その結果、例えば、負極板の第一方向の端部が剥離することで発生したコンタミネーションが、正極板の第一方向の端部に到達する可能性がより低下される。すなわち、コンタミネーションが電極体内に進入することに起因する、不具合の発生可能性が低減される。
【００１５】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記芯材は、前記巻回軸を挟んで対向する一対の長辺部と、前記巻回軸を挟んで対向する一対の湾曲部とを有する扁平形状であり、前記突出部は、前記一対の長辺部のうちの少なくとも１つの長辺部における前記端部に形成されているとしてもよい。
【００１６】
この構成によれば、芯材が扁平形状であることで電極体の全体としても扁平形状である。この場合、例えば、電極体の、集電体と接合される部分（接合部）は、芯材の長辺部に対応する位置に存在する。従って、突出部が芯材の長辺部に形成されていることで、接合作業において発生したコンタミネーションの、電極体の内方へ移動が効果的に抑制される。
【００１７】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記芯材は、筒状の部材であり、前記突出部は、前記芯材の前記第一方向の端縁が、前記巻回軸から離れる向きに曲がっていることで形成されているとしてもよい。
【００１８】
この構成によれば、例えば、筒状に形成された樹脂製の部材の端部開口を広げるように加工することで芯材を得ることができる。または、端縁が反ったシートを巻くことでも芯材を得ることができるつまり、芯材を容易に作製することができる。
【００１９】
また、芯材を中心として電極板等を巻回した後に、芯材の端部開口を広げる部材を、芯材に挿入することで、突出部を形成することも可能である。そのため、例えば、芯材が、突出部のない直管状の状態で、電極板等を巻回することが可能となり、この場合、巻回のしやすさが向上される。これにより、例えば電極板等の巻回の精度が向上し、その結果、蓄電素子の品質が向上する。
【００２０】
また、本発明の一態様に係る蓄電素子において、前記芯材は、筒状の部材であり、前記突出部は、前記芯材の前記第一方向の端縁が、他の部分より厚くなっていることで形成されているとしてもよい。
【００２１】
この構成によれば、例えば、端縁に沿ってリブが形成されたシートを巻くことでも芯材を得ることができる。また、端縁のみ二重にされたシートを巻くことでも芯材を得ることができる。つまり、芯材を容易に作製することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電極板が巻回されて形成された電極体を備える蓄電素子であって、信頼性の高い蓄電素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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】実施の形態に係る集電体の外観を示す斜視図である。
【図４】実施の形態に係る電極体の構成概要を示す斜視図である。
【図５】実施の形態に係る電極体を巻回軸の方向から見た場合の構成概要を示す図である。
【図６】実施の形態に係る芯材の外観を示す斜視図である。
【図７】実施の形態に係る芯材の、巻回軸を通るＸＹ断面の負極側の一部を示す断面図である。
【図８】実施の形態に係る芯材の、巻回軸を通るＸＺ断面の負極側の一部を示す断面図である。
【図９】実施の形態に係る電極体の、芯材の突出部周辺の構造を示す断面図である。
【図１０】実施の形態に係る芯材の、巻回軸の方向から見た場合の側面図である。
【図１１】実施の形態の変形例１に係る芯材の構成概要を示す部分断面図である。
【図１２】実施の形態の変形例２に係る芯材の形成の工程を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電素子について説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
【００２５】
また、以下で説明する実施の形態及びその変形例は、本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態及び変形例で示される形状、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。
【００２６】
まず、図１〜図３を用いて、実施の形態に係る蓄電素子１０の全般的な説明を行う。
【００２７】
図１は、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、実施の形態に係る蓄電素子１０の容器１００内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を、容器１００の蓋体１１０と本体１１１とを分離して示す斜視図である。図３は、実施の形態に係る集電体１２０の外観を示す斜視図である。
【００２８】
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、より具体的には、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。例えば、蓄電素子１０は、ＥＶ、ＨＥＶ、またはＰＨＥＶ等の各種自動車に適用される。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い。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。
【００２９】
図１に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、負極端子２００と、正極端子３００とを備えている。また、図２に示すように、容器１００の内部には、負極側の集電体１２０と、正極側の集電体１３０と、電極体４００とが収容されている。
【００３０】
なお、蓄電素子１０は、上記の構成要素の他、集電体１２０及び１３０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を備えてもよい。また、蓄電素子１０の容器１００の内部には電解液（非水電解質）などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。なお、容器１００に封入される電解液としては、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。
【００３１】
容器１００は、矩形筒状で底を備える本体１１１と、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と本体１１１とが溶接等されることにより、内部を密封する構造を有している。なお、蓋体１１０及び本体１１１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、またはアルミニウム合金など溶接可能な金属であるのが好ましい。
【００３２】
電極体４００は、電極板が巻回されて形成された、電気を蓄えることができる部材である。電極体４００において、巻回された電極板の最内周の内方は芯材４８０が配置されている。電極体４００の詳細な構成については、図４等を用いて後述する。
【００３３】
負極端子２００は、集電体１２０を介して電極体４００の負極と電気的に接続された電極端子である。正極端子３００は、集電体１３０を介して電極体４００の正極と電気的に接続された電極端子である。負極端子２００及び正極端子３００は、電極体４００の上方に配置された蓋体１１０に、絶縁性を有するガスケット（図示せず）を介して取り付けられている。
【００３４】
集電体１２０は、電極体４００の負極と容器１００の本体１１１の壁面との間に配置され、負極端子２００と電極体４００の負極とに電気的に接続される導電性を備えた部材である。集電体１３０は、電極体４００の正極と容器１００の本体１１１の壁面との間に配置され、正極端子３００と電極体４００の正極とに電気的に接続される導電性を備えた部材である。
【００３５】
電極体４００の負極側端部は、電極体４００が有する負極板の露出した金属箔（合材層非形成部４２１ａ）の層によって形成されている。また、電極体４００の正極側端部は、電極体４００が有する正極板の露出した金属箔（合材層非形成部４１１ａ）の層によって形成されている。
【００３６】
具体的には、集電体１２０及び１３０は、蓋体１１０に固定されている。また、集電体１２０は、電極体４００の負極側端部に接合され、集電体１３０は、電極体４００の正極側端部に接合されている。電極体４００は、容器１００の内部において、集電体１２０及び１３０により、蓋体１１０から吊り下げられた状態で保持される。
【００３７】
本実施の形態では、集電体１２０及び１３０のそれぞれは、電極体４００と、超音波溶着によって接合されている。そのため、図１に示すように、集電体１２０には溶接痕１２０ａが形成され、集電体１３０には溶接痕１３０ａが形成されている。
【００３８】
ここで、本実施の形態では、集電体１２０及び集電体１３０の形状および取り付け構造等は、実質的に同一である。そのため、以下では、主として、負極側の集電体１２０及びその周辺に関する事項について説明し、正極側の集電体１３０側の部材に関する事項についてはその説明を適宜省略する。
【００３９】
本実施の形態における集電体１２０は、図３に示すように、電極体４００と接合される脚部１２２を有している。より具体的には、集電体１２０は、電極体４００の負極側端部を両側から挟むように配置された一対の脚部１２２を有する。一対の脚部１２２は、集電体１２０が有する端子接続部１２１の端部から延設された長尺状の部分である。端子接続部１２１は、負極端子２００と接続される部分である。例えば、負極端子２００に設けられたリベットが、端子接続部１２１の貫通孔１２１ａを貫通した状態でかしめられることで、負極端子２００と集電体１２０とが接続される。また、一対の脚部１２２は、電極体４００の負極側端部と接合される。これにより、集電体１２０は、電極体４００の負極に電気的に接続される。
【００４０】
なお、電極体４００は、集電体１２０の脚部１２２と接合された部分である接合部４２５（図２参照）を有している。より詳細には、電極体４００は、集電体１２０の一対の脚部１２２それぞれに対応する位置に、接合部４２５を有している。接合部４２５は、電極体４００の一部であって、例えば、集電体１２０における接合痕（本実施の形態では溶接痕１２０ａ）に対向する部分である。
【００４１】
次に、以上のように構成された蓄電素子１０が備える電極体４００の構成について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、実施の形態に係る電極体４００の構成概要を示す斜視図である。図５は、実施の形態に係る電極体４００を巻回軸Ｗの方向から見た場合の構成概要を示す図である。
【００４２】
なお、図４では、巻回された電極板等の要素を一部展開して図示している。また、図４において符号Ｗが付された一点鎖線は、電極体４００の巻回軸を表している。巻回軸Ｗは、電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４００の中心を通るＸ軸に平行な直線である。つまり、本実施の形態において、「巻回軸Ｗの方向」は、「Ｘ軸方向」と同義である。また、図５では、芯材４８０を他の要素と区別しやすいように、芯材４８０の端面に斜線が付されている。
【００４３】
電極体４００は、電極板が巻回軸Ｗ周りに巻回されて形成された電極体の一例である。本実施の形態では、図４及び図５に示すように、電極体４００は、セパレータ４３０、負極板４２０、セパレータ４５０、及び正極板４１０からなる積層体が、芯材４８０を中心として巻回されることで形成されている。
【００４４】
また、図４及び図５に示すように、電極体４００は、巻回軸Ｗと直交する方向（本実施の形態ではＺ軸方向）に扁平な形状である。つまり、電極体４００は、巻回軸Ｗの方向から見た場合に、全体として長円形状であり、長円形状の直線部分が平坦な形状となり、長円形状の曲線部分が湾曲した形状となる。このため、電極体４００は、対向する一対の湾曲部（巻回軸Ｗを挟んでＹ軸方向で対向する部分）と、一対の湾曲部の間の部分である一対の中間部（巻回軸Ｗを挟んでＺ軸方向で対向する部分）とを有している。
【００４５】
本実施の形態において、正極板４１０は、アルミニウムからなる長尺帯状の金属箔（正極基材層４１１）の表面に、正極活物質を含む正極合材層４１４が形成されたものである。負極板４２０は、銅からなる長尺帯状の金属箔（負極基材層４２１）の表面に、負極活物質を含む負極合材層４２４が形成されたものである。
【００４６】
また、本実施の形態では、セパレータ４３０及び４５０は、樹脂からなる微多孔性のシートを基材として有している。
【００４７】
このように構成された電極体４００において、より具体的には、正極板４１０と負極板４２０とは、セパレータ４３０または４５０を介し、巻回軸Ｗの方向に互いにずらして巻回されている。そして、正極板４１０及び負極板４２０は、それぞれのずらされた方向の端部に、基材層の、合材層が形成されていない部分である合材層非形成部を有する。
【００４８】
具体的には、正極板４１０は、巻回軸Ｗの方向の一端（図４ではＸ軸方向プラス側の端部）に、正極合材層４１４が形成されていない合材層非形成部４１１ａを有している。また、負極板４２０は、巻回軸Ｗの方向の他端（図４ではＸ軸方向マイナス側の端部）に、負極合材層４２４が形成されていない合材層非形成部４２１ａを有している。
【００４９】
つまり、正極板４１０の露出した金属箔（合材層非形成部４１１ａ）の層によって正極側端部が形成され、負極板４２０の露出した金属箔（合材層非形成部４２１ａ）の層によって負極側端部が形成されている。正極側端部は集電体１３０と接合され、負極側端部は集電体１２０と接合される。本実施の形態では、これら接合の手法として、上述のように、超音波接合が採用されている。なお、電極体４００と集電体１２０及び１３０との接合の手法として、超音波接合以外に、抵抗溶接またはクリンチ接合等の手法が採用されてもよい。
【００５０】
以上のように構成された電極体４００において、芯材４８０の端部には、巻回軸Ｗから離れる向きに突出した突出部が設けられており、これにより、電極体４００の端部からのコンタミネーションの進入が抑制されている。この構造について、以下、図６〜図１０を用いて説明する。
【００５１】
図６は、実施の形態に係る芯材４８０の外観を示す斜視図である。なお、図６では、電極体４００の最内周に位置する芯材４８０が実線で図示されており、電極体４００の外形が破線で図示されている。図７は、芯材４８０の、巻回軸Ｗを通るＸＹ断面（図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面）の負極側の一部を示す断面図である。図８は、芯材４８０の、巻回軸Ｗを通るＸＺ断面（図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面）の負極側の一部を示す断面図である。
【００５２】
本実施の形態に係る芯材４８０は、巻回された電極板の最内周の内方に配置された部材である。具体的には、上述のように、芯材４８０を中心として、セパレータ４３０、負極板４２０、セパレータ４５０、及び正極板４１０からなる積層体が巻回されている。
【００５３】
芯材４８０の素材としては、ポリプロピレン（ＰＰ）またはポリエチレン（ＰＥ）などの樹脂が例示される。本実施の形態では、芯材４８０は両端に開口を有する筒状の部材である。例えば、ＰＰまたはＰＥ等の樹脂で構成された樹脂シートを巻くことにより芯材４８０が形成される。なお、芯材４８０の作製手法に特に限定はなく、例えば、樹脂成型によって作製されてもよい。また、複数の部材が組み合わされることで芯材４８０が作製されてもよい。また、芯材４８０は、電気的な絶縁性を有することは必須ではない。例えば、本実施の形態のように、芯材４８０に最も近い位置にセパレータを配置する場合、及び、正極または負極のいずれか一方の電位を芯材４８０に落とす場合は、芯材４８０の素材として導電性の材料を用いてもよい。
【００５４】
本実施の形態に係る芯材４８０は、図６〜図８に示すように、巻回軸Ｗの方向の端部に突出部を有している。具体的には、芯材４８０の、巻回軸Ｗに平行なＸ軸方向マイナス側の端部４８１に、巻回軸Ｗから離れる向きに突出した突出部４８５を有している。また、芯材４８０の、巻回軸Ｗに平行なＸ軸方向プラス側の端部４８２に、巻回軸Ｗから離れる向きに突出した突出部４８６を有している。
【００５５】
芯材４８０が、径方向に突出する突出部４８５、４８６を有していることで、電極体４００の負極側及び正極側それぞれの端部からのコンタミネーションの進入が抑制される。具体的には以下のように説明される。
【００５６】
図９は、電極体４００の、芯材４８０の突出部４８５周辺の構造を示す断面図である。なお、図９では、芯材４８０と、セパレータ４３０等の巻回されている要素との位置関係が模式的に示されており、図９において最も上のセパレータ４３０より上の要素の図示は省略されている。また、芯材４８０に最も近い位置に、セパレータ４３０が一層のみ図示されているが、芯材４８０に最も近い位置に、セパレータ４３０が複数層形成される場合もある。
【００５７】
ここで、Ｘ軸方向マイナス側に向く方向（図９における右方向）を第一方向とした場合、本実施の形態に係る蓄電素子１０の、芯材４８０に関する構成は、以下のように説明される。
【００５８】
図９に示すように、芯材４８０の第一方向の端部４８１であって、巻回された負極板４２０の内側（図９ではＺ軸方向プラス側）に位置する端部４８１に、巻回軸Ｗから離れる向き（図９ではＺ軸方向マイナス側の向き）に突出した突出部４８５が配置されている。
【００５９】
この構成によれば、例えば、図９に示すように、セパレータ４３０等からなる積層体の第一方向の端部は、当該端部の内側にある突出部４８５によって内側から外側に押される。これにより、積層体の当該端部における、径方向で隣り合う要素間における隙間の量が減少する。具体的には、図９では、芯材４８０と直接的に接触しているセパレータ４３０の端部が、突出部４８５によって外側（Ｚ軸方向マイナス側）に押される。これにより、セパレータ４３０の当該端部に隣り合う負極板４２０の端部が外側に押され、その結果、負極板４２０と正極板４１０との間の隙間が、負極板４２０と正極板４１０との間に配置されたセパレータ４５０によって埋められる。
【００６０】
従って、例えば蓄電素子１０の製造時または使用時において、微小な金属片であるコンタミネーションの、電極体４００の内部への進入が抑制され、これにより信頼性の高い蓄電素子が得られる。
【００６１】
例えば、電極体４００の負極側端部と集電体１２０（図２参照）とが超音波溶着によって接合される際に、負極板４２０の合材層非形成部４２１ａの一部が剥離することで、金属（銅）のコンタミネーションが生じる場合がある。この金属のコンタミネーションが正極板４１０に接触した場合、当該金属が正極電位でイオン化する可能性がある。イオン化した金属は、近くの負極板４２０に接触することで、金属が析出してデンドライトを形成し、このデンドライトが、セパレータ４３０または４５０を貫いて正極板４１０と負極板４２０との間の微短絡を発生させる可能性がある。
【００６２】
しかしながら、本実施の形態では、上述のように、芯材４８０の端部４８１に突出部４８５が設けられていることで、例えば負極板４２０と正極板４１０との間の隙間が小さくなる。これにより、負極板４２０の合材層非形成部４２１ａから生じたコンタミネーションが、正極板４１０に到達する可能性が低下する。これにより、上述のような、デンドライトが生じることに起因する微短絡の発生が抑制する。
【００６３】
また、突出部４８５は、巻回された負極板４２０の内側の位置、つまり、巻回された負極板４２０から露出しない（巻回軸Ｗの方向に突出しない）位置にあるため、例えば、電極体４００の端部（図９では負極側端部）と、集電体１２０との接合作業が、突出部４８５によって阻害されない。そのため、電極体４００の端部からのコンタミネーションの進入が抑制された状態で、コンタミネーションが発生しやすい作業である、超音波溶着等の接合作業を精度よく行うことができる。
【００６４】
なお、図９では、正極板４１０の上のセパレータ４３０は、突出部４８５の影響を受けていない状態（フラットな状態）で図示されている。しかし、正極板４１０の上のセパレータ４３０は、下に位置する負極板４２０等の要素を介して突出部４８５によって押し上げられ、その結果、さらに上方に位置する負極板４２０等の要素を押し上げてもよい。つまり、図９では、突出部４８５が存在することにより、積層方向（Ｚ軸方向）で隣り合う一組の負極板４２０と正極板４１０との間の隙間が小さくなった状態が図示されている。しかし、突出部４８５によって、積層方向（Ｚ軸方向）で隣り合う複数組の負極板４２０と正極板４１０との間の隙間が小さくされてもよい。
【００６５】
また、本実施の形態では、突出部４８５の第一方向の端縁４８５ａは、巻回軸Ｗの方向（図９における横方向）において、負極板４２０が有する負極合材層４２４の第一方向の端縁４２４ａと、負極板４２０の第一方向の端縁４２０ａとの間に配置されているとしてもよい。
【００６６】
この構成によれば、例えば、負極板４２０を第一方向の側から見た場合における負極合材層４２４の手前の位置で、負極板４２０と正極板４１０との間の隙間が閉じられる可能性が向上する。そのため、コンタミネーションが負極合材層４２４の第一方向の端縁４２４ａを越える位置まで進入する可能性をより低下させることができる。
【００６７】
ここで、負極板４２０を第一方向の側から見た場合、図９に示すように、正極板４１０の第一方向の端縁４１０ａは、負極合材層４２４の第一方向の端縁４２４ａよりも奥（図９における左側）に位置する。そのため、負極合材層４２４の手前の位置で隙間が小さくされることで、例えば、合材層非形成部４２１ａの一部が剥離することで発生したコンタミネーションが、正極板４１０に到達する可能性がより低下される。すなわち、コンタミネーションが電極体４００の内方に進入することに起因する、微短絡等の不具合の発生可能性が低減される。
【００６８】
なお、本実施の形態では、突出部４８５は、例えば図６に示すように、芯材４８０の第一方向の端部４８１の全周において巻回軸Ｗから離れる向きに突出するように形成されている。しかし、突出部４８５は、端部４８１の一部のみに配置されていてもよい。また、突出部４８５が配置される位置として好ましい位置も存在する。このことを、図１０を用いて説明する。
【００６９】
図１０は、芯材４８０の、巻回軸Ｗの方向から見た場合の側面図である。図１０に示すように、本実施の形態に係る芯材４８０は、巻回軸Ｗを挟んで対向する一対の長辺部４８０ａと、巻回軸Ｗを挟んで対向する一対の湾曲部４８０ｂとを有する扁平形状である。このような形状を有する芯材４８０において、突出部４８５は、一対の長辺部４８０ａのうちの少なくとも１つの長辺部４８０ａにおける端部４８１に形成されているとしてもよい。
【００７０】
このように、芯材４８０が扁平形状であることで、電極体４００の全体としても、上述のように扁平形状である。この場合、例えば、電極体４００の、集電体１２０と接合される部分（接合部４２５）は、図２に示されるように、芯材４８０の長辺部４８０ａに対応する位置に存在する。
【００７１】
従って、芯材４８０における長辺部４８０ａに突出部４８５が形成されていることで、接合作業において発生したコンタミネーションの、電極体４００の内方へ移動が効果的に抑制される。
【００７２】
また、セパレータ４３０等の巻回される要素は、芯材４８０における長辺部４８０ａの位置で弛みまたは撓みが生じ易いため、セパレータ４３０等で構成される積層体の要素間の隙間が生じやすい。そのため、芯材４８０における長辺部４８０ａに突出部４８５が形成されていることで、コンタミネーションの端部４８１からの進入抑制効果の実効性が向上する。
【００７３】
また、本実施の形態では、芯材４８０は、筒状の部材であり、突出部４８５は、例えば図７及び図８に示されるように、芯材４８０の第一方向の端縁が、巻回軸Ｗから離れる向きに曲がっていることで形成されている。
【００７４】
この構成によれば、例えば、中空円筒状に形成された樹脂製の部材の端部開口を広げるように加工することで芯材４８０を得ることができる。または、端縁が反ったシートを巻くことでも芯材４８０を得ることができる。つまり、芯材４８０を容易に作製することができる。本実施の形態では、上述のように、樹脂シートを巻くことにより芯材４８０が形成されている。より具体的には、平板状の樹脂シートを巻くことで直管状の部材を作製し、例えば、加熱しながら、当該直管状の部材の端部の開口を広げる加工を行うことで、突出部４８５を有する芯材４８０を得ることができる。
【００７５】
また、芯材が筒状である場合、芯材を中心として負極板４２０等を巻回した後に、芯材の端部開口を広げるための工程を経ることで、突出部を形成することも可能である。このように、巻回後に突出部が形成される芯材については、実施の形態の変形例２として後述する。
【００７６】
なお、上記実施の形態では、Ｘ軸方向マイナス側に向く方向を第一方向とした場合において、芯材４８０の第一方向の端部４８１に設けられた突出部４８５による効果等について説明した。しかし、Ｘ軸方向プラス側に向く方向を第一方向とした場合における、芯材４８０の第一方向の端部４８２に設けられた突出部４８６（図６参照）についても、突出部４８５と同じ効果を奏することができる。すなわち、電極体４００の正極側端部についても、突出部４８６が、巻回された正極板４１０の内側に配置されていることで、当該端部からのコンタミネーションの進入が抑制される。
【００７７】
また、蓄電素子１０の電極体４００が有する芯材は、図６〜図９に示す突出部４８５及び４８６とは異なる態様の突出部を有してもよい。そこで、以下に、実施の形態に係る突出部４８５及び４８６に関する各種の変形例を、上記実施の形態との差分を中心に説明する。
【００７８】
（変形例１）
図１１は、実施の形態の変形例１に係る芯材４９０の構成概要を示す部分断面図である。なお図１１では、図７と同様に、芯材４９０の、巻回軸Ｗを通るＸＹ断面のうちの負極側の一部の断面が図示されている。
【００７９】
例えばＸ軸方向マイナス側に向く方向（図１１における右方向）を第一方向とした場合、本変形例に係る芯材４９０は、第一方向の端部４９１に、巻回軸Ｗから離れる向きに突出した突出部４９５が配置されている。また、図１１では図示していないが、芯材４９０の端部４９１は、巻回された負極板４２０の内側に位置している。つまり、突出部４９５は、巻回された負極板４２０から露出しない（巻回軸Ｗの方向に突出しない）位置に存在する。上記構成については、本変形例１に係る芯材４９０と、実施の形態に係る芯材４８０とは共通する。従って、本変形例１に係る芯材４９０によれば、電極体４００の端部からのコンタミネーションの進入が抑制される。
【００８０】
本変形例に係る芯材４９０は、筒状の部材であり、突出部４９５は、芯材４９０の第一方向の端縁が、他の部分より厚くなっていることで形成されている点に特徴を有する。
【００８１】
この構成によれば、例えば、端縁に沿ってリブが形成されたシートを巻くことで芯材４９０を得ることができる。また、端縁のみ二重にされたシートを巻くことでも芯材４９０を得ることもできる。つまり、芯材４９０を容易に作製することができる。
【００８２】
（変形例２）
図１２は、実施の形態の変形例２に係る芯材５００の形成の工程を示す斜視図である。例えばＸ軸方向マイナス側に向く方向を第一方向とした場合、図１２の（Ａ）に示すように、本変形例に係る芯材５００は、第一方向の端部５０１の開口から補助部材５１０が挿入される。これにより、図１２の（Ｂ）に示すように、芯材５００の端部５０１に、巻回軸Ｗから離れる向きに突出した突出部５０５が形成される。
【００８３】
つまり、芯材５００は、端部５０１に開口を有する筒状の部材であり、当該開口内に、当該開口の最大内径よりも大きな最大外径を有する補助部材５１０が挿入されることで、当該開口が広げられ、その結果、端部５０１に突出部５０５が形成される。
【００８４】
このように、本変形例に係る芯材５００は、第一方向の端部５０１の開口の内側に配置された補助部材５１０を有し、突出部５０５は、当該開口が、補助部材５１０によって広げられることで形成されている。
【００８５】
また、補助部材５１０を使って突出部５０５を形成する場合、例えば、図１２の（Ａ）に示す、突出部５０５がない状態の芯材５００を中心として、セパレータ４３０、負極板４２０、セパレータ４５０、及び正極板４１０からなる積層体（例えば図４参照）を巻回する。その後、図１２の（Ｂ）に示すように、補助部材５１０を弾性変形させながら端部５０１の開口に挿入する。これにより、端部５０１に突出部５０５が形成され、セパレータ４３０等からなる積層体の第一方向の端部は突出部５０５によって内側から外側に押される。これにより、積層体の当該端部における、径方向で隣り合う要素間における隙間の量が減少する。その結果、電極体４００の第一方向の端部からのコンタミネーションの進入は抑制される。
【００８６】
ここで、芯材５００を有する電極体４００を備える蓄電素子１０の製造方法は、例えば、以下のように表現することができる。
【００８７】
負極板４２０が巻回軸Ｗ周りに巻回されて形成された電極体４００を備える蓄電素子１０の製造方法であって、芯材５００を中心として負極板４２０を巻回する巻回工程と、巻回工程の後に、芯材５００の、巻回軸Ｗに平行な第一方向の端部５０１であって、巻回された負極板４２０の内側に位置する端部５０１に、巻回軸Ｗから離れる向きに突出した突出部５０５を形成する芯材加工工程とを含む。
【００８８】
このように、突出部５０５が存在しない芯材５００に、負極板４２０等を巻回した後に、芯材５００に補助部材５１０を挿入することで、突出部５０５を形成してもよい。この場合、例えば、芯材５００が、突出部５０５のない直管状の状態（図１２の（Ａ）参照）で、負極板４２０等を巻回することが可能となり、この場合、巻回のしやすさが向上される。これにより、例えば負極板４２０等の巻回の精度が向上し、その結果、蓄電素子１０の品質が向上する。
【００８９】
なお、芯材加工工程において補助部材５１０を用いることは必須ではない。例えば、巻回工程の後に、芯材５００の端部５０１の開口を広げることで塑性変形させ、その結果、端部５０１に突出部５０５が形成されてもよい。
【００９０】
（他の実施の形態）
以上、本発明に係る蓄電素子について、実施の形態及びその変形例に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態または変形例に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を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。
【００９１】
例えば上記実施の形態において、芯材４８０の、巻回軸Ｗの方向の両側の端部（４８１、４８２）に突出部（４８５、４８６）を有しているが、芯材４８０は、突出部４８５及び突出部４８６のうちのいずれか一方のみを有していてもよい。この場合であっても、芯材４８０が有する突出部４８５または突出部４８６によって、電極体４００の端部からのコンタミネーションの進入抑制効果を得ることができる。
【００９２】
また、例えば芯材４８０を、巻回軸Ｗの方向の中央部分で切断することで得られる２つの部材（第一芯材及び第二芯材）を、巻回された負極板４２０等からなる積層体の両端の中心に挿入することで、芯材４８０を備える電極体４００が作製されてもよい。つまり、巻回軸Ｗの方向の少なくとも一端に突出部を有する芯材が、巻回された負極板４２０等に対して後付けされてもよい。
【００９３】
また、巻回軸Ｗの方向の少なくとも一端に突出部を有する芯材は、筒状である必要はない。例えば、芯材４８０と同一の外形を有し、かつ、中実の部材が、電極体４００の芯材として採用されてもよい。
【００９４】
また、蓄電素子１０が備える巻回型の電極体の姿勢に特に限定はない。例えば、巻回軸方向に、正極端子及び負極端子の少なくとも一方が存在する姿勢（例えば、巻回軸が、図１における上下方向に平行な姿勢）で、巻回型の電極体が蓄電素子１０に備えられてもよい。この場合、当該電極体が有する芯材は、例えば、上側の端部に、巻回軸から離れる向きに突出した突出部を備えることで、重力によって下方に移動しやすいコンタミネーションの、当該電極体の上端部から内部への進入が抑制される。
【００９５】
また、蓄電素子１０が備える巻回型の電極体の形状は、例えば図４及び図５に示すような扁平形状でなくてもよい。例えば、蓄電素子１０は、円筒状の電極体を備えてもよい。この場合、芯材の全体的な形状も、例えば円筒状である。つまり、芯材の全体的な形状も、例えば図６に示すような扁平形状である必要はない。
【００９６】
また、本実施の形態では、蓄電素子１０は、電極体４００を１つのみ備えているが、蓄電素子１０が備える電極体４００の数は２以上であってもよい。例えば、蓄電素子１０が電極体４００を２つ備える場合、集電体１２０は、２つの電極体４００と接合される４つの脚部１２２を有してもよい。
【００９７】
例えば、セパレータ４３０とセパレータ４５０とは、互いに別体の２枚のセパレータである必要はない。例えば、１枚のセパレータを長手方向の中央部分で折り返すことで、セパレータ４３０及びセパレータ４５０が実現されてもよい。
【００９８】
また、本発明は、上記説明された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。また、本発明は、当該蓄電素子を複数備える蓄電装置としても実現することができる。さらに、本発明は、当該電極体が有する芯材としても実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
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】
【０１００】
１０  蓄電素子
１００  容器
１１０  蓋体
１１１  本体
１２０、１３０  集電体
１２０ａ、１３０ａ  溶接痕
１２１  端子接続部
１２１ａ  貫通孔
１２２  脚部
２００  負極端子
３００  正極端子
４００  電極体
４１０  正極板
４１０ａ、４２０ａ、４２４ａ、４８５ａ  端縁
４１１  正極基材層
４１１ａ、４２１ａ  合材層非形成部
４１４  正極合材層
４２０  負極板
４２１  負極基材層
４２４  負極合材層
４２５  接合部
４３０、４５０  セパレータ
４８０、４９０、５００  芯材
４８０ａ  長辺部
４８０ｂ  湾曲部
４８１、４８２、４９１、５０１  端部
４８５、４８６、４９５、５０５  突出部
５１０  補助部材
【図１】
2018056032.tif 000003
【図２】
2018056032.tif 000004
【図３】
2018056032.tif 000005
【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】
2018056032.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2018056032.tif 000012
【図１１】
2018056032.tif 000013
【図１２】
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