(57)【要約】【課題】電極組立体が電極の積層方向に膨張した場合であっても、電極及びセパレータを好適に保持できる蓄電装置を提供すること。【解決手段】二次電池１０は、電極がセパレータを介して積層された電極組立体１４と、電極及びセパレータを保持するテープ５０とを備えている。テープ５０は、電極組立体１４の外形に沿って折り曲げられて、各側面１４ｃ〜１４ｆのいずれかを介して一対の端面１４ａ，１４ｂに跨って貼り付けられている。ここで、テープ５０における各側面１４ｃ〜１４ｆのいずれかに貼り付けられている側面貼付部分５１の少なくとも一部は、一対の端面１４ａ，１４ｂに貼り付けられている端面貼付部分５２と比較して高い伸縮性を有する。【選択図】図３
2015159086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極がセパレータを介して積層された電極組立体と、
前記電極及び前記セパレータを保持するテープと、
を備え、
前記電極組立体は、直方体形状であって、前記電極の積層方向と直交する一対の端面と、前記一対の端面と直交する側面とを有し、
前記テープは、前記電極組立体の外形に沿って折り曲げられて、前記側面を介して前記電極組立体の前記一対の端面に跨って存在し、
前記テープにおける前記一対の端面に貼り付けられている端面貼付部分同士を連結し且つ前記側面と対向する側面対向部分の少なくとも一部は、前記端面貼付部分よりも高い伸縮性を有することを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記側面対向部分の全体が前記端面貼付部分よりも高い伸縮性を有している請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記端面貼付部分には硬化処理が施されている一方、前記側面対向部分の少なくとも一部には前記硬化処理が施されていない請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記側面対向部分は、前記電極の積層方向と比較して、前記側面に沿い且つ前記電極の積層方向と直交する方向に伸びにくい請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記蓄電装置は二次電池である請求項１〜４のうち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、蓄電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蓄電装置の一例として、電極がセパレータを介して積層された電極組立体と、電極組立体に貼り付けられ、電極とセパレータとを保持するテープとを有するものが知られている（例えば特許文献１参照）。また、例えば特許文献２には、電極組立体の固定に用いられるものであってゴム弾性を有する電池用弾性バンド又はシートについて記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５９９９号公報
【特許文献２】特開Ｈ１１−２９７３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１のように電極組立体にテープが貼り付けられている場合、充放電に伴って電極組立体が電極の積層方向に膨張すると、テープから電極組立体に対して付与される局所的な荷重が増加して、その結果デンドライト析出等といった不都合が生じ得る。また、電極組立体が電極の積層方向に膨張することに伴ってテープが剥がれると、電極及びセパレータの積層ずれ等が生じ得る。
【０００５】
本発明の目的は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、電極組立体が電極の積層方向に膨張した場合であっても、電極及びセパレータを好適に保持できる蓄電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する蓄電装置は、電極がセパレータを介して積層された電極組立体と、前記電極及び前記セパレータを保持するテープと、を備え、前記電極組立体は、直方体形状であって、前記電極の積層方向と直交する一対の端面と、前記一対の端面と直交する側面とを有し、前記テープは、前記電極組立体の外形に沿って折り曲げられて、前記側面を介して前記電極組立体の前記一対の端面に跨って存在し、前記テープにおける前記一対の端面に貼り付けられている端面貼付部分同士を連結し且つ前記側面と対向する側面対向部分の少なくとも一部は、前記端面貼付部分よりも高い伸縮性を有することを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によれば、側面対向部分の少なくとも一部が端面貼付部分よりも高い伸縮性を有するため、電極組立体が電極の積層方向に膨張することに伴って側面対向部分が電極の積層方向に伸びる。これにより、電極の積層方向における電極組立体の膨張に伴うテープから電極組立体への荷重の増加を低減できる。一方、端面貼付部分は、相対的に低伸縮性であるため、側面対向部分が電極の積層方向に伸びた場合であっても、端面貼付部分が剥がれにくい。よって、電極の積層方向における電極組立体の膨張に伴う各種不都合、電極組立体への荷重の増加、及び、テープの剥がれを抑制できる。
【０００８】
上記蓄電装置について、前記側面対向部分の全体が前記端面貼付部分よりも高い伸縮性を有しているとよい。かかる構成によれば、側面対向部分の全体が端面貼付部分よりも高い伸縮性を有しているため、電極の積層方向における電極組立体の膨張に対して側面対向部分がより好適に追従することができる。これにより、電極の積層方向における電極組立体の膨張に伴う電極組立体への荷重の増加をより好適に低減できる。
【０００９】
上記蓄電装置について、前記端面貼付部分には硬化処理が施されている一方、前記側面対向部分の少なくとも一部には前記硬化処理が施されていないとよい。かかる構成によれば、硬化処理の有無によって伸縮性の高低が生じるため、端面貼付部分と側面対向部分とで材料を異ならせる必要がない。これにより、比較的容易に側面対向部分の少なくとも一部を、端面貼付部分よりも高伸縮性にできる。なお、硬化処理とは、例えば加熱処理やＵＶ照射処理等が考えられる。
【００１０】
上記蓄電装置について、前記側面対向部分は、前記電極の積層方向と比較して、前記側面に沿い且つ前記電極の積層方向と直交する方向に伸びにくいとよい。かかる構成によれば、電極組立体の側面に沿い且つ電極の積層方向と直交する方向にテープが伸びることに起因する不都合、例えば電極組立体の側面を構成する電極及びセパレータの端部がテープの伸びに引っ張られて、積層ずれが生じてしまうことを抑制できる。
【００１１】
上記蓄電装置は二次電池であるとよい。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、電極組立体が電極の積層方向に膨張した場合であっても、電極及びセパレータを好適に保持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】二次電池の外形を示す斜視図。
【図２】電極組立体の分解斜視図。
【図３】二次電池の分解斜視図。
【図４】図１の４−４線断面図。
【図５】電極組立体の厚さと電極組立体に付与される荷重との関係を示すグラフ。
【図６】別例のテープが貼り付けられた電極組立体を示す斜視図。
【図７】別例のテープが貼り付けられた電極組立体を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、蓄電装置の一実施形態について図１〜図５を用いて説明する。なお、図示の都合上、硬化領域Ａ１についてはドットハッチで示す。また、図４においては、電極組立体１４を簡略化して示す。
【００１５】
図１に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、直方体形状のケース１１を備えている。ケース１１は、上方に開口した有底箱状のケース本体１２と、ケース本体１２の開口部分を塞ぐ長方形平板状の蓋１３とを備えている。
【００１６】
二次電池１０は、ケース１１に収容されている電極組立体１４及び電解液１５と、電極組立体１４と電力のやり取りを行う正極端子１６及び負極端子１７とを備えている。各端子１６，１７は、ケース１１の蓋１３にあり、蓋１３を貫通した状態で配置されている。なお、本実施形態の二次電池１０は、例えばリチウムイオン電池である。
【００１７】
図２に示すように、電極組立体１４は、正極電極２１及び負極電極２２が、電気伝導に係るイオンが通過可能な多孔質膜であるセパレータ２３を介して交互に積層された構造である。各電極２１，２２及びセパレータ２３は、長方形状のシートである。
【００１８】
正極電極２１は、長方形状の正極金属箔（例えばアルミニウム箔）２１ａと、当該正極金属箔２１ａの両面にある正極活物質層２１ｂと、を有する。負極電極２２は、長方形状の負極金属箔（例えば銅箔）２２ａと、当該負極金属箔２２ａの両面にある負極活物質層２２ｂと、を有する。電極組立体１４を構成している状態において、正極活物質層２１ｂは負極活物質層２２ｂに覆われ、且つ、各電極２１，２２はセパレータ２３によって覆われている。
【００１９】
図２に示すように、正極電極２１には、端部２１ｃから突出した形状の正極タブ３１が存在する。同様に、負極電極２２には、端部２２ｃから突出した形状の負極タブ３２が存在する。各電極２１，２２は、各タブ３１，３２の同一極性同士が列状に配置されるように積層されている。そして、図３に示すように、各負極タブ３２は電極２１，２２の積層方向Ｙの一方に寄せて集められ、その集められた状態で他方に折り返されている。同様に、各正極タブ３１は、電極２１，２２の積層方向Ｙの一方に寄せて集められた状態で他方に折り返されている。
【００２０】
図３に示すように、電極組立体１４は直方体形状となっている。ここで、電極組立体１４の外周において、電極２１，２２の積層方向Ｙと直交する一対の面を単に一対の端面１４ａ，１４ｂという。そして、電極組立体１４の外周において一対の端面１４ａ，１４ｂと直交する４つの側面１４ｃ〜１４ｆのうち、各タブ３１，３２がある面を上側面１４ｃといい、上側面１４ｃとは反対側にある面を下側面１４ｄという。また、上記４つの側面１４ｃ〜１４ｆのうち、上側面１４ｃと下側面１４ｄとの対向方向Ｚ及び電極２１，２２の積層方向Ｙの双方と平行な面を左側面１４ｅ及び右側面１４ｆという。各側面１４ｃ〜１４ｆは、各電極２１，２２及びセパレータ２３の各端部で構成されている。例えば電極組立体１４の上側面１４ｃは、正極電極２１の端部２１ｃ、負極電極２２の端部２２ｃ及びセパレータ２３の端部２３ｃ（図２参照）で構成されている。
【００２１】
なお、上記対向方向Ｚ及び電極２１，２２の積層方向Ｙの双方と直交する方向を、電極組立体１４の幅方向Ｘという。電極組立体１４の幅方向Ｘは、上側面１４ｃ又は下側面１４ｄに沿う方向であって、電極２１，２２の積層方向Ｙに直交する方向である。また、対向方向Ｚは、左側面１４ｅ又は右側面１４ｆに沿う方向であって、電極２１，２２の積層方向Ｙに直交する方向である。
【００２２】
図３に示すように、二次電池１０は、各タブ３１，３２と各端子１６，１７との同一極性同士を電気的に接続する正極導電部材４１及び負極導電部材４２を備えている。各導電部材４１，４２は板状であり、ケース１１の蓋１３と電極組立体１４との間に配置されている。正極導電部材４１は、正極タブ３１及び正極端子１６の双方に接合されている。同様に、負極導電部材４２は、負極タブ３２及び負極端子１７の双方に接合されている。なお、接合態様としては、例えば溶接が考えられる。
【００２３】
図３及び図４に示すように、二次電池１０は、電極組立体１４とケース１１とを絶縁する絶縁シート４３を備えている。絶縁シート４３は、例えば一枚の長方形状の樹脂シートが折り曲げられて、上方に開口した箱形状となっている。電極組立体１４は、箱形状の絶縁シート４３内に収容されている。
【００２４】
二次電池１０は、正極電極２１、負極電極２２及びセパレータ２３を保持するテープ５０を複数備えている。複数のテープ５０はそれぞれ、電極組立体１４の外形に沿って折り曲げられて、各側面１４ｃ〜１４ｆのいずれかを介して、電極組立体１４の一対の端面１４ａ，１４ｂに跨って存在している。
【００２５】
テープ５０の詳細について図３及び図４を用いて詳細に説明する。なお、複数のテープ５０は、貼り付けられている箇所が異なる点を除いて、基本的には同一の構成であるため、複数のテープ５０のうち左側面１４ｅに貼り付けられているものについてのみ詳細に説明する。また、図３においては、電極組立体１４の２点鎖線で示した領域に貼り付けられるテープ５０を分解して示す。
【００２６】
図３及び図４に示すように、テープ５０における左側面１４ｅに貼り付けられている側面貼付部分５１の全体は、テープ５０における一対の端面１４ａ，１４ｂに貼り付けられている端面貼付部分５２よりも高い伸縮性を有している。側面貼付部分５１は、例えば伸び率が５％以上である。なお、伸び率とは、例えばＪＩＳ  Ｋ６２５１や、ＪＩＳ  Ｋ７１２７に準拠する測定により得られる数値等が考えられる。
【００２７】
側面貼付部分５１は、一対の端面１４ａ，１４ｂに貼り付けられている端面貼付部分５２同士を連結している。そして、側面貼付部分５１は左側面１４ｅに対向している。側面貼付部分５１が側面対向部分に対応する。
【００２８】
テープ５０の端面貼付部分５２は、硬化処理が施されている硬化領域Ａ１であり、側面貼付部分５１は、硬化処理が施されていない未硬化領域Ａ２となっている。詳細には、テープ５０は、基材と当該基材の表面に有る接着層とを備え、上記基材は、加熱処理やＵＶ照射処理等の硬化処理によって硬化する熱硬化樹脂やＵＶ硬化樹脂などで構成されている。そして、端面貼付部分５２の基材には硬化処理が施されている一方、側面貼付部分５１の基材には硬化処理が施されていない。
【００２９】
ちなみに、本実施形態の二次電池１０の具体的な製造工程は任意であるが、例えば各電極２１，２２を、セパレータ２３を介して交互に積層して電極組立体１４を形成し、その電極組立体１４に対して硬化処理が施されていないテープ５０を貼り付ける。そして、貼り付けられたテープ５０のうち端面貼付部分５２のみに対して、加熱処理やＵＶ照射処理等の硬化処理を施すとよい。
【００３０】
なお、局所的な硬化処理を施す構成に代えて、例えば側面貼付部分５１にマスキングテープの貼り付け等のマスク処理を施した状態で、テープ５０全体に加熱処理やＵＶ照射処理を施す構成であってもよい。
【００３１】
次に本実施形態の作用について図５を用いて説明する。図５は、電極２１，２２の積層方向Ｙにおける電極組立体１４の長さである電極組立体１４の厚さＤ（図４参照）と、電極２１，２２の積層方向Ｙから電極組立体１４に付与される荷重との関係を示すグラフである。なお、図５の直線は、本実施形態のテープ５０が貼り付けられた場合の電極組立体１４の荷重の変化を示し、図５の２点鎖線は、比較例として側面貼付部分５１が低伸縮性のテープが貼り付けられた場合の電極組立体１４の荷重の変化を示す。
【００３２】
図５に示すように、側面貼付部分５１の伸縮性の高低によって、電極組立体１４の厚さＤの増加に対する電極組立体１４への荷重の変化が異なっている。詳細には、電極組立体１４の厚さＤが初期値Ｄ０からδＤだけ増加した条件下において、本実施形態のテープ５０を用いた場合の電極組立体１４に付与される荷重の増加量Ｆ１は、比較例のテープを用いた場合の電極組立体１４に付与される荷重の増加量Ｆ０よりも小さい。
【００３３】
以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を奏する。
（１）二次電池１０は、電極組立体１４の外形に沿って折り曲げられて、各側面１４ｃ〜１４ｆのいずれかを介して一対の端面１４ａ，１４ｂに跨って貼り付けられたテープ５０を備えている。当該テープ５０における各側面１４ｃ〜１４ｆのいずれかに貼り付けられている側面貼付部分５１は、一対の端面１４ａ，１４ｂに貼り付けられている端面貼付部分５２よりも高い伸縮性を有する。これにより、電極組立体１４が電極２１，２２の積層方向Ｙに膨張することに伴って側面貼付部分５１が伸びることにより、電極組立体１４の厚さＤの増加に対する電極組立体１４に付与される荷重の増加を低減できる。
【００３４】
ここで、例えば端面貼付部分５２が高伸縮性である場合、側面貼付部分５１が電極２１，２２の積層方向Ｙに伸びると、端面貼付部分５２が引っ張られて伸びようとする。すると、端面貼付部分５２と端面１４ａ，１４ｂとの境界にて力が働き、端面貼付部分５２が剥がれてしまう場合がある。
【００３５】
これに対して、本実施形態のテープ５０の端面貼付部分５２は、低伸縮性であるため、側面貼付部分５１が電極２１，２２の積層方向Ｙに伸びることに起因して引っ張られた場合であっても剥がれにくい。これにより、電極組立体１４の厚さＤの増加に対する電極組立体１４に付与される荷重の増加を低減しつつ、テープ５０が剥がれてしまうことを抑制できる。よって、各電極２１，２２及びセパレータ２３を好適に保持できる。
【００３６】
（２）特に、側面貼付部分５１の全体が高い伸縮性を有しているため、テープ５０は、電極組立体１４の厚さＤの増加に対して、より好適に追従することができる。これにより、電極組立体１４の厚さＤの増加に伴う電極組立体１４への荷重の増加を、より好適に低減できる。
【００３７】
（３）端面貼付部分５２には硬化処理が施されている一方、側面貼付部分５１には硬化処理が施されていない。これにより、端面貼付部分５２と側面貼付部分５１とでテープ５０の材料を異ならせることなく、両者の伸縮性を異ならせることができる。特に、伸縮性の異なる材料を接合することによって得られたテープが伸縮すると、接合面にせん断力が付与され、テープが破れるといった不都合が生じ得る。これに対して、本実施形態によれば、上記のような接合面が生じないため、上記不都合を回避できる。
【００３８】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  実施形態では、側面貼付部分５１の全体が高い伸縮性を有していたが、これに限られず、側面貼付部分５１の一部が、端面貼付部分５２と比較して高い伸縮性を有する構成であってもよい。要は、側面貼付部分５１の少なくとも一部が高い伸縮性を有していればよい。
【００３９】
○  軟化処理によって軟化するテープを用いてもよい。この場合、側面貼付部分５１の少なくとも一部には軟化処理が施されている一方、端面貼付部分５２には軟化処理が施されていないとよい。この場合であっても、上記実施形態の作用効果を奏する。なお、軟化処理とは、例えば加熱処理やＵＶ照射処理などである。
【００４０】
○  図６に示すように、側面貼付部分５１には、硬化処理が施された領域であって対向方向Ｚに延びる硬化領域Ａ１が、電極２１，２２の積層方向Ｙに複数並んで存在してもよい。この場合、未硬化領域Ａ２は、側面貼付部分５１のうち硬化領域Ａ１以外の領域である。これにより、側面貼付部分５１は、電極２１，２２の積層方向Ｙと比較して、対向方向Ｚに伸びにくい。よって、側面貼付部分５１が対向方向Ｚに延びることに起因する不都合、例えば電極組立体１４の左側面１４ｅを構成する各電極２１，２２及びセパレータ２３の端部が側面貼付部分５１の対向方向Ｚへの伸びに引っ張られて、各電極２１，２２及びセパレータ２３の積層ずれが生じてしまうことを抑制できる。他の側面１４ｃ，１４ｄ，１４ｆに貼り付けられているテープ５０についても同様である。
【００４１】
なお、上記別例においては、対向方向Ｚに延びた硬化領域Ａ１が存在することによってテープ５０の伸縮性に異方性が生じる構成であったが、これに限られず、伸縮性に異方性を有する材料で構成されたテープを用いてもよい。また、軟化処理によって軟化するテープを用いる場合には、軟化処理が施された領域であって電極２１，２２の積層方向Ｙに延びる軟化領域が、対向方向Ｚに複数並んで存在するとよい。
【００４２】
○  側面貼付部分５１と端面貼付部分５２とで伸縮性を異ならせる具体的な構成は任意である。例えば、電解液１５に含浸することによって軟化又は硬化する材料で構成されたテープと当該テープの一部をマスクするマスキングテープを用いてもよい。この場合、軟化する材料で構成されたテープを用いる場合には、端面貼付部分５２にマスキングテープが貼り付けられるとよい。一方、硬化する材料で構成されたテープを用いる場合には、側面貼付部分５１にマスキングテープが貼り付けられるとよい。
【００４３】
○  図７に示すように、側面貼付部分５１の全体に亘って複数のスリット６０が存在してもよい。この場合、テープ５０全体が未硬化領域Ａ２であっても、側面貼付部分５１は、端面貼付部分５２と比較して、高い伸縮性を有する。なお、スリット６０の数は任意であり、１つであってもよい。また、側面貼付部分５１の一部の領域にスリット６０が存在してもよい。要は、側面貼付部分５１の少なくとも一部の領域に、１又は複数のスリット６０が存在するとよい。
【００４４】
○  端面貼付部分５２が低伸縮性の材料で構成され、側面貼付部分５１が高伸縮性の材料で構成されていてもよい。
○  端面貼付部分５２に、別途テープが貼り付けられてもよい。この場合であっても、端面貼付部分５２は、側面貼付部分５１と比較して、伸縮性が低くなる。なお、端面貼付部分５２に別途貼り付けられるテープは、比較的低伸縮性のものであるとよい。
【００４５】
○  電極組立体は、長尺状の正極電極及び負極電極が長尺状のセパレータを介して捲回されることにより電極が積層された捲回型であってもよい。この場合、電極組立体は、電極の積層方向に直交する一対の扁平面と、捲回軸方向に直交する上側面及び下側面とを備えている。この場合、テープ５０は、上側面又は下側面を介して一対の扁平面に跨って貼り付けられているとよい。そして、テープにおける上側面又は下側面に貼り付けられている側面貼付部分の少なくとも一部が、扁平面に貼り付けられている部分よりも高い伸縮性を有するとよい。
【００４６】
○  実施形態では、側面貼付部分５１は、電極組立体１４の各側面１４ｃ〜１４ｆのいずれかに貼り付けられていたが、これに限られず、貼り付けられていなくてもよい。例えば、テープ５０における一対の端面１４ａ，１４ｂと対向する部分には接着層がある一方、各側面１４ｃ〜１４ｆのいずれかと対向する部分には接着層がない構成であってもよい。要は、テープは、電極組立体１４の一対の端面１４ａ，１４ｂに貼り付けられている端面貼付部分５２と、当該端面貼付部分５２同士を連結し且つ各側面１４ｃ〜１４ｆのいずれかと対向する側面対向部分とを有すればよい。
【００４７】
○  電極組立体１４に貼り付けられているテープ５０の数は任意であり、１枚であってもよい。また、電極組立体１４に貼り付けられているテープ５０の位置は任意である。
○  二次電池１０は、車両に搭載して走行に用いてもよいし、定置用の電源として用いてもよい。
【００４８】
○  二次電池１０は、リチウムイオン電池であったが、これに限られず、他の二次電池であってもよい。要は、正極活物質層２１ｂと負極活物質層２２ｂとの間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。また、蓄電装置として電気二重層キャパシタでもよい。
【００４９】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる好適な一例について以下に記載する。
（イ）側面対向部分の少なくとも一部には軟化処理が施されている一方、端面貼付部分には軟化処理が施されていなくてもよい。
【００５０】
（ロ）端面対向部分に別途テープが貼り付けられていてもよい。
（ハ）側面対向部分の少なくとも一部の領域には、１又は複数のスリットが存在してもよい。
【００５１】
（ニ）側面対向部分には、硬化処理が施された領域であって電極組立体の側面に沿い且つ電極の積層方向と直交する方向に延びた硬化領域が、電極の積層方向に複数並んで存在してもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０…二次電池、１１…ケース、１４…電極組立体、１４ａ，１４ｂ…電極組立体の一対の端面、１４ｃ〜１４ｆ…側面、２１，２２…電極、２３…セパレータ、５０…テープ、５１…側面貼付部分（側面対向部分）、５２…端面貼付部分。
【図１】
2015159086.tif 000003
【図２】
2015159086.tif 000004
【図３】
2015159086.tif 000005
【図４】
2015159086.tif 000006
【図５】
2015159086.tif 000007
【図６】
2015159086.tif 000008
【図７】
2015159086.tif 000009