(57)【要約】【課題】外力が加わる際の電極体内での短絡の発生を抑える蓄電素子等を提供する。【解決手段】蓄電素子１００は、容器１０と、積層された正極板２１及び負極板２２を含み且つ容器１０に収容される電極体２０とを備える。電極体２０は、積層方向と交差する方向の端部２０ａ及び２０ｂの被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂで支持される。被支持部では、正極板２１の縁２１ａ及び２１ｂは、切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１を有し、負極板２２の縁２２ａ及び２２ｂは、非切欠き縁部分２２ｅａ、２２ｅｂ、２２ｆａ及び２２ｆｂを有する。切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１と非切欠き縁部分２２ｅａ、２２ｅｂ、２２ｆａ及び２２ｆｂとの距離は、被支持部以外の正極板２１の縁２１ａ又は２１ｂと負極板２２の縁２２ａ又は２２ｂとの距離よりも大きい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、
前記容器に収容される、積層された正極板及び負極板を含む電極体とを備え、
前記電極体は、前記正極板及び前記負極板の積層の方向と交差する方向の端部における被支持部で支持され、
前記端部での前記正極板の縁は、前記被支持部に第１の縁部分を有し、
前記端部での前記負極板の縁は、前記被支持部に第２の縁部分を有し、
前記第１の縁部分と前記第２の縁部分との間における前記端部から前記電極体の内部に向かう方向の距離は、前記端部での前記被支持部以外の前記正極板の縁と前記負極板の縁との間における前記端部から前記電極体の内部に向かう方向の距離よりも大きい
蓄電素子。
【請求項２】
前記端部での前記正極板の縁は、前記端部から前記電極体の内部に向かう方向に、前記端部での前記負極板の縁よりも後退した位置にある
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
重ねられて巻回された正極板及び負極板を含む電極体を備え、
前記電極体は、巻回軸方向の端部に被支持部を有し、
前記正極板は、前記被支持部に、前記巻回軸方向の前記正極板の幅を部分的に狭くするように窪む第１の縁部分を有し、
前記第１の縁部分は、前記端部から前記電極体の内部に向かう方向に、前記被支持部での前記負極板の縁よりも窪む
蓄電素子。
【請求項４】
前記正極板及び前記負極板は、共に巻回されており、
前記第１の縁部分は、前記正極板及び前記負極板の巻回の方向に沿った前記電極体の湾曲部分に、位置する
請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記正極板は、前記正極板の複数の巻回にわたって、複数の前記第１の縁部分を含む
請求項３または４に記載の蓄電素子。
【請求項６】
前記端部における前記複数の第１の縁部分が形成される領域は、前記被支持部の全体を含む
請求項５に記載の蓄電素子。
【請求項７】
前記電極体は、前記電極体における互いに対向する位置にある２つの前記端部に、前記第１の縁部分を有する
請求項１〜６のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項８】
前記電極体の前記被支持部を支持するスペーサを備え、
前記スペーサは、前記容器の壁部から前記電極体を離す
請求項１〜７のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項９】
前記正極板及び前記負極板は、共に巻回されており、
前記容器は、開口部を有する容器本体と前記開口部を塞ぐ蓋体とを有し、
前記電極体は、前記蓋体と前記電極体の巻回軸とが交差する向きで、前記容器内に配置される
請求項１〜８のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項１０】
重ねられて巻回された正極板及び負極板を含み且つ前記正極板及び前記負極板の巻回軸方向の端部の被支持部で支持される電極体を備える蓄電素子の製造方法であって、
前記正極板における巻回の方向に沿った縁の前記被支持部に対応する位置に、前記縁から窪む形状を有する切り抜き部を形成する工程と、
前記正極板及び前記負極板を重ねて巻回し、前記切り抜き部を前記被支持部に対応する位置に配置する工程とを含む
製造方法。
【請求項１１】
前記切り抜き部は、前記正極板における巻回の方向に沿った湾曲部分に、レーザーを用いた切断によって形成される
請求項１０に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極体を備える蓄電素子及び蓄電素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の蓄電素子には、正極板と負極板と電気的な絶縁性を有するシート状のセパレータとが重ねられて形成される電極体を備えるものがある。例えば、特許文献１には、扁平形の巻回電極体を備える二次電池が記載されている。この二次電池では、電極体が収容される外装缶内には、絶縁性材料からなるスペーサが配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５９３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載される二次電池では、落下衝撃を受けた際に電極体が変形して内部短絡を生じることを抑制するために、蓋体と電極体との間に、両端部が緩衝材で形成されたスペーサが配置されている。緩衝材は、扁平形の電極体の両端に加わる衝撃を緩和するために配置されている。しかしながら、緩衝材が配置されていても、電極体に変形が生じる場合があり、この変形によって電極体内で短絡が生じる可能性がある。
【０００５】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、外力が加わる際の電極体内での短絡の発生を抑える蓄電素子及び蓄電素子の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る蓄電素子は、容器と、容器に収容される、積層された正極板及び負極板を含む電極体とを備え、電極体は、正極板及び負極板の積層の方向と交差する方向の端部における被支持部で支持され、上記端部での正極板の縁は、被支持部に第１の縁部分を有し、上記端部での負極板の縁は、被支持部に第２の縁部分を有し、第１の縁部分と第２の縁部分との間における上記端部から電極体の内部に向かう方向の距離は、上記端部での被支持部以外の正極板の縁と負極板の縁との間における上記端部から電極体の内部に向かう方向の距離よりも大きい。
【０００７】
上記端部での正極板の縁は、上記端部から電極体の内部に向かう方向に、上記端部での負極板の縁よりも後退した位置にあってもよい。
【０００８】
本発明の一態様に係る蓄電素子は、蓄電素子は、重ねられて巻回された正極板及び負極板を含む電極体を備え、電極体は、巻回軸方向の端部に被支持部を有し、正極板は、被支持部に、巻回軸方向の正極板の幅を部分的に狭くするように窪む第１の縁部分を有し、第１の縁部分は、上記端部から電極体の内部に向かう方向に、被支持部での負極板の縁よりも窪んでもよい。
【０００９】
正極板及び負極板は、共に巻回されており、第１の縁部分は、正極板及び負極板の巻回の方向に沿った電極体の湾曲部分に、位置してもよい。
正極板は、正極板の複数の巻回にわたって、複数の第１の縁部分を含んでもよい。
上記端部における複数の第１の縁部分が形成される領域は、被支持部の全体を含んでもよい。
電極体は、電極体における互いに対向する位置にある２つの上記端部に、第１の縁部分を有してもよい。
蓄電素子は、電極体の被支持部を支持するスペーサを備え、スペーサは、容器の壁部から電極体を離してもよい。
正極板及び負極板は、共に巻回されており、容器は、開口部を有する容器本体と開口部を塞ぐ蓋体とを有し、電極体は、蓋体と電極体の巻回軸とが交差する向きで、容器内に配置されてもよい。
【００１０】
本発明の一態様に係る蓄電素子の製造方法は、重ねられて巻回された正極板及び負極板を含み且つ正極板及び負極板の巻回軸方向の端部の被支持部で支持される電極体を備える蓄電素子の製造方法であって、正極板における巻回の方向に沿った縁の被支持部に対応する位置に、上記縁から窪む形状を有する切り抜き部を形成する工程と、正極板及び負極板を重ねて巻回し、切り抜き部を被支持部に対応する位置に配置する工程とを含む。
【００１１】
切り抜き部は、正極板における巻回の方向に沿った湾曲部分に、レーザーを用いた切断によって形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明における蓄電素子等によれば、外力が加わる際に電極体内で短絡が発生することを抑えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る蓄電素子の外観を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１の蓄電素子の分解斜視図である。
【図３】図２の蓋体及びその周辺の構成要素の分解斜視図である。
【図４】図２の電極体の一部を展開して示す電極体の斜視図である。
【図５】図４の電極体における正極板及び負極板の展開部分を拡大した図である。
【図６】図４の電極体の湾曲部の端部を拡大した模式的な斜視図である。
【図７】図１の蓄電素子の容器の長手方向に沿い且つ正極端子及び負極端子の中央を通る断面を方向ＶＩＩで見た蓄電素子の断面側面図である。
【図８】図７の蓄電素子のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図であり、電極体及びその周辺の断面図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る蓄電素子等について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、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。
【００１５】
また、添付の図面における各図は、模式的な図であり、必ずしも厳密に図示されたものでない。さらに、各図において、同一又は同様な構成要素については同じ符号を付している。また、以下の実施の形態の説明において、略平行、略直交のような「略」を伴った表現が、用いられる場合がある。例えば、略平行とは、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。他の「略」を伴った表現についても同様である。
【００１６】
［実施の形態］
実施の形態に係る蓄電素子１００の構成を説明する。図１は、実施の形態に係る蓄電素子１００の外観を模式的に示す斜視図である。図１に示されるように、蓄電素子１００は、扁平な直方体状の外形を有している。蓄電素子１００は、充放電可能な二次電池である。例えば、蓄電素子１００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。しかしながら、蓄電素子１００は、非水電解質二次電池に限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよく、キャパシタであってもよい。
【００１７】
図１及び図２を参照すると、蓄電素子１００は、扁平な直方体状の容器１０と、容器１０の中に収容される電極体２０と、正極端子３０及び負極端子４０と、容器１０内で電極体２０を保持するスペーサ７０及び８０とを備えている。なお、図２は、図１の蓄電素子１００の分解斜視図である。ここで、正極端子３０及び負極端子４０は、電極端子の一例である。
【００１８】
容器１０は、有底角筒状の容器本体１１と、容器本体１１の細長い矩形形状の開口部１１ａを閉鎖可能である細長い矩形板状の蓋体１２とを有している。容器本体１１は、細長の矩形状の底壁１１ｂと、底壁１１ｂの４つの縁から直立する４つの矩形状の側壁１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ及び１１ｆとを有している。側壁１１ｃ及び１１ｅは、互いに対向して位置し、幅狭の短側壁を形成している（以下、側壁１１ｃ及び１１ｅを、短側壁１１ｃ及び１１ｅとも呼ぶ）。側壁１１ｄ及び１１ｆは、互いに対向して位置し、幅広の長側壁を形成している（以下、側壁１１ｄ及び１１ｆを、長側壁１１ｄ及び１１ｆとも呼ぶ）。ここで、蓋体１２は、容器の壁部の一例である。
【００１９】
容器本体１１と蓋体１２とは、溶接等の接合方法によって、互いの接合部を気密な状態にして固定される。限定するものではないが、容器本体１１及び蓋体１２は、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金等の溶接可能な金属から作製され得る。
【００２０】
容器１０の内部には、電極体２０並びにスペーサ７０及び８０と共に電解液（本実施の形態では、非水電解液）等の電解質が封入されるが、当該電解質の図示は省略する。容器１０に封入される電解質としては、蓄電素子１００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。
【００２１】
蓋体１２の外面１２ａ上に、正極端子３０及び負極端子４０が配置されている。導電性を有する正極端子３０及び負極端子４０はそれぞれ、蓋体１２を貫通して、蓋体１２の外面１２ａと反対側の内面１２ｂよりも突出し、上記反対側において、導電性を有する正極リード板５１及び負極リード板６１と接続される。正極リード板５１及び負極リード板６１はさらに、電極体２０と接続される。電極体２０は、正極リード板５１及び負極リード板６１と共に、容器本体１１に収容される。
【００２２】
スペーサ７０及び８０は、樹脂等の電気的な絶縁性を有する材料から作製されている。スペーサ７０及び８０は、容器１０内で電極体２０を外側から保持し、電極体２０と容器１０とを電気的に絶縁すると共に、電極体２０の緩衝材として機能する。
【００２３】
図３を参照すると、正極端子３０は、板状の正極集電体５０を介して正極リード板５１と接続され、負極端子４０は、板状の負極集電体６０を介して負極リード板６１と接続される。なお、図３は、図２の蓋体１２及びその周辺の構成要素の分解斜視図である。正極リード板５１及び負極リード板６１はそれぞれ、正極集電体５０及び負極集電体６０の構成要素の一部を構成している。正極集電体５０及び負極集電体６０はそれぞれ、導電性と剛性とを備えた平板状の部材であり、後述する電極体２０の正極板及び負極板の構成材料と同様の材料から作製されている。例えば、正極集電体５０は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属から作製され、負極集電体６０は、銅、銅合金等の金属から作製されている。
【００２４】
また、板状の上部絶縁部材３１が、正極端子３０と蓋体１２との間に設けられ、これらを互いに電気的に絶縁し、板状の下部絶縁部材３２が、蓋体１２と正極集電体５０との間に設けられ、これらを互いに電気的に絶縁する。板状の上部絶縁部材４１が、負極端子４０と蓋体１２との間に設けられ、これらを互いに電気的に絶縁し、板状の下部絶縁部材４２が、蓋体１２と負極集電体６０との間に設けられ、これらを互いに電気的に絶縁する。上部絶縁部材３１及び４１並びに下部絶縁部材３２及び４２はいずれも、樹脂等の電気的な絶縁性を有する材料から形成され、例えば、ガスケットである。
【００２５】
正極端子３０及び負極端子４０はそれぞれ、板状の端子本体３０ａ及び４０ａと、端子本体３０ａ及び４０ａそれぞれから延びる円柱状又は円筒状の軸部３０ｂ及び４０ｂとを有している。軸部３０ｂ（４０ｂ）は、上部絶縁部材３１（４１）と、蓋体１２と、下部絶縁部材３２（４２）と、正極集電体５０（負極集電体６０）とを貫通して延在する。本実施の形態では、軸部３０ｂ（４０ｂ）は、正極集電体５０（負極集電体６０）から突出する先端が、押圧を受けて拡径するように塑性変形することによって、つまりかしめられることによって、正極集電体５０（負極集電体６０）と接続される。これにより、端子本体３０ａ（４０ａ）と正極集電体５０（負極集電体６０）とは、上部絶縁部材３１（４１）、蓋体１２及び下部絶縁部材３２（４２）を狭持するかたちで、互いに物理的且つ電気的に接続される。
【００２６】
なお、端子本体３０ａ（４０ａ）と正極集電体５０（負極集電体６０）との連結構造は、軸部３０ｂ（４０ｂ）のかしめによる接合に限定されるものでない。連結構造は、上部絶縁部材３１（４１）と蓋体１２と下部絶縁部材３２（４２）とを間に挟んで、端子本体３０ａ（４０ａ）と正極集電体５０（負極集電体６０）とを連結する構造であればよい。例えば、軸部３０ｂ（４０ｂ）の代わりにボルト及びナットが用いられてもよく、軸部３０ｂ（４０ｂ）が正極集電体５０（負極集電体６０）に溶接されてもよい。
【００２７】
本実施の形態では、正極リード板５１及び負極リード板６１は、Ｕ字状に曲げられた板材によって形成されている。正極リード板５１及び負極リード板６１はそれぞれ、正極集電体５０及び負極集電体６０と同様の材料から形成されている。正極リード板５１及び負極リード板６１はそれぞれ、そのＵ字を形成する２つの側部で、電極体２０と、正極集電体５０又は負極集電体６０とに接続される。正極リード板５１及び負極リード板６１はそれぞれ、電極体２０と正極集電体５０又は負極集電体６０との接続を中継する。上記接続には、超音波溶接、抵抗溶接などの溶接、かしめによる接合等が用いられ得る。なお、正極リード板５１及び負極リード板６１の形状は、Ｕ字形状に限定されるものでなく、電極体２０と正極集電体５０又は負極集電体６０との接続を中継する構成を有するものであればよい。また、正極リード板５１及び負極リード板６１を介さずに、電極体２０と正極集電体５０又は負極集電体６０とが、上記接続と同様の接続方法で直接接続されてもよい。
【００２８】
図２及び図４を参照して、電極体２０の構成を説明する。なお、図４は、図２の電極体２０の一部を展開して示す電極体２０の斜視図である。電極体２０は、電気を蓄積可能な発電要素である。電極体２０は、長尺な矩形帯状の平面形状をしたシート状の正極板２１と、長尺な矩形帯状の平面形状をしたシート状の負極板２２と、長尺な矩形帯状の平面形状をした２つのシート状のセパレータ２３とを含んでいる。
【００２９】
電極体２０は、一方のセパレータ２３、負極板２２、他方のセパレータ２３及び正極板２１がこの順で層状に重ね合わせられ、巻回軸Ａを中心に図４に示すような巻回方向Ｂで一緒に渦巻き状に多重に巻回されることによって、形成される。巻回軸Ａは、図２及び図４において一点鎖線で示される仮想の軸であり、電極体２０は、巻回軸Ａに関して略対称な構成を有している。限定されるものではないが、本実施の形態では、電極体２０は、巻回軸Ａに垂直な断面が扁平な長円形状である扁平な外形を有している。このような電極体２０は、巻回軸Ａを挟んで対向して位置し且つ幅広で平坦である２つの平坦部２０ｃ及び２０ｄと、巻回軸Ａを挟んで対向して位置し且つ半円状に湾曲した２つの湾曲部２０ｅ及び２０ｆとから構成されている。しかしながら、電極体２０の断面形状は、長円形以外であってもよく、円形、楕円形、矩形、その他の多角形であってもよい。
【００３０】
正極板２１は、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属からなる長尺な矩形帯状の金属箔である正極基材２４と、正極基材２４の両側の幅広な主面上の略全体に塗工等の方法で形成された正極活物質層２５（図４で斜線表示）とを含む。負極板２２は、銅、銅合金等の金属からなる長尺な矩形帯状の金属箔である負極基材２６と、負極基材２６の両側の幅広な主面上の略全体に塗工等の方法で形成された負極活物質層２７（図４で斜線表示）とを含む。正極活物質層２５に用いられる正極活物質又は負極活物質層２７に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質又は負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。なお、本実施の形態では、正極活物質層２５及び負極活物質層２７はそれぞれ、正極基材２４及び負極基材２６の両側の主面上に形成されているが、片側の主面上のみに形成されてもよい。セパレータ２３は、樹脂等の電気的な絶縁性を有する材料からなる微多孔性のシートである。
【００３１】
正極板２１の巻回方向Ｂである長手方向に沿った２つの縁２１ａ及び２１ｂのうちの一方の縁２１ａには、複数の正極タブ２１ｃが、縁２１ａと略垂直に突出して形成されている。正極タブ２１ｃは、正極基材２４から連続して一体的に延在し、正極基材２４の一部を構成している。正極タブ２１ｃは、正極基材２４と同一材料から作製されており、正極タブ２１ｃには、正極活物質層２５が形成されていない。本実施の形態では、電極体２０における正極板２１の一巻回あたりに、１つの正極タブ２１ｃが配置されている。電極体２０において、複数の正極タブ２１ｃは、１つの場所に集まって位置し、正極タブ束２１ｄを形成する。正極タブ束２１ｄでは、正極タブ２１ｃは、巻回された正極板２１、負極板２２及びセパレータ２３が形成する多重の層の積層方向に、略一列に並んで位置する。
【００３２】
負極板２２の巻回方向Ｂである長手方向に沿った２つの縁２２ａ及び２２ｂのうちの一方の縁２２ａには、複数の負極タブ２２ｃが、縁２２ａと略垂直に突出して形成されている。負極タブ２２ｃは、負極基材２６から連続して一体的に延在し、負極基材２６の一部を構成している。負極タブ２２ｃは、負極基材２６と同一材料から作製されており、負極タブ２２ｃには、負極活物質層２７が形成されていない。本実施の形態では、電極体２０における負極板２２の一巻回あたりに、１つの負極タブ２２ｃが配置されている。電極体２０において、複数の負極タブ２２ｃは、１つの場所に集まって位置し、負極タブ束２２ｄを形成する。負極タブ束２２ｄでは、負極タブ２２ｃは、巻回された正極板２１、負極板２２及びセパレータ２３の積層方向に、略一列に並んで位置する。
【００３３】
なお、正極板２１及び負極板２２それぞれの一巻回あたりに配置される正極タブ２１ｃ及び負極タブ２２ｃの数量は、１つに限定されるものでない。正極タブ束２１ｄ及び負極タブ束２２ｄの数量も、１つに限定されるものでない。また、本実施の形態では、正極タブ２１ｃ及び負極タブ２２ｃは、矩形状の平面形状を有しているが、いかなる形状を有してもよい。
【００３４】
正極板２１と負極板２２は、巻回のために、それぞれの長手方向を同方向にして、重ねられる。このとき、正極タブ２１ｃ及び負極タブ２２ｃは、正極板２１及び負極板２２の重なり部分に対して同じ側に位置する。つまり、正極板２１の縁２１ａと負極板２２の縁２２ａとが隣接して位置し、正極板２１の縁２１ｂと負極板２２の縁２２ｂとが隣接して位置する。さらに、セパレータ２３の巻回方向Ｂである長手方向に沿った２つの縁２３ａ及び２３ｂのうちの縁２３ａ（図５参照）が、縁２１ａ及び２２ａと隣接し、縁２３ｂ（図５参照）が、縁２１ｂ及び２２ｂと隣接する。
【００３５】
また、図４及び図５を参照すると、正極板２１の縁２１ａには、複数の切欠き部２１ｅａ及び２１ｆａが形成され、正極板２１の縁２１ｂには、複数の切欠き部２１ｅｂ及び２１ｆｂが、形成されている。なお、図５は、図４の電極体２０における正極板２１及び負極板２２の展開部分を拡大した図である。切欠き部２１ｅａ及び２１ｆａは、縁２１ａにおいて正極基材２４を切欠くことによって形成され、切欠き部２１ｅｂ及び２１ｆｂは、縁２１ｂにおいて正極基材２４を切欠くことによって形成され得る。切欠き部２１ｅａ、２１ｆａ、２１ｅｂ及び２１ｆｂ内には、正極活物質層２５は形成されていない。切欠き部２１ｅａ及び２１ｆａは、縁２１ａと交差する方向に、例えば縁２１ａと略垂直な方向に、縁２１ａから縁２１ｂに向かって、つまり縁２１ａから電極体２０の内部に向かって窪む形状を有している。切欠き部２１ｅｂ及び２１ｆｂも、縁２１ｂと交差する方向に、例えば縁２１ｂと略垂直な方向に、縁２１ｂから電極体２０の内部に向かって窪む形状を有している。ここで、切欠き部２１ｅａ、２１ｆａ、２１ｅｂ及び２１ｆｂは、切り抜き部の一例である。
【００３６】
本実施の形態では、切欠き部２１ｅａ、２１ｆａ、２１ｅｂ及び２１ｆｂはそれぞれ、電極体２０における正極板２１の一巻回あたりに、１つずつ形成され、さらに、正極板２１の巻回毎に形成されている。切欠き部２１ｅａ及び切欠き部２１ｅｂは、正極基材２４の短手方向に対向する位置に設けられ、切欠き部２１ｆａ及び切欠き部２１ｆｂは、正極基材２４の短手方向に対向する位置に設けられている。例えば、複数の切欠き部２１ｅａと複数の切欠き部２１ｅｂとは、正極基材２４の長手方向に関して対称な位置に配置され、複数の切欠き部２１ｆａと複数の切欠き部２１ｆｂとは、正極基材２４の長手方向に関して対称な位置に配置され得る。
【００３７】
本実施の形態では、切欠き部２１ｅａ、２１ｆａ、２１ｅｂ及び２１ｆｂは、角が丸められた矩形状の形状を有している。切欠き部２１ｅａ及び２１ｆａは、縁２１ａから縁２１ｂに向かって縁２１ａよりも後退した切欠き縁部分２１ｅａ１及び２１ｆａ１を、それぞれの底部として形成している。切欠き部２１ｅｂ及び２１ｆｂは、縁２１ｂから縁２１ａに向かって縁２１ｂよりも後退した切欠き縁部分２１ｅｂ１及び２１ｆｂ１を、それぞれの底部として形成している。切欠き部２１ｅａ、２１ｆａ、２１ｅｂ及び２１ｆｂではそれぞれ、切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｆａ１、２１ｅｂ１及び２１ｆｂ１の両端の角が、面取りするように丸められている。これにより、切欠き部２１ｅａ、２１ｆａ、２１ｅｂ及び２１ｆｂの底部の角での正極基材２４の破断が抑制される。さらに、切欠き部２１ｅａ及び２１ｆａそれぞれにおける縁２１ａから切欠き縁部分２１ｅａ１及び２１ｆａ１までの深さは、同程度である。切欠き部２１ｅｂ及び２１ｆｂそれぞれにおける縁２１ｂから切欠き縁部分２１ｅｂ１及び２１ｆｂ１までの深さは、同程度である。全ての切欠き部２１ｅａ、２１ｆａ、２１ｅｂ及び２１ｆｂにおける深さが同程度であってもよい。対向する位置にある切欠き部２１ｅａ及び切欠き部２１ｅｂは、縁２１ａ及び２１ｂに沿う方向で同等の長さを有している。対向する位置にある切欠き部２１ｆａ及び切欠き部２１ｆｂは、縁２１ａ及び２１ｂに沿う方向で同等の長さを有している。なお、切欠き部２１ｅａ、２１ｆａ、２１ｅｂ及び２１ｆｂの形状は、上記形状に限定されない。
【００３８】
一方、負極板２２の縁２２ａにおける切欠き部２１ｅａ及び２１ｆａそれぞれに隣接する縁部分（以下、非切欠き縁部分とも呼ぶ）２２ｅａ及び２２ｆａは、縁２２ａから後退も突出もせずに、縁２２ａと一直線上に並び、直線状の縁２２ａの一部を構成する。また、負極板２２の縁２２ｂにおける切欠き部２１ｅｂ及び２１ｆｂそれぞれに隣接する非切欠き縁部分２２ｅｂ及び２２ｆｂは、縁２２ｂから後退も突出もせずに、縁２２ｂと一直線上に並び、直線状の縁２２ｂの一部を構成する。
【００３９】
よって、電極体２０の内部に向かう巻回軸Ａ方向において、非切欠き縁部分２２ｅａと切欠き縁部分２１ｅａ１との距離ｄ１、及び、非切欠き縁部分２２ｆａと切欠き縁部分２１ｆａ１との距離ｄ２はいずれも、縁２２ａと縁２１ａとの距離ｄ３よりも大きい。同様に、非切欠き縁部分２２ｅｂと切欠き縁部分２１ｅｂ１との距離ｄ４、及び、非切欠き縁部分２２ｆｂと切欠き縁部分２１ｆｂ１との距離ｄ５はいずれも、縁２２ｂと縁２１ｂとの距離ｄ６よりも大きい。このような切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｆａ１、２１ｅｂ１及び２１ｆｂ１はそれぞれ、巻回軸Ａ方向の正極板２１の幅を部分的に狭くしている。ここで、切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｆａ１、２１ｅｂ１及び２１ｆｂ１は、正極板の第１の縁部分の一例であり、非切欠き縁部分２２ｅａ、２２ｆａ、２２ｅｂ及び２２ｆｂは、負極板の第２の縁部分の一例である。
【００４０】
電極体２０において、切欠き部２１ｅａ及び２１ｅｂは、電極体２０の湾曲部２０ｅに位置し、切欠き部２１ｆａ及び２１ｆｂは、電極体２０の湾曲部２０ｆに位置する。電極体２０として巻回された正極板２１では、電極体２０の内周側から外周側に向かうに従って、縁２１ａ及び２１ｂに沿う方向での切欠き部２１ｅａ、２１ｆａ２１ｅｂ及び２１ｆｂそれぞれの長さが、大きくなる。
【００４１】
２つのセパレータ２３は、１つの負極板２２の両側の平坦な主面上にそれぞれ配置される。負極タブ２２ｃを除く負極板２２全体が、２つのセパレータ２３によって覆われ、負極タブ２２ｃが、セパレータ２３の縁２３ａよりも突出する。１つの正極板２１は、巻回時に負極板２２に内側で隣り合うセパレータ２３のさらに内側に位置するように、当該セパレータ２３上に重ねて配置される。正極タブ２１ｃを除く正極板２１全体が、負極板２２及びセパレータ２３によって覆われて、正極タブ２１ｃが、セパレータ２３よりも突出している。
【００４２】
上述のように重ね合わされた正極板２１と負極板２２とセパレータ２３が巻回されて形成される電極体２０では、正極板２１及び負極板２２それぞれの縁２１ａ及び２２ａが、電極体２０の巻回軸Ａ方向の端部２０ａを形成している。また、正極板２１及び負極板２２それぞれの縁２１ｂ及び２２ｂが、電極体２０の巻回軸Ａ方向の端部２０ｂを形成している。本実施の形態では、正極タブ束２１ｄ及び負極タブ束２２ｄは、電極体２０の平坦部２０ｄに配置されているが、これに限定されない。
【００４３】
図４、図６及び図７を参照すると、電極体２０において、切欠き部２１ｅａ及び２１ｅｂは、湾曲部２０ｅに位置し、切欠き部２１ｆａ及び２１ｆｂは、湾曲部２０ｆに位置する。なお、図６は、図４の電極体２０の湾曲部２０ｅの端部２０ａを拡大した模式的な斜視図である。図６では、湾曲部２０ｅでの正極板２１及び負極板２２の形状をわかりやすくするために、セパレータ２３の図示が省略され、正極板２１及び負極板２２の巻回数も少なくされている。図７は、図１の蓄電素子１００の容器１０の長手方向に沿い且つ正極端子３０及び負極端子４０の中央を通る断面を、図１の奥行き方向に向いた方向ＶＩＩで見た蓄電素子１００の断面側面図である。
【００４４】
複数の切欠き部２１ｅａは、湾曲部２０ｅの端部２０ａにおいて、正極板２１、負極板２２及びセパレータ２３の積層方向である湾曲部２０ｅの半径方向に、積層するように略一列に並ぶ。本実施の形態では、略一列に並ぶ複数の切欠き部２１ｅａは、湾曲部２０ｅの端部２０ａの全体にわたって延在する。これにより、湾曲部２０ｅの端部２０ａ付近において、正極板２１を含まずに負極板２２及びセパレータ２３のみが積層される領域である正極ザグリ領域２０ｇａが、形成される。正極ザグリ領域２０ｇａは、湾曲部２０ｅの外周面と、湾曲部２０ｅの端部２０ａと、複数の切欠き部２１ｅａの切欠き縁部分２１ｅａ１と、湾曲部２０ｅと平坦部２０ｃ及び２０ｄとの境界面とによって囲まれる半円柱状の三次元領域に相当する。
【００４５】
同様に、複数の切欠き部２１ｅｂは、湾曲部２０ｅの端部２０ｂにおいて、湾曲部２０ｅの半径方向に積層するように略一列に並ぶ。複数の切欠き部２１ｆａ及び２１ｆｂはそれぞれ、湾曲部２０ｆの端部２０ａ及び２０ｂにおいて、湾曲部２０ｆの半径方向に積層するように略一列に並ぶ。複数の切欠き部２１ｅｂも、湾曲部２０ｅの端部２０ｂの全体にわたって延在し、負極板２２及びセパレータ２３のみが積層される半円柱状の正極ザグリ領域２０ｇｂを端部２０ｂ付近に形成する。複数の切欠き部２１ｆａ及び２１ｆｂもそれぞれ、湾曲部２０ｆの端部２０ａ及び２０ｂの全体にわたって延在し、負極板２２及びセパレータ２３のみが積層される半円柱状の正極ザグリ領域２０ｈａ及び２０ｈｂを端部２０ａ及び２０ｂ付近に形成する。
【００４６】
ここで、上述のような切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂを正極板２１に有する電極体２０の製造は、例えば、以下で説明するように実施され得る。切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂは、正極板２１の巻回毎に、縁２１ａ及び２１ｂに沿う方向での長さを変化させ、その形状を変化させる。さらに、切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂの配置ピッチは、巻回毎に変化する。このため、本実施の形態では、切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂの形成には、レーザーを用いた切断が適用される。レーザーを用いた切断は、切断部分の形状、寸法及び位置を任意に変更することが容易である。さらに、本実施の形態では、レーザーを用いた切断によって、正極板２１の正極タブ２１ｃ及び負極板２２の負極タブ２２ｃが形成される。なお、切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂの形成、並びに、正極タブ２１ｃ及び負極タブ２２ｃの形成は、打ち抜き等のレーザーを用いない任意の方法によって、実施されてもよい。
【００４７】
電極体２０の製造時、正極基材２４に正極活物質層２５が形成され且つ１つのロールに巻かれた正極板２１と、負極基材２６に負極活物質層２７が形成され且つ１つのロールに巻かれた負極板２２と、２つのロールに巻かれたセパレータ２３とが、図示しない巻回機によって、各ロールから引き出されて互いに重ね合わせられつつ、巻回機における回転する巻回シャフトの周りに巻き付けられる。各ロールと巻回シャフトとの間で、正極板２１、負極板２２及びセパレータ２３が重ね合わせられる前に、レーザーによる切断が、電極体２０の巻回と並行して実施される。このとき、正極板２１への正極タブ２１ｃ並びに切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂの形成と、負極板２２への負極タブ２２ｃの形成とが、並行して実施される。なお、各ロールに巻かれた正極基材２４、負極基材２６及びセパレータ２３を引き出して巻回機の巻回シャフトに巻き付ける過程の途中で、正極基材２４及び負極基材２６へ正極活物質層２５及び負極活物質層２７を形成してもよい。このとき、レーザーによる切断と正極活物質層２５及び負極活物質層２７の形成との順序は問わない。
【００４８】
図２、図３及び図７を参照すると、電極体２０の正極タブ束２１ｄは、正極リード板５１と接続され、負極タブ束２２ｄは、負極リード板６１と接続される。これにより、正極端子３０が、正極集電体５０及び正極リード板５１を介して、電極体２０の正極板２１と物理的に且つ電気的に接続される。また、負極端子４０が、負極集電体６０及び負極リード板６１を介して、電極体２０の負極板２２と物理的に且つ電気的に接続される。これにより、電極体２０が蓋体１２に取り付けられる。
【００４９】
蓋体１２に取り付けられた電極体２０は、スペーサ７０及び８０と共に容器本体１１内に収容される。同様の構成を有するスペーサ７０及び８０はそれぞれ、弧状の断面を有する側壁７０ａ及び８０ａと、側壁７０ａ及び８０ａの一方の端部の端壁７０ｂ及び８０ｂと、他方の端部の端壁７０ｃ及び８０ｃと、端壁７０ｂ及び８０ｂそれぞれから側壁７０ａ及び８０ａと反対方向に延びるＣ字状断面の支持壁７０ｄ及び８０ｄとを一体に含む。端壁７０ｂ及び７０ｃは、側壁７０ａの弧状の両端部が形成する開放端を塞ぐように設けられ、後述するように電極体２０に組み付けられたときに巻回軸Ａ方向に対向して位置する。端壁８０ｂ及び８０ｃは、側壁８０ａの弧状の両端部が形成する開放端を塞ぐように設けられ、電極体２０に組み付けられたときに巻回軸Ａ方向に対向して位置する。
【００５０】
スペーサ７０（８０）は、側壁７０ａ（８０ａ）、端壁７０ｂ（８０ｂ）及び端壁７０ｃ（８０ｃ）の内側に、電極体２０の湾曲部２０ｅ（２０ｆ）を嵌め込むようにして、電極体２０に組み付けられる。この際、端壁７０ｂ（８０ｂ）及び端壁７０ｃ（８０ｃ）はそれぞれ、電極体２０の端部２０ａ及び２０ｂに隣り合って位置し、電極体２０を巻回軸Ａ方向で狭持するように保持する。
【００５１】
本実施の形態では、スペーサ７０（８０）の側壁７０ａ（８０ａ）、端壁７０ｂ（８０ｂ）及び端壁７０ｃ（８０ｃ）は、電極体２０の湾曲部２０ｅ（２０ｆ）の一部又は全体を覆う、つまり、湾曲部２０ｅ（２０ｆ）のみを覆う。しかしながら、スペーサ７０（８０）は、電極体２０の湾曲部２０ｅ（２０ｆ）に加えて、平坦部２０ｃ及び／又は２０ｄの一部を覆ってもよい。
【００５２】
スペーサ７０及び８０が組み付けられた電極体２０が、容器１０の容器本体１１内に収容された後、蓋体１２が、開口部１１ａを塞ぐように容器本体１１に固定される。容器１０内では、スペーサ７０（８０）は、支持壁７０ｄ（８０ｄ）に当接する蓋体１２と、端壁７０ｃ（８０ｃ）に当接する容器本体１１の底壁１１ｂとによって、蓋体１２から底壁１１ｂに向かう方向で支持及び固定される。さらに、スペーサ７０（８０）は、側壁７０ａ（８０ａ）に当接する容器本体１１の側壁１１ｃ、１１ｄ及び１１ｆ（１１ｄ、１１ｅ及び１１ｆ）によって、蓋体１２及び底壁１１ｂに沿う側方で支持及び固定される。
【００５３】
スペーサ７０及び８０の側壁７０ａ及び８０ａは、湾曲部２０ｅ及び２０ｆで電極体２０を狭持し、電極体２０を、容器本体１１の短側壁１１ｃ及び１１ｅから離した状態で保持及び固定する。スペーサ７０（８０）の端壁７０ｂ（８０ｂ）及び端壁７０ｃ（８０ｃ）は、正極端子３０（負極端子４０）、正極集電体５０（負極集電体６０）及び底壁１１ｂ等から離した状態で、電極体２０を巻回軸Ａ方向で保持及び固定する。このとき、電極体２０は、端部２０ａの被支持部２０ｉａ（２０ｊａ）と端部２０ｂの被支持部２０ｉｂ（２０ｊｂ）とのそれぞれで、端壁７０ｂ（８０ｂ）と端壁７０ｃ（８０ｃ）とに接触し得、端壁７０ｂ（８０ｂ）及び端壁７０ｃ（８０ｃ）によって支持される。
【００５４】
図７及び図８を参照すると、本実施の形態では、電極体２０の正極ザグリ領域２０ｇｂ（２０ｈｂ）における端部２０ｂ上での領域（図８で斜線表示）は、電極体２０の半円状の被支持部２０ｉｂ（２０ｊｂ）の領域全体を含む形状及び寸法を有し、被支持部２０ｉｂ（２０ｊｂ）の領域全体を含むように位置する。図８は、図７の蓄電素子１００のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図であり、電極体２０及びその周辺の断面図を示す図である。上述より、正極ザグリ領域２０ｇｂ（２０ｈｂ）は、端部２０ｂにおける端壁７０ｃ（８０ｃ）との接触部分である被支持部２０ｉｂ（２０ｊｂ）を全体にわたって覆う。
【００５５】
また、電極体２０の正極ザグリ領域２０ｇａ（２０ｈａ）における端部２０ａ上での領域は、電極体２０の半円状の被支持部２０ｉａ（２０ｊａ）の領域全体を含む形状及び寸法を有し、被支持部２０ｉａ（２０ｊａ）の領域全体を含むように位置する。よって、正極ザグリ領域２０ｇａ（２０ｈａ）は、端部２０ａにおける端壁７０ｂ（８０ｂ）との接触部分である被支持部２０ｉａ（２０ｊａ）を全体にわたって覆う。なお、端部２０ａ及び２０ｂ上における正極ザグリ領域２０ｇａ、２０ｇｂ、２０ｈａ及び２０ｈｂそれぞれの領域は、被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂの領域よりも大きい方が望ましい。
【００５６】
図７を参照すると、スペーサ７０（８０）の端壁７０ｃ（８０ｃ）から端壁７０ｂ（８０ｂ）に向かう方向、つまり電極体２０の巻回軸Ａ方向での正極ザグリ領域２０ｇｂ（２０ｈｂ）の厚さｔｂ（ｔｄ）は、巻回軸Ａ方向の端壁７０ｃ（８０ｃ）の厚さ以上の大きさを有している。なお、厚さｔｂ及びｔｄはそれぞれ、図５に示される切欠き部２１ｅｂに関する距離ｄ４及び切欠き部２１ｆｂに関する距離ｄ５に、セパレータ２３の縁２３ｂと負極板２２の縁２２ｂとの距離ｄ８を加えた距離である。また、巻回軸Ａ方向の正極ザグリ領域２０ｇａ（２０ｈａ）の厚さｔａ（ｔｃ）は、巻回軸Ａ方向のスペーサ７０（８０）の端壁７０ｂ（８０ｂ）の厚さ以上の大きさを有している。なお、厚さｔａ及びｔｃはそれぞれ、図５に示される切欠き部２１ｅａに関する距離ｄ１及び切欠き部２１ｆａに関する距離ｄ２に、セパレータ２３の縁２３ａと負極板２２の縁２２ａとの距離ｄ７を加えた距離である。
【００５７】
蓄電素子１００が振動、衝撃等の外力を受けたとき、外力は、スペーサ７０及び８０を介して電極体２０に伝達する。この際、電極体２０の端部２０ａの被支持部２０ｉａ及び２０ｊａ並びに端部２０ｂの被支持部２０ｉｂ及び２０ｊｂが、スペーサ７０及び８０の端壁７０ｂ、７０ｃ、８０ｂ及び８０ｃによって巻回軸Ａ方向に押圧され得る。このとき、正極ザグリ領域２０ｇａ、２０ｇｂ、２０ｈａ及び２０ｈｂ内の負極板２２の縁及びセパレータ２３の縁が、端壁７０ｂ、７０ｃ、８０ｂ及び８０ｃからの押圧を受け、押し潰されるように変形し得る。この結果、電極体２０は、スペーサ７０及び８０に対して、巻回軸Ａ方向に相対的に変位し得るが、その変位範囲は、容器本体１１の底壁１１ｂと、蓋体１２の付属物とによって、制約を受ける。なお、蓋体１２の付属物とは、正極端子３０、負極端子４０、正極集電体５０、負極集電体６０、並びにリード板５１及び６１等である。
【００５８】
具体的には、外力を受けたとき、電極体２０は、スペーサ７０及び８０で覆われていない端部２０ｂの部分が底壁１１ｂに接触するまで変位する。また、電極体２０は、スペーサ７０及び８０で覆われていない端部２０ａの部分が蓋体１２の付属物と接触するまで変位する。よって、底壁１１ｂに向かう方向では、電極体２０全体は、スペーサ７０及び８０の端壁７０ｃ及び８０ｃの巻回軸Ａ方向の厚さの分だけ変位し、それにより、正極ザグリ領域２０ｇｂ及び２０ｈｂそれぞれにおける電極体２０は、端壁７０ｃ及び８０ｃの厚さに相当する巻回軸Ａ方向の深さにわたって変形を受け得る。正極ザグリ領域２０ｇｂ及び２０ｈｂの厚さｔｂ及びｔｄは、端壁７０ｃ及び８０ｃの厚さ以上の大きさであるため、正極ザグリ領域２０ｇｂ及び２０ｈｂ内の負極板２２及びセパレータ２３は、変形はするが、端部２０ａに向かって正極ザグリ領域２０ｇｂ及び２０ｈｂを越える領域の正極板２１、負極板２２及びセパレータ２３に生じる変形が抑えられる。よって、積層されている正極板２１、負極板２２及びセパレータ２３が共に変形することによる正極板２１及び負極板２２の短絡の発生が、抑制される。なお、湾曲部２０ｅ及び２０ｆの正極板２１、負極板２２及びセパレータ２３は、正極ザグリ領域２０ｇｂ及び２０ｈｂを含まない状態で、端壁７０ｃ及び８０ｃ等によって巻回軸Ａ方向に押圧されて変形する場合、互いに複雑に入り組むように変形するため、正極板２１及び負極板２２の短絡が発生し易い。
【００５９】
さらに、正極ザグリ領域２０ｇｂ及び２０ｈｂはそれぞれ、電極体２０の端部２０ｂの被支持部２０ｉｂ及び２０ｊｂの全体にわたるため、端壁７０ｃ及び８０ｃは、正極ザグリ領域２０ｇｂ及び２０ｈｂ内の負極板２２及びセパレータ２３のみを押圧する。よって、正極ザグリ領域２０ｇｂ及び２０ｈｂの外の正極板２１、負極板２２及びセパレータ２３が、端壁７０ｃ及び８０ｃの押圧により変形を受けることが抑えられる。
【００６０】
なお、蓄電素子１００に想定される外力の大きさに応じて、正極ザグリ領域２０ｇｂ及び２０ｈｂの厚さｔｂ及びｔｄと端壁７０ｃ及び８０ｃの厚さとの関係、並びに、端部２０ｂにおける正極ザグリ領域２０ｇｂ及び２０ｈｂの領域と電極体２０の被支持部２０ｉｂ及び２０ｊｂの領域との関係は、変わり得る。正極ザグリ領域２０ｇｂ及び２０ｈｂの厚さｔｂ及びｔｄ、並びにそれらの広さは、蓄電素子１００が外力を受けたときに電極体２０が被支持部２０ｉｂ及び２０ｊｂで変形し得る深さ及び広さに応じて、決定してもよい。例えば、蓄電素子１００に想定される外力が小さい場合、又は、端壁７０ｃ及び８０ｃの厚さが大きい場合、正極ザグリ領域２０ｇｂ及び２０ｈｂの厚さｔｂ及びｔｄは、端壁７０ｃ及び８０ｃの厚さよりも小さくてもよい。
【００６１】
また、蓋体１２に向かう方向では、電極体２０全体は、電極体２０が蓋体１２の付属物に接触するまで変位し、それにより、正極ザグリ領域２０ｇａ及び２０ｈａそれぞれにおける電極体２０は、上記変位量に相当する巻回軸Ａ方向の深さにわたって変形を受け得る。正極ザグリ領域２０ｇａ及び２０ｈａの厚さｔａ及びｔｃが、上記変位量以上の大きさに設定されることによって、端部２０ａにおける巻回軸Ａ方向の変形が、正極ザグリ領域２０ｇａ及び２０ｈａ内で抑えられる。よって、積層されている正極板２１、負極板２２及びセパレータ２３が共に変形することが、抑制される。
【００６２】
さらに、正極ザグリ領域２０ｇａ及び２０ｈａはそれぞれ、電極体２０の端部２０ａにおける被支持部２０ｉａ及び２０ｊａの全体にわたるため、端壁７０ｂ及び８０ｂは、正極ザグリ領域２０ｇａ及び２０ｈａ内の負極板２２及びセパレータ２３のみを押圧する。よって、正極ザグリ領域２０ｇａ及び２０ｈａの外の正極板２１、負極板２２及びセパレータ２３が、端壁７０ｂ及び８０ｂの押圧により変形を受けることが抑えられる。
【００６３】
なお、蓄電素子１００に想定される外力の大きさに応じて、正極ザグリ領域２０ｇａ及び２０ｈａの厚さｔａ及びｔｃの要件、並びに、端部２０ａにおける正極ザグリ領域２０ｇａ及び２０ｈａの領域と電極体２０の被支持部２０ｉａ及び２０ｊａとの関係は、変わり得る。正極ザグリ領域２０ｇａ及び２０ｈａの厚さｔａ及びｔｃ、並びにそれらの広さは、蓄電素子１００が外力を受けたときに電極体２０が被支持部２０ｉａ及び２０ｊａで変形し得る深さ及び広さに応じて、決定してもよい。
【００６４】
上述したように、本実施の形態に係る蓄電素子１００は、容器１０と、積層された正極板２１及び負極板２２を含み且つ容器１０に収容される電極体２０とを備える。電極体２０は、正極板２１及び負極板２２の積層の方向と交差する方向の端部２０ａ及び２０ｂにおける被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂで支持される。端部２０ａ及び２０ｂでの正極板２１の縁２１ａ及び２１ｂは、被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂに第１の縁部分としての切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１を有する。端部２０ａ及び２０ｂでの負極板２２の縁２２ａ及び２２ｂは、被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂに第２の縁部分としての非切欠き縁部分２２ｅａ、２２ｅｂ、２２ｆａ及び２２ｆｂを有する。切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１と非切欠き縁部分２２ｅａ、２２ｅｂ、２２ｆａ及び２２ｆｂとの間における端部２０ａ又は２０ｂから電極体２０の内部に向かう方向の距離ｄ１、ｄ４、ｄ２及びｄ５は、当該端部２０ａ又は２０ｂでの被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂ以外の正極板２１の縁２１ａ又は２１ｂと負極板２２の縁２２ａ又は２２ｂとの間における当該端部２０ａ又は２０ｂから電極体２０の内部に向かう方向の距離ｄ３及びｄ６よりも大きい。
【００６５】
上述の構成において、蓄電素子１００が衝撃等の外力を受けた場合、電極体２０は、被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂにおいて、伝達する外力を受け、押圧され得る。被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂでは、負極板２２の非切欠き縁部分２２ｅａ、２２ｅｂ、２２ｆａ及び２２ｆｂが、押圧力により変形して押圧力を吸収し得る。非切欠き縁部分２２ｅａ、２２ｅｂ、２２ｆａ及び２２ｆｂと切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１との距離をそれぞれ、負極板２２の変形が切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１に至らないような距離とすることによって、変形に起因する正極板２１と負極板２２との短絡が抑制される。
【００６６】
実施の形態に係る蓄電素子１００において、電極体２０の端部２０ａ及び２０ｂでの正極板２１の縁２１ａ及び２１ｂはそれぞれ、端部２０ａ又は２０ｂから電極体２０の内部に向かう方向に、電極体２０の端部２０ａ及び２０ｂでの負極板２２の縁２２ａ及び２２ｂよりも後退した位置にある。上述の構成において、正極板２１同士を、負極板２２を介さずに対向させないようにすることができる。例えば、負極板２２を介さずに正極板２１同士が対向していると、リチウムデンドライトが析出する可能性が高くなる。リチウムデンドライトは、成長して正極板２１及び負極板２２を短絡させる可能性がある。よって、上述のような正極板２１及び負極板２２の構成は、正極板２１及び負極板２２の短絡を抑えることができる。
【００６７】
また、実施の形態に係る蓄電素子１００は、重ねられて巻回された正極板２１及び負極板２２を含む電極体２０を備える。さらに、電極体２０は、巻回軸Ａ方向の端部２０ａ及び２０ｂに被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂを有し、正極板２１は、被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂに、巻回軸Ａ方向の正極板２１の幅を部分的に狭くするように窪む切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１を有する。
【００６８】
上述の構成において、蓄電素子１００が衝撃等の外力を受け、この外力が、電極体２０における切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１が存在する部位に伝達する場合、正極板２１の切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１よりも突出する負極板２２の縁２２ａ及び２２ｂが、押圧力により変形して押圧力を吸収し得る。そして、切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１の窪み方向の深さ位置を、負極板２２の変形が至らないような位置とすることにより、変形に起因する正極板２１と負極板２２との短絡が抑制される。
【００６９】
実施の形態に係る蓄電素子１００において、電極体２０では、正極板２１及び負極板２２は、共に巻回されており、切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１は、正極板２１及び負極板２２の巻回の方向に沿った電極体２０の湾曲部分に、位置する。上述の構成において、巻回軸Ａ方向の押圧力が作用したとき、電極体２０の湾曲部分では、正極板２１の切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１よりも巻回軸Ａ方向に突出する負極板２２が押圧力により変形して押圧力を吸収し得る。このため、切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１よりも巻回軸Ａ方向の内側で積層している正極板２１及び負極板２２に生じる変形が抑えられる。よって、電極体２０の湾曲部分に設けられた切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１は、押圧力作用時の正極板２１及び負極板２２の短絡抑制に効果的に貢献する。
【００７０】
実施の形態に係る蓄電素子１００の電極体２０において、正極板２１は、正極板２１の複数の巻回にわたって、複数の切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１を含む。上述の構成において、正極板２１を介さずにセパレータ２３及び負極板２２と隣り合う負極板２２の部分が、複数層の負極板２２にわたって形成される。これらの負極板２２の部分は、正極板２１を含まずに負極板２２及びセパレータ２３のみが積層される正極ザグリ領域２０ｇａ、２０ｇｂ、２０ｈａ及び２０ｈｂを形成することができる。正極ザグリ領域２０ｇａ、２０ｇｂ、２０ｈａ及び２０ｈｂでは、電極体２０に変形が生じても正極板２１及び負極板２２の短絡が抑制される。
【００７１】
実施の形態に係る蓄電素子１００の電極体２０において、端部２０ａ及び２０ｂにおける複数の切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１が形成される領域としての正極ザグリ領域２０ｇａ、２０ｇｂ、２０ｈａ及び２０ｈｂはそれぞれ、被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂの全体を含む。上述の構成において、電極体２０が被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂから受ける押圧力は全て、正極ザグリ領域２０ｇａ、２０ｇｂ、２０ｈａ及び２０ｈｂ内の負極板２２に伝達し負極板２２によって吸収される。よって、正極板２１及び負極板２２の短絡が効果的に抑制される。
【００７２】
実施の形態に係る蓄電素子１００において、電極体２０は、電極体２０における互いに対向する位置にある２つの端部２０ａ及び２０ｂに、切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１を有する。上述の構成において、電極体２０は、一方の端部２０ａの被支持部２０ｉａ及び２０ｊａから押圧力を受けた場合に移動して他方の端部２０ｂで衝突を生じ得る。同様に、電極体２０は、他方の端部２０ｂの被支持部２０ｉｂ及び２０ｊｂから押圧力を受けた場合に移動して一方の端部２０ａで衝突を生じ得る。２つの端部２０ａ及び２０ｂそれぞれの被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂにおいて、正極板２１に切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１が形成されることによって、電極体２０が端部２０ａから端部２０ｂに向かう方向及びその反対方向のいずれに移動した場合でも、端部２０ａ及び２０ｂでの正極板２１及び負極板２２の短絡の抑制が可能になる。
【００７３】
実施の形態に係る蓄電素子１００は、電極体２０の被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂを支持するスペーサ７０及び８０を備え、スペーサ７０及び８０は、容器１０の壁部から電極体２０を離す。上述の構成において、電極体２０は、容器１０との接触が抑えられた状態で、スペーサ７０及び８０によって支持される。よって、電極体２０における電極体２０以外の要素との接触場所を、スペーサ７０及び８０によって支持される部位に限定することが可能になる。従って、切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１の形成位置を限定することが可能になる。
【００７４】
実施の形態に係る蓄電素子１００の電極体２０において、正極板２１及び負極板２２は、共に巻回されており、容器１０は、開口部１１ａを有する容器本体１１と開口部１１ａを塞ぐ蓋体１２とを有し、電極体２０は、蓋体１２と電極体２０の巻回軸Ａとが交差する向きで、容器１０内に配置される。上述の構成の電極体２０は、巻回軸Ａ方向の端部２０ａ及び２０ｂの被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂにおいて、スペーサ７０及び８０等によって支持され得る。これにより、切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１は、端部２０ａ及び２０ｂに位置する正極板２１の縁２１ａ及び２１ｂ付近でこれらに沿って形成される。縁２１ａ及び２１ｂ付近でこれらに沿って切り欠かれる正極板２１は、切欠きに起因する電気容量の低下及び電荷の偏りを低く抑えることができる。
【００７５】
また、実施の形態に係る蓄電素子１００の製造方法は、重ねられて巻回された正極板２１及び負極板２２を含み且つ正極板２１及び負極板２２の巻回軸Ａ方向の端部２０ａ及び２０ｂの被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂで支持される電極体２０を備える蓄電素子の製造方法である。この製造方法は、正極板２１における巻回の方向に沿った縁２１ａ及び２１ｂの被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂに対応する位置に、縁２１ａ及び２１ｂから窪む形状を有する切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂを形成する工程と、正極板２１及び負極板２２を重ねて巻回し、切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂを被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂに対応する位置に配置する工程とを含む。
【００７６】
上述において、切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂの位置が、被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂに対応する位置にある。よって、蓄電素子１００が外力を受けた場合、被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂでは、切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂに隣り合う負極板２２が、変形して外力を吸収し得る。切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂの正極板２１は、自身に伝達する外力を低減し、その変形を抑制することができる。
【００７７】
実施の形態に係る蓄電素子１００の製造方法において、切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂは、正極板２１における巻回の方向に沿った湾曲部分に、レーザーを用いた切断によって形成される。上述において、レーザーを用いた切断は、巻回毎に切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂの形状及び寸法、並びに位置つまりピッチを変更することができる。さらに、レーザーを用いた切断は、種々の形状及び寸法を有する切欠き部を種々の位置に形成することができる。これにより、複数の切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂによる任意の形状の正極ザグリ領域２０ｇａ、２０ｇｂ、２０ｈａ及び２０ｈｂを形成することが、可能になる。
【００７８】
［その他の変形例］
以上、本発明の実施の形態に係る蓄電素子等について説明したが、本発明は、実施の形態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。本発明の範囲は上述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】
実施の形態に係る蓄電素子１００の電極体２０の正極板２１では、切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂは、角が丸められた矩形状の形状を有していたがこれに限定されるものでない。切欠き部の角は、丸められていても丸められていなくてもよい。切欠き部の形状は、弧状、半円、半楕円、半長円、多角形、又はこれらの組み合わせ等のいかなる形状であってもよい。
【００８０】
実施の形態に係る蓄電素子１００の電極体２０の正極板２１では、切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂは、正極板２１の巻回毎に、寸法及び形状を変えて形成されていたが、これに限定されるものでない。切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂは、正極板２１の巻回の進行に関わらず、寸法及び形状の少なくとも一方を変化させないように構成されてもよい。
【００８１】
実施の形態に係る蓄電素子１００の電極体２０の正極板２１では、４つの切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂが、正極板２１の巻回毎に配置されていたが、これに限定されるものでない。例えば、切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂは、正極板２１の複数の巻回毎に配置されてもよい。この場合、一巻回の正極板２１に、４つの切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂの全てが配置されてもよく、４つの切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂのうちのいくつかが配置されてもよい。
【００８２】
実施の形態に係る蓄電素子１００の電極体２０では、負極板２２の非切欠き縁部分２２ｅａ、２２ｆａ、２２ｅｂ及び２２ｆｂは、負極板２２の縁２２ａ又は２２ｂと一直線上に並んでいたが、これに限定されるものでない。例えば、非切欠き縁部分２２ｅａ及び２２ｆａは、縁２２ａよりも縁２２ｂから縁２２ａに向かって突出し、非切欠き縁部分２２ｅｂ及び２２ｆｂは、縁２２ｂよりも縁２２ａから縁２２ｂに向かって突出していてもよい。この場合、非切欠き縁部分２２ｅａ、２２ｅｂ、２２ｆａ及び２２ｆｂと切欠き縁部分２１ｅａ１、２１ｅｂ１、２１ｆａ１及び２１ｆｂ１との距離がそれぞれ、十分に確保されていればよい。上記距離は、例えば、蓄電素子１００に外力が加えられた際、スペーサ７０又は８０の端壁に当接する非切欠き縁部分２２ｅａ、２２ｅｂ、２２ｆａ及び２２ｆｂでの負極板２２の変形が、正極板２１を変形させて負極板２２との短絡を引き起こさないような距離であってもよい。そして、正極板２１の切欠き縁部分２１ｅａ１及び２１ｆａ１は、正極板２１の縁２１ａよりも窪んでいてもよく、縁２１ｂから縁２１ａに向かって突出していてもよく、縁２１ａと一直線に並んでいてもよい。同様に、正極板２１の切欠き縁部分２１ｅｂ１及び２１ｆｂ１は、正極板２１の縁２１ｂよりも窪んでいてもよく、突出していてもよく、縁２１ｂと一直線に並んでいてもよい。
【００８３】
実施の形態に係る蓄電素子１００は、巻回軸Ａを容器１０の蓋体１２と略垂直な向きにして配置される電極体２０を備える蓄電素子であったが、巻回軸Ａを蓋体１２に沿わせる向きで配置される電極体を備える蓄電素子であってもよい。この場合、実施の形態に係る蓄電素子１００と同様に、電極体におけるスペーサによる被支持部に、正極板２１の切欠き部が配置されてもよい。
【００８４】
実施の形態に係る蓄電素子１００では、電極体２０におけるスペーサ７０及び８０による被支持部２０ｉａ、２０ｉｂ、２０ｊａ及び２０ｊｂに、正極板２１の切欠き部２１ｅａ、２１ｅｂ、２１ｆａ及び２１ｆｂが、配置されていたが、これに限定されるものでない。例えば、電極体２０の端部２０ａ及び２０ｂにおける電極体２０以外の要素と接触し得る部分の正極板２１に、切欠き部が配置されてもよく、電極体２０における電極体２０以外の要素と接触し得る部分の正極板２１に、切欠き部が配置されてもよい。例えば、蓄電素子は、電極体２０の端部２０ａ又は２０ｂが、容器１０に設けられるガス排出弁と対向する構成を有する場合がある。この場合、端部２０ａ又は２０ｂとガス排出弁との間に設けられるスペーサが接触し得る部分の正極板２１に、切欠き部が配置されてもよい。また、上記電極体２０以外の要素として、例えば、正極及び負極の電極端子、集電体及びリード板等も挙げられる。
【００８５】
実施の形態に係る蓄電素子１００では、電極体２０の端部２０ａに、１つの正極タブ束２１ｄと１つの負極タブ束２２ｄとが配置されていたが、これに限定されるものでない。電極体２０の端部２０ａに、２つ以上の正極タブ束が配置されてもよく、２つ以上の負極タブ束が配置されてもよい。電極体２０の端部２０ａ及び２０ｂに、正極タブ束及び／又は負極タブ束が配置されてもよい。この場合、正極タブ束は、電極体２０の端部２０ａ及び２０ｂの一方にのみ又は両方に配置されてもよく、負極タブ束は、電極体２０の端部２０ａ及び２０ｂの他方にのみ又は両方に配置されてもよい。
【００８６】
実施の形態に係る蓄電素子１００では、電極体２０は、正極タブ束２１ｄ及び負極タブ束２２ｄを備えていたが、備えていなくてもよい。例えば、電極体２０は、正極板２１の縁２１ａに、正極活物質層が形成されずに正極基材が露出している正極未塗工部を含み、負極板２２の縁２２ｂに、負極活物質層が形成されずに負極基材が露出している負極未塗工部を含んでもよい。この場合、正極リード板５１又は正極集電体５０が正極未塗工部と接続され、負極リード板６１又は負極集電体６０が負極未塗工部と接続されてもよい。
【００８７】
実施の形態に係る蓄電素子１００では、電極体２０は、重ねられた正極板、負極板及びセパレータを巻回して形成される巻回型の電極体であったが、これに限定されるものでない。電極体は、多数の正極板、負極板及びセパレータを重ねて形成されるスタック型の電極体であってもよく、重ねた一組の、又は、二組以上の、正極板、負極板及びセパレータを複数回折り曲げて形成されるＺ型の電極体であってもよい。
実施の形態に係る蓄電素子１００は、１つの電極体２０を備えていた。しかしながら、蓄電素子は、２つ以上の電極体を備えるものであってもよい。
【００８８】
また、実施の形態及び変形例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。また、本発明は、上述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、１つ以上の蓄電素子を備える蓄電装置においても実現することができる。例えば、本発明は、複数の蓄電素子１００を備える蓄電装置として実現することができる。蓄電装置は、並べて配置された複数の蓄電ユニットを備え、各蓄電ユニットは、例えば一列に並べられ且つ互いに電気的に接続された複数の蓄電素子１００によって、構成される。上述の構成によって、複数の蓄電素子１００が、１ユニットとして使用され、蓄電装置に必要な電気容量、蓄電装置の形状及び寸法等に対応して、蓄電ユニットの数量及び配列が選択され得る。複数の蓄電素子１００を備え且つ高出力である蓄電装置は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車用電源として搭載することもできる。
【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  容器
１２  蓋体（容器の壁部）
２０  電極体
２０ａ，２０ｂ  端部
２０ｉａ，２０ｉｂ，２０ｊａ，２０ｊｂ  被支持部
２１  正極板
２１ａ，２１ｂ  縁（正極板の縁）
２１ｅａ，２１ｅｂ，２１ｆａ，２１ｆｂ  切欠き部（切り抜き部）
２１ｅａ１，２１ｅｂ１，２１ｆａ１，２１ｆｂ１  切欠き縁部分（第１の縁部分）
２２  負極板
２２ａ，２２ｂ  縁（負極板の縁）
２２ｅａ，２２ｅｂ，２２ｆａ，２２ｆｂ  非切欠き縁部分（第２の縁部分）
３０  正極端子（電極端子）
４０  負極端子（電極端子）
７０，８０  スペーサ
１００  蓄電素子
Ａ  巻回軸
【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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