(57)【要約】【課題】  蓄電装置に関する情報を非破壊で取得可能な蓄電装置を提供する。【解決手段】  蓄電装置１では、ケース２の外部から、電極組立体３の積層方向の向きにＸ線撮影することで、負極金属板２１の本体部２３の上縁２３ａに設けられた識別用露出部の像が取得される。具体的には、本体部２３の上縁２３ａから上方に延びる各突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの像が取得される。そのため、突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの形状や寸法、個数等をコード化しておくことで、突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの像から情報を取得することができる。このような情報取得の際、ケース２を破壊したり分解したりする必要はなく、非破壊での情報取得が可能である。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の正極と複数の負極とが、セパレータを介して交互に積層された電極組立体と、
前記電極組立体および電解液が収容されて密閉されるケースと、
前記ケースの上部に設けられ、前記複数の正極それぞれに接続される正極端子と前記複数の負極それぞれに接続される負極端子とからなる端子対と
を備え、
前記正極が、本体部と、該本体部の上縁から上方に延びて前記正極端子と電気的に接続されるタブ部とを有する正極金属板を有し、前記正極金属板の本体部には、ニッケルを含む正極活物質で構成された正極活物質層が形成されており、
前記負極が、本体部と、該本体部の上縁から上方に延びて前記負極端子と電気的に接続されるタブ部とを有する負極金属板を有し、前記負極金属板の本体部には、水素吸蔵合金を含む負極活物質で構成され、前記正極の前記正極活物質層と対向する第１の負極活物質層が形成されており、
前記正極金属板の本体部および前記負極金属板の本体部の少なくともいずれか一方に、該本体部の上縁に設けられた一または複数の識別部が形成されている、蓄電装置。
【請求項２】
前記識別部が、識別用突出部または識別用凹部である、請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記識別部が識別用突出部であり、前記識別用突出部は、前記正極活物質層または前記負極活物質層が形成される活物質形成領域と、前記正極活物質層および前記負極活物質層が形成されない活物質非形成領域とを有する、請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記活物質非形成領域が、前記識別用突出部の上下方向に沿って延びている、請求項３に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記負極に、前記識別部として識別用突出部が設けられており、該識別用突出部に前記負極活物質で構成された第２の負極活物質層が形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記第２の負極活物質層が前記第１の負極活物質層と接している、請求項５に記載の蓄電装置。
【請求項７】
前記第２の負極活物質層を構成する前記負極活物質がランタノイドを含む、請求項５または６に記載の蓄電装置。
【請求項８】
前記識別用突出部が、前記電極組立体の積層方向における最外に位置する前記負極に設けられている、請求項５〜７のいずれか一項に記載の蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、蓄電装置の一種である二次電池においては、電極組立体の一部に識別表示を付す技術が知られている。たとえば、下記特許文献１には、電極組立体の正極タブ、負極タブ、正極無地部、および負極無地部のいずれかに識別表示を付して、電池の異常による問題発生の際に、電池の生産装備、生産日付、作業者、生産ラインなどの製造工程の履歴を確認可能としたリチウムイオン二次電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−４０８７５号公報
【特許文献２】特開２００３−２１５０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したリチウムイオン二次電池では、製品として流通する際には、電極組立体はケース（電槽）に収容されるため、製造工程の履歴を確認するにはケースを破壊する必要があり、製造工程の履歴を確認した後に再使用することができない。そのため、二次電池の製造工程の履歴等の情報を、非破壊により確認することができる技術が望まれている。
【０００５】
すなわち、本発明は、蓄電装置に関する情報を非破壊で取得可能な蓄電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態に係る蓄電装置は、複数の正極と複数の負極とが、セパレータを介して交互に積層された電極組立体と、電極組立体および電解液が収容されて密閉されるケースと、ケースの上部に設けられ、複数の正極それぞれに接続される正極端子と複数の負極それぞれに接続される負極端子とからなる端子対とを備え、正極が、本体部と、該本体部の上縁から上方に延びて正極端子と電気的に接続されるタブ部とを有する正極金属板を有し、正極金属板の本体部には、ニッケルを含む正極活物質で構成された正極活物質層が形成されており、負極が、本体部と、該本体部の上縁から上方に延びて負極端子と電気的に接続されるタブ部とを有する負極金属板を有し、負極金属板の本体部には、水素吸蔵合金を含む負極活物質で構成され、正極の正極活物質層と対向する第１の負極活物質層が形成されており、正極金属板の本体部および負極金属板の本体部の少なくともいずれか一方に、該本体部の上縁に設けられた一または複数の識別部が形成されている。
【０００７】
上記蓄電装置では、ケース外部から、電極組立体の積層方向の向きにＸ線撮影すると、正極金属板の本体部および負極金属板の本体部の少なくともいずれか一方の上縁に設けられた識別部の像が取得され得る。そのため、予め、識別部の形状や寸法、個数等に意味をもたせておく（すなわち、コード化しておく）ことで、ケースを破壊することなく、識別部の像から情報を取得することができる。
【０００８】
他の形態に係る蓄電装置では、前記識別部が、識別用突出部または識別用凹部である。この場合、ケース外部からＸ線撮影することで、識別用突出部または識別用凹部の像（輪郭）から情報を取得することができる。
【０００９】
他の形態に係る蓄電装置では、識別部が識別用突出部であり、識別用突出部は、正極活物質層または負極活物質層が形成される活物質形成領域と、正極活物質層および負極活物質層が形成されない活物質非形成領域とを有する。この場合、ケース外部からＸ線撮影すると、活物質形成領域と活物質非形成領域との境界が取得され得る。そのため、予め、活物質形成領域または活物質非形成領域の形状や寸法、個数等についてコード化しておくことで、さらに、活物質形成領域または活物質非形成領域の形状からも情報を取得することができる。
【００１０】
他の形態に係る蓄電装置では、活物質非形成領域が、識別用突出部の上下方向に沿って延びている。
【００１１】
他の形態に係る蓄電装置では、負極に、識別部として識別用突出部が設けられており、該識別用突出部に負極活物質で構成された第２の負極活物質層が形成されている。負極活物質に含まれる水素吸蔵合金はミッシュメタル等の原子量が極めて大きい金属材料であり、Ｘ線の遮蔽率が非常に高いため、第２の負極活物質層が形成された識別用突出部の像の取得が容易となる。
【００１２】
他の形態に係る蓄電装置では、第２の負極活物質層が第１の負極活物質層と接している。この場合、第２の負極活物質層が形成された識別用突出部が、充電リザーブとして機能する。
【００１３】
他の形態に係る蓄電装置では、第２の負極活物質層を構成する負極活物質がランタノイドを含む。ランタノイドの原子番号は５７〜７１であり、ケース等の構成材料の原子番号に比べて極めて大きいため、ケース外部から識別用突出部のＸ線撮影による識別が容易となる。
【００１４】
他の形態に係る蓄電装置では、識別用突出部が、電極組立体の積層方向における最外に位置する負極に設けられている。この場合、識別用突出部のＸ線撮影による識別が容易となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、蓄電装置に関する情報を非破壊で取得可能な蓄電装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施の一態様に係る蓄電装置を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示した蓄電装置のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図３は、図１に示した蓄電装置の正極を示した図である。
【図４】図４は、図１に示した蓄電装置の負極金属板を示した図である。
【図５】図５は、図１に示した蓄電装置の負極を示した図である。
【図６】図６は、異なる態様の充電リザーブを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１８】
実施の一形態に係る蓄電装置１の構成について、図１〜３を参照しつつ説明する。蓄電装置１は、密閉形ニッケル・水素蓄電池として構成されている。
【００１９】
蓄電装置１は、図１および図２に示すように、ケース２と、ケース２内に収容された電極組立体３および電解液４と、ケース２に設けられた一対の電極端子５、６とを備えて構成されている。
【００２０】
ケース２は、その外形および内部空間が略直方体形状である中空容器である。ケース２は、たとえば樹脂によって構成されている。
【００２１】
一対の電極端子（端子対）５、６は、ケース２の上部２ａに設けられており、より具体的には、ケース２の上部２ａを貫くように設けられている。一対の電極端子５、６は、正極端子５および負極端子６で構成されており、互いに離間するように配置されている。正極端子５は、ケース２内において後述する電極組立体３の複数の正極１０それぞれに接続され、負極端子６は、ケース２内において後述する電極組立体３の複数の負極２０それぞれに接続される。ケース２の上部２ａは、たとえば蓋部材として、上部２ａ以外の部分から取り外し可能な態様とすることができる。
【００２２】
電極組立体３は、図２に示すように、複数の正極１０と複数の負極２０とが交互に積層され、かつ、正極１０と負極２０とのそれぞれの間にセパレータ３０が配置された構成となっている。
【００２３】
正極１０は、正極金属板１１と、正極金属板１１の両面に形成された正極活物質層１２とを有している。
【００２４】
正極金属板１１は、たとえば金属多孔板で構成されている。金属多孔板には、パンチングメタルやエキスパンドメタルのような穴付の金属板を用いることが好ましい。穴付の金属板を用いると、穴を通じて、板の両面に形成された活物質同士が結合するので、活物質層の耐剥離強度が向上する。本実施形態では、正極金属板１１の構成材料としてニッケルめっき鋼板が採用されている。正極活物質層１２は、水酸化ニッケルを含む正極活物質で構成されている。正極活物質は、主に水酸化ニッケルで構成されるが、所望の特性を得るために添加物を適宜加えてもよい。
【００２５】
図３に示すように、正極金属板１１は、本体部１３とタブ部１４とを有している。
【００２６】
本体部１３は、矩形状を有している。本体部１３の寸法は、ケース２の内部空間の寸法に応じて設計される。本体部１３の寸法は、具体的には、その下縁１３ｂがケース２の底面２ｂ近くまで迫り、かつ、その側縁１３ｃ、１３ｄがケース２の内側面２ｃ、２ｄ近くまで迫るように設計される。なお、本体部１３の上縁１３ａは、ケース２の上部２ａ近くまで迫っておらず、正極１０とケース２の上部２ａとは所定距離だけ離間している。本体部１３は、その両面の全域が活物質形成領域１５となっており、活物質形成領域１５に上述した正極活物質層１２がたとえば塗工により形成されている。
【００２７】
タブ部１４は、ケース２の上部２ａに設けられた正極端子５に対応する位置に設けられており、本体部１３の上縁１３ａから上方に延びて正極端子５に達するように形成されている。タブ部１４の形状は、図３に示すように、たとえば均一幅の帯状とすることができる。複数の正極１０の各タブ部１４は、正極端子５のケース２内部側の端部５ａにおいて集約されて、溶接等により電気的および物理的に正極端子５と接続される。
【００２８】
セパレータ３０は、絶縁性部材であり、たとえば、ポリプロピレン製の不織布、ナイロン製の不織布、ポリプロピレン繊維とナイロン繊維を混繊した不織布のような高分子不織布を採用し得る。セパレータ３０は、本実施形態では袋状であり、上述した正極１０のみを収容した状態で、交互に配置された正極１０と負極２０との間に介在している。なお、セパレータ３０は、袋状に限られず、シート状のものを用いてもよい。
【００２９】
負極２０は、負極金属板２１と、負極金属板２１の両面に形成された負極活物質層２２とを有している。
【００３０】
負極金属板２１も、正極金属板１１同様、たとえば金属多孔板（パンチングメタル）で構成されている。本実施形態では、負極金属板２１の構成材料としてニッケルめっき鋼板が採用されている。負極活物質層２２は、水素吸蔵合金を含む負極活物質で構成されている。水素吸蔵合金は、種々の合金が知られているが、電解液４中で電気化学的に発生させた水素を吸蔵可能であり、かつ、その吸蔵した水素を放電時に容易に放出できるものであればよい。本実施形態では、負極活物質として周期律表の原子番号が５７のランタン（Ｌａ）以上の元素や、それらの混合物である希土類元素（ミッシュメタル）が採用されている。周期律表の原子番号が５７から７１のランタノイドがより好適である。
【００３１】
上記負極活物質を構成する水素吸蔵合金の粉末の平均粒径は、一例として、１０〜１５０μｍとすることができる。平均粒径が１０μｍ未満であれば、コストが増大するという不具合があり、平均粒径が１５０μｍを超えると、水素吸蔵合金電極の反応表面積の不足という不具合がある。
【００３２】
負極活物質は、主に水素吸蔵合金で構成されるが、所望の特性を得るために添加物を適宜加えてもよい。負極活物質層２２には添加物の導電材として、カーボン、ニッケル、銅、パラジウム、コバルトなどの粉末を採用することができる。導電材の添加量は、水素吸蔵合金粉末に対して、０．５〜１５ｗｔ％、好ましくは０．５〜５ｗｔ％とすることができる。
【００３３】
さらに負極活物質層２２には添加物の結着材としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）やＳＢＲ（スチレンブタジェンラバー）やそれらの混合物を採用することができる。添加物の結着材としてＰＴＦＥを用いた場合には、負極２０での水素吸収、放出に伴う水素吸蔵合金粉末の体積変化を抑止したり、体積変化に抵抗して水素吸蔵合金粉末と結合してその崩落を抑止したりすることができる。添加物の結着材としてＳＢＲを用いた場合には、ＳＢＲは大きな弾性変形をもつので、水素吸蔵合金粉末が変形してもそれに追従して変形することができ、水素吸蔵合金を含む負極活物質層２２が負極金属板２１から剥離することを抑止することができる。
【００３４】
図４に示すように、負極金属板２１も、正極１０の正極金属板１１同様、本体部２３とタブ部２４とを有している。
【００３５】
本体部２３は、矩形状を有している。負極金属板２１の本体部２３の寸法は、正極金属板１１の本体部１３の寸法と同一または同程度に設計される。すなわち、本体部２３の寸法は、具体的には、その下縁２３ｂがケース２の底面２ｂ近くまで迫り、かつ、その側縁２３ｃ、２３ｄがケース２の内側面２ｃ、２ｄ近くまで迫るように設計される。本体部２３の上縁２３ａは、ケース２の上部２ａ近くまで迫っておらず、負極２０とケース２の上部２ａとは所定距離だけ離間している。本体部２３は、その両面の全域が活物質形成領域２５となっており、活物質形成領域２５に上述した負極活物質層２２の一部である第１の負極活物質層２２ａがたとえば塗工により形成されている。第１の負極活物質層２２ａは、上述した正極１０の正極活物質層１２と重畳する位置関係にあり、正極活物質層１２と対向している。
【００３６】
タブ部２４は、ケース２の上部２ａに設けられた負極端子６に対応する位置に設けられており、本体部２３の上縁２３ａから上方に延びて負極端子６に達するように形成されている。タブ部２４の形状は、たとえば均一幅の帯状とすることができる。複数の負極２０の各タブ部２４は、負極端子６のケース２内部側の端部６ａにおいて集約されて、溶接等により電気的および物理的に負極端子６と接続される。
【００３７】
負極金属板２１は、識別部として、さらに３つの突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ（識別用突出部）を有している。突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃはいずれも、本体部２３の上縁２３ａから上方に延びている。突出部２６Ａ、２６Ｂは、負極２０のタブ部２４と正極１０のタブ部１４との間の位置に並んで設けられており、突出部２６Ｃは、タブ部２４に隣接する位置であって、タブ部２４に関してタブ部１４とは反対の側に設けられている。突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃはいずれも、タブ部２４の長さより短い矩形状の形状を有している。各突出部２６は、その両面の全域が活物質形成領域２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃとなっており、図５に示すように、活物質形成領域２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃに上述した負極活物質層２２の一部である第２の負極活物質層２２ｂがたとえば塗工により形成されている。第２の負極活物質層２２ｂは、上述した正極１０の正極活物質層１２と重畳する位置関係にはなく、正極活物質層１２とは対向していない。本実施形態では、各突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃと第２の負極活物質層２２ｂとによって充電リザーブ２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃが構成されている。充電リザーブとは、負極容量を正極容量より大きくするために負極に設けられる過剰容量であり、電池容量に対して過剰に充電された場合に、負極において酸素を吸収し、かつ、負極からの水素発生を抑制して、ケースの内圧上昇を抑制することができる。充電リザーブ２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃは、負極金属板２１の本体部２３の上縁２３ａから上方に延びるように設けられており、ケース２の内部空間の上部に生じた酸素ガス溜まり近くに位置するため、効率良く酸素ガスを吸収することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、タブ部２４の本体部２３側にも活物質形成領域２７が設定されており、この活物質形成領域２７にも第２の負極活物質層２２ｂが形成されている。そして、第２の負極活物質層２２ｂが形成された部分のタブ部２４も、充電リザーブ２８として機能する。
【００３９】
本体部２３に形成された第１の負極活物質層２２ａおよび充電リザーブ２８、２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃの第２の負極活物質層２２ｂはいずれも負極活物質層２２の一部であり、第１の負極活物質層２２ａと第２の負極活物質層２２ｂとは分断されておらず一体物である。
【００４０】
上述した正極１０および負極２０は、部分的に、ケース２内に収容された電解液４に浸潤している。具体的には、正極１０の本体部１３および負極２０の本体部２３が電解液４に浸潤しており、正極１０のタブ部１４ならびに負極２０のタブ部２４および突出部２６は電解液４から露出している。電解液４は、公知のものを使用することができ、たとえば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムをそれぞれ単独でまたは複数組み合わせた水溶液が採用され得る。
【００４１】
蓄電装置１では、ケース２の外部から、電極組立体３の積層方向の向き（図２の矢印の向き）にＸ線撮影することで、負極金属板２１の本体部２３の上縁２３ａに設けられた識別用露出部の像が取得される。具体的には、本体部２３の上縁２３ａから上方に延びる各突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの像が取得される。
【００４２】
そのため、突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの形状や寸法、個数等をコード化しておくことで、突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの像から情報を取得することができる。このような情報取得の際、ケース２を破壊したり分解したりする必要はなく、非破壊での情報取得が可能である。
【００４３】
蓄電装置１では、特に、突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃに、第２の負極活物質層２２ｂが形成されている。第２の負極活物質層２２ｂの負極活物質に含まれる水素吸蔵合金は、原子量が極めて大きい元素（すなわち、周期律表の原子番号が５７のランタン以上の元素や、それらの混合物である希土類元素）であり、負極金属板２１を構成するニッケルめっき鋼板やケース２を構成する樹脂に比べて、Ｘ線の遮蔽率が非常に高い。なお、ニッケルの原子番号は２８であり、鋼の原子番号が２６であり、ランタンの原子番号がその２倍以上大きい。そのため、Ｘ線撮影した際、突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの第２の負極活物質層２２ｂの像が強調される。そのため、第２の負極活物質層２２ｂが形成された突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃの像の取得が容易となる。
【００４４】
本実施形態では、ケース２がＸ線を良好に透過する樹脂で構成されているため、ケース２がＸ線を遮蔽する事態が効果的に抑制されている。
【００４５】
本実施形態のように電極組立体３が複数の負極２０を含む場合には、全ての負極２０に突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを設けてもよく、一部の負極２０にのみ突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを設けてもよい。
【００４６】
上述したとおり、Ｘ線撮影は、ケース２の外部から電極組立体３の積層方向の向きにおこなわれるため、撮影位置に近い側の負極２０のみ、すなわち、電極組立体３の積層方向における最外に位置する負極２０のみ設けさえすれば、突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃを容易に識別することができる。
【００４７】
なお、識別用の突出部は、負極金属板の本体部のみに設ける態様の他、正極金属板の本体部のみに設ける態様や、負極金属板の本体部および正極金属板の本体部の両方に設ける態様であってもよい。また、識別部として、識別用の突出部２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃに代えて、識別用凹部を、負極金属板２１の本体部２３の上縁２３ａに設け、その識別用凹部の像をＸ線撮影で取得することにより、蓄電装置１に関する情報を非破壊で取得するようにしてもよい。識別部は、たとえば金属板の表面に記したマーク等であってもよい。
【００４８】
以上、一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００４９】
第２の負極活物質層は、必ずしも突出部の全域に塗工する必要はなく、突出部の一部領域に選択的に塗工することができる。図６に示すように、突出部２６Ｃに、第２の負極活物質層２２ｂが形成される活物質形成領域２７と、第２の負極活物質層２２ｂが形成されない活物質非形成領域２９とを設定することができる。具体的には、突出部２６Ｃの上下方向に沿って延びる２本の活物質非形成領域２９ａ、２９ｂを設定することで、活物質形成領域２７を３つの活物質形成領域２７ａ、２７ｂ、２７ｃに分断し、バーコード規格に準ずるようなコード化を第２の負極活物質層２２ｂに施してもよい。
【００５０】
また、正極金属板や負極金属板の上縁に設ける凹凸形状は、適宜変更することができる。識別用突出部や識別用凹部の数は、一つや二つでもよく、４つ以上であってもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１…蓄電装置、２…ケース、３…電極組立体、４…電解液、５…正極端子、６…負極端子、１０…正極、１１…正極金属板、１２…正極活物質層、１３…本体部、１４…タブ部、２０…負極、２１…負極金属板、２２…負極活物質層、２２ａ…第１の負極活物質層、２２ｂ…第２の負極活物質層、２３…本体部、２４…タブ部、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ…突出部、２７、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ…活物質形成領域、２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ…充電リザーブ、２９、２９ａ、２９ｂ…活物質非形成領域、３０…セパレータ。
【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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