(57)【要約】【課題】使用時に異物を発生させることなく、洗浄後の水除去を速やかに完了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は、ケース１１と、ケース１１内に収容された電極組立体１２と、電解液と、を有する。二次電池１０は、ケース１１におけるケース本体１３の内面１３ｆ、及び蓋体１４の内面１４ａにフラクタル構造２０を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体と、
電解液と、
前記電極組立体及び電解液を収容するケースと、を有し、
前記ケースは、前記電極組立体及び電解液を収容し、かつ開口部を有する有底多角筒状のケース本体と、前記ケース本体の開口部を閉塞する蓋体と、を備え、
少なくともケース本体の内面にフラクタル構造を有することを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記フラクタル構造は、前記ケース本体の内面同士が交わった交差部に設けられている請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記フラクタル構造は、前記ケースの内面全体に設けられている請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記蓄電装置は、二次電池である請求項１〜請求項３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、電極組立体と、電解液と、ケースと、を有す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、原動機となる電動機への供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン電池などの二次電池が搭載されている。二次電池はケースを有し、このケース内には電極組立体及び電解液が収容されている。
【０００３】
金属製のケースは、例えば、一面に開口部を有する有底四角筒状のケース本体と、ケース本体の開口部を塞ぐ四角板状の蓋体と、を有する。ケースは、ケース本体の開口端に蓋体を溶接して形成されている。
【０００４】
このようなケース本体及び蓋体の製造は、まず、金属板をケース本体の有底四角筒状や、蓋体の四角板状に加工し、その後、ケース本体及び蓋体を水で洗浄する。ケース本体及び蓋体の洗浄は、金属板の加工時等に発生した金属異物をケース本体及び蓋体から除去し、製造されたケース内に金属異物が残ってしまうことを抑制するためである。
【０００５】
そして、ケース本体及び蓋体の洗浄を行った後は、ケース本体及び蓋体に付着した水を除去し、水によってケース本体及び蓋体に錆や皮膜が発生しないようにする。このケース本体及び蓋体からの水除去に要する時間を短縮させるために、ケース本体及び蓋体の内面に撥水性を付与する場合がある。ケース本体や蓋体に撥水性を付与する方法として、例えば、特許文献１が挙げられ、特許文献１では、ケースの内面に撥水性物質をコーティングしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１６４０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、撥水性物質が、電極組立体の充放電に伴う温度上昇に伴って融けたり、電解液に溶出したりすると、撥水性物質が二次電池内の異物となってしまう虞がある。
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、使用時に異物を発生させることなく、洗浄後の水除去を速やかに完了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】
【０００８】
上記問題点を解決するための蓄電装置は、電極組立体と、電解液と、前記電極組立体及び電解液を収容するケースと、を有し、前記ケースは、前記電極組立体及び電解液を収容し、かつ開口部を有する有底多角筒状のケース本体と、前記ケース本体の開口部を閉塞する蓋体と、を備え、少なくともケース本体の内面にフラクタル構造を有することを要旨とする。
【０００９】
これによれば、金属板を加工してケース本体及び蓋体を製造し、その後、ケース本体及び蓋体を水で洗浄する。そして、ケース本体の開口部が下方に向けて開口するようにケース本体を傾斜させた状態としておく。すると、フラクタル構造の有する微細な凹凸によって、ケース本体に付着した水が開口部に向けて速やかに流下していき、ケース本体に水が付着したままになりにくい。よって、ケース本体が乾燥しやすくなり、ケース本体からの水除去を速やかに完了させることができる。
【００１０】
また、フラクタル構造は、ケース本体の内面を加工して形成されており、物理的構造によってケース本体の内面の濡れ性を向上させている。このため、ケース本体及び蓋体の洗浄、及び水除去を行って蓄電装置を製造した場合、その蓄電装置のケース内には、電解液に溶け出る撥水性物質は存在しない。したがって、ケース本体からの水除去を速やかに完了させることのできる構造を有していても、その構造から、蓄電装置の使用時に異物が発生することもない。
【００１１】
また、蓄電装置について、前記フラクタル構造は、前記ケース本体の内面同士が交わった交差部に設けられているのが好ましい。
これによれば、ケース本体の洗浄後、ケース本体の交差部には水が集まりやすい。しかし、交差部に集まった水は、フラクタル構造によって速やかに流下させることができる。このため、水の集まりやすい交差部であっても錆びや皮膜が生じることを抑制することができる。
【００１２】
また、蓄電装置について、前記フラクタル構造は、前記ケースの内面全体に設けられているのが好ましい。
これによれば、ケース本体及び蓋体からの水除去において、ケース本体及び蓋体のいずれの場所に水が付着していても、フラクタル構造によって、その水を速やかに流下させることができる。
【００１３】
また、前記蓄電装置は、二次電池である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、使用時に異物を発生させることなく、洗浄後の水除去を速やかに完了させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の二次電池を示す分解斜視図。
【図２】実施形態の二次電池の外観を示す斜視図。
【図３】（ａ）は二次電池を示す断面図、（ｂ）はフラクタル構造を有する側壁を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、蓄電装置を二次電池に具体化した一実施形態について図１〜図３にしたがって説明する。
図１及び図２に示すように、二次電池１０はケース１１を有し、このケース１１には電極組立体１２及び電解液（図示せず）が収容されている。ケース１１は、開口部１３ａを有する有底四角筒状のケース本体１３と、ケース本体１３の開口部１３ａを塞ぐ四角板状の蓋体１４と、を有する。ケース本体１３と蓋体１４は、いずれも金属製（アルミニウム製）である。二次電池１０は角型電池であり、リチウムイオン電池である。ケース本体１３は四角板状の底壁１３ｂと、底壁１３ｂの四つの側縁から立設された側壁１３ｃと、を有する。
【００１７】
図１、図３（ａ）及び図３（ｂ）のドットハッチングに示すように、ケース本体１３は、ケース本体１３の内面１３ｆにフラクタル構造２０を有する。また、蓋体１４は、電極組立体１２に対向する内面１４ａにフラクタル構造２０を有する。フラクタル構造２０は、ケース本体１３の内面１３ｆ、及び蓋体１４の内面１４ａに物理的な無数の凹凸を形成した構造である。そして、ケース本体１３の内面１３ｆ及び蓋体１４の内面１４ａは、フラクタル構造２０によって撥水性が向上している。フラクタル構造２０は、例えばコッホ曲線のような、大きな凹凸の中に小さな凹凸を有し、この小さな凹凸の中に更により小さな凹凸が存在するという凹凸構造が入れ子状態となったものであり、濡れ性を増大させるものをいう。
【００１８】
図１に示すように、フラクタル構造２０は、底壁１３ｂの内面の全体、及び全ての側壁１３ｃの内面の全体に設けられており、ケース本体１３の内面１３ｆの全体に亘って設けられている。また、フラクタル構造２０は、底壁１３ｂの内面と、各側壁１３ｃの内面との交差部に設けられているとともに、隣り合う２つの側壁１３ｃの内面同士の交差部にも設けられている。すなわち、フラクタル構造２０は、ケース本体１３において、２つの内面が交わった２面交差部Ｋ１に設けられている。さらに、フラクタル構造２０は、底壁１３ｂの内面と、開口部１３ａを囲む方向に隣り合う２つの側壁１３ｃの内面とによって形成されるコーナ部、すなわち、３つの内面が交わった３面交差部Ｋ２にも設けられている。フラクタル構造２０は、２面交差部Ｋ１の直線状に延びる部分の全体に設けられている。
【００１９】
ケース本体１３及び蓋体１４は、金型によって形成されており、金型において、ケース本体１３の内面１３ｆ又は蓋体１４の内面１４ａをプレスする面には、フラクタル構造２０を形成するための無数の凹凸が設けられている。そして、アルミニウムの金属板を、金型によってプレス成形することにより、ケース本体１３又は蓋体１４が製造されると同時に、内面１３ｆ，１４ａにフラクタル構造２０が形成される。
【００２０】
電極組立体１２には、正極端子１５と負極端子１６が電気的に接続されている。正極端子１５及び負極端子１６には、ケース１１から絶縁するためのリング状の絶縁部材１７がそれぞれ取り付けられている。また、正極端子１５と負極端子１６は、一端が蓋体１４からケース１１外に露出している。
【００２１】
電極組立体１２は、異なる極の正極電極と負極電極、及び正極電極と負極電極とを絶縁するセパレータを有する。正極電極は、正極金属箔（アルミニウム箔）の両面に正極活物質層を備える。負極電極は、負極金属箔（銅箔）の両面に負極活物質層を備える。そして、電極組立体１２は、複数の正極電極と複数の負極電極が交互に積層されるとともに、両電極の間にセパレータが介在された積層型である。
【００２２】
次に、ケース本体１３及び蓋体１４の洗浄及び乾燥について作用とともに説明する。
金型を用いてケース本体１３及び蓋体１４を製造した後、ケース本体１３及び蓋体１４を水で洗浄し、ケース本体１３及び蓋体１４に付着した金属異物をケース本体１３及び蓋体１４から除去する。次に、ケース本体１３においては、開口部１３ａが下方に向けて開口するように傾けた状態で乾燥させる。蓋体１４においては、ケース１１で内面１４ａとなる面が上面となるように傾けた状態で乾燥させる。すると、ケース本体１３の内面１３ｆと外面、及び蓋体１４の上面及び下面となる面に付着した水は、フラクタル構造２０の無数の凹凸によって各面を流下していく。そして、ケース本体１３及び蓋体１４が乾燥すると、ケース本体１３及び蓋体１４から水が除去される。
【００２３】
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）二次電池１０は、ケース本体１３の内面１３ｆ、及び蓋体１４の内面１４ａにフラクタル構造２０を有する。このため、ケース本体１３及び蓋体１４の製造時には、金属異物の除去のためにケース本体１３及び蓋体１４を水で洗浄すると、フラクタル構造２０によってケース本体１３及び蓋体１４に付着した水を速やかに流下させることができる。このため、ケース本体１３及び蓋体１４に水が付着したままになりにくく、ケース本体１３及び蓋体１４が乾燥しやすくなり、ケース本体１３及び蓋体１４からの水除去を速やかに完了させることができる。
【００２４】
（２）二次電池１０は、ケース本体１３の内面１３ｆ、及び蓋体１４の内面１４ａにフラクタル構造２０を有する。フラクタル構造２０は、物理的構造によって濡れ性を増大させるものである。このため、撥水性物質をコーティングして濡れ性を増大させた場合のように、撥水性物質が電解液に溶出したり、高温によって融けることがない。したがって、ケース本体１３及び蓋体１４の洗浄後の水除去を速やかに完了させるための構造を設けても、その構造から二次電池１０の使用時に異物が発生することもない。
【００２５】
（３）フラクタル構造２０は、ケース本体１３に形成された２面交差部Ｋ１及び３面交差部Ｋ２にも設けられている。このため、２面交差部Ｋ１及び３面交差部Ｋ２のように、水が集まりやすく、残りやすい場所であっても錆びや皮膜が発生しにくくなる。
【００２６】
（４）フラクタル構造２０は、ケース本体１３の内面１３ｆの全体、及び蓋体１４の内面１４ａの全体に亘って設けられている。このため、洗浄後に、内面１３ｆ，１４ａのいずれの場所に水が付着していても、速やかに流下させることができる。
【００２７】
（５）フラクタル構造２０は、ケース本体１３及び蓋体１４を金型で成形するのと同時に、内面１３ｆ，１４ａに形成することができる。このため、撥水性物質を内面１３ｆ，１４ａにコーティングする場合と比べて、濡れ性を増大させるための構成を簡単に形成することができる。
【００２８】
（６）二次電池１０は、ケース本体１３の内面１３ｆ、及び蓋体１４の内面１４ａにフラクタル構造２０を有する。このため、内面１３ｆ，１４ａに付着した電解液は、フラクタル構造２０によって流下する。よって、二次電池１０の使用に伴い電解液が徐々に減少していっても、内面１３ｆ，１４ａに付着した電解液も流下していき、電解液を電極組立体１２に含浸させ続け、電解液を利用し続けることができる。
【００２９】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  フラクタル構造２０は、ケース本体１３の内面１３ｆだけに設けられ、蓋体１４の内面１４ａには設けられていなくてもよい。
【００３０】
○  フラクタル構造２０は、ケース本体１３の内面１３ｆのうち、２面交差部Ｋ１及び３面交差部Ｋ２だけに設けられていてもよい。
○  フラクタル構造２０は、ケース本体１３の内面１３ｆの全面でなく、一部だけに設けられていてもよい。
【００３１】
○  フラクタル構造２０は、金型による形成でなくてもよく、例えば、電解腐食によって形成してもよいし、その他の方法で形成してもよい。
○  フラクタル構造２０は、ケース本体１３の内面１３ｆのうち、２面交差部Ｋ１及び３面交差部Ｋ２を除いた部位だけに設けられていてもよい。
【００３２】
○  実施形態では、ケース１１を四角筒状としたが、ケースは、円筒状、六角筒状、八角筒状等であってもよい。
○  正極電極及び負極電極は、金属箔の片面に活物質層が存在する構造でもよい。
【００３３】
○  二次電池１０は、リチウムイオン二次電池でもよいし、他の二次電池であってもよい。要は、正極活物質層と負極活物質層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、蓄電装置としてキャパシタでもよい。
【００３４】
○  電極組立体１２は、積層型に限らず、帯状の正極電極と帯状の負極電極を捲回して層状に積層した捲回型であってもよい。
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。
【００３５】
（イ）前記フラクタル構造は前記ケースを金型で成形するのと同時に形成される蓄電装置。
【符号の説明】
【００３６】
Ｋ１…２面交差部、Ｋ２…３面交差部、１０…蓄電装置としての二次電池、１１…ケース、１２…電極組立体、１３…ケース本体、１３ａ…開口部、１３ｆ，１４ａ…内面、１４…蓋体、２０…フラクタル構造。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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