(57)【要約】【課題】絶縁シートの本体部材への挿入性を向上させることができる蓄電装置を提供すること。【解決手段】二次電池１０において、電極組立体１４は、一対の側面３８と底面３７との交差部にＣ面状の隅部３９を有している。ケース１１の本体部材１２は、一対の短側壁１２ｂ内面と底壁１２ａの内底面との交差部に、アール状のケース用隅部Ｒを有する。絶縁シート７０は、第２絶縁部７０ｂと底側絶縁部７０ａとの交差部に、ケース用隅部Ｒに対向し、かつＣ面状の第４絶縁部７０ｄを有する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の正極電極と負極電極をセパレータで絶縁した状態で交互に積層した電極組立体と、
前記電極組立体を収容するケースと、
前記電極組立体と前記ケースとの間に配置され、両者を絶縁する袋状の絶縁シートを備える蓄電装置であって、
前記電極組立体は、前記ケースの内底面に支持される底面を有するとともに、該底面に繋がり、かつ積層方向の両端面に交差する一対の側面を有し、前記一対の側面と前記底面との交差部にアール状又はＣ面状の隅部を有しており、
前記ケースは、前記電極組立体を挿入するための挿入口が開口する本体部材を備え、前記本体部材は、前記内底面を構成する底壁を有するとともに、前記電極組立体の一対の側面に対向する一対の側壁を有し、前記一対の側壁の内面と前記底壁の内底面との交差部に、アール状又はＣ面状のケース用隅部を有しており、
前記絶縁シートは、前記ケースの内底面に支持される底側絶縁部を有するとともに、前記一対の側壁に対向する一対の絶縁部を有し、前記一対の絶縁部と前記底側絶縁部との交差部に、前記ケース用隅部に対向し、かつアール状又はＣ面状の絶縁用隅部を有することを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記絶縁シートの前記絶縁用隅部、及び前記電極組立体の隅部はＣ面状であり、前記絶縁用隅部の面取り寸法は、前記隅部の面取り寸法以上である請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記蓄電装置は二次電池である請求項１又は請求項２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、電極組立体とケースとの間に配置され、両者を絶縁する絶縁シートを備える蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）やＰＨＶ（Ｐｌｕｇ  ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ
Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの車両には、走行用モータへの供給電力を蓄える蓄電装置としての二次電池が搭載されている。二次電池は、例えば正極電極と負極電極とを有する電極組立体と、当該電極組立体を収容するケースとを備えている。また、電極組立体とケースとを絶縁させるために電極組立体を覆う絶縁シートを設ける場合がある。絶縁シートは、予め展開形状をなしたものを組み立てることによって袋状に形成され、その袋状の絶縁シートがケース内に収容されるとともに、絶縁シートに電極組立体が収容されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１９８６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、二次電池のケースには耐久性に優れるアルミニウム製等の金属製ケースが多用されている。このようなケースでは、製造上、内底面の各辺にアール状の隅部の発生が避けられない。このため、二次電池では、ケースの隅部と、この隅部に対向した絶縁シートの角部が干渉してしまい、絶縁シートをその外底面がケースの内底面に接触するまで挿入できなかったり、挿入しにくいという問題がある。
【０００５】
本発明は、絶縁シートの本体部材への挿入性を向上させることができる蓄電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の蓄電装置は、複数の正極電極と負極電極をセパレータで絶縁した状態で交互に積層した電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、前記電極組立体と前記ケースとの間に配置され、両者を絶縁する袋状の絶縁シートを備える蓄電装置であって、前記電極組立体は、前記ケースの内底面に支持される底面を有するとともに、該底面に繋がり、かつ積層方向の両端面に交差する一対の側面を有し、前記一対の側面と前記底面との交差部にアール状又はＣ面状の隅部を有しており、前記ケースは、前記電極組立体を挿入するための挿入口が開口する本体部材を備え、前記本体部材は、前記内底面を構成する底壁を有するとともに、前記電極組立体の一対の側面に対向する一対の側壁を有し、前記一対の側壁の内面と前記底壁の内底面との交差部に、アール状又はＣ面状のケース用隅部を有しており、前記絶縁シートは、前記ケースの内底面に支持される底側絶縁部を有するとともに、前記一対の側壁に対向する一対の絶縁部を有し、前記一対の絶縁部と前記底側絶縁部との交差部に、前記ケース用隅部に対向し、かつアール状又はＣ面状の絶縁用隅部を有することを要旨とする。
【０００７】
これによれば、本体部材内では、ケース用隅部から離れる方向へ絶縁用隅部を逃がすことができる。このため、例えば、絶縁シートに絶縁用隅部が無く、角部であった場合のように、ケース用隅部に絶縁シートの角部が干渉してしまうことがなく、該干渉を原因として絶縁シートの底側絶縁部の外底面がケースの内底面に接触するまで挿入できなかったり、挿入しにくいという問題が発生しない。さらに、絶縁シートが、ケース用隅部に干渉して損傷してしまうことが防止でき、損傷部から電極組立体とケースが短絡してしまうことを防止できる。
【０００８】
また、蓄電装置について、前記絶縁シートの前記絶縁用隅部、及び前記電極組立体の隅部はＣ面状であり、前記絶縁用隅部の面取り寸法は、前記隅部の面取り寸法以上であるのが好ましい。
【０００９】
これによれば、絶縁シートの絶縁用隅部に、電極組立体の隅部を沿わせて面接触させることができ、絶縁シートにおける底側絶縁部の内底面に、電極組立体の底面を接触させることができる。よって、電極組立体の底面と、底側絶縁部の内底面との間に隙間（デッドスペース）が生じてしまうことを防止できる。
【００１０】
また、前記蓄電装置は二次電池である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、絶縁シートの本体部材への挿入性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態の二次電池を示す部分破断斜視図。
【図２】電極組立体の構成要素を示す分解斜視図。
【図３】電極組立体を示す斜視図。
【図４】電極組立体を示す正面図。
【図５】絶縁シートの展開図。
【図６】絶縁シートを有底四角袋状に組立てた状態を示す斜視図。
【図７】ケース用隅部、絶縁用隅部、及び隅部を示す部分断面図。
【図８】積層方向一端側のケース内底面での支持状態を示す部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、蓄電装置を具体化した一実施形態を図１〜図８にしたがって説明する。
図１に示すように、二次電池１０において、ケース１１には充放電要素としての電極組立体１４及び電解質としての電解液が収容されている。ケース１１は、有底の直方体状の本体部材１２と、矩形平板状の蓋部材１３とを有し、蓋部材１３と本体部材１２はレーザ溶接によって溶接される。本体部材１２は、矩形状の底壁１２ａと、底壁１２ａの対向する一対の短側縁から立設された側壁としての短側壁１２ｂと、底壁１２ａの対向する一対の長側縁から立設された長側壁１２ｃとを備える。本体部材１２には、電極組立体１４を挿入するための挿入口１２ｄが開口している。
【００１４】
図７に示すように、本体部材１２は、両短側壁１２ｂの内面と、底壁１２ａの内底面との交差部に、短側壁１２ｂから底壁１２ａに向かってアール状のケース用隅部Ｒを有する。
【００１５】
また、図８に示すように、本体部材１２は、両長側壁１２ｃの内面と、底壁１２ａの内底面との交差部に、長側壁１２ｃから底壁１２ａに向かってアール状のアール部Ｓを有する。本体部材１２と蓋部材１３は、何れも金属製（例えば、ステンレスやアルミニウム）であり、蓋部材１３は挿入口１２ｄを閉塞する。
【００１６】
図１に示すように、二次電池１０は、その外観が角型をなす角型電池であり、リチウムイオン電池である。電極組立体１４には、当該電極組立体１４から電気を取り出すための正極端子５１と負極端子５２が電気的に接続されている。そして、正極端子５１及び負極端子５２は、蓋部材１３を貫通してケース１１外に突出している。
【００１７】
図２に示すように、電極組立体１４は、複数の正極電極２１と、複数の負極電極２２とが、両者を絶縁するセパレータ２３を介して交互に積層されて構成されている。正極電極２１は、矩形状の正極用金属箔（本実施形態ではアルミニウム箔）２１ａと、その正極用金属箔２１ａの両面に設けられた正極活物質層２１ｂとを有する。全ての正極電極２１の一辺からは、正極集電タブ４１が突出している。正極電極２１において、正極集電タブ４１が設けられた第１の辺２１ｃの対辺を第２の辺２１ｅとし、第１の辺２１ｃと第２の辺２１ｅを繋ぐ一対の辺を第３の辺２１ｆとする。正極電極２１は、第２の辺２１ｅと、第３の辺２１ｆとの間に形成されるコーナ部に、Ｃ面状の正極面取り部２１ｇを有する。全ての正極電極２１は同一形状であり、全ての正極集電タブ４１は、電極組立体１４の積層方向に集めて積層されている。
【００１８】
負極電極２２は、矩形状の負極用金属箔（本実施形態では銅箔）２２ａと、その負極用金属箔２２ａの両面に塗布された負極活物質層２２ｂとを有する。全ての負極電極２２の一辺からは、負極集電タブ４２が突出している。全ての負極電極２２は同一形状であり、全ての負極集電タブ４２は、電極組立体１４の積層方向に集めて積層されている。負極電極２２において、負極集電タブ４２が設けられた第１の辺２２ｃの対辺を第２の辺２２ｅとし、第１の辺２２ｃと第２の辺２２ｅを繋ぐ一対の辺を第３の辺２２ｆとする。負極電極２２は、第２の辺２２ｅと、第３の辺２２ｆとの間に形成されるコーナ部に、Ｃ面状の負極面取り部２２ｇを有する。なお、負極活物質層２２ｂは、正極活物質層２１ｂの面を覆うことが可能な大きさに設定さており、セパレータ２３は、負極活物質層２２ｂの面及び正極活物質層２１ｂの面の双方を覆うことが可能な大きさに形成されている。
【００１９】
セパレータ２３において、正極集電タブ４１及び負極集電タブ４２側に配置される辺を、第１の辺２３ｃとし、第１の辺２３ｃの対辺を第２の辺２３ｅとする。また、セパレータ２３において、第１の辺２３ｃと第２の辺２３ｅを繋ぐ一対の辺を第３の辺２３ｆとする。セパレータ２３は、第２の辺２３ｅと、第３の辺２３ｆとの間に形成されるコーナ部に、Ｃ面状のセパレータ面取り部２３ｇを有する。
【００２０】
図４に示すように、正極電極２１と、負極電極２２と、セパレータ２３は、正極集電タブ４１が積層方向に沿って列状に配置され、且つ正極集電タブ４１と重ならない位置にて負極集電タブ４２が積層方向に沿って列状に配置されるように積層される。そして、電極組立体１４は、積層方向両端に負極電極２２が配設されるとともに、各第１の辺２１ｃ，２２ｃ，２３ｃが寄せ集められて形成されたタブ側端面３６を有する。このタブ側端面３６では、各正極集電タブ４１及び各負極集電タブ４２は、電極組立体１４における積層方向の一端から他端までの範囲内で集められた（束ねられた）状態で折り曲げられている。
【００２１】
図３に示すように、各正極集電タブ４１が重なっている箇所を溶接することによって各正極集電タブ４１が電気的に接続されるとともに、正極集電タブ４１に正極導電部材６１が接続されている。正極導電部材６１には、電極組立体１４から電気を取り出すための正極端子５１が接続されている。
【００２２】
同様に、各負極集電タブ４２が重なっている箇所を溶接することによって各負極集電タブ４２が電気的に接続されるとともに、負極集電タブ４２に負極導電部材６２が接続されている。負極導電部材６２には、電極組立体１４から電気を取り出すための負極端子５２が接続されている。
【００２３】
また、電極組立体１４は、各第２の辺２１ｅ，２２ｅ，２３ｅが寄せ集められた底面３７を有し、底面３７はタブ側端面３６の対面を構成している。さらに、電極組立体１４は、図４に示すように、各第３の辺２１ｆ，２２ｆ，２３ｆを寄せ集めた一対の側面３８を有する。一対の側面３８は、電極組立体１４において、底面３７に繋がる面のうち、積層方向の両端面４４に直交する（交差する）２つの面である。
【００２４】
また、電極組立体１４は、正極面取り部２１ｇ、負極面取り部２２ｇ、及びセパレータ面取り部２３ｇを寄せ集めた隅部３９を有し、この隅部３９は、底面３７と各側面３８との交差部に設けられている。電極組立体１４の両端面４４に直交する方向から電極組立体１４を見て、隅部３９は、Ｃ面状に面取りされた形状である。
【００２５】
図１、図７及び図８に示すように、電極組立体１４とケース１１とは、絶縁シート７０によって絶縁されている。絶縁シート７０は、四角袋状である。絶縁シート７０は、電極組立体１４の底面３７と、本体部材１２の内底面（底壁１２ａ）との間を絶縁する底側絶縁部７０ａを有する。ここで、電極組立体１４及び底側絶縁部７０ａにおいて、電極組立体１４の積層方向に直交し、かつ一対の側面３８の対向する方向を、電極組立体１４及び底側絶縁部７０ａの幅方向とする。この場合、電極組立体１４の底面３７の幅方向への長さと、底側絶縁部７０ａの幅方向への長さは同じ、又は底側絶縁部７０ａの方が若干長くなっている。
【００２６】
また、絶縁シート７０は、電極組立体１４の各側面３８に対向し、各側面３８と、本体部材１２の短側壁１２ｂとを絶縁する第２絶縁部７０ｂを有する。さらに、絶縁シート７０は、電極組立体１４の積層方向の両端面４４と、本体部材１２の長側壁１２ｃの内面とを絶縁する第３絶縁部７０ｃを有する。また、絶縁シート７０は、各第２絶縁部７０ｂと底側絶縁部７０ａとの交差部に第４絶縁部７０ｄを有する。
【００２７】
第４絶縁部７０ｄは、第３絶縁部７０ｃに直交する方向から絶縁シート７０を見て、Ｃ面状の面取り形状であり、第４絶縁部７０ｄは、絶縁シート７０の絶縁用隅部を構成している。そして、第４絶縁部７０ｄは、本体部材１２のケース用隅部Ｒと、電極組立体１４の隅部３９とを絶縁する。
【００２８】
図７に示すように、第４絶縁部７０ｄの面取り寸法Ｃ１は、電極組立体１４における隅部３９の面取り寸法Ｃ２より大きくなっている。このため、第４絶縁部７０ｄにおいて、底側絶縁部７０ａと第２絶縁部７０ｂとを結ぶ最短距離Ｌ１は、電極組立体１４の隅部３９において、側面３８と底面３７とを結ぶ最短距離Ｌ２よりも長くなっている。
【００２９】
図５に示すよう、絶縁シート７０は、矩形状に展開されたものを四角袋状に組立てて形成されている。展開された絶縁シート７０は、矩形帯状である。展開された絶縁シート７０は、長手方向に沿って一端側から、一方の第２絶縁部７０ｂ、一方の第３絶縁部７０ｃ、他方の第２絶縁部７０ｂ、及び他方の第２絶縁部７０ｂが繋がり、この他方の第２絶縁部７０ｂには、長手方向に沿って延出部７０ｆが繋がっている。他方の第３絶縁部７０ｃの長手方向に延びる一側縁には底側絶縁部７０ａが繋がっている。また、底側絶縁部７０ａの長手方向両端縁には第４絶縁部７０ｄが繋がっている。
【００３０】
そして、絶縁シート７０は、他方の第２絶縁部７０ｂを挟む両第３絶縁部７０ｃを折り曲げるとともに、一方の第２絶縁部７０ｂを折り曲げ、さらに、その一方の第２絶縁部７０ｂ上に延出部７０ｆが重なるように折り曲げ、一方の第２絶縁部７０ｂと延出部７０ｆを貼着テープ７２で貼着し、四角袋状とする。さらに、底側絶縁部７０ａを折り曲げるとともに、両第４絶縁部７０ｄを折り曲げて、各第４絶縁部７０ｄから各第２絶縁部７０ｂに跨るように貼着テープ７２を貼着して、絶縁シート７０の底を形成するとともに、第４絶縁部７０ｄにより、絶縁用隅部を形成している。
【００３１】
そして、図７に示すように、絶縁シート７０は、底側絶縁部７０ａの外底面が、底壁１２ａの内底面に支持されるとともに、第４絶縁部７０ｄは、ケース用隅部Ｒから離れる方向へ（本体部材１２の内側）へ逃げてケース用隅部Ｒに非接触となっている。また、電極組立体１４の底面３７は、第４絶縁部７０ｄの内底面に支持されるとともに、隅部３９は、第４絶縁部７０ｄの内面に面接触した状態で支持されている。
【００３２】
また、図８に示すように、各第３絶縁部７０ｃにおいて、その底側絶縁部７０ａ側は、本体部材１２のアール部Ｓに倣って本体部材１２の内側に向けて変形している。そして、電極組立体１４において、積層方向両端面４４の底面３７側では、負極電極２２がアール部Ｓ及び第３絶縁部７０ｃに倣って本体部材１２の内側に向けて変形している。負極電極２２の負極活物質層２２ｂは、その内側の正極電極２１の正極活物質層２１ｂよりも大きい。このため、積層方向において、負極活物質層２２ｂには正極活物質層２１ｂと対向していない領域があり、この対向していない領域を利用して負極電極２２は本体部材１２の内側に向けて変形している。このため、絶縁シート７０において、両第３絶縁部７０ｃと底側絶縁部７０ａとの交差部に、アール状又はＣ面状の絶縁用隅部を形成しなくても、絶縁シート７０とアール部Ｓとの干渉に伴う挿入の困難性は回避される。
【００３３】
次に、二次電池１０の作用を製造方法とともに説明する。
まず、電極組立体１４を絶縁シート７０で覆い、この電極組立体１４を絶縁シート７０と共に底側絶縁部７０ａから挿入口１２ｄを介して本体部材１２内に挿入する。このとき、絶縁シート７０は、両第２絶縁部７０ｂ側の隅部にＣ面状の第４絶縁部７０ｄを有するため、絶縁シート７０の隅部が本体部材１２のケース用隅部Ｒに干渉することがない。
【００３４】
そして、絶縁シート７０の底側絶縁部７０ａの外底面が、底壁１２ａの内底面に支持されたら、蓋部材１３を本体部材１２の開口端に接合して、蓋部材１３によって挿入口１２ｄを閉塞するとともに、ケース１１を形成する。その後、ケース１１内に電解液が注入され、注液孔が封止部材で封止されると、二次電池１０が組立てられる。
【００３５】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）絶縁シート７０において、両第２絶縁部７０ｂの底側絶縁部７０ａ側の隅部に、Ｃ面状の第４絶縁部７０ｄを設け、角張った隅部を無くした。よって、絶縁シート７０が本体部材１２内に挿入されたとき、本体部材１２のケース用隅部Ｒに絶縁シート７０の隅部が干渉せず、絶縁シート７０の本体部材１２への挿入性が向上する。
【００３６】
このため、ケース用隅部Ｒに絶縁シート７０の隅部が干渉し、その挿入が妨げられることが無くなり、それを原因とした、絶縁シート７０の開口側が本体部材１２の開口端から突出してしまうことが無くなる。このため、本体部材１２の開口端から突出した絶縁シート７０を押し込むことで絶縁シート７０が損傷してしまうことが防止でき、絶縁シート７０の損傷部で電極組立体１４と本体部材１２が短絡してしまうことも防止できる。さらには、絶縁シート７０が本体部材１２の開口端から突出することで蓋部材１３と本体部材１２との溶接時に、突出部の反力で本体部材１２と蓋部材１３とに溶接不良が生じてしまうことも防止できる。
【００３７】
（２）絶縁シート７０の第４絶縁部７０ｄ、及び電極組立体１４の隅部３９をＣ面状とし、第４絶縁部７０ｄの面取り寸法Ｃ１を、隅部３９の面取り寸法Ｃ２より大きくした。このため、第４絶縁部７０ｄ及び隅部３９は、同じ傾斜角度（４５度）で面取りされ、第４絶縁部７０ｄの内面に沿って隅部３９を面接触させることができ、電極組立体１４の底面３７を底側絶縁部７０ａの内底面に面接触させて支持させることができる。その結果、電極組立体１４の底面３７と、本体部材１２の底壁１２ａ内底面との間にデッドスペースができず、二次電池１０の体積エネルギー密度の低下を無くすことができる。
【００３８】
（３）絶縁シート７０は、Ｃ面状の第４絶縁部７０ｄを有する。このため、両第４絶縁部７０ｄによって、絶縁シート７０を挿入口１２ｄに挿入しやすくなる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
【００３９】
○  絶縁シート７０の第４絶縁部７０ｄはアール状であってもよい。この場合、第４絶縁部７０ｄに合わせて、電極組立体１４の隅部３９もアール状とする。
○  本体部材１２のケース用隅部ＲをＣ面状とした場合、絶縁シート７０の第４絶縁部７０ｄはＣ面状であってもよいし、アール状であってもよい。この場合、第４絶縁部７０ｄに合わせて、電極組立体１４の隅部３９もＣ面状又はアール状とする。
【００４０】
○  第４絶縁部７０ｄの面取り寸法Ｃ１を、隅部３９の面取り寸法Ｃ２と同じにしてもよい。
○  絶縁シート７０の展開形状は実施形態に限らず、適宜変更してもよい。
【００４１】
○  絶縁シート７０において、両第３絶縁部７０ｃと底側絶縁部７０ａとの交差部に、アール状又はＣ面状の絶縁用隅部を設けてもよい。
○  二次電池１０はリチウムイオン二次電池であったが、これに限らず、ニッケル水素等の他の二次電池であってもよい。
【００４２】
○  蓄電装置は、二次電池１０に限らず、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等のようなキャパシタであってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
【００４３】
（イ）前記絶縁シートは、組立てて袋状に形成されている蓄電装置。
（ロ）絶縁シートは前記底側絶縁部に対向する開口部を備える蓄電装置。
【符号の説明】
【００４４】
Ｃ１，Ｃ２…面取り寸法、Ｒ…ケース用隅部、１０…蓄電装置としての二次電池、１１…ケース、１２…本体部材、１２ａ…底壁、１２ｂ…側壁としての短側壁、１２ｄ…挿入口、１４…電極組立体、２１…正極電極、２２…負極電極、２３…セパレータ、３７…底面、３８…側面、３９…隅部、４４…端面、７０…絶縁シート、７０ａ…底側絶縁部、７０ｂ…一対の絶縁部としての第２絶縁部、７０ｄ…絶縁用隅部を構成する第４絶縁部。
【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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