(57)【要約】【課題】電極体の積層された複数の金属層の巻きずれを防止できる蓄電素子を提供する。【解決手段】露出した金属層３１の折り返し部３１２は、電極体３の端部と反対方向に折り返されている。これにより、積層された複数の金属層の巻きずれを防止できる。【選択図】図３
2015008085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、
上記容器の外部に少なくとも一部が配置されている外部端子と、
上記容器内に収容される電極体と、
上記電極体に電気的に接続され、上記電極体を上記外部端子に電気的に接続させる電気的接続部と
を備え、
上記電極体は、積層された複数の金属層を有し、これらの金属層は、上記電極体の端部において露出し、これらの露出した金属層は、上記電極体の上記端部と反対方向に折り返された折り返し部を有し、
上記電気的接続部と上記折り返し部とは、接続されていることを特徴とする蓄電素子。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電素子において、
上記電気的接続部は、上記折り返し部の端面の少なくとも一部を覆うように、上記折り返し部を挟み込む挟み込み部を有することを特徴とする蓄電素子。
【請求項３】
請求項２に記載の蓄電素子において、
上記電気的接続部は、上記挟み込み部において、上記露出した金属層の上記折り返し部に、電気的に結合されていることを特徴とする蓄電素子。
【請求項４】
請求項２または３に記載の蓄電素子において、
上記露出した金属層は、上記折り返し部に接続されると共に、上記電極体の上記端部に向かって延在する平坦部を有し、
上記電気的接続部は、上記挟み込み部に接続されると共に、上記平坦部に対向する対向部を有し、
上記電気的接続部は、上記対向部において、上記露出した金属層の上記平坦部に、機械的に結合されていることを特徴とする蓄電素子。
【請求項５】
請求項４に記載の蓄電素子において、
上記電気的接続部は、上記対向部に接続されると共に、上記露出した金属層の上記平坦部に巻き付けられる巻き付け部を有することを特徴とする蓄電素子。
【請求項６】
請求項２から５の何れか一つに記載の蓄電素子において、
上記外部端子と上記電極体とを電気的に接続する集電体を備え、
上記電気的接続部の上記挟み込み部は、上記露出した金属層の上記折り返し部と上記集電体の一部とを、挟み込むことを特徴とする蓄電素子。
【請求項７】
請求項１から５の何れか一つに記載の蓄電素子において、
上記外部端子と上記電極体とを電気的に接続する集電体を備え、
上記集電体は、上記電気的接続部を含むことを特徴とする蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蓄電素子としては、特開２００３−３４６７７０号公報（特許文献１）に記載されたものがある。この蓄電素子は、容器と、容器の外部に露出する外部端子と、容器内に収容されている電極体と、外部端子と電極体とを電気的に接続する集電体とを備えている。
【０００３】
上記電極体は、積層された複数の金属層を有し、これらの金属層は、電極体の両端部のそれぞれにおいて、露出し、この露出した金属層に、上記集電体が、電気的に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３４６７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の蓄電素子では、電極体の積層された複数の金属層の巻きずれについては、考慮されていなかった。このため、従来の蓄電素子では、例えば、蓄電素子が振動を受けると、積層された複数の金属層にずれが発生するおそれがあった。
【０００６】
そこで、この発明の課題は、電極体の積層された複数の金属層の巻きずれを防止できる蓄電素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、この発明の蓄電素子は、
容器と、
上記容器の外部に少なくとも一部が配置されている外部端子と、
上記容器内に収容される電極体と、
上記電極体に電気的に接続され、上記電極体を上記外部端子に電気的に接続させる電気的接続部と
を備え、
上記電極体は、積層された複数の金属層を有し、これらの金属層は、上記電極体の端部において露出し、これらの露出した金属層は、上記電極体の上記端部と反対方向に折り返された折り返し部を有し、
上記電気的接続部と上記折り返し部とは、接続されていることを特徴としている。
【０００８】
この発明の蓄電素子によれば、上記露出した金属層の上記折り返し部は、上記電極体の上記端部と反対方向に折り返されているので、積層された複数の金属層の巻きずれを防止できる。特に、電極体の側面側からみて、電極体の両端方向に直交する方向のずれを、効果的に抑制できる。
【０００９】
したがって、例えば、蓄電素子が振動を受けても、積層された複数の金属層の巻きずれを防止できる。
【００１０】
また、一実施形態の蓄電素子では、上記電気的接続部は、上記折り返し部の端面の少なくとも一部を覆うように、上記折り返し部を挟み込む挟み込み部を有する。
【００１１】
この実施形態の蓄電素子によれば、上記電気的接続部の上記挟み込み部は、上記折り返し部の端面の少なくとも一部を覆うように、上記折り返し部を挟み込んでいるので、積層された複数の金属層の巻きずれを一層防止できる。特に、電極体の側面側からみて、電極体の両端方向のずれを、効果的に抑制できる。
【００１２】
また、一実施形態の蓄電素子では、上記電気的接続部は、上記挟み込み部において、上記露出した金属層の上記折り返し部に、電気的に結合されている。
【００１３】
この実施形態の蓄電素子によれば、上記折り返し部の端面側の複数の金属層は、上記挟み込み部により、広がりを押さえられ、電極体の金属層の密着性が向上している。そして、電気的接続部は、この挟み込み部において、折り返し部に電気的に結合されているので、蓄電素子の抵抗を下げることができる。
【００１４】
また、一実施形態の蓄電素子では、
上記露出した金属層は、上記折り返し部に接続されると共に、上記電極体の上記端部に向かって延在する平坦部を有し、
上記電気的接続部は、上記挟み込み部に接続されると共に、上記平坦部に対向する対向部を有し、
上記電気的接続部は、上記対向部において、上記露出した金属層の上記平坦部に、機械的に結合されている。
【００１５】
この実施形態の蓄電素子によれば、上記電気的接続部は、上記対向部において、上記露出した金属層の上記平坦部に、機械的に結合されているので、電気的接続部が電極体の折り返し部と共に揺動することを防止でき、電気的接続部の姿勢を保持できる。
【００１６】
また、一実施形態の蓄電素子では、上記電気的接続部は、上記対向部に接続されると共に、上記露出した金属層の上記平坦部に巻き付けられる巻き付け部を有する。
【００１７】
この実施形態の蓄電素子によれば、上記電気的接続部は、上記露出した金属層の上記平坦部に巻き付けられる巻き付け部を有するので、電気的接続部の揺動を一層防止できる。
【００１８】
また、一実施形態の蓄電素子では、
上記外部端子と上記電極体とを電気的に接続する集電体を備え、
上記電気的接続部の上記挟み込み部は、上記露出した金属層の上記折り返し部と上記集電体の一部とを、挟み込む。
【００１９】
この実施形態の蓄電素子によれば、上記電気的接続部の上記挟み込み部は、上記露出した金属層の上記折り返し部と上記集電体の一部とを、挟み込むので、挟み込み部により、折り返し部と集電体とを強固に接続できる。この場合、電気的接続部は、集電体を介して、間接的に、電極体を外部端子に電気的に接続させる。
【００２０】
また、一実施形態の蓄電素子では、
上記外部端子と上記電極体とを電気的に接続する集電体を備え、
上記集電体は、上記電気的接続部を含む。
【００２１】
この実施形態の蓄電素子によれば、上記集電体は、上記電気的接続部を含むので、部品数の減少を図ることができる。この場合、電気的接続部は、直接的に、電極体を外部端子に電気的に接続させる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明の蓄電素子によれば、上記露出した金属層の上記折り返し部は、上記電極体の上記端部と反対方向に折り返されているので、電極体の積層された複数の金属層の巻きずれを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態の蓄電素子を示す斜視図である。
【図２】蓄電素子の正極側の分解斜視図である。
【図３】蓄電素子の正極側の斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態の蓄電素子を示す斜視図である。
【図６】本発明の第３実施形態の蓄電素子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態の蓄電素子を示す斜視図である。図１に示すように、この蓄電素子は、容器１と、この容器１内に収容されている電極体３とを備えている。この蓄電素子は、例えば、リチウムイオン電池等の非水電解質二次電池である。
【００２６】
上記容器１は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金からなる。容器１は、開口部を有する容器本体１０と、この容器本体１０の開口部を閉じる蓋体１１とを有する。
【００２７】
上記電極体３は、電極としての正極側金属層３１および負極側金属層３２と、セパレータとを有する。正極側金属層３１は、アルミニウム箔と、このアルミ箔の両面に形成された正極活物質層とからなり、負極側金属層３２は、銅箔と、この銅箔の両面に形成された負極活物質層とからなる。セパレータは、多孔性の樹脂フィルムからなる。セパレータは、正極側金属層３１と負極側金属層３２との間に、両方の活物質層を覆うようにして配置されている。正極側金属層３１、負極側金属層３２およびセパレータは、積層されている。
【００２８】
上記正極側金属層３１、上記負極側金属層３２および上記セパレータは、帯状であり、正極側金属層３１と負極側金属層３２は、セパレータに対して幅方向の反対側にそれぞれ位置をずらせた状態で長円形状に巻回されている。つまり、電極体３の軸方向一端部に、正極側金属層３１が露出しており、電極体３の軸方向他端部に、負極側金属層３２が露出している。さらに、電極体３の両端部では、正極側金属層３１と負極側金属層３２との間に、セパレータは、介在していない。
【００２９】
上記電極体３は、長円形の平坦な側面３ａが直立するように、横置きに配置されている。電極体３の両端部には、それぞれ、集電体４が配置されている。つまり、集電体４は、正極側と負極側のそれぞれに、設けられている。正極側の集電体４は、アルミニウムからなり、負極側の集電体４は、銅からなる。集電体４は、容器１内に収容されている。
【００３０】
上記蓋体１１には、電極体３の両端部のそれぞれに対応する位置に、外部端子２が取り付けられている。つまり、外部端子２は、正極側と負極側のそれぞれに、設けられている。正極側の外部端子２は、アルミニウムからなり、負極側の外部端子２は、銅からなる。外部端子２の一部は、容器１の外部に、配置されている。
【００３１】
そして、上記電極体３の一端部の正極側金属層３１は、正極側の集電体４を介して、正極側の外部端子２に電気的に接続される。上記電極体３の他端部の負極側金属層３２は、負極側の集電体４を介して、負極側の外部端子２に電気的に接続される。
【００３２】
上記集電体４は、板状の集電部４１を有する。集電部４１は、電極体３の側面３ａに沿うように、下方向に延在している。電極体３と集電体４とは、電気的接続部７により、挟持されている。正極側の電気的接続部７は、アルミニウムからなり、負極側の電気的接続部７は、銅からなる。
【００３３】
上記外部端子２は、接続杆２１とボルト２２とリベット２３とを有する。接続杆２１は、蓋体１１の外部に位置する。ボルト２２は、接続杆２１に螺合されて、ボルト２２の先端部が、上方に突出している。接続杆２１と蓋体１１との間には、上パッキン５が取り付けられている。集電体４と蓋体１１との間には、下パッキン６が取り付けられている。上下パッキン５，６は、絶縁性および密封性を有する。
【００３４】
上記リベット２３は、集電体４と下パッキン６と蓋体１１と上パッキン５と接続杆２１とを、順に貫通して、かしめられる。このように、集電体４は、外部端子２に電気的に接続される。集電体４と外部端子２とは、蓋体１１に一体に固定される。
【００３５】
図２に示すように、上記露出した正極側金属層３１は、平坦部３１１と、平坦部３１１に接続される折り返し部３１２とを有する。平坦部３１１は、電極体３の端部に向かって延在しこの端部と反対方向に折り返されていない。折り返し部３１２は、電極体３の端部と反対方向に、かつ、電極体３の外側に折り返されている。折り返し部３１２は、正極側金属層３１に電極体３の端面３ｂから２つの切り込みを入れ、この２つの切り込みの間の部分を折り返すことで、形成される。
【００３６】
上記電気的接続部７は、挟み込み部７１と、挟み込み部７１に接続される対向部７２と、対向部７２に接続される巻き付け部７３とを有する。挟み込み部７１は、断面コ字状に形成される。対向部７２は、平板状に形成される。巻き付け部７３は、フック状に形成される。
【００３７】
図３と図４に示すように、上記挟み込み部７１は、上記折り返し部３１２の端面３１２ａを覆うように、折り返し部３１２を挟み込む。挟み込み部７１は、折り返し部３１２と集電体４の集電部４１とを、挟み込む。上記対向部７２は、上記平坦部３１１の外面に対向する。上記巻き付け部７３は、平坦部３１１に巻き付けられる。具体的に述べると、巻き付け部７３は、平坦部３１１の端面３１１ａを覆うように、平坦部３１１の外面側から内面側に巻き付けられる。
【００３８】
上記電気的接続部７は、上記挟み込み部７１において、上記折り返し部３１２に、電気的に結合されている。挟み込み部７１と集電部４１と折り返し部３１２とは、電気的結合部としての溶接部８１により、接合される。例えば、挟み込み部７１の両側からの超音波溶接により、電気的接続部７と集電体４と電極体３とは、一体に接合される。この場合、電気的接続部７は、集電体４を介して、間接的に、電極体３を外部端子２に電気的に接続させる。なお、この溶接部８１では、正極側金属層３１と負極側金属層３２との間に、セパレータは、介在していない。
【００３９】
上記電気的接続部７は、上記対向部７２において、上記平坦部３１１に、機械的に結合されている。対向部７２と平坦部３１１とは、機械的結合部としてのかしめ部８２により、一体に連結される。
【００４０】
なお、図２から図４では、電極体３の正極側の金属層３１、集電体４および電気的接続部７について説明したが、電極体３の負極側の金属層３２、集電体４および電気的接続部７についても同様の構成である。
【００４１】
上記構成の蓄電素子によれば、上記露出した金属層（正極側金属層３１および負極側金属層３２）の上記折り返し部３１２は、上記電極体３の上記端部と反対方向に折り返されているので、積層された複数の金属層の巻きずれを防止できる。特に、電極体３の側面３ａ側からみて、電極体３の両端方向に直交する方向のずれを、効果的に抑制できる。
【００４２】
したがって、例えば、蓄電素子が振動を受けても、積層された複数の金属層の巻きずれを防止できる。
【００４３】
また、上記電気的接続部７の上記挟み込み部７１は、上記折り返し部３１２の端面３１２ａを覆うように、上記折り返し部３１２を挟み込んでいるので、積層された複数の金属層の巻きずれを一層防止できる。特に、電極体３の側面３ａ側からみて、電極体３の両端方向のずれを、効果的に抑制できる。
【００４４】
また、上記集電体４と上記電極体３の負極側金属層３２とを超音波溶接する際に、銅粉末が飛散したとしても、折り返し部３１２の溶接部８１は、折り返し部３１２の曲げ部分と、折り返し部３１２の端面３１２ａを覆う挟み込み部７１との間に、位置するので、折り返し部３１２の曲げ部分と挟み込み部７１とが、障壁となって、銅粉末が電極体３の内部へ進入することを防止できる。したがって、銅粉末の電極体３の内部への混入による蓄電素子の容量低下を防止できる。
【００４５】
また、上記電気的接続部７の上記挟み込み部７１は、上記折り返し部３１２の端面３１２ａを覆うように、上記折り返し部３１２を挟み込んでいるので、折り返し部３１２の端面３１２ａ側の複数の金属層は、挟み込み部７１により、広がりを押さえられ、電極体３の金属層の密着性が向上する。そして、電気的接続部７は、この挟み込み部７１において、折り返し部３１２に電気的に結合されているので、蓄電素子の抵抗を下げることができる。
【００４６】
また、上記電気的接続部７は、上記対向部７２において、上記露出した金属層の上記平坦部３１１に、機械的に結合されているので、電気的接続部７が電極体３の折り返し部３１２と共に揺動することを防止でき、電気的接続部７の姿勢を保持できる。
【００４７】
また、上記電気的接続部７は、上記露出した金属層の上記平坦部３１１に巻き付けられる巻き付け部７３を有するので、電気的接続部７の揺動を一層防止できる。
【００４８】
また、上記電気的接続部７の上記挟み込み部７１は、上記露出した金属層の上記折り返し部３１２と上記集電体４の集電部４１とを、挟み込むので、挟み込み部７１により、折り返し部３１２と集電体４とを強固に接続できる。
【００４９】
（第２の実施形態）
図５は、この発明の第２実施形態の蓄電素子を示す斜視図である。この第２の実施形態は、上記第１の実施形態とは、電気的接続部の構成のみが相違する。この相違する構成のみを以下に説明する。なお、この第２の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。
【００５０】
図５に示すように、電気的接続部７Ａは、挟み込み部７１Ａと、挟み込み部７１Ａに接続される対向部７２Ａと、対向部７２Ａに接続される巻き付け部７３Ａとを有する。挟み込み部７１Ａおよび対向部７２Ａは、上記第１実施形態（図３）の挟み込み部７１および対向部７２と同様の構成である。
【００５１】
上記巻き付け部７３Ａは、平坦部３１１に巻き付けられる。具体的に述べると、巻き付け部７３Ａは、平坦部３１１の折り返し部３１２側のスリット面３１１ｂを覆うように、平坦部３１１の外面側から内面側に巻き付けられる。
【００５２】
したがって、上記巻き付け部７３Ａは、平坦部３１１に巻き付けられるので、電気的接続部７Ａが電極体３の折り返し部３１２と共に揺動することを防止でき、電気的接続部７Ａの姿勢を保持できる。
【００５３】
（第３の実施形態）
図６は、この発明の第３実施形態の蓄電素子を示す斜視図である。この第３の実施形態は、上記第１の実施形態とは、集電体および電気的接続部の構成のみが相違する。この相違する構成のみを以下に説明する。
【００５４】
図６に示すように、集電体４Ａは、電気的接続部７Ｂを含む。具体的に述べると、集電体４Ａの集電部４１Ａに、電気的接続部７Ｂが設けられている。電気的接続部７Ｂは、挟み込み部７１Ｂと、挟み込み部７１Ｂに接続される対向部７２Ｂと、対向部７２Ｂに接続される巻き付け部７３Ｂとを有する。挟み込み部７１Ｂ、対向部７２Ｂおよび巻き付け部７３Ｂは、上記第１実施形態（図３）の挟み込み部７１、対向部７２および巻き付け部７３と同様の構成である。この場合、電気的接続部７Ｂは、直接的に、電極体３を外部端子２に電気的に接続させる。
【００５５】
したがって、上記集電体４Ａは、上記電気的接続部７Ｂを含むので、部品数の減少を図ることができる。
【００５６】
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記第１から上記第３の実施形態のそれぞれの特徴点を様々に組み合わせてもよい。
【００５７】
上記実施形態では、集電体の集電部の数量は、１つであったが、２つ以上でもよい。上記実施形態では、各集電体に、電気的接続部を１つ設けたが、２つ以上設けてもよい。
【００５８】
上記実施形態では、電気的接続部の挟み込み部は、折り返し部の端面の全てを覆っているが、折り返し部の端面の少なくとも一部を覆うようにしてもよい。
【００５９】
上記実施形態では、電極体の折り返し部を、電極体の両端部のそれぞれに、設けたが、電極体の少なくとも一方の端部に、設けるようにしてもよい。
【００６０】
上記実施形態では、電極体の折り返し部を、電極体の外側に折り返して形成したが、電極体の内側に折り返して形成するようにしてもよい。
【００６１】
上記実施形態では、電気的接続部の対向部および巻き付け部を、図３に示すように、挟み込み部の上側に設けたが、挟み込み部の下側に設けるようにしてもよい。
【００６２】
上記実施形態では、電気的接続部に、巻き付け部を設けたが、巻き付け部を省くようにしてもよい。
【００６３】
上記実施形態では、電気的接続部の挟み込み部と電極体の折り返し部とを、超音波溶接により、電気的に結合したが、レーザ溶接などの溶接により、電気的に結合するようにしてもよく、または、抵抗溶接や固相接合などにより、電気的に結合するようにしてもよい。
【００６４】
上記実施形態では、電気的接続部の対向部と電極体の平坦部とを、かしめにより、機械的に結合したが、ピンにより、機械的に結合するようにしてもよい。
【００６５】
上記実施形態では、金属層に２つの切り込みを入れ、この２つの切り込みの間の部分を折り返すことで、折り返し部を形成したが、金属層の端面に凸片を設け、この凸片を折り返すことで、折り返し部を形成するようにしてもよい。
【００６６】
上記実施形態では、金属層の端部の一部を折り曲げることで、折り返し部を形成したが、金属層の端部の全部を折り曲げることで、折り返し部を形成するようにしてもよい。また、切り込みを入れなくても、問題ない範囲で金属箔を折り曲げて溶接してもよい。また、積層した金属箔を１８０°折り曲げる必要はなく、巻きズレが起きないような角度であればよく、９０°以上が好適である。また、切り込みを入れた個所からの金属箔の切断を防止する目的で、切れ込みを入れた部分の金属箔を、例えば、テープでとめたり、ＰＶｄＦ等の樹脂を浸透させて固めるようにしてもよい。
【００６７】
上記実施形態では、容器の材質の例として、アルミニウム、アルミニウム合金を例示したが、他の材質、例えばステンレス鋼、鉄、ニッケル、およびニッケル鋼などでも本発明の効果は制限されない。端子および集電体の材質として、アルミニウムおよび銅を例示したが、他の材質であっても本発明の効果は制限されない。また、ニッケルメッキ等を実施しても本発明の効果は制限されない。
【００６８】
上記実施形態では、長円形状の巻回型の電極体について説明したが、積層型の電極体の場合にも、電極体の端部の露出した金属層に折り返し部を設け、この折り返し部を電気的接続部によって挟み込むようにしてもよい。上記実施形態では、蓄電素子として、非水電解質二次電池について説明したが、キャパシタ等であっても同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１  容器
１０  容器本体
１１  蓋体
２  外部端子
３  電極体
３ａ  側面
３ｂ  端面
３１  正極側金属層
３１１  平坦部
３１１ａ  端面
３１１ｂ  スリット面
３１２  折り返し部
３１２ａ  端面
３２  負極側金属層
４，４Ａ  集電体
４１，４１Ａ  集電部
７，７Ａ，７Ｂ  電気的接続部
７１，７１Ａ，７１Ｂ  挟み込み部
７２，７２Ａ，７２Ｂ  対向部
７３，７３Ａ，７３Ｂ  巻き付け部
８１  溶接部（電気的結合部）
８２  かしめ部（機械的結合部）
【図１】
2015008085.tif 000003
【図２】
2015008085.tif 000004
【図３】
2015008085.tif 000005
【図４】
2015008085.tif 000006
【図５】
2015008085.tif 000007
【図６】
2015008085.tif 000008