(57)【要約】【課題】  蓄電素子の外装体内において電極体の膨張を抑制するとともに、外部からの振動や衝撃に抗して電極体を安定して保持する。【解決手段】  電極体１１と、電極体１１を収納する容器本体１０及び蓋部２０から構成される外装体と、外装体の内壁の一部としての蓋部２０の凸部２０ｂ１及び容器本体１０の内底１０ｙの凸部１０ｙと嵌合することにより外装体内に固定された、電極体１１を保持する保持体１３とを備えた、非水電解質二次電池１。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極体と、
前記電極体を収納する外装体と、
前記外装体の内壁の一部と結合することにより前記外装体内に固定された、前記電極体を保持する保持体とを備えた、
蓄電素子。
【請求項２】
前記外装体は二つの外装部材を有し、
前記保持体は、前記外装体の内壁の前記一部としての、前記二つの外装部材のそれぞれの内壁と嵌合することにより前記外装体内に固定されている、
請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記保持体は、前記電極体の周囲を取り囲むように形成されることにより、前記電極体を拘束している、
請求項１又は２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記外装体の内壁の他の一部は、前記電極体の表面形状に対応して変形しており、
前記保持体及び前記外装体の前記他の一部が、前記電極体の周囲を取り囲むように形成されることにより、前記電極体を拘束している、
請求項１又は２に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記保持体は、二つの保持部材を有し、前記二つの保持部材がそれぞれ前記外装体の内壁の前記一部に嵌合する、
請求項１から４のいずれかに記載の蓄電素子。
【請求項６】
前記保持体は、二つの保持部材を有し、
前記二つの保持部材の一方は、前記外装体の内壁の前記一部に嵌合し、
前記二つの保持部材の他方は、前記外装体の内壁の他の一部と前記電極体とに挟持されている、
請求項１から５のいずれかに記載の蓄電素子。
【請求項７】
前記外装体の内壁の前記一部は突出しており、
前記保持体は前記内壁の前記一部に対応する凹みを有している、
請求項１から６のいずれかに記載の蓄電素子。
【請求項８】
前記電極体は、前記保持体を介して前記外装体の内壁から圧接されている、
請求項１から７のいずれかに記載の蓄電素子。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の蓄電素子を少なくとも一つ含む複数の蓄電素子を備えた、
電源モジュール。
【請求項１０】
電極体及び前記電極体を収納する外装体を有する蓄電素子の、前記外装体の内壁に固定され、前記電極体を保持する保持体であって、
前記外装体の内壁の一部と嵌合することにより前記外装体内に固定されている、
保持体。
【請求項１１】
電極体及び前記電極体を保持する保持体を有する蓄電素子の、前記電極体及び前記保持体を収納する外装体であって、
内壁の一部に、前記保持体と嵌合する凹凸が形成されている、
蓄電素子の外装体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば二次電池その他の電池等の蓄電素子及びそれを用いた電源モジュール並びにそれらに用いられる保持体及び蓄電素子の外装体に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、一次電池の置きかえ用途はもとより、携帯電話、ＩＴ機器などの電子機器の電源として広く普及している。とりわけ、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、高エネルギー密度であることから、電気自動車などの産業用大型電気機器への応用も進められている。
【０００３】
非水電解質二次電池は、一般に導電性を有する金属製の外装体の内部に、微多孔膜のセパレータで離隔された正負の極板を積層又は巻回してなる電極体と電解液とが封入された構成を有し、更に電極体は集電体を介して外装体の表面に設けられた電極端子と接続されている。又、電極体の膨張を抑制する等の目的から、電極体はリテーナその他の保護部材により周囲を囲まれた状態で外装体に封入されている（例えば特許文献１、図２等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０５４２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような従来の非水電解質二次電池においては、以下のような課題があった。すなわち、特許文献１に例示される非水電解質二次電池においては、電極体は、外装体と保護部材により二重に覆われた状態で外装体内にて封入されているが、電極体は、保護部材と一体化した状態で集電体を介して外装体の内側に固定されている。
【０００６】
したがって、外装体に振動や衝撃が加わった際、電極体は、自重に保護部材の加重が更に加わった状態で、揺動又は振動することとなり、集電体その他の電極体と電極端子の接続部分にストレスが集中して、ひいては破損を引き起こす恐れがあった。
【０００７】
このような不具合を防ぐためには、保護部材の外形を外装体の内形に近づけて、保護部材と外装体の隙間を小さくすることが考えられるが、外装体の容積に占める保護部材の体積が増加して、電解液の構成要素の収納に必要な空間を圧迫し、電気容量の低下その他電池性能の劣化を引き起こしかねない。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、外装体内において電極体の膨張を抑制するとともに、外部からの振動や衝撃に抗して電極体を安定して保持することが可能な蓄電素子及びそれを用いた電源モジュール並びにそれらに用いられる保持体及び蓄電素子の外装体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】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、
電極体と、
前記電極体を収納する外装体と、
前記外装体の内壁の一部と結合することにより前記外装体内に固定された、前記電極体を保持する保持体とを備えた、
蓄電素子である。
【００１０】
本発明の第２の側面は、
前記外装体は二つの外装部材を有し、
前記保持体は、前記外装体の内壁の前記一部としての、前記二つの外装部材のそれぞれの内壁と嵌合することにより前記外装体内に固定されている、
本発明の第１の側面の蓄電素子である。
【００１１】
本発明の第３の側面は、
前記保持体は、前記電極体の周囲を取り囲むように形成されることにより、前記電極体を拘束している、
本発明の第１又は第２の側面の蓄電素子である。
【００１２】
本発明の第４の側面は、
前記外装体の内壁の他の一部は、前記電極体の表面形状に対応して変形しており、
前記保持体及び前記外装体の前記他の一部が、前記電極体の周囲を取り囲むように形成されることにより、前記電極体を拘束している、
本発明の第１又は第２の側面の蓄電素子である。
【００１３】
本発明の第５の側面は、
前記保持体は、二つの保持部材を有し、前記二つの保持部材がそれぞれ前記外装体の内壁の前記一部に嵌合する、
本発明の第１から第４のいずれかの側面の蓄電素子である。
【００１４】
本発明の第６の側面は、
前記保持体は、二つの保持部材を有し、
前記二つの保持部材の一方は、前記外装体の内壁の前記一部に嵌合し、
前記二つの保持部材の他方は、前記外装体の内壁の他の一部と前記電極体とに挟持されている、
本発明の第１から第５のいずれかの側面の蓄電素子である。
【００１５】
本発明の第７の側面は、
前記外装体の内壁の前記一部は突出しており、
前記保持体は前記内壁の前記一部に対応する凹みを有している、
本発明の第１から第６のいずれかの側面の蓄電素子である。
【００１６】
本発明の第８の側面は、
前記電極体は、前記保持体を介して前記外装体の内壁から圧接されている、
本発明の第１から第７のいずれかの側面の蓄電素子である。
【００１７】
本発明の第９の側面は、
本発明の第１から第８のいずれかの側面の蓄電素子を少なくとも一つ含む複数の蓄電素子を備えた、
電源モジュールである。
【００１８】
本発明の第１０の側面は、
電極体及び前記電極体を収納する外装体を有する蓄電素子の、前記外装体の内壁に固定され、前記電極体を保持する保持体であって、
前記外装体の内壁の一部と嵌合することにより前記外装体内に固定されている、
保持体である。
【００１９】
本発明の第１１の側面は、
電極体及び前記電極体を保持する保持体を有する蓄電素子の、前記電極体及び前記保持体を収納する外装体であって、
内壁の一部に、前記保持体と嵌合する凹凸が形成されている、
蓄電素子の外装体である。
【発明の効果】
【００２０】
以上のような本発明は、蓄電素子の外装体内において電極体の膨張を抑制するとともに、外部からの振動や衝撃に抗して電極体を安定して保持することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の構成を示す分解斜視図
【図２】本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の構成を示す正面図
【図３】本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の構成を示す側面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の保持体の構成を示す分解斜視図（ｂ）本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の保持体の他の構成例を示す分解斜視図
【図５】本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池の他の構成例を示す側面図
【図６】本発明の実施の形態２に係る非水電解質二次電池の構成を示す分解斜視図
【図７】本発明の実施の形態２に係る非水電解質二次電池の構成を示す側面図
【図８】本発明の実施の形態３に係る非水電解質二次電池の構成を示す分解斜視図
【図９】本発明の実施の形態３に係る非水電解質二次電池の構成を示す側面図
【図１０】本発明の実施の形態３に係る非水電解質二次電池の他の構成例を示す側面図
【図１１】本発明の実施の形態に係る非水電解質二次電池の他の構成例を示す正面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る非水電解質二次電池１の構成を、一部を分解した状態で模式的に示す斜視図であり、図２は非水電解質二次電池１の正面図であり、図３は非水電解質二次電池１の側面図である。
【００２４】
図１、２に示すように、非水電解質二次電池１は、アルミニウム製の開口箱状の容器本体１０と、容器本体１０の開口１０ｘを封止する、容器本体と同一材料製の板状の蓋部２０とから構成される外形六面体状の外装体を備える。なお、外装体の各辺は、図１に示す直交座標をなすＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸にそれぞれ平行に位置し、以下の説明に際しては、図中矢印の方向を基準に右から左、奥から手前（又は前から後）、及び下から上を定める。更に、非水電解質二次電池の各部について、Ｘ−Ｙ平面に投影される面を上面及び底面、Ｚ−Ｘ平面に投影される面を側面、Ｚ−Ｙ平面に投影される面を正面又は背面と定める。
【００２５】
非水電解質電池１の内部構成を説明するため、容器本体１０は、図１中においては、後述する内底１０ｙを除き、破線により輪郭のみ示した。同様の理由により、容器本体１０は、図２中においては、図中の正面を切断した要部断面図として、図３中においては、側面を切断した要部断面図として、それぞれ示した。
【００２６】
容器本体１０の内部空間１０ｚには、帯状の電極である正極と負極を、間にセパレータを介して、図中Ｙ軸に平行な軸を巻回軸として長円筒形に巻回した構成を有する電極体１１が配置されている。なお、図１においては、説明のため、電極体１１は蓋部２０と分離し、容器本体１０から半ば抜き出された状態として示した。
【００２７】
次に、電極体１１においては、最外周に位置するセパレータ１１ａを間に介し、巻回軸の両端に正負両極の金属箔が露出し、金属箔露出部として容器本体１０の一対の短手側の側面にそれぞれ位置している。なお、図中には負極側の金属箔が露出した負極側金属箔露出部１１ｂ近傍の構成のみ符号を付して説明するが、正極側も金属の材質を除いて同様の構成を有する。
【００２８】
負極側金属箔露出部１１ｂは集電体１２に接続される。集電体１２は、蓋部２０の裏面２０ｂに固定された基台部１２ａと、基台部１２ａから容器本体１０の内底１０ｙに向かって延伸した一対の矩形状の平板状の脚部１２ｂとを有し、脚部１２ｂの対向面のそれぞれが電極体１１の両端最外周を挟み込むように配置され、接合面１２ｘを超音波溶接等することにより固定される。
【００２９】
集電体１２は蓋部２０上に位置する金属製の中継板２２と、図２に点線にて示す接続棒２４を介して、かしめや圧着等の周知の技術的手段により電気的、機械的に接続される。更に中継板２２は外部接続用の電極端子２３と電気的に接続され、これにより、電極体１１から外装体の外部に電気が取り出される。
【００３０】
電極端子２３と電極体１１とを結ぶ導電路は、絶縁体である合成樹脂製のパッキン２１によって外装体と絶縁されている。パッキン２１は外装体内部からの電解液の漏出を防ぐために導電路と外装体との間の空間、隙間を密封する役割も果たす。
【００３１】
次に、電極体１１の巻回軸周りであって、最外周のセパレータ１１ａの更に外周に保持体１３が設けられている。保持体１３は、ポリエチレン、ポリプロピレン等の、絶縁性の合成樹脂製の部材であって、図３に示すように、電極体１１の側面形状に対応した長円形の環状の本体部１３ｘを有し、セパレータ１１ａを隙間無く取り巻くことにより、電極体１１全体を拘束している。なお、本体部１３ｘは分割線１３ｙにより二つの部分に分解され、それらの構成は後述する。
【００３２】
更に、特に図２及び図３に示すように、本体部１３ｘの、蓋部２０と対向する側には、中央に矩形の凹部１３ａ２が形成された平面状の上側接触部１３ａ１が設けられ、本体部１３ｘの、容器本体１０の内底１０ｙと対向する側には、凹部１３ａ２と同様の凹部１３ｂ２が形成された、平面状の下側接触部１３ｂ１が設けられている。これにより、保持体１３が外装体に収納された状態において、上側接触部１３ａ１は蓋部２０と、下側接触部１３は内底１０ｙとそれぞれ面接触している。
【００３３】
更に、蓋部２０においては、容器本体１０の内底１０ｙと対向する裏面２０ｂに凹部１３ａ２に対応した形状の凸部２０ｂ１が形成されており、容器本体１０の内底１０ｙ上には、凹部１３ｂ２に対応した形状の凸部１０ｙ１が形成されている。これにより、保持体１３は外装体に収納された状態では、凹部１３ａ２と凸部２０ｂ１、及び凹部１３ｂ２と凸部１０ｙ１がそれぞれ嵌合して、外装体内の特定の位置に固定される。
【００３４】
なお、蓋部２０の凸部２０ｂ１は基材であるアルミニウム板をプレス加工により打ち出し成形することで作成され、蓋部２０の表面２０ａには凸部２０ｂ１の反転形状である凹部２０ａ１が形成される。容器本体１０の凸部１０ｙ１も同様に作成され、容器本体１０の底面には凸部１０ｙ１の反転形状である凹部１０ｙ２が形成される。
【００３５】
次に、図４（ａ）は、保持体１３の構成を示す分解斜視図である。保持体１３は、図１〜３に示した分割線１３ｙを境界として、上側接触部１３ａ１を有する第１本体部１３ａ及び下側接触部１３ｂ１を有する第１本体部１３ｂとから構成される。第１本体部１３ａは、上側接触部１３ａ１に加えて、本体部１３ｘの一部である、側面形状が逆Ｕ字型の拘束部１３ａ３を有する。第２本体部１３ａは、下側接触部１３ｂ１に加えて、本体部１３ｘの残りの一部である、側面形状がＵ字型の拘束部１３ｂ３を有する。
【００３６】
拘束部１３ａ３及び拘束部１３ｂ３は、電極体１３の正面及び背面を挟み込む一対の対向板１３ａ４及び１３ｂ４をそれぞれ有し、図１〜３に示す本体部１３ｘの分割線１３ｙの位置を反映して、非対称な長さで形成される。なお、各図中においては分割線１３ｙの位置は容器本体１０の開口１０ｘ近傍とし、この位置を反映して、対向板１３ｂ４の全長が対向板１３ａ４よりも長くなるものとした。
【００３７】
更に、対向板１３ａ４の先端にはダボ１３ａ５が設けられ、対向板１３ｂ４の先端にはダボ１３ａ５の形状に対応した形状のスリット１３ｂ５が開口されている。ダボ１３ａ５をスリット１３ｂ５に挿入することにより、第１本体部１３ａ及び第２本体部１３ｂは結合され、保持体１３が完成される。
【００３８】
保持体１３の組立ては、非水電解質二次電池１の実際の作成において、第１本体部１３ａ及び第２本体部１３ｂが電極体１１を上下から挟み込みつつ結合されることにより行われる。この場合、保持体１３と電極体１１は一体化した状態で蓋部２０と組み合わされた後、容器本体１０に収納される。
【００３９】
一方、非水電解質二次電池１の作成時において保持体１３は以下のように組立ててもよい。すなわち、第２本体部１３ｂをあらかじめ容器本体１０に組み合わせておき、一方で第１本体部１３ａ、電極体１１及び蓋部２０を組み合わせておき、蓋部２０と容器本体１０とを組み合わせる際に、第１本体部１３ａと第２本体部１３ｂを結合して、外装体の完成と保持体１３の完成を同時に行わせる。
【００４０】
特に後者の場合においては、上述のように、分割線１３ｙの位置が容器本体１０の開口１０ｘ近傍とすることが望ましい。第１本体部１３ａと第２本体部１３ｂの境界及び蓋部２０と容器本体１０の境界が隣接することとなり、目視がし易く組み立てを容易に行うことができる。ただし、電極体１１を挟み込んで外装体内に保持体１３を完成状態で固定できれば、第１本体部１３ａと第２本体部１３ｂの分割線１３ｙは、電池の作成の具体的な手法によらず任意の位置であってよい。
【００４１】
蓋部２０には、容器本体１０がレーザ溶接等により封止された後に電解液を注入するための注入口が設けられており、電解液注入後、封止栓２５により封止される。
【００４２】
以上の構成において、非水電解質二次電池１は本発明の蓄電素子に相当し、容器本体１０と蓋部２０はそれぞれ本発明の外装部材に相当するとともに、これらの組合せは一体として本発明の外装体に相当する。電極体１１は本発明の電極体に相当し、保持体１３は本発明の保持体に相当する。
【００４３】
このような構成を有する本実施の形態１による非水電解質二次電池１は、電極体１１の周囲に形成され、これを拘束した状態で外装体内の特定位置に固定された保持体１３を備えたことを特徴とする。
【００４４】
すなわち、従来技術にて説明したように、従来の非水電解質二次電池は、電極体の膨張を抑制する保護部材が電極体のみと結合しているため、外装体に振動や衝撃が加わった際、電極体は保護部材の加重が更に加わった状態で揺動又は振動することとなり、集電体その他の電極体と電極端子の接続部分にストレスが集中して、ひいては破損を引き起こす恐れがある。
【００４５】
これに対し、本実施の形態１の非水電解質二次電池１は、保持体１３が蓋部２０及び容器本体２０の内壁に嵌合して固定されていることにより、集電体１２及び保持体１３は、それぞれ独立して電極体１１を外装体内に固定している。
【００４６】
したがって、外装体に振動や衝撃が加わった際、電極体１１は外装体に固定された保持体１３により制動されることとなり、集電体その他の電極体と電極端子の接続部分へのストレスが低減される。更に、保持体１３は電極体１１を拘束するのに必要な大きさであればよく、電解液その他電池の構成要素とともに外装体の内部空間１０ｚを無駄に占有することなく収納することができ、電気容量の低下を抑制し、電池の性能を維持することができる。
【００４７】
更に、非水電解質二次電池１においては、保持体１３の本体部１３ｘが、電極体１１の巻回軸周りに形成され、最外周のセパレータ１１ａを隙間無く取り巻くことにより、電極体１１全体を拘束している。これにより、本体部１３ｘは、電極体１１の膨張方向である、セパレータ及び電極の任意の積層方向に対して漏れなく干渉することとなり、電極体１１の膨張を効果的に抑制することができる。
【００４８】
又、保持体１３を構成する第１本体部１３ａ及び第２本体部１３ｂがそれぞれ独立して蓋部２０及び容器本体１０にそれぞれ嵌合して固定することにより、電池に強度の振動や衝撃が加わった場合においても、嵌合部分に加えられるストレスは個々の本体部に分散することとなり、保持部の負荷を軽減することができる。
【００４９】
次に、非水電解質二次電池１においては、保持体１３の、電極体１１の表面に接する内側の寸法を電極体１１の外形寸法より若干小さく取ることが望ましい。具体的には、例えば対向板１３ａ４及び対向板１３ｂ４の全長の合計を、電極体１１の全高すなわち図中Ｚ軸方向の寸法より若干小さくとるようにする。同様に、蓋部２０の裏面２０ｂと容器本体１０の内底１０ｙとの距離に対して、保持体１３の上下寸法である上側接触部１３ａ１と下側接触部１３ｂ１の距離を若干大きくとることが望ましい。
【００５０】
これにより、蓋部２０が容器本体１０の開口１０ｘを封止し、第１の第１本体部１３ａ及び第２本体部１３ｂが結合して保持体１３が完成した状態において、電極体１１は蓋部２０と容器本体１０から拘束部１３ａ３及び拘束部１３ｂ３を介して圧接されることとなり、電極体１１の膨張抑制の効果を向上させることが可能となる。
【００５１】
なお、上記の説明において「若干」とは、非水電解質二次電池１の完成状態に影響を与えない程度の寸法のマージンであって、例えば製造公差の範囲程度とすることが望ましい。
【００５２】
更に、非水電解質二次電池１においては、本体部１３ｘの凹部１３ａ２と蓋部２０の凸部２０ｂ１及び凹部１３ｂ２と容器本体１０の凸部１０ｙ１の、それぞれの嵌め合せの寸法は、出来うる限り緊密にすることが望ましく、凹部側と凸部側の嵌合後、第１本体部１３ａ又は第２本体部１３ｂがそれぞれの自重で凸部側から脱落しない程度であることがもっとも好適である。
【００５３】
これは以下の理由に基づく。すなわち、上述したように、非水電解質二次電池１の作成時において、外装体に保持体１３及び電極体１１を組み込むためには、蓋部２０と容器本体１０の組合せ時に、それぞれの部材に装着された第１本体部１３ａ及び第２本体部１３ｂにより電極体１１を上下から挟み込みながら結合する場合と、電極体１１と第１本体部１３ａ及び第２本体部１３ｂをあらかじめ結合した状態で容器本体１０に挿入する場合とがある。特に前者の場合において、特に容器本体１０と第２本体部１３ｂとの結合が不安定であれば、電極体１１の容器本体１０への組込みに手間取ることとなり、非水電解質二次電池１の生産性が低下する。
【００５４】
そこで、凹部側と凸部側が緊密に嵌め合せられるように寸法を定めることにより、保持体１３の完成及び外装体への組込みを容易に行うことができ、非水電解質二次電池１の生産性を高めることが可能となる。
【００５５】
このように、本実施の形態１の非水電解質二次電池１によれば、電極体１１の周囲に形成され、これを拘束した状態で外装体内に位置決め固定された保持体１３を備えたことにより、電極体１１の膨張を抑制するとともに、外部からの振動や衝撃に抗して電極体１１を外装体内に安定して固定して、電池の信頼性を向上させることが可能となる。
【００５６】
なお、上記の説明においては、保持体１３は、図４（ａ）に示す構成例のように、本体部１３ｘが第１本体部１３ａ及び第２本体部１３ｂに分割されるとともに、ダボ１３ａ５とスリット１３ｂ５の嵌合により結合する構成であるとしたが、第１本体部１３ａ及び第２本体部１３ｂの結合は、図４（ｂ）に示す構成例のように、第１の本体部１３ａの対向板１３ａ４の先端を、ラッチ１３ａ７を有するダボ１３ａ６により構成し、第２の本体部１３ｂの対向板１３ｂ４の表面に、スリット１３ｂ５と連通する開口１３ｂ６を設けた構成としてもよい。
【００５７】
この場合、ラッチ１３ａ７はスリット１３ｂ５に挿入された後開口１３ｂ６から一部が露出することにより、対向板１３ｂ４と係合する。その結果、第１本体部１３ａと第２本体部１３ｂはラッチ１３ａ７の解除操作がない限り分離不可能な状態で結合される。
【００５８】
このような本構成例においては、保持体１３は外装体への組込み前に単体で電極体１１を拘束、保持することができる。これは以下の効果を奏する。すなわち、非水電解質二次電池１の作成時、あらかじめ保持体１３と電極体１１を一体化させておく手法をとった場合、保持体１３は電極体１１から脱落する恐れが低減される。したがって、蓋部２０との組み合わせ及びその後の作業である容器本体１０への組込みを容易に行うことができ、電池の生産性を高めることが可能となる。
【００５９】
更に、保持体１３は、第１本体部１３ａの上側接触部１３ａ１と第２本体部１３ｂの下側接触部１３ｂ１は対称であって、蓋部２０及び容器本体１０のそれぞれの一箇所ずつと嵌合して位置決め固定される構成であるとしたが、本発明の保持体は、図５に示す保持体１４のように、下側接触部の各寸法をより大きくとる構成としてもよい。この場合、容器本体１０ｙの内底１０ｙには複数の凸部１０ｙ３ａ及び凸部１０ｙ３ｂが設けられ、保持体１４は、これら凸部に係合する複数の凹部１３ｂ７ａ及び１３ｂ７ｂを有する。
【００６０】
このような構成とすることにより、保持体１４は重心がより下方に位置するとともに内底１０ｙとの接触面積が広くなり、容器本体１０内に更に安定して固定することができる。加えて、電解液に常時含浸され電池反応が活発で発電体１１の上側に比べて膨張の恐れがより大きい保持体１４の下側が補強されることにより、電極体１１の膨張をより効果的に抑制することが可能となる。
【００６１】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る非水電解質二次電池２の構成を示す分解斜視図であり、図７は側面図である。ただし、図１〜３と同一又は相当する構成については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。これは以下の各実施の形態においても同様である。
【００６２】
以下、各図を参照して説明する。本実施の形態２の非水電解質二次電池２は、蓋部２０の凸部２０ｂ１に嵌合する凹部１５ａ１並びに容器本体１０ｙの凸部１０ｙ５ａ及び１０ｙ５ｂにそれぞれ嵌合する凹部１５ａ３ａ及び１５ａ３ｂを有する第１本体部１５ａと、容器本体１０ｙの内底１０ｙに載置され、電極体１１と内底１０ｙの間に挟持される第２本体部１５ｂとを有する保持部１５を備える。なお、実施の形態１と同様、容器本体１０の底面には凸部１０ｙ５ａ及び１０ｙ５ｂの反転形状である凹部１０ｙ６ａ及び１０ｙ６ｂが形成される。
【００６３】
第１本体部１５ａは、特に図７に示すように、側面形状が長Ｕ字状の本体部１５ｘが電極体１１の主面、すなわち図中Ｚ−Ｙ平面に平行な面全体を覆うように、蓋部２０の裏面２０ａ１から容器本体１０ｙの内底１０ｙにまで達して設けられ、且つ、上下端がそれぞれ蓋部２０及び内底１０ｙに嵌合されることで位置を特定して固定されている。
【００６４】
第２本体部１５ｂは、電極体１１の側面幅（図中Ｘ方向）寸法と略同一の全幅を有し、電極体１１に対向する表面は、電極体１１の底面の形状に対応して凹に湾曲している。更に、第２本体部１５ｂは、上下方向においては電極体１１と容器本体１０ｙの内底１０ｙに挟持され、前後方向においては第１本体部１５ａの本体部１５ｘに挟持されている。
【００６５】
なお、図６中においては、説明のため、第２本体部１５ｂは容器本体１０ｙの内底１０ｙと電極体１１との間の空間に配置された状態として示した。
【００６６】
以上の構成を有する本実施の形態２の非水電解質二次電池２は、実施の形態１同様、保持体１５が、電極体１１の同軸周りに隙間無く形成されることによりこれを拘束するとともに、外装体の内壁である容器本体１０の内底１０ｙ及び蓋部２０の裏面２０ｂにそれぞれ嵌合して特定位置で固定される。これにより、電極体１１の膨張を抑制するとともに、外部からの振動や衝撃に抗して電極体１１を外装体内に安定して固定し、電池の信頼性を向上させることが可能になっている。
【００６７】
更に、本実施の形態２は、保持体１５において、第１本体部１５ａが外装体に固定され、第２本体部１５ｂは第１本体部１５ａ及び容器本体１０を介して電極体１１に圧接する構成としたことにより、以下の更なる効果を奏する。
【００６８】
すなわち、第１本体部１５ａが、容器本体１０の内底１０ｙから蓋部２０の裏面２０ｂまで継目無く連続して形成されていることで、言わば一対の板として、電極体１１の両主面を挟持することとにより、上下方向において補強されており、正面及び背面方向の膨張に対する耐久力が向上し、より強固に電極体１１を拘束することができる。
【００６９】
次に、第２本体部１５ｂは、第１本体部１５ａの本体部１５ｘと容器本体１０の内底１０ｙに囲まれた空間内で、上下方向に移動可能に固定されることから、蓋部２０が容器本体１０を封止する際に電極体１１に対して圧接して、電極体１１を拘束する力を向上させることができる。更に、第２本体部１５ｂは第１本体部１５ａと異なる材料を用いて作成することができる。この場合、シリコンゴムその他、第１本体部１５ａの材料より弾性の大きい材料で作成することにより、緩衝材としての機能を向上させることができ、電極体１１をより緊密に固定することが可能となる。
【００７０】
（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態２に係る非水電解質二次電池３の構成を示す分解斜視図であり、図９は側面図である。
【００７１】
各図に示すように、本実施の形態３の非水電解質二次電池３は、実施の形態２の保持体１５の第１の保持体１５ａと同一形状、同一構成の第１本体部１６ａ及び、電極体１１と内底１０ｙの間に位置する、絶縁性の可撓性シートである第２本体部１６ｂを有する保持部１６を備える。
【００７２】
更に、容器本体１０は、内底１０ｙにおいて、実施の形態２と同一形状、同一配置の凸部１０ｙ５ａ及び１０ｙ５ｂに加えて、これら凸部の間であって、且つ、電極体１１の直下に形成された基台部１０ｚ１を備える。
【００７３】
基台部１０ｚ１は、凸部１０ｙ５ａ及び１０ｙ５ｂと同様、アルミニウム板をプレス加工により打ち出し成形することで作成された部位であって、実施の形態２の保持体１５の第２の保持体１５ｂと同様の外形を有する。すなわち、電極体１１に対向する表面は電極体１１の底面の形状に対応して凹に湾曲した曲面を有し、両端は第１の保持体１６ａの第１本体部１６ａに平行であって面接触する平面を有する。なお、外装体１０の底面には基台部１０ｚ１の反転形状としての１０ｚ２が形成される。
【００７４】
次に、図９に示すように、第２本体部１６ｂは、基台部１０ｚ１と電極体１１の間に位置し、これらの形状に沿って湾曲した状態で挟まれる。第１本体部１６ａは、本体部１６ｘにより電極体１１の両主面及び基台部１０ｚを挟持した状態で、上下端がそれぞれ蓋部２０及び内底１０ｙに係合されることで位置決め固定されている。
【００７５】
以上の構成を有する本実施の形態３の非水電解質二次電池３は、実施の形態２同様、保持体１６の第１本体部１６ａが、容器本体１０の内底１０ｙから蓋部２０の裏面２０ｂまで継目無く連続して形成されていることで、電極体１１の主面方向の膨張に対する耐久力が向上し、より強固に電極体１１を拘束することができる。
【００７６】
更に、容器本体１０ｙの基台部１０ｚ１が、第２本体部１６ｂを介して電極体１１に圧接することにより、電極体１１の拘束力を向上させている。更に、第２本体部１６ｂの厚みを調節することにより、電極体１１への拘束圧を精密に調整することが可能となる。
【００７７】
更に、本実施の形態３においては、保持体１６及び容器本体１０が協働して電極体１１を保持並びに固定する構成としたことにより、以下の更なる効果を奏する。
【００７８】
すなわち、基台部１０ｚ１が、金属材料からなる容器本体１０の内底１０ｙの表面形状として形成されていることで、容器本体１０と電極体１１は近接して結合されることとなり、電極体１１の安定性が向上している。
【００７９】
更に、基台部１０ｚ１の反転形状としての凹部１０ｚ２が容器本体１０の外側に露出していることにより、外装体全体の表面積が大きくなり、非水電解質二次電池３の放熱効果を高めている。
【００８０】
なお、基台部１０ｚ１の表面の形状は、平面又は凹に屈曲した面であってもよい。この場合は、第２本体部１６ｂが、電極体１１との対向面において電極体１１の底面の形状に対応した湾曲面を有する、立体的な形状を有することが望ましい。これにより、電極体１１と第２本体部１６ｂとが良好に密着して、保持体１６の拘束力を維持することができる。
【００８１】
なお、本実施の形態３の、基台部１０ｚ１を有する容器本体１０ｙと組み合わせる構成は、図１０に示す非水電解質二次電池４のように、直接基台部と係合する保持体を備えた態様として実現してもよい。
【００８２】
図１０に示すように、容器本体１０の内底１０ｙには、基台部１０ｚ１と同様のプレス加工により、反転形状としての凹部１０ｚ５を伴う基台部１０ｚ３のみが形成される。基台部１０ｚ３は、基台部１０ｚ１と同様、電極体１１と対向する表面１０ｚ４が、電極体１１の底面の形状に対応して凹に湾曲した曲面を形成している。一方で、基台部１０ｚ１において、電極体１１に対向する表面の寸法は、電極体１１の形状よりも幅広、すなわち図中Ｘ方向において拡大しているのに対し、基台部１０ｚ３の両端の角１０ｚ３ａは、電極体１１の外側に露出する。
【００８３】
一方、保持体１７は、第１本体部１７ａにおいて、基台部１０ｚ１の全幅に対応した長Ｕ字状の本体部１７ｘが電極体１１の主面を覆うとともに、その先端に設けられた切り欠き１７ｘ１が、基台部１０ｚ３の角１０ｚ３ａに係合することにより、基台部１０ｚ３に固定されるとともに電極体１１を拘束する。なお、保持体１６と同様、基台部１０ｚ３と電極体１１の間には、絶縁性シートである第２本体部１７ｂが配置される。
【００８４】
このような非水電解質二次電池４においては、非水電解質二次電池３の効果に加えて、基台部１７ｚ３が電極体１１の保持及び第１本体部１７ａの固定の双方の役割を兼ねることにより、容器本体１０の構成を単純化できる利点がある。更に、容器本体１０の厚み、すなわち図中Ｘ方向の寸法を減じることにより外装体における電極体１１の占有体積を拡大して、実質的なエネルギー密度の大きい電池を得ることができる。なお、基台部１０ｚ３の表面１０ｚ４の形状は、基台部１０ｚ１の形状と同様、平面等であってもよく、この場合も、第２本体部１７ｂは電極体１１との対向面において電極体１１の底面の形状に対応した湾曲面を有する、立体的な形状を有することが望ましい。
【００８５】
以上のように、本発明の実施の形態の非水電解質二次電池によれば、電極体１１の周囲に形成され、これを拘束した状態で外装体に係合されて位置決め固定される保持体を備えたことにより、電極体１１の膨張を抑制するとともに、外部からの振動や衝撃に抗して電極体１１を安定して保持することが可能になる。
【００８６】
しかしながら、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。
【００８７】
上記の各実施の形態においては、本発明の保持体は、保持体１３に例示されるように、電極体の外形に対応した環状の形状を有し、電極体の周囲を隙間無く取り囲むことによりこれを拘束するものとしたが、電極体の周囲に間隙を有した状態で保持するようにしてもよい。一例としては、図１〜３に示す分割線１３ｙを境界に第１本体部１３ａ及び第２本体部１３ｂが離隔した状態で電極体１１を挟持する。特にこの場合、蓋部２０と容器本体１０の結合時に直接的に電極体１１を圧接することができ、膨張抑制の効果を向上させることが可能となる。
【００８８】
更に、上記の各実施の形態においては、本発明の保持体と外装体との位置決め固定は、保持体の表面に形成された凹部に外装体の内壁から突出した凸部が嵌合することによってなされるものとしたが、保持体と外装体の嵌合の態様はこれに限定されるものではなく、保持体の表面に凸部を形成し、外装体の内壁に凹部を設ける構成としてもよい。しかしながら、上記各実施の形態のようにプレス加工により凹部又は凸部を作成する場合は、外装体の外装表面に反転形状としての凸面が生じて取り回しや載置の障害となることがあるため、保持体側に凹部を外装体側に凸部を設けることが電池の製造や使用をより容易とすることができ、より好適である。
【００８９】
更に、上記の各実施の形態においては、本発明の保持体と外装体との結合は、保持体と外装体との嵌合によってなされるものとしたが、保持体と外装体の結合は、接着、ネジ止め、溶着その他任意の態様をとってもよい。
【００９０】
図１１の非水電解質二次電池５に示すように、結合の態様の一例として、保持体１３の第１本体部１３ａは、蓋部２０に開口された貫通孔２０ｚ及び上側接触部１３ａ１に開口された穴部１３ａ８に挿入されるネジ２６の締結により、蓋部２０に固定される。
【００９１】
一方、結合の態様の他の例として、第２本体部１３ｂは、容器本体１１の内底に接着された金属製の固定部材１８を介することにより、容器本体１１に固定される。固定部材１８は、第２本体部１３ｂと対向する面に凹部１３ｂ８が形成されており、凹部１３ｂ８が第２本体部１３ｂの下側接触部１３ｂ１の先端に形成された爪部１８ａに係合することにより、第２本体部１３ｂに固定される。なお、固定部材１８と容器本体１１の固定は溶接によるものであってもよい。保持体１３と容器本体１１又は蓋部２０とが直接接着により結合されていてもよい。
【００９２】
このように、本発明は外装体の内壁の一部に結合した状態で保持体が電極体を保持できればよく、結合の態様によって限定されるものではない。
【００９３】
更に、上記の各実施の形態においては、本発明の保持体は、保持体１３のように容器本体１０及び蓋部２０にそれぞれ嵌合して位置決め固定されるものとしたが、容器本体１０又は蓋部２０のいずれか一方にのみ嵌合する構成としてもよい。
【００９４】
本発明の外装体は、二つの外装部材としての容器本体１０及び蓋部２０の組合せとして実現されるものとしたが、本発明の外装体は、電極体及び保持体を収納することができればその具体的な形状によって限定されるものではない。
【００９５】
例えば、形状は外形六面体としたが、底面が三角形又は五角形以上の多角形である角柱形状であるとしてもよい。更には円筒形状であってもよい。更に、外装部材は組合せによって外装体を完成できればよく、個々の外装部材の具体的な形状によって限定されるものではない。更に、外装体は三つ以上の外装部材の組合せから構成されるものであってもよい。
【００９６】
更に、外装体の材質はアルミニウム製であるとしたが、アルミニウム合金、ステンレスその他任意の金属又は金属化合物、樹脂を材料とするものであってもよい。
【００９７】
更に、上記の説明においては、本発明の電極体は巻回型であるとしたが、積層型の電極体としてもよい。この場合も、保持体は、保持体電極及びセパレータの任意の積層方向に漏れなく干渉するように形成することにより、上記各実施の形態と同様の効果を奏する。
【００９８】
更に、上記の説明においては、本発明の蓄電素子は、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池であるとしたが、電気化学反応により充放電可能な電池であれば、ニッケル水素電池その他各種の二次電池を用いてもよい。更に、本発明の蓄電素子は一次電池であってもよい。要するに、本発明の蓄電素子は電極体と電解液を外装体内に封入してなる電気を蓄積可能な素子であれば、起電力を発生させるための具体的な方式によって限定されるものではない。
【００９９】
更に、上記の説明においては、単体の非水電解質二次電池を例に取ったが、本発明は、複数の蓄電素子において少なくとも一つの蓄電素子に本発明の蓄電素子を含んでなる、電源モジュールとして実現してもよい。
【０１００】
要するに、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内であれば、以上説明したものを含め、上記実施の形態に種々の変更を加えたものとして実施してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
以上のような本発明は、蓄電素子の外装体内において電極体の膨張を抑制するとともに、外部からの振動や衝撃に抗して電極体を安定して保持することが可能になる効果を有し、例えば二次電池のような蓄電素子において有用である。
【符号の説明】
【０１０２】
１        非水電解質二次電池
１０      容器本体
１０ｘ      開口
１０ｙ      内底
１０ｙ１      凸部
１０ｙ２      凹部
１０ｚ      内部空間
１１      電極体
１１ａ      セパレータ
１１ｂ      負極側金属箔露出部
１２      集電体
１２ａ      基台部
１２ｂ      脚部
１３      保持体
１３ａ      第１本体部
１３ａ１      上側接触部
１３ａ２      凹部
１３ａ３      拘束部
１３ａ４      対向板
１３ａ５      ダボ
１３ｂ      第２本体部
１３ｂ１      下側接触部
１３ｂ２      凹部
１３ｂ３      拘束部
１３ｂ４      対向板
１３ｂ５      スリット
２０      蓋部
２０ａ１      凹部
２０ｂ１      凸部
２１      パッキン
２２      中継板
２３      電極端子
２４      接続棒
２５      封止栓
【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】
2015049959.tif 000009
【図８】
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【図９】
2015049959.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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