(57)【要約】【課題】電極組立体の放熱性の低下を抑え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、電極組立体１４と、電解液と、ケースとを有する。また、二次電池１０は、樹脂製の厚み調整部材５０を有し、この厚み調整部材５０は、電極組立体１４の積層方向の両端に位置する偏平面４４、該偏平面４４に対向した長側壁１２ｄとの間に配置されている。厚み調整部材５０は、該厚み調整部材５０の熱伝導性を向上させるフィラー４０を含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる極性の電極がセパレータによって絶縁された状態で層状に構成された電極組立体と、
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、
前記電極組立体の積層方向の少なくとも一端に位置する端面と該端面に対向した前記ケースの壁部との間に配置された樹脂製の厚み調整部材と、を有する蓄電装置であって、
前記厚み調整部材は、熱伝導性を向上させる添加材を含むことを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記添加材は、前記電解液に溶出しない材料製である請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記添加材は、前記ケース内での導電性異物とみなされるサイズ以下の大きさである請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記添加材は、フィラーである請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記蓄電装置は二次電池である請求項１〜請求項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、電極組立体の端面と、該端面に対向したケースの壁部との間に配置された厚み調整部材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、例えば両面に活物質層が形成された矩形状の正極電極と負極電極がセパレータを間に挟んだ状態で積層された電極組立体を備える。
【０００３】
二次電池のうち、角型の二次電池の製造時には、正極電極、セパレータ、及び負極電極を積層して電極組立体を形成した後、電極組立体は、その積層方向に荷重を加えた状態で拘束され、その拘束状態での積層方向への長さが測定される。そして、積層方向への長さが所定の値の範囲内にあるか否かが判断される。
【０００４】
これは、電極組立体の積層方向への長さが所定の値より大きい場合、電極組立体がケースの内寸より大きくなり、その電極組立体はケースに収容できないからである。また、電極組立体の積層方向への長さが所定の値より小さい場合、例えば、ケース内にて、電極組立体の積層方向の端面と、端面に対向するケースの内面との間の隙間が大きくなりすぎ、電極組立体がケース内で積層方向へ移動したりし、好ましくないからである。
【０００５】
ところで、電極組立体の積層方向への長さが所定の値の範囲内にある場合には、ケースの内寸との差について、電極組立体の端面と、ケースの内面との隙間に絶縁性間隙充填材（厚み調整部材）を充填し、電極組立体の積層方向への長さ、すなわち厚みを調整して隙間を塞いでいる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１０８４５７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、特許文献１に開示の絶縁性間隙充填材は、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂で形成されている。このため、ケース内において、絶縁性間隙充填材は、電極組立体とケースとの間に配置された断熱層となってしまう。その結果、絶縁性間隙充填材の積層枚数が増えるほど熱抵抗が増え、絶縁性間隙充填材を介した電極組立体からケース外への放熱性が低下してしまう。
【０００８】
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、電極組立体の放熱性の低下を抑え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】
【０００９】
上記問題点を解決するための蓄電装置は、異なる極性の電極がセパレータによって絶縁された状態で層状に構成された電極組立体と、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、前記電極組立体の積層方向の少なくとも一端に位置する端面と該端面に対向した前記ケースの壁部との間に配置された樹脂製の厚み調整部材と、を有する蓄電装置であって、前記厚み調整部材は、該厚み調整部材の熱伝導性を向上させる添加材を含むことを要旨とする。
【００１０】
これによれば、電極組立体が充放電に伴って発熱した際、発生した熱は電極組立体から厚み調整部材に伝わる。そして、厚み調整部材に伝わった熱は、添加材によってケースの壁部に効率良く伝わる。このため、樹脂製の厚み調整部材が、電極組立体の端面とケースの壁部との間に配置されていても、厚み調整部材が断熱層になりにくく、電極組立体の放熱性の低下が抑えられる。
【００１１】
また、蓄電装置について、前記添加材は、前記電解液に溶出しない材料製である。
これによれば、添加材が電解液に溶出しない。このため、添加材がケース内の異物にならず、蓄電装置の性能に影響を与えることもない。
【００１２】
また、蓄電装置について、前記添加材は、前記ケース内での導電性異物とみなされるサイズ以下の大きさであるのが好ましい。
これによれば、万一、添加材が厚み調整部材から欠落して異物となり、電極組立体の層間に入り込んでも、添加材によってセパレータが突き破られることを抑制することができる。
【００１３】
また、蓄電装置について、前記添加材は、フィラーであるのが好ましい。
これによれば、フィラーによって、厚み調整部材の熱伝導性を高めることができる。
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、電極組立体の放熱性の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】二次電池を示す分解斜視図。
【図２】二次電池の外観を示す斜視図。
【図３】電極組立体及び厚み調整部材を示す分解斜視図。
【図４】電極組立体と厚み調整部材を一体化した状態を示す斜視図。
【図５】（ａ）は、電極組立体及び厚み調整部材を示す部分断面図、（ｂ）は厚み調整部材を示す部分拡大断面図、（ｃ）は電極組立体を示す部分拡大断面図。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は厚み調整部材の別例を示す部分拡大断面図。
【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を図１〜図５にしたがって説明する。
図１、図２及び図５に示すように、二次電池１０はリチウムイオン二次電池であり、その外郭を構成する金属製のケース１１を有する。ケース１１は、一面に開口部１２ａを備える有底直方体状の容器１２と、開口部１２ａを塞ぐ蓋１３とを有する。容器１２は、長方形状の底板１２ｂと、底板１２ｂの対向する一対の短側縁から立設された短側壁１２ｃと、底板１２ｂの対向する一対の長側縁から立設された長側壁１２ｄとを有する。ケース１１には、電極組立体１４及び電解質としての電解液（図示略）が収容されている。電極組立体１４は、容器１２の内部空間が直方体形状であることに対応させて、全体として直方体形状である。電解液は、電解液成分としてジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、スルホラン、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）等を含む一般的なものである。
【００１７】
図３に示すように、電極組立体１４は、矩形シート状の正極電極２１、及び矩形シート状の負極電極２２と、樹脂製にて、電気伝導に係るイオン（リチウムイオン）が通過可能な多孔質膜で形成されたセパレータ２３とを備えている。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（表面）に設けられた矩形状の正極活物質層２１ｂと、を有する。正極電極２１の一辺（上辺）の一部には、正極集電タブ４１が、正極用金属箔２１ａの一部を突出する状態に形成して設けられている。
【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（表面）に設けられた矩形状の負極活物質層２２ｂと、を有する。負極電極２２の一辺（上辺）一部には、負極集電タブ４２が、負極用金属箔２２ａの一部を突出する状態に形成して設けられている。
【００１９】
負極活物質層２２ｂの隣り合う２辺の各辺の長さ（長手方向の長さ及び短手方向の長さ）は、正極活物質層２１ｂの隣り合う２辺の各辺の長さ（長手方向の長さ及び短手方向の長さ）よりも長く設定されている。つまり、負極活物質層２２ｂは、正極活物質層２１ｂの全面を覆うことが可能な大きさに設定されている。
【００２０】
図１及び図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、上端面にタブ側端面３６を有し、このタブ側端面３６に正極集電タブ４１及び負極集電タブ４２が位置している。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。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。
【００２１】
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。正極端子５１及び負極端子５２は蓋１３を貫通してケース１１外に突出するとともに、正極端子５１及び負極端子５２は絶縁リング１３ａによって蓋１３から絶縁されている。
【００２２】
容器１２おいて、電極組立体１４を挟んで対向する一対の長側壁１２ｄの内面間の最短距離を容器１２の内寸とすると、電極組立体１４の積層方向の長さは、容器１２の内寸より僅かに小さい。これは、正極電極２１と、負極電極２２と、セパレータ２３とを所定枚数積層する際に、実際の厚みが製造公差の最大値を取っても、電極組立体１４がケース１１内に収まるように、各々の厚みが設定されていることによる。
【００２３】
また、電極組立体１４は、積層方向の両側に、端面としての矩形状の偏平面４４を有する。また、電極組立体１４は、上下方向の両端面うち、上端面に上述のタブ側端面３６を有し、下端面に底面３７を有する。また、電極組立体１４は、偏平面４４に繋がる四つの面のうち、タブ側端面３６及び底面３７を除く面に側面３８を有する。
【００２４】
図１に示すように、電極組立体１４では、多数の正極電極２１と負極電極２２とセパレータ２３が、第１の保持テープ４５，４７により、相互に固定されている。電極組立体１４の底面３７側には、２つの第１の保持テープ４５が底面３７側から取り付けられている。電極組立体１４の幅方向の両側である各側面３８側には、別の第１の保持テープ４７が各側面３８を覆うように取り付けられている。
【００２５】
そして、第１の保持テープ４５，４７によって、正極電極２１、負極電極２２、及びセパレータ２３が積層方向、幅方向、及び偏平面４４に沿った全方位への移動（積層ずれ）が抑制された状態で一体に保持されている。よって、電極組立体１４では、正極活物質層２１ｂと負極活物質層２２ｂがセパレータ２３を挟んで対向している。
【００２６】
図４及び図５（ａ）に示すように、電極組立体１４の両方の偏平面４４と、該偏平面４４に対向する壁部としての両方の長側壁１２ｄとの間には、厚み調整部材５０が介装されている。厚み調整部材５０は、所定の厚みの樹脂製のフィルムにて、電極組立体１４の積層方向の長さに対応し、１枚〜複数枚が重ねられる。
【００２７】
厚み調整部材５０は、第２の保持テープ４８によって、電極組立体１４と一体に保持されている。そして、厚み調整部材５０を用いることで、電極組立体１４と厚み調整部材５０を合わせた積層方向への長さが、予め決められた所定の値の範囲内に調整されている。厚み調整部材５０が一体化された電極組立体１４は、ケース１１内では、厚み調整部材５０により、積層方向への移動が規制されるとともに、積層方向へ拘束されている。
【００２８】
次に、厚み調整部材５０について説明する。
図５（ｂ）に示すように、厚み調整部材５０は、その厚み内に添加材としてのフィラー４０を含む。フィラー４０は、熱伝導率が高く、かつ電解液に溶出しない材質のものが用いられ、例えば、アルミナ、アルミニウム、銅、チタン等が挙げられ、本実施形態では、銅がフィラー４０として含まれている。また、フィラー４０は細長形状のものが使用される。厚み調整部材５０では、フィラー４０は、その長手方向が厚み調整部材５０の厚み方向に延びるように方向性を持って配列されている。このため、厚み調整部材５０は、フィラー４０の配列によって厚み方向への熱伝導性が高められている。
【００２９】
フィラー４０のサイズのうち、最大長さとなる長手方向に沿った長さは、ケース１１内で、導電性異物とみなされる基準サイズ以下であるのが好ましく、具体的には、フィラー４０の長手方向に沿った長さは１００マイクロメートル（μｍ）以下であるのが好ましい。
【００３０】
これは、図５（ｃ）に示すように、フィラー４０が、厚み調整部材５０から欠落し、異物として電極組立体１４の層間に入り込んだとき、フィラー４０がセパレータ２３を厚み方向に突き破ることを抑制するためである。正極活物質層２１ｂと負極活物質層２２ｂは、セパレータ２３に対峙している。そして、正極活物質層２１ｂとセパレータ２３の間、又は負極活物質層２２ｂとセパレータ２３の間にフィラー４０が入り込んだとき、正極活物質層２１ｂ又は負極活物質層２２ｂの厚み方向にフィラー４０の一部が食い込む。このため、フィラー４０において、セパレータ２３に向けた突出長さは、正極活物質層２１ｂ又は負極活物質層２２ｂに食い込んだ分だけ短くなる。このため、フィラー４０が導電性異物の基準サイズ以下にあれば、フィラー４０がセパレータ２３を突き破ることが抑制できる。
【００３１】
上記構成の厚み調整部材５０は、厚み方向が電極組立体１４の積層方向へ延びるようにケース１１内に収容されている。このため、複数のフィラー４０は、その長手方向が電極組立体１４の積層方向へ延びるようにケース１１内に収容されている。
【００３２】
次に、二次電池１０の作用を記載する。
二次電池１０では、電極組立体１４での充放電等によってケース１１内で電極組立体１４が発熱した場合、電極組立体１４の熱は、積層方向両側の厚み調整部材５０に伝わる。このとき、厚み調整部材５０に含まれるフィラー４０により、厚み調整部材５０に伝わった熱が長側壁１２ｄに伝わる。このため、電極組立体１４の熱は、長側壁１２ｄからケース１１外へ放出される。
【００３３】
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）厚み調整部材５０にフィラー４０を含ませ、厚み調整部材５０の熱伝導性を高めた。このため、樹脂製の厚み調整部材５０を用いて電極組立体１４の厚みを調整しても、電極組立体１４の放熱性が低下することが抑制できる。
【００３４】
（２）そして、フィラー４０の材質を選ぶことで、厚み調整部材５０にフィラー４０を含ませても、そのフィラー４０が電解液に溶出することがなく、フィラー４０がケース１１内の異物にならず、かつ電池性能に影響を与えることもない。
【００３５】
（３）フィラー４０は細長形状であり、フィラー４０の長手方向は、厚み調整部材５０の厚み方向に延びている。そして、厚み調整部材５０の厚み方向は、電極組立体１４の積層方向に沿っている。このため、フィラー４０の長手方向は、電極組立体１４の積層方向に延びており、フィラー４０の長手方向は、電極組立体１４から長側壁１２ｄへの伝熱方向に延びている。したがって、フィラー４０により、電極組立体１４からの熱を長側壁１２ｄへ効率良く伝えることができ、厚み調整部材５０を用いても電極組立体１４の放熱性が低下することを抑制できる。
【００３６】
（４）フィラー４０の最大長さである長手方向への長さは、ケース１１内での導電性異物と見なされる基準サイズ以下に設定されている。このため、フィラー４０が、電極組立体１４内に導電性異物として入り込んでも、フィラー４０によってセパレータ２３が突き破られることを抑制することができる。
【００３７】
（５）厚み調整部材５０は樹脂フィルム製である。このため、厚み調整部材５０を、溶融した樹脂を成形して製造する際に、その溶融樹脂にフィラー４０を添加することで、熱伝導性を高めた厚み調整部材５０を製造することができる。よって、電極組立体１４の放熱性の低下を抑制する厚み調整部材５０を簡単に製造することができる。
【００３８】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  図６（ａ）に示すように、フィラー４０を略球状とし、厚み調整部材５０の厚み方向に沿って、複数のフィラー４０を並べて配置してもよい。
【００３９】
また、図６（ｂ）に示すように、厚み調整部材５０の厚み方向に貫通孔５０ａを形成し、その貫通孔５０ａに熱伝導率の高い添加材６０を充填してもよい。
すなわち、厚み調整部材５０への添加材（フィラー４０や添加材６０）の配置、添加の仕方等は適宜変更してもよい。
【００４０】
○  フィラー４０の最大長さは、導電性異物の基準サイズより大きくてもよい。
○  フィラー４０は、アルミナ、アルミニウム、銅、チタン等を２種類以上混合して添加されていてもよい。
【００４１】
○  実施形態では、二次電池１０において、電極組立体１４の積層方向の両方の偏平面４４と、両方の長側壁１２ｄとの間に厚み調整部材５０を配置したが、これに限らない。例えば、電極組立体１４の積層方向の一方の偏平面４４と、一方の長側壁１２ｄとの間に厚み調整部材５０を配置してもよい。
【００４２】
○  電極組立体１４を構成する正極電極２１、及び負極電極２２の枚数は適宜変更してもよい。
○  実施形態では、正極電極２１は、正極用金属箔２１ａの両面に正極活物質層２１ｂを有するとしたが、正極用金属箔２１ａの片面のみに正極活物質層２１ｂを有していてもよい。同様に、負極電極２２は、負極用金属箔２２ａの両面に負極活物質層２２ｂを有するとしたが、負極用金属箔２２ａの片面のみに負極活物質層２２ｂを有していてもよい。
【００４３】
○  蓄電装置としてのニッケル水素二次電池や、電気二重層キャパシタとして具体化してもよい。
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。
【００４４】
（イ）前記フィラーは細長形状であり、該フィラーの長手方向が前記電極組立体の積層方向に沿って延びている蓄電装置。
（ロ）前記フィラーは１００マイクロメートル以下である蓄電装置。
【符号の説明】
【００４５】
１０…蓄電装置としての二次電池、１１…ケース、１２ｄ…壁部としての長側壁、１４…電極組立体、２１…正極電極、２２…負極電極、２３…セパレータ、４０…添加材としてのフィラー、４４…端面としての偏平面、５０…厚み調整部材、６０…添加材。
【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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【図６】
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