(57)【要約】【課題】本発明は、電流経路の抵抗を十分に低くすることができる蓄電素子、蓄電装置及び蓄電素子の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】本発明に係る蓄電素子は、正極板、セパレータ及び負極板が積層され、上記セパレータが対向する第１辺及び第２辺を有し、上記正極板が上記セパレータの第１辺から突出する第１タブ及び上記第２辺から突出する第２タブを有し、上記負極板が平面視で上記第１タブと重ならないように上記セパレータの第１辺から突出する第３タブを有する電極体と、上記電極体を収容し、上記第１タブ及び第２タブが電気的に接続されるケースとを備える。本発明に係る蓄電装置の製造方法は、蓋板に第１タブを接続することと、本体で電極体を包囲することと、底板に第２タブを接続することとを備える。【選択図】図２
2018098154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板、セパレータ及び負極板が積層され、上記セパレータが対向する第１辺及び第２辺を有し、上記正極板が上記セパレータの第１辺から突出する第１タブ及び上記第２辺から突出する第２タブを有し、上記負極板が平面視で上記第１タブと重ならないように上記セパレータの第１辺から突出する第３タブを有する電極体と、
上記電極体を収容し、上記第１タブ及び第２タブが電気的に接続されるケースと
を備える蓄電素子。
【請求項２】
上記ケース外に配置されて上記ケース及び上記第３タブに電気的に接続される放電機構をさらに備える請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
上記ケースが、上記第１タブ及び第３タブが機械的に接続される第１部分と、上記第２タブが機械的に接続される第２部分とを有し、上記放電機構が、上記第１部分に設けられている請求項２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
平面視における上記第３タブの平均幅が上記第１タブの平均幅よりも大きい請求項１、請求項２又は請求項３に記載の蓄電素子。
【請求項５】
上記第３タブの平均厚さが上記第１タブの平均厚さよりも小さい請求項４に記載の蓄電素子。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の複数の蓄電素子と、これらの蓄電素子のケースに接触するバスバーとを備える蓄電装置。
【請求項７】
正極板、セパレータ及び負極板が積層され、上記セパレータが対向する第１辺及び第２辺を有し、上記正極板が上記セパレータの第１辺から突出する第１タブ及び第２辺から突出する第２タブを有し、上記負極板が平面視で上記第１タブと重ならないように上記セパレータの第１辺から突出する第３タブを有する電極体と、
筒状の本体、蓋板及び底板を有するケースと
を用い、
上記蓋板に上記第１タブを機械的に接続することと、
上記本体で上記電極体を包囲することと、
上記底板に上記第２タブを機械的に接続することと
を備える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、蓄電素子、蓄電装置及び蓄電素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１３−１７１７８４号公報には、角形非水電解質二次電池が開示されている。この角形非水電解質二次電池は、複数の正極集電タブが偏平状巻回電極体の上部で折り曲げられ、偏平状角形外装体の長辺２辺にそれぞれ少なくとも１本の正極集電タブが位置するように、それぞれの先端が偏平状角形外装体と封口体とに挟まれて溶接されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１７１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リチウムイオン二次電池などの充放電される蓄電素子は、急速充電や急速放電を行えるようにすることが求められている。最近、電気自動車などの用途において、急速充電や急速放電により大電流が流れても溶断しにくい電流経路を蓄電素子の内部に確保することに対する要求が高まっている。
【０００５】
このような要求に基づいて、本発明は、電流経路の抵抗を十分に低くすることができる蓄電素子、蓄電装置及び蓄電素子の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従来の蓄電素子にあっては、正極タブと負極タブとを同じ方向に突出させる構成や、正極タブと負極タブとを反対方向に突出させる構成が採用されていた。本発明者は、電極体の一方側に正極タブの第１タブと負極タブとを設け、電極体の他方側に正極タブの第２タブを設けるという新しい構成を発案した。
【０００７】
本発明の一態様に係る蓄電素子は、正極板、セパレータ及び負極板が積層され、上記セパレータが対向する第１辺及び第２辺を有し、上記正極板が上記セパレータの第１辺から突出する第１タブ及び上記第２辺から突出する第２タブを有し、上記負極板が平面視で上記第１タブと重ならないように上記セパレータの第１辺から突出する第３タブを有する電極体と、上記電極体を収容し、上記第１タブ及び第２タブが電気的に接続されるケースとを備える。
【０００８】
本発明の他の一態様に係る蓄電素子の製造方法は、正極板、セパレータ及び負極板が積層され、上記セパレータが対向する第１辺及び第２辺を有し、上記正極板が上記セパレータの第１辺から突出する第１タブ及び第２辺から突出する第２タブを有し、上記負極板が平面視で上記第１タブと重ならないように上記セパレータの第１辺から突出する第３タブを有する電極体と、筒状の本体、蓋板及び底板を有するケースとを用い、上記蓋板に上記第１タブを機械的に接続することと、上記本体で上記電極体を包囲することと、上記底板に上記第２タブを機械的に接続することとを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の態様に係る蓄電素子は、電流経路の抵抗を十分に低くすることができる。また、本発明の態様に係る蓄電素子の製造方法は、電流経路の抵抗が十分に低い蓄電素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る蓄電素子を示す模式的正面図である。
【図２】図１の蓄電素子の模式的分解斜視図である。
【図３】図１の蓄電素子の模式的Ａ−Ａ線断面図である。
【図４】図１の蓄電素子とは異なる形態に係る蓄電素子を示す模式的部分拡大図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る蓄電装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態に係る蓄電素子は、正極板、セパレータ及び負極板が積層され、上記セパレータが対向する第１辺及び第２辺を有し、上記正極板が上記セパレータの第１辺から突出する第１タブ及び上記第２辺から突出する第２タブを有し、上記負極板が平面視で上記第１タブと重ならないように上記セパレータの第１辺から突出する第３タブを有する電極体と、上記電極体を収容し、上記第１タブ及び第２タブが電気的に接続されるケースとを備える。
【００１２】
蓄電素子は、正極板の第１タブ及び負極板の第３タブがセパレータの第１辺から突出すると共に、正極板の第２タブがセパレータの第２辺から突出するので、上記第１辺において第１タブ及び第３タブのそれぞれの断面積を確保しつつ、上記第２タブによって正極タブの合計断面積を拡くできる。そのため、蓄電素子は、電流経路の抵抗を十分に低くすることができる。
【００１３】
蓄電素子は、上記ケース外に配置されて上記ケース及び上記第３タブに電気的に接続される放電機構をさらに備えてもよい。上記ケース及び上記第３タブに電気的に接続される放電機構をさらに備えることによって、通常予見される使用形態でない特異な状況において蓄電素子内部が発熱した場合、放電機構により電極体を急速放電して蓄電素子を安全な状態にすることができる。また、上記正極板が第１タブに加えて第２タブを有することで電流経路の抵抗が低くなっているため、電流経路の溶断が起こりにくい。電流経路の抵抗が低いため、放電機構を確実に動作させることができる。
【００１４】
上記ケースが、上記第１タブ及び第３タブが機械的に接続される第１部分と、上記第２タブが機械的に接続される第２部分とを有し、上記放電機構が、上記第１部分に設けられてもよい。この構成によれば、第１タブ、第３タブおよび放電機構がケースの第１部分に設けられて近接配置されるため、急速放電時における電流経路を短くしてこの電流経路の抵抗を低くすることができる。第２タブは、ケースの第１部分とは異なる第２部分に機械的に接続される。第２タブからケースの第２部分を経由して放電機構に到る電流経路（第２電流経路）は、第１タブからケースの第１部分を経由して放電機構に到る電流経路（第１電流経路）よりも長いため、第２電流経路の抵抗は、第１電流経路の抵抗より高い。第１電流経路および第２電流経路を抵抗要素とみなすと、第１電流経路による第１抵抗と、第２電流経路による第２抵抗とは、正極板に対して並列接続されている。第１抵抗は第２抵抗よりも抵抗値が低いため、急速放電時に、正極板からの放電電流は、第１電流経路に多く流れる。ただし、正極板からの放電電流は、第２電流経路にも流れる。一部の放電電流を第２電流経路に流すことで、放電電流が第１電流経路に集中しないため、第１タブおよび第１電流経路の溶断が起こりにくい。そのため、より確実な急速放電を行うことができる。
【００１５】
平面視における上記第３タブの平均幅が上記第１タブの平均幅よりも大きくてもよい。蓄電素子は、上記正極板がセパレータの第１辺から突出する第１タブに加え、第２辺から突出する第２タブを有するので、上記第１タブの平均幅を比較的小さくしても正極板から延びる電流経路の抵抗を十分に低くできる。上記第１タブの平均幅を比較的小さくし、上記第３タブの平均幅を比較的大きくすることで、上記第３タブの断面積を十分に確保できる。これにより、負極板から延びる電流経路の抵抗を十分に低く抑えると共に、大電流が流れた際に第３タブが溶断することを防ぐことができる。
【００１６】
上記第３タブの平均厚さが上記第１タブの平均厚さよりも小さくてもよい。上記第３タブの平均厚さを上記第１タブの平均厚さよりも小さくした場合でも、第３タブの平均幅を第１タブの平均幅よりも大きくすることで、負極板から延びる電流経路の抵抗を十分に低く抑えると共に、大電流が流れた際の第３タブの溶断を防ぐことができる。
【００１７】
本発明の他の実施形態に係る蓄電装置は、複数の上記蓄電素子と、これら蓄電素子のケースに接触するバスバーとを備える。
【００１８】
複数の蓄電素子はそれぞれ、第１タブおよび第２タブを通じて正極板に電気的に接続されたケースを備えるので、そのケースにバスバーを接触させることで、その蓄電素子を他の蓄電素子や他の電気回路と直列または並列に接続できる。こうして構成される蓄電装置は、バスバーを配置する設計自由度が高い。それぞれの蓄電素子の内部における電流経路の抵抗が低いため、蓄電装置全体の電流経路の抵抗を十分に低くすることができる。
【００１９】
本発明の他の実施形態に係る蓄電素子の製造方法は、正極板、セパレータ及び負極板が積層され、上記セパレータが対向する第１辺及び第２辺を有し、上記正極板が上記セパレータの第１辺から突出する第１タブ及び第２辺から突出する第２タブを有し、上記負極板が平面視で上記第１タブと重ならないように上記セパレータの第１辺から突出する第３タブを有する電極体と、筒状の本体、蓋板及び底板を有するケースとを用い、上記蓋板に上記第１タブを機械的に接続することと、上記本体で上記電極体を包囲することと、上記底板に上記第２タブを機械的に接続することとを備える。
【００２０】
この蓄電素子の製造方法によれば、正極板から延びる第１タブおよび第２タブをケースにスムーズかつ安定的に接続することができ、電流経路の抵抗が十分に低い蓄電素子を製造することができる。
【００２１】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
【００２２】
［第１実施形態］
図１乃至図３に示す本発明の一実施形態に係る蓄電素子１は、電極体２と、ケース３と、ケース３の外面に露呈する負極端子４を備える。負極端子４は、絶縁部材（不図示）を介してケース３に設けられており、絶縁部材によってケース３と絶縁されている。ケース３には電極体２と共に電解液が収容されている。蓄電素子１は電気を充放電可能な２次電池であり、典型的にはリチウムイオン２次電池等の非水電解質２次電池である。蓄電素子１は、ケース３が正極端子を兼ねており、ケース３に正極端子は設けられていない。
【００２３】
電極体２は、図３に示すように、正極板５、セパレータ６及び負極板７が積層された積層構造を有する。セパレータ６は、対向する第１辺６ａ及び第２辺６ｂを有する。正極板５は、セパレータ６の第１辺６ａから突出する第１タブ８及び第２辺６ｂから突出する第２タブ９を有する。負極板７は、平面視で第１タブ８と重ならないようにセパレータ６の第１辺６ａから突出する第３タブ１０を有する。電極体２は、図３に示すように、シート形状（プレート形状）の正極板５、セパレータ６及び負極板７を積層した積層タイプのものでもよい。代替的に、図２に示すように、長尺帯状の正極板及び負極板をセパレータを介して扁平に巻回した巻回タイプのものでもよい。図３に示すように、セパレータ６の第１辺６ａは、後述する蓋板３ｂに対向し、第２辺６ｂは、後述する底板３ｃに対向している。
【００２４】
正極板５は、導電性を有する箔状乃至シート状の正極基材と、正極基材の両面に積層される正極活物質層１１とを有する。
【００２５】
正極基材の材質としては、アルミニウム、銅、鉄、ニッケル等の金属又はそれらの合金が用いられる。これらの中でも、導電性の高さとコストとのバランスからアルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金が好ましく、アルミニウム及びアルミニウム合金がより好ましい。正極基材の形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、正極基材はアルミニウム箔が好ましい。
【００２６】
正極基材の平均厚さは、例えば１２μｍ以上１５μｍ以下とすることができる。
【００２７】
正極活物質層１１は、正極活物質を含むいわゆる合剤から形成される層である。合剤は、導電剤、結着剤（バインダ）、増粘剤、フィラー等を含んでもよい。
【００２８】
上記正極活物質としては、例えばＬｉｘＭＯｙ（Ｍは少なくとも一種の遷移金属を表す）で表される複合酸化物（ＬｉｘＣｏＯ２、ＬｉｘＮｉＯ２、ＬｉｘＭｎ２Ｏ４、ＬｉｘＭｎＯ３、ＬｉｘＮｉαＣｏ（１−α）Ｏ２、ＬｉｘＮｉαＭｎβＣｏ（１−α−β）Ｏ２、ＬｉｘＮｉαＭｎ（２−α）Ｏ４等）、ＬｉｗＭｅｘ（ＸＯｙ）ｚ（Ｍｅは少なくとも一種の遷移金属を表し、Ｘは例えばＰ、Ｓｉ、Ｂ、Ｖ等を表す）で表されるポリアニオン化合物（ＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４、ＬｉＮｉＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、Ｌｉ３Ｖ２（ＰＯ４）３、Ｌｉ２ＭｎＳｉＯ４、Ｌｉ２ＣｏＰＯ４Ｆ等）が挙げられる。これらの化合物中の元素又はポリアニオンは他の元素又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。正極活物質層１１においては、これら化合物の一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。また、正極活物質の結晶構造は、層状構造又はスピネル構造であることが好ましい。
【００２９】
正極活物質層１１における正極活物質の含有量の下限としては、５０質量％が好ましく、７０質量％がより好ましく、８０質量％がさらに好ましい。一方、正極活物質の含有量の上限としては、９９質量％が好ましく、９４質量％がより好ましい。正極活物質の含有量を上記範囲とすることで、蓄電素子のエネルギー密度を高めることができる。
【００３０】
上記導電剤としては、電池性能に悪影響を与えない導電性材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、天然又は人造の黒鉛、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、金属、導電性セラミックスなどが挙げられる。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。
【００３１】
正極活物質層１１における導電剤の含有量の下限としては、０．１質量％が好ましく、０．５質量％がより好ましい。一方、導電剤の含有量の上限としては、１０質量％が好ましく、５質量％がより好ましい。導電剤の含有量を上記範囲とすることで、蓄電素子のエネルギー密度を高めることができる。
【００３２】
上記結着剤としては、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等）、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂；エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム等のエラストマー；多糖類高分子などが挙げられる。
【００３３】
正極活物質層１１における結着剤の含有量の下限としては、１質量％が好ましく、２質量％がより好ましい。一方、結着剤の含有量の上限としては、１０質量％が好ましく、５質量％がより好ましい。結着剤の含有量を上記範囲とすることで、正極活物質を安定して保持することができる。
【００３４】
上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。また、増粘剤がリチウムと反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させておくことが好ましい。
【００３５】
上記フィラーとしては、電池性能に悪影響を与えないものであれば特に限定されない。フィラーの主成分としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス、炭素などが挙げられる。なお、「主成分」とは、最も質量含有率が大きい成分を意味する。
【００３６】
第１タブ８は、正極基材から構成されている。つまり、第１タブ８は、正極基材の両面に正極活物質層１１が積層されていない。第１タブ８は、積層された複数の正極板５から延びてセパレータ６の第１辺６ａから突出する複数の突出部分が積層されることで形成されている。第１タブ８は、例えば正極板５、セパレータ６及び負極板７の積層方向（図２におけるＹ方向）に折り曲げられた状態で、後述するケース３の蓋板３ｂの内面と接合される。
【００３７】
第１タブ８の幅のこの第１タブ８が接合される蓋板３ｂの幅（第１タブ８の幅と平行な方向の長さ）に対する比の下限としては、０．２が好ましく、０．３がより好ましい。一方、上記比の上限としては、０．５が好ましく、０．４がより好ましい。上記比が上記範囲内であることによって、第１タブ８の幅を確保しつつ、第３タブ１０の幅を十分に大きくすることができる。また、上記比が上記範囲内であることによって、第１タブ８の溶断を十分に抑制することができる。
【００３８】
第２タブ９は、正極基材から構成されている。つまり、第２タブ９は、正極基材の両面に正極活物質層１１が積層されていない。第２タブ９は、積層された複数の正極板５から延びてセパレータ６の第２辺６ｂから突出する複数の突出部分が積層されることで形成されている。第２タブ９は、例えば正極板５、セパレータ６及び負極板７の積層方向に折り曲げられた状態で、後述するケース３の底板３ｃの内面と接合される。
【００３９】
第２タブ９の幅のこの第２タブ９が接合される底板３ｃの幅（第２タブ９の幅と平行な方向の長さ）に対する比の下限としては、０．２が好ましく、０．３がより好ましい。一方、上記比の上限としては、０．９が好ましく、０．８がより好ましい。上記比が上記範囲内であることによって、第２タブ９の幅を十分に大きくして、蓄電素子１の電流経路の抵抗を十分に低くすることができる。また、上記比が上記範囲内であることによって、第２タブ９の溶断を十分に抑制することができる。
【００４０】
負極板７は、導電性を有する箔状乃至シート状の負極基材と、この負極基材の両面に積層される負極活物質層１２とを有する。
【００４１】
負極基材は、上述の正極基材と同様の形状とすることができるが、材質としては、銅又は銅合金が好ましい。つまり、負極板７の負極基材は銅箔が好ましい。銅箔としては、例えば圧延銅箔、電解銅箔等が例示される。
【００４２】
負極基材の平均厚さとしては、例えば６μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。例えば上述の正極基材の材質としてアルミニウム箔を用い、負極基材の材質として銅箔を用いた場合、負極基材の強度の方が正極基材の強度よりも高くなる。そのため、負極基材の平均厚さは、正極基材の平均厚さよりも小さくしてもよい。
【００４３】
負極活物質層１２は、負極活物質を含むいわゆる合剤から形成される層である。合剤は、導電剤、結着剤（バインダ）、増粘剤、フィラー等を含んでもよい。
【００４４】
負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材質が好適に用いられる。具体的な負極活物質としては、例えばリチウム、リチウム合金等の金属；金属酸化物；ポリリン酸化合物；黒鉛、非晶質炭素（易黒鉛化炭素または難黒鉛化性炭素）等の炭素材料などが挙げられる。
【００４５】
上記負極活物質の中でも、正極板５と負極板７との単位対向面積当たりの放電容量を好適な範囲とする観点から、Ｓｉ、Ｓｉ酸化物、Ｓｎ、Ｓｎ酸化物又はこれらの組み合わせを用いることが好ましく、Ｓｉ酸化物を用いることが特に好ましい。
【００４６】
第３タブ１０は、負極基材から構成されている。つまり、第３タブ１０は、負極基材の両面に負極活物質層１２が積層さていない。第３タブ１０は、積層された複数の負極板７から延びてセパレータ６の第１辺６ａから突出する複数の突出部分が積層されることで形成されている。第３タブ１０は、例えば正極板５、セパレータ６及び負極板７の積層方向に折り曲げられた状態で、負極集電体（不図示）を介して負極端子４と電気的に接続される。
【００４７】
第３タブ１０の幅のこの第３タブ１０が接合される蓋板３ｂの幅（第３タブ１０の幅と平行な方向の長さ）に対する比の下限としては、０．４が好ましく、０．５がより好ましい。一方、上記比の上限としては、０．８が好ましく、０．７がより好ましい。上記比が上記範囲内であることによって、第３タブ１０の幅を十分に大きくすることで、蓄電素子１の電流経路の抵抗を十分に低くすることができる。また、上記比が上記範囲内であることによって、第３タブ１０の溶断を十分に抑制することができる。
【００４８】
平面視（図２におけるＹ方向視、図３における電極板の積層方向視）における第３タブ１０の平均幅は第１タブ８の平均幅よりも大きいことが好ましい。蓄電素子１は、正極板５がセパレータ６の第１辺６ａから突出する第１タブ８に加えセパレータ６の第２辺６ｂから突出する第２タブ９を有するので、第１タブ８の平均幅を比較的小さくしても正極板５から延びる電流経路の抵抗を十分に低くすることができる。第１タブ８の平均幅を比較的小さくし、第３タブ１０の平均幅を比較的大きくすることで、第３タブ１０の断面積を十分に確保できる。これにより、負極板７から延びる電流経路の抵抗を十分に低く抑えると共に、大電流が流れた際に第３タブ１０が溶断することを防ぐことができる。
【００４９】
平面視における第１タブ８の平均幅に対する第３タブ１０の平均幅の比の下限としては、１．０が好ましく、１．５がより好ましい。一方、上記比の上限としては、３．０が好ましく、２．５がより好ましい。上記比が上記範囲内であることによって、第１タブ８の平均幅が小さくなり過ぎることを防止しつつ、第３タブ１０の平均幅を十分に大きくできるので、正極板５及び負極板７の電流経路の抵抗を十分に低く抑えつつ、大電流が流れた場合における第１タブ８及び第３タブ１０の溶断を十分に抑制できる。
【００５０】
平面視における第３タブ１０の平均幅が第１タブ８の平均幅よりも大きい場合、第３タブ１０の平均厚さは第１タブ８の平均厚さよりも小さくてもよい。蓄電素子１において、上述のように正極基材の材質としてアルミニウム箔を用い、負極基材の材質として銅箔を用いた場合、負極基材の強度の方が正極基材の強度よりも高くなる。そのため、負極基材の積層体からなる第３タブ１０の平均厚さを正極基材の積層体からなる第１タブ８の平均厚さよりも小さくしても、第３タブ１０の強度を十分に保つことができる。蓄電素子１は、このように第３タブ１０の平均厚さを第１タブ８の平均厚さよりも小さくした場合でも、第３タブ１０の平均幅を第１タブ８の平均幅よりも大きくすることで、負極板７の抵抗を十分に低く抑えると共に、大電流が流れた際の第３タブ１０の溶断を十分に抑制できる。
【００５１】
セパレータ６は、多孔性を有するシート状乃至フィルム状の樹脂から形成され、電解液が浸潤する。このセパレータ６は、正極板５と負極板７とを隔離すると共に、正極板５と負極板７との間に電解液を保持する。
【００５２】
このセパレータ６の主成分としては、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−メチルアクリレート共重合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体、塩素化ポリエチレン等のポリオレフィン誘導体、エチレン−プロピレン共重合体等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートや共重合ポリエステル等のポリエステルなどを採用することができる。中でも、セパレータ６の主成分としては、耐電解液性、耐久性及び溶着性に優れるポリエチレン及びポリプロピレンが好適に用いられる。
【００５３】
ケース３に封入される電解液としては、蓄電素子に通常用いられる公知の電解液が使用でき、例えばエチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）等の環状カーボネート、又はジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等の鎖状カーボネートを含有する溶媒に、リチウムヘキサフルオロホスフェート（ＬｉＰＦ６）等を溶解した溶液を用いることができる。
【００５４】
ケース３は導電性を有する。ケース３は、電極体２を収容し、第１タブ８及び第２タブ９と電気的に接続される。ケース３の材質としては、例えばアルミニウム等の金属が挙げられる。ケース３は、第１タブ８及び第３タブ１０が機械的に接続される第１部分１３（本実施形態では蓋板３ｂ）と、第２タブ９が機械的に接続される第２部分１４（本実施形態では底板３ｃ）とを有する。本実施形態において、第１タブ８は第１部分１３に直接接続され、第２タブ９は第２部分１４に直接接続されている。一方、第３タブ１０は、負極集電体を介して第１部分１３に間接的に接続されている。代替的に、第３タブ１０は、負極集電体を介さずに、蓋板３ｂに設けられた負極端子４に直接接続されてもよい。
【００５５】
ケース３は、筒状の本体３ａと、本体３ａの一方側の開口を封止する蓋板３ｂと、本体３ａの他方側の開口を封止する底板３ｃとを有する。ケース３は、例えば本体３ａ、蓋板３ｂ及び底板３ｃがレーザー溶接されることで一体的に構成されている。本体３ａは、典型的には長方形状の開口を有する四角筒状に形成されている。蓋板３ｂは、長辺方向の一端側に負極端子４が配設されている。本体３ａの具体的形状は、上記四角筒状に限定されるものではなく、例えば楕円筒状等であってもよい。ケース３は、蓋板３ｂの内面がセパレータ６の第１辺６ａと対向し、底板３ｃの内面がセパレータ６の第２辺６ｃと対向する。蓋板３ｂの内面には第１タブ８が直接接続され、底板３ｃの内面には第２タブ９が直接接続されている。なお、本発明において、「蓋」及び「底」とは、本体の中心軸方向を上下方向として便宜上規定したもので、本発明に係る蓄電素子の具体的形状及び向きを特定するものではない。
【００５６】
次に、蓄電素子１の製造方法の一例について説明する。蓄電素子の製造方法は、蓋板３ｂに第１タブ８を機械的に接続することと、本体３ａで電極体２を包囲することと、底板３ｃに第２タブ９を機械的に接続することとを備える。蓄電素子の製造方法では、例えば、蓋板３ｂの内面に第１タブ８を超音波溶接し、蓋板３ｂの内面に第１タブ８が接合された状態で電極体２の外周を本体３ａによって包囲し、底板３ｃの内面に第２タブ９を超音波溶接したうえで、蓋板３ｂ、本体３ａ及び底板３ｃをレーザー溶接する。本実施形態における蓄電素子の製造方法は、蓋板３ｂ及び本体３ａをレーザー溶接する前に、第３タブ１０を負極端子４と電気的に接続することをさらに備える。蓄電素子の製造方法では、例えば第３タブ１０を負極集電体と超音波溶接することで第３タブ１０を負極端子４と電気的に接続する。蓄電素子の製造方法では、電極体２の外周を本体３ａによって包囲した後に、蓋板３ｂに第１タブ８を機械的に接続してもよい。蓋板３ｂに第１タブ８を機械的に接続する前に、底板３ｃに第２タブ９を機械的に接続してもよい。
【００５７】
蓄電素子１は、正極板５の第１タブ８及び負極板７の第３タブ１０がセパレータ６の第１辺６ａから突出すると共に、正極板５の第２タブ９がセパレータ６の第２辺６ｂから突出するので、第１辺６ａにおいて第１タブ８及び第３タブ１０のそれぞれの断面積を確保しつつ、第２タブ９によって正極タブの合計断面積を拡げることができる。そのため、電流経路の抵抗を十分に低くすることができる。正極板５が第１タブ８に加えて第２タブ９を有することで、電流経路の溶断が起こりにくい。
【００５８】
蓄電素子の製造方法は、電流経路の抵抗が十分に低い当該蓄電素子１を容易かつ確実に製造することができる。
【００５９】
［第二実施形態］
次に、図４を参照して、第二実施形態に係る蓄電素子について説明する。蓄電素子は、ケース及び第３タブに電気的に接続される放電機構２２を備える以外、図１乃至図３の蓄電素子１と同様の構成を有する。そのため、以下では放電機構２２についてのみ説明する。
【００６０】
放電機構２２は、図１に示すケース３外に設けられており、詳細にはケース３における第１部分１３に設けられている。放電機構２２の具体的構成は、ケース３外でケース３と負極端子４とを短絡することができる構成であれば特に限定されるものではない。例えば、図４に示すように、一端が負極端子４に接続される金属製のバスバー２３と、バスバー２３の他端側においてバスバー２３の内面から蓋板３ｂの外面にかけて積層される第１はんだ層２４、ニッケル箔及びアルミニウム箔が交互に積層された金属箔層２５、厚さ方向に複数の貫通孔を有する樹脂層２６、並びに第２はんだ層２７を有する構成を挙げることができる。放電機構２２は、急速放電すべき場合に電流が金属箔層２５に流れるように構成されている。放電機構２２は、金属箔層２５におけるニッケル及びアルミニウムの合金化反応による発熱によって第１はんだ層２４及び第２はんだ層２７が溶融し、これらのはんだが樹脂層２６の貫通孔に流入することでケース３及び負極端子４を導通するよう構成されている。
【００６１】
蓄電素子は、ケース３及び第３タブ１０に電気的に接続される放電機構２２を備えるので、通常予見される使用形態でない特異な状況において蓄電素子内部が発熱した場合、正極板５及び負極板７をケース３外で短絡させることができ、ケース３内における発熱を抑制することができる。
【００６２】
蓄電素子は、放電機構２２がケース３における第１部分１３に設けられているので、急速放電時における、正極板の第１タブから、ケース３と放電機構２２を経由して負極端子４に到る電流経路を短くしてこの電流経路の抵抗を低くすることができる。したがって、より急速かつ確実な放電を行うことができる。
【００６３】
［第三実施形態］
次に、図５を参照して、複数の蓄電素子１を備える蓄電装置３１について説明する。蓄電装置３１は、複数の蓄電素子１と、複数の蓄電素子１のケース３に接するバスバー３２とを備える。また、蓄電装置３１は、複数の蓄電素子１のケース３に接するシート状の伝熱部材３３と、伝熱部材３３のケース３と接する面と反対側の面に積層される冷却部材３４とを備える。蓄電装置３１は、複数の蓄電素子１がバスバー３によって電気接続された組電池である。
【００６４】
複数の蓄電素子１は、ケース３の本体３ａの外面（本実施形態では、蓋板の短辺と底板の短辺とをつなぐ側面）が伝熱部材３３に当接した状態で並んで配置されている。複数の蓄電素子１は、負極端子４が同じ方向を向いている（図５における紙面に垂直な方向）。複数の蓄電素子１は、負極４が上下に互い違いになるよう、伝熱部材３３が延びる方向に並んで配置されている。複数の蓄電素子１は、隙間を空けて並んでいてもよいし、互いに接して並んでいてもよい（ケース間の絶縁は確保する）。
【００６５】
複数の蓄電素子１を直列及び／又は並列につなぐバスバー３２は、導電性を有し、典型的には金属製である。バスバー３２は、隣接する一方の蓄電素子１の蓋板３ｂと他方の蓄電素子１の負極端子４とを接続している。バスバー３２は、上下に互い違いに、隣接する蓄電素子１を連結している。
【００６６】
伝熱部材３３は、可撓性及び絶縁性を有する。伝熱部材３３は、空気よりも熱伝導性が高い材料を主成分として構成される。伝熱部材３３の主成分としては、例えば６６ナイロン等のポリアミド、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル、ポリオレフィンなどの合成樹脂が挙げられる。また、伝熱部材３３の熱伝導率としては、例えば０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上５．０Ｗ／ｍ・ｋ以下とすることができる。伝熱部材３３の平均厚さとしては、例えば０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。
【００６７】
冷却部材３４は、板状のものでもよいし、冷媒が流通される流通路を内部に有してもよい。冷却部材３４は、上記流通路に連通し、冷媒を導入する流入口と、上記流通路に連通し、冷媒を排出する排出口とを有してもよい。冷却部材３４は、上記流入口から連続的に導入される冷媒が流通路を通過することで複数の蓄電素子１を冷却可能に構成されてもよい。上記冷媒としては、例えば水、有機溶媒、オイル等の液体が挙げられる。
【００６８】
蓄電装置３１は、各蓄電素子１が、第１実施形態と同様に、第１タブ８、第２タブ９、第３タブ１０を有しており、第１タブ８及び第３タブ１０と蓋板３ｂとの合計接触面積、並びに底板３ｃと第２タブ９との接触面積を十分に大きくすることができる。したがって、各蓄電素子１のケース３内における電流経路の抵抗を十分に低くできるとともに、ケース３の本体３ａの中心軸方向（蓋板３ｂと直交する方向。図５における紙面に垂直な方向）の熱移動が促進される。そのため、蓄電装置３１は、冷却部材３４による冷却効果を高めることでき、ひいては当該蓄電装置３１の長寿命化を促進することができる。
【００６９】
［その他の実施形態］
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。例えば蓄電素子は、抵抗を低くするうえでは第１タブ及び第２タブがケースに直接接続されていることが好ましいが、第１タブ及び第２タブが正極集電体を介してケースに接続されてもよい。
【００７０】
蓄電素子は、必ずしも第１タブ及び第３タブが機械的に接続される第１部分と第２タブが機械的に接続される第２部分を有しなくてもよい。蓄電素子は、第１部分がケースの蓋板以外の箇所に設けられ、第２部分がケースの底板以外の箇所に設けられてもよい。上記第１部分及び第２部分は、明確に領域が分かれていなくてもよく、例えばケース本体の対向する側壁を第１部分及び第２部分としてもよいし、ケースの対向する任意の２壁内の領域を第１部分及び第２部分としてもよい。
【００７１】
蓄電装置は、複数の蓄電素子がそれぞれ上述の放電機構を有していてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明に係る蓄電素子は、多様な機器の電源として広く利用することができ、特に電気自動車等に好適に利用される。
【符号の説明】
【００７３】
１  蓄電素子
２  電極体
３  ケース
３ａ  本体
３ｂ  蓋板
３ｃ  底板
４  負極端子
５  正極板
６  セパレータ
６ａ  第１辺
６ｂ  第２辺
７  負極板
８  第１タブ
９  第２タブ
１０  第３タブ
１１  正極活物質層
１２  負極活物質層
１３  第１部分
１４  第２部分
２２  放電機構
２３  バスバー
２４  第１はんだ層
２５  金属箔層
２６  樹脂層
２７  第２はんだ層
３１  蓄電装置
３２  バスバー
３３  伝熱部材
３４  冷却部材
【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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