(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの略矩形状の正極と、前記正極と交互に積層される少なくとも一つの略矩形状の負極と、第一基材層と該第一基材層に重ね合わされる第一無機層とを有する帯状の長尺セパレータと、第二基材層と該第二基材層に重ね合わされる第二無機層とを有する略矩形状の短尺セパレータと、を有する電極体を備え、
前記正極及び前記負極は、前記短尺セパレータを介して該正極及び該負極を交互に配置させた複数の電極群を構成し、
前記複数の電極群は、前記正極及び前記負極の積層方向に並び、
隣り合う前記電極群同士は、前記正極と前記負極とを対向させ、
前記長尺セパレータは、各電極群間に配置され、
前記正極と前記負極との間において前記長尺セパレータの前記第一基材層は、該負極と対向し、
各電極群における前記正極と前記負極との間において前記短尺セパレータの前記第二基材層は、該負極と対向する、蓄電素子。
【請求項２】
少なくとも一つの略矩形状の正極と、前記正極と交互に積層される少なくとも一つの略矩形状の負極と、第一基材層と該第一基材層に重ね合わされる第一無機層とを有する帯状の長尺セパレータと、を有する電極体を備え、
前記正極及び前記負極は、該正極及び該負極の少なくとも一方を含む複数の電極部を構成し、
前記複数の電極部は、前記正極及び前記負極の積層方向に並び、
隣り合う前記電極部同士は、前記正極と前記負極とを対向させ、
前記複数の電極部は、前記積層方向の中央部に配置される第一電極部と、残りの電極部である第二電極部と、を有し、
前記第一電極部の前記積層方向における両端は、同じ極であり、
前記第二電極部の前記積層方向における両端は、異なる極であり、
前記長尺セパレータは、前記積層方向と直交する方向視において前記第一電極部を囲い且つ各電極部間を通るように渦巻き状に配置され、
前記電極部間において前記長尺セパレータの前記第一基材層は、前記積層方向における該電極部の端に位置する前記負極と対向する、蓄電素子。
【請求項３】
前記長尺セパレータの前記第一基材層は、前記正極及び前記負極の積層方向における外側から、該積層方向における前記電極体の端部に配置された前記負極と対向する、請求項１又は２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
少なくとも一つの略矩形状の正極と、前記正極と交互に積層される少なくとも一つの略矩形状の負極と、第一基材層と該第一基材層に重ね合わされる第一無機層とを有する帯状の長尺セパレータと、第二基材層と該第二基材層に重ね合わされる第二無機層とを有する略矩形状の短尺セパレータと、を有する電極体を備え、
前記正極及び前記負極は、前記短尺セパレータを介して該正極及び該負極を交互に配置させた複数の電極部を構成し、
前記複数の電極部は、前記正極及び前記負極の積層方向に並び、
隣り合う前記電極部同士は、前記正極と前記負極とを対向させ、
各電極部における前記積層方向の両端は、同じ極であり、
前記各電極部における前記正極と前記負極との間において前記短尺セパレータの前記第二基材層は、該負極と対向し、
前記長尺セパレータは、前記積層方向と直交する方向視において、各電極部間を通るようにジグザグに配置され、
前記電極部間において前記長尺セパレータの前記第一基材層は、前記積層方向における前記電極部の端に位置する前記負極と対向する、蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極、負極及びセパレータを有する電極体を備えた蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電池等の蓄電素子に用いられる電気化学素子であって、交互に配置された矩形状のカソード及びアノードと、長尺なセパレータと、を有する電気化学素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的に、この電気化学素子は、図１３に示すように、矩形状の複数のカソード１０１と、矩形状の複数のアノード１０２と、矩形状の複数の第一セパレータ１０３と、長尺な第二セパレータ１０４と、を備える。カソード１０１及びアノード１０２は、第一セパレータ１０３を介して交互に配置された複数の単位セル１０５を構成し、この複数の単位セル１０５は、隣り合う単位セル１０５同士がカソード１０１とアノード１０２とを対向させるように並んでいる。また、長尺な第二セパレータ１０４は、図１４に示すように、熱収縮し易い帯状のポリオレフィン系多孔性基材（ポリエチレン、ポリプロピレン、これらの混合物等）１０６と、該ポリオレフィン系多孔性基材１０６の両面に重ね合わされた熱収縮し難い一対の多孔性コーティング層１０７と、を有する。そして、第二セパレータ１０４は、図１３に示すように、各単位セル１０５間を隔てるように配置されている。
【０００３】
上記の電気化学素子１００によれば、第二セパレータ１０４が多孔性コーティング層１０７を有しているため、該電気化学素子１００を備える蓄電素子に金属片等が刺さっても、該金属片等によって第二セパレータ１０４に生じた穴が、該穴を通じたカソード１０１とアノード１０２との短絡で生じた熱によって熱収縮して一気に広がるのを防ぐことができる。これにより、第二セパレータ１０４を介して隣り合うカソード１０１とアノード１０２との接触（短絡）面積が大きくなるのを防ぐことができ、その結果、該蓄電素子の安全性を確保することができる。
【０００４】
また、矩形状のカソード及びアノードが矩形状のセパレータを介して交互に積層されることで形成された電極体に比べ、長尺な第二セパレータ１０４を用いることによって各カソード及びアノードが該第二セパレータ１０４によって位置決めされるため、ずれ難くなる。
【０００５】
しかし、多孔性コーティング層を有する長尺な第二セパレータを備えた上記の電気化学素子では、該電気化学素子（該電気化学素子を備えた蓄電素子）の容量の保持率又は出力の保持率が大きく低下する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１０−５２５５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、無機層を有する長尺なセパレータを有すると共に、容量の保持率又は出力の保持率が低下し難い電極体を備えた蓄電素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発明者らは、上記問題点を解消すべく鋭意研究を行った結果、電極体において無機層を有する長尺なセパレータを用いた場合、無機層と負極とが対向することによって該電極体を備えた蓄電素子の容量の保持率又は出力の保持率が大きく低下する場合があることを発見した。
【０００９】
この事象は、無機層中に含まれる無機粒子等の無機成分が負極の電位に曝されることによって、当該無機成分がリチウムイオンと反応することに起因すると推測される。
【００１０】
そこで、前記発明者らは、この負極とセパレータの無機層とが対向することによって蓄電素子の容量の保持率又は出力の保持率が低下する点に着目し、以下の構成の蓄電素子を創作した。
【００１１】
本発明に係る蓄電素子は、
少なくとも一つの略矩形状の正極と、前記正極と交互に積層される少なくとも一つの略矩形状の負極と、第一基材層と該第一基材層に重ね合わされる第一無機層とを有する帯状の長尺セパレータと、を有する電極体を備え、
前記長尺セパレータは、前記正極と前記負極との間に配置され、
前記正極と前記負極との間において前記長尺セパレータの前記第一基材層は、該負極と対向する。
【００１２】
かかる構成によれば、正極と負極との間において基材層（第一基材層）が負極と対向する、即ち、無機層（第一無機層）と負極とが対向していないため、負極とセパレータの無機層（第一無機層）とが対向することに起因する蓄電素子の容量の保持率又は出力の保持率の低下を防ぐことができる。
【００１３】
この場合、
前記長尺セパレータの前記第一基材層は、前記正極及び前記負極の積層方向における外側から、該積層方向における前記電極体の端部に配置された前記負極と対向することが好ましい。
【００１４】
かかる構成のように、電極体において正極及び負極が並ぶ方向における最も外側に負極が配置されていても、該負極と長尺セパレータの無機層（第一無機層）とが対向しないため、負極とセパレータの無機層（第一無機層）とが対向することに起因する蓄電素子の容量の保持率又は出力の保持率の低下を防ぐことができる。
【００１５】
また、前記蓄電素子において、
前記電極体は、略矩形状の短尺セパレータを有し、
前記正極及び前記負極は、前記短尺セパレータを介して該正極及び該負極の交互に配置さた複数の電極群を構成し、
前記複数の電極群は、前記正極及び前記負極の積層方向に並び、
隣り合う前記電極群同士は、前記正極と前記負極とを対向させ、
前記長尺セパレータは、各電極群間に配置され、
前記電極群間において前記長尺セパレータの前記第一基材層は、前記電極群の端部に位置する前記負極と対向してもよい。
【００１６】
かかる構成によれば、正極と負極との間のそれぞれに長尺セパレータが配置される構成に比べ、長尺セパレータの配置を簡素化できると共に、長尺セパレータの長さを抑えることができる。
【００１７】
この場合、
前記短尺セパレータは、第二基材層と、該第二基材層に重ね合わされる第二無機層とを有し、
各電極群における前記正極と前記負極との間において前記短尺セパレータの前記第二基材層は、該負極と対向することが好ましい。
【００１８】
かかる構成によれば、各電極群においても、正極と基材層（短尺セパレータの第二基材層）とが対向する、即ち、負極と無機層（短尺セパレータの第二無機層）とが対向していないため、負極と無機層（第一及び第二無機層）とが対向することに起因する蓄電素子の容量の保持率又は出力の保持率の低下をより確実に防ぐことができる。
【００１９】
前記蓄電素子では、
前記正極及び前記負極は、該正極及び該負極の少なくとも一方を含む複数の電極部を構成し、
前記複数の電極部は、前記正極及び前記負極の積層方向に並び、
隣り合う前記電極部同士は、前記正極と前記負極とを対向させ、
前記複数の電極部は、前記積層方向の中央部に配置される第一電極部と、残りの電極部である第二電極部と、を有し、
前記第一電極部の前記積層方向における両端は、同じ極であり、
前記第二電極部の前記積層方向における両端は、異なる極であり、
前記長尺セパレータは、前記積層方向と直交する方向視において前記第一電極部を囲い且つ各電極部間を通るように渦巻き状に配置され、
前記電極部間において前記長尺セパレータの前記第一基材層は、前記積層方向における該電極部の端に位置する前記負極と対向してもよい。
【００２０】
かかる構成によっても、正極と負極との間において基材層（第一基材層）が負極と対向するため、負極とセパレータの無機層（第一無機層）とが対向することに起因する蓄電素子の容量の保持率又は出力の保持率の低下を防ぐことができる。
【００２１】
また、前記蓄電素子では、
前記正極及び前記負極は、該正極及び該負極の少なくとも一方を含む複数の電極部を構成し、
前記複数の電極部は、前記正極及び前記負極の積層方向に並び、
隣り合う前記電極部同士は、前記正極と前記負極とを対向させ、
各電極部における前記積層方向の両端は、同じ極であり、
前記長尺セパレータは、前記積層方向と直交する方向視において、各電極部間を通るようにジグザグに配置され、
前記電極部間において前記長尺セパレータの前記第一基材層は、前記積層方向における前記電極部の端に位置する前記負極と対向してもよい。
【００２２】
かかる構成によっても、正極と負極との間において基材層（第一基材層）が負極と対向するため、負極とセパレータの無機層（第一無機層）とが対向することに起因する蓄電素子の容量の保持率又は出力の保持率の低下を防ぐことができる。
【００２３】
前記蓄電素子では、
前記長尺セパレータは、前記正極と前記負極との間のそれぞれに配置され、
前記正極及び前記負極の間のそれぞれにおいて前記第一基材層は、該負極と対向してもよい。
【００２４】
かかる構成によれば、複数の電極群間に長尺セパレータを配置する構成のような矩形状のセパレータがなくてもよいため、セパレータの種類を減らすことができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上より、本発明によれば、無機層を有する長尺なセパレータを有すると共に、容量の保持率又は出力の保持率が低下し難い電極体を備えた蓄電素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電素子の斜視図である。
【図２】図２は、前記蓄電素子の分解斜視図である。
【図３】図３は、前記蓄電素子の電極体の構成を説明するための模式図である。
【図４】図４は、前記電極体を構成する正極の正面図である。
【図５】図５は、前記電極体を構成する負極の正面図である。
【図６】図６は、前記電極体の模式図である。
【図７】図７は、他実施形態に係る電極体の模式図である。
【図８】図８は、他実施形態に係る電極体の模式図である。
【図９】図９は、他実施形態に係る電極体の模式図である。
【図１０】図１０は、他実施形態に係る電極体の模式図である。
【図１１】図１１は、他実施形態に係る電極体の模式図である。
【図１２】図１２は、本実施形態に係る蓄電素子を含む蓄電装置の斜視図である。
【図１３】図１３は、従来の電気化学素子の模式図である。
【図１４】図１４は、前記電気化学素子に用いられる第二セパレータの構成を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る蓄電素子の一実施形態について、図１〜図６を参照しつつ説明する。蓄電素子には、一次電池、二次電池、キャパシタ等がある。本実施形態では、蓄電素子の一例として、充放電可能な二次電池について説明する。尚、本実施形態の各構成部材（各構成要素）の名称は、本実施形態におけるものであり、背景技術における各構成部材（各構成要素）の名称と異なる場合がある。
【００２８】
本実施形態の蓄電素子は、非水電解質二次電池である。より詳しくは、蓄電素子は、リチウムイオンの移動に伴って生じる電子移動を利用したリチウムイオン二次電池である。この種の蓄電素子は、電気エネルギーを供給する。蓄電素子は、単一又は複数で使用される。具体的に、蓄電素子は、要求される出力及び要求される電圧が小さいときには、単一で使用される。一方、蓄電素子は、要求される出力及び要求される電圧の少なくとも一方が大きいときには、他の蓄電素子と組み合わされて蓄電装置に用いられる。前記蓄電装置では、該蓄電装置に用いられる蓄電素子が電気エネルギーを供給する。
【００２９】
蓄電素子は、図１〜図３に示すように、正極２３及び負極２４を含む電極体２を備える。この電極体２は、矩形状の正極２３及び負極２４が積層された、いわゆる積層型である。具体的に、蓄電素子１は、電極体２と、電極体２を収容するケース３と、ケース３の外側に配置される外部端子４であって電極体２と導通する外部端子４と、を備える。また、蓄電素子１は、電極体２、ケース３、及び外部端子４の他に、電極体２と外部端子４とを導通させる集電体５等も備える。
【００３０】
電極体２は、少なくとも一つの矩形状の正極２３と、正極２３と略平行で且つ交互に配置される少なくとも一つの矩形状の負極２４と、正極２３と負極２４との間を絶縁するセパレータ２５と、を有する。即ち、電極体２では、正極２３と負極２４とが交互に配置され、正極２３と負極２４との間のそれぞれにセパレータ２５が配置されている。本実施形態の電極体２は、複数の正極２３と、複数の負極２４と、複数のセパレータ２５と、を有する。
【００３１】
正極２３は、図４にも示すように、金属箔（正極基材層）２３４と、金属箔２３４に重ね合わされた正極活物質層２３５と、を有する。本実施形態の正極２３は、金属箔２３４の両面に重ね合わされた一対の正極活物質層２３５を有する。金属箔２３４は矩形状である。本実施形態の金属箔２３４は、例えば、アルミニウム箔である。正極２３は、矩形状の長手方向の一方の端縁部に、正極活物質層２３５の非被覆部（正極活物質層２３５が形成されていない部位）２３１を有する。正極２３において正極活物質層２３５が形成される部位を被覆部２３２と称する。以下では、正極２３の長手方向を三軸直交座標のＸ軸方向とし、正極２３の短手方向を前記三軸直交座標のＹ軸方向とし、厚さ方向を前記三軸直交座標のＸ軸方向とする。
【００３２】
正極活物質層２３５は、正極活物質と、バインダーと、を有する。
【００３３】
前記正極活物質は、例えば、リチウム金属酸化物である。具体的に、正極活物質は、例えば、ＬｉａＭｅｂＯｃ（Ｍｅは、１又は２以上の遷移金属を表す）によって表される複合酸化物（ＬｉａＣｏｙＯ２、ＬｉａＮｉｘＯ２、ＬｉａＭｎｚＯ４、ＬｉａＮｉｘＣｏｙＭｎｚＯ２等）、ＬｉａＭｅｂ（ＸＯｃ）ｄ（Ｍｅは、１又は２以上の遷移金属を表し、Ｘは例えばＰ、Ｓｉ、Ｂ、Ｖを表す）によって表されるポリアニオン化合物（ＬｉａＦｅｂＰＯ４、ＬｉａＭｎｂＰＯ４、ＬｉａＭｎｂＳｉＯ４、ＬｉａＣｏｂＰＯ４Ｆ等）である。本実施形態の正極活物質は、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２である。
【００３４】
正極活物質層２３５に用いられるバインダーは、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エチレンとビニルアルコールとの共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）である。本実施形態のバインダーは、ポリフッ化ビニリデンである。
【００３５】
正極活物質層２３５は、ケッチェンブラック（登録商標）、アセチレンブラック、黒鉛等の導電助剤をさらに有してもよい。本実施形態の正極活物質層２３５は、導電助剤としてアセチレンブラックを有する。
【００３６】
負極２４は、図５にも示すように、金属箔（負極基材層）２４４と、金属箔２４４に重ね合わされた負極活物質層２４５と、を有する。本実施形態の負極２４は、金属箔２４４の両面に重ね合わされた一対の負極活物質層２４５を有する。金属箔２４４は矩形状である。本実施形態の金属箔２４４は、例えば、銅箔である。負極２４は、矩形状の長手方向（Ｘ軸方向）の他方（正極２３の非被覆部２３１と反対側）の端縁部に、負極活物質層２４５の非被覆部（負極活物質層２４５が形成されていない部位）２４１を有する。負極２４の被覆部（負極活物質層２４５が形成される部位）２４２の幅（Ｘ軸方向の寸法）は、正極２３の被覆部２３２の幅よりも僅かに大きい。
【００３７】
負極活物質層２４５は、負極活物質と、バインダーと、を有する。
【００３８】
前記負極活物質は、例えば、グラファイト、難黒鉛化炭素、及び易黒鉛化炭素などの炭素材、又は、ケイ素（Ｓｉ）及び錫（Ｓｎ）などのリチウムイオンと合金化反応を生じる材料である。本実施形態の負極活物質は、難黒鉛化炭素である。
【００３９】
負極活物質層２４５に用いられるバインダーは、正極活物質層２３５に用いられたバインダーと同様のものである。本実施形態のバインダーは、ポリフッ化ビニリデンである。
【００４０】
負極活物質層２４５は、ケッチェンブラック（登録商標）、アセチレンブラック、黒鉛等の導電助剤をさらに有してもよい。本実施形態の負極活物質層２４５は、導電助剤を有していない。
【００４１】
セパレータ２５は、絶縁性を有する部材である。セパレータ２５は、図３及び図６に示すように、正極２３と負極２４との間に配置される。これにより、電極体２において、正極２３と負極２４とが互いに絶縁される。このセパレータ２５は、ケース３内において、電解液を保持する。これにより、蓄電素子１の充放電時において、リチウムイオンが、セパレータ２５を挟んで交互に積層される正極２３と負極２４との間を移動する。
【００４２】
セパレータ２５は、セパレータ基材層（基材層）２５１と、セパレータ基材層２５１に重ね合わされる無機層２５２と、を有する。セパレータ基材層２５１は、ポリエチレン又はポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、セルロース、ポリアミド等によって構成され、無機層２５２は、無機粒子等の無機成分とバインダーとの混合物等によって構成されている。無機粒子には、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ケイ酸アルミニウム（ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３）等を用いることができる。バインダーには、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム等を用いることができる。本実施形態のセパレータ基材層２５１は、ポリエチレンであり、無機層２５２は、無機粒子としてのシリカ及びアルミナとバインダーとしてのポリアクリル酸が含まれる。
【００４３】
本実施形態のセパレータ２５は、帯状の長尺セパレータ２５Ａと、矩形状の短尺セパレータ２５Ｂと、を含む。長尺セパレータ２５Ａは、正極２３及び負極２４の被覆部２３２、２４２と対応する幅（正極２３及び負極２４のＸ軸方向の寸法）を有する帯状である。短尺セパレータ２５Ｂは、正極２３及び負極２４の被覆部２３２、２４２と対応する大きさ（Ｘ軸方向及びＹ軸方向の各寸法）の矩形状である。
【００４４】
また、本実施形態の電極体２では、以上の正極２３、負極２４、及び短尺セパレータ２５Ｂが、複数の電極群２０を構成している。即ち、本実施形態の電極体２は、正極２３と負極２４とを含む複数の電極群２０を有する。
【００４５】
電極群２０は、正極２３及び負極２４が短尺セパレータ２５Ｂを介して交互に配置されることによって構成される。具体的に、正極２３と負極２４とは、非被覆部２３１、２４１が互いに反対に位置した状態で被覆部２３２、２４２同士が重なるようにＸ軸方向に位置ずれした状態で短尺セパレータ２５Ｂを介して重ね合わされる。このとき、正極２３の非被覆部２３１と負極２４の非被覆部２４１とは重なっていない。即ち、正極２３の非被覆部２３１が、正極２３と負極２４との重なる領域からＸ軸方向の一方側に突出し、且つ、負極２４の非被覆部２４１が、正極２３と負極２４との重なる領域からＸ軸方向の他方（正極２３の非被覆部２３１の突出方向と反対の方向）に突出する。このように、電極群２０は、正極２３の被覆部２３２と負極２４の被覆部２４２とが重なった部位と、正極２３の非被覆部２３１同士が重なった部位（非被覆積層部）２６Ａと、負極２４の非被覆部２４１同士が重なった部位（非被覆積層部）２６Ｂと、を有する。これら各非被覆積層部２６Ａ、２６Ｂは、電極体２における集電体５と導通される部位である。尚、本実施形態の各電極群２０では、セパレータ基材層２５１が負極２４と対向するように短尺セパレータ２５Ｂが配置されている。
【００４６】
複数の電極群２０は、電極体２において、隣り合う電極群２０同士が正極２３と負極２４とを対向させるように並んでいる。これにより、電極体２全体では、正極２３と負極２４とが交互に並ぶ。
【００４７】
詳しくは、次の通りである。本実施形態の電極体２は、奇数個の電極群２０を有する。また、電極体２は、二種類の電極群（第一電極群２０１及び第二電極群２０２）を有する。より詳しくは、電極体２は、一つの第一電極群２０１と、複数の第二電極群２０２と、を有する。第一電極群２０１では、一つの正極２３と二つの負極２４とが短尺セパレータ２５Ｂを介して交互に並んでいる。また、第二電極群２０２では、一つの正極２３と一つの負極２４とが短尺セパレータ２５Ｂを介して並んでいる。そして、電極体２では、Ｚ軸方向において、中央位置に第一電極群２０１が配置され、その両側に第二電極群２０２が配置されている。このとき、電極体２全体では、上述のようにＺ軸方向において正極２３と負極２４とが交互に並ぶ。
【００４８】
このように配置された（並ぶ）電極群２０に対し、長尺セパレータ２５Ａは、正極２３と負極２４との間においてセパレータ基材層（第一基材層）２５１が負極２４と対向するように配置されている。換言すると、長尺セパレータ２５Ａは、正極２３と負極２４との間において無機層（第一無機層）２５２が正極２３と対向するように配置されている。また、長尺セパレータ２５Ａは、セパレータ基材層２５１がＺ軸方向における外側から、該Ｚ軸方向における電極体２（電極群２０の列）の端部に配置された負極２４と対向するように配置される。
【００４９】
具体的に、長尺セパレータ２５Ａは、各電極群２０間に配置されると共に、電極群２０間においてセパレータ基材層２５１が電極群２０の端部（Ｚ軸方向の端部）に位置する負極２４と対向するように配置されている。
【００５０】
より具体的に、長尺セパレータ２５Ａは、Ｙ―Ｚ平面（Ｙ軸とＺ軸とを含む平面）に沿って、複数の電極群２０の列の中心に位置する第一電極群２０１を囲み、続いて、該第一電極群２０１に近い第二電極群２０２から順に囲むようにＸ軸方向視において渦巻き状に配置される。尚、外側の長尺セパレータ２５Ａの端部は、テープ等によって固定されている。尚、図３では、長尺セパレータ２５Ａの配置を模式的に表している。また、図６では、説明の便宜上、五つの電極群２０を記載しているが、実際の蓄電素子１では、例えば、一つの第一電極群２０１と、二十の第二電極群２０２の計二十一の電極群２０が配置される。
【００５１】
図１及び図２に戻り、ケース３は、開口を有するケース本体３１と、ケース本体３１の開口を塞ぐ（閉じる）蓋板３２と、を有する。ケース３は、電極体２及び集電体５等と共に、電解液を内部空間３３に収容する。ケース３は、電解液に耐性を有する金属によって形成される。
【００５２】
前記電解液は、非水溶液系電解液である。電解液は、有機溶媒に電解質塩を溶解させることによって得られる。有機溶媒は、例えば、プロピレンカーボネート及びエチレンカーボネートなどの環状炭酸エステル類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類である。電解質塩は、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、及びＬｉＰＦ６等である。本実施形態の電解液は、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートを、プロピレンカーボネート：ジメチルカーボネート：エチルメチルカーボネート＝３：２：５の割合で調整した混合溶媒に、１ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ６を溶解させたものである。
【００５３】
ケース３は、ケース本体３１の開口周縁部３４と、蓋板３２の周縁部とを重ね合わせた状態で接合することによって形成される。また、ケース３は、ケース本体３１と蓋板３２とによって画定される内部空間３３を有する。
【００５４】
ケース本体３１は、板状の閉塞部３１１と、閉塞部３１１の周縁に接続される筒状の胴部３１２とを備える。閉塞部３１１は、開口が上を向くようにケース本体３１が配置されたときに、ケース本体３１の下端に位置する（即ち、前記開口が上を向いたときのケース本体３１の底壁となる）部位である。閉塞部３１１は、該閉塞部３１１の法線方向視において、矩形状である。また、本実施形態の胴部３１２は、角筒形状を有する。詳しくは、胴部３１２は、偏平な角筒形状を有する。以上のように、ケース本体３１は、開口方向（Ｚ軸方向）における一方の端部が塞がれた角筒形状（即ち、有底角筒形状）を有する。
【００５５】
蓋板３２は、ケース本体３１の開口を塞ぐ板状の部材である。具体的に、蓋板３２は、開口を塞ぐように該蓋板３２の周縁部がケース本体３１の開口周縁部３４に重ねられる。このように開口周縁部３４と蓋板３２とが重ねられた状態で蓋板３２とケース本体３１との境界部が溶接され、これにより、ケース３が構成される。
【００５６】
外部端子４は、他の蓄電素子の外部端子又は外部機器等と電気的に接続される部位である。外部端子４は、導電性を有する部材によって形成される。例えば、外部端子４は、アルミニウム又はアルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料、銅又は銅合金等の銅系金属材料等の溶接性の高い金属材料によって形成される。
【００５７】
集電体５は、ケース３内に配置され、電極体２と通電可能に直接又は間接に接続される。集電体５は、導電性を有する部材によって形成され、ケース３の内面に沿って配置される。この集電体５は、蓄電素子１の正極と負極とにそれぞれ配置される。本実施形態の蓄電素子１では、正極の集電体５は、ケース３内において、電極体２の正極の非被覆積層部２６Ａに接続され、負極の集電体５は、ケース３内において、電極体２の負極の非被覆積層部２６Ｂに接続される。
【００５８】
正極の集電体５と負極の集電体５とは、異なる材料によって形成される。具体的に、正極の集電体５は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金によって形成され、負極の集電体５は、例えば、銅又は銅合金によって形成される。
【００５９】
蓄電素子１は、電極体２とケース３とを絶縁する絶縁部材６等を備える。本実施形態の絶縁部材６は、例えば、絶縁カバーである。絶縁カバー６は、ケース３（詳しくはケース本体３１）と電極体２との間に配置される。絶縁カバー６は、絶縁性を有する部材によって形成される。本実施形態の絶縁カバー６は、例えば、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド等の樹脂によって形成される。
【００６０】
本実施形態の蓄電素子１では、袋状の絶縁カバー６に収容された状態の電極体２（詳しくは、電極体２及び集電体５）がケース３内に収容される。
【００６１】
以上の蓄電素子１によれば、正極２３と負極２４との間においてセパレータ基材層２５１が負極２４と対向する（即ち、無機層２５２と負極２４とが対向していない）ため、負極２４とセパレータ２５の無機層２５２とが対向することに起因する蓄電素子１の容量の保持率又は出力の保持率の低下を防ぐことができる。
【００６２】
また、本実施形態の蓄電素子１では、長尺セパレータ２５Ａが、セパレータ基材層２５１をＺ軸方向における外側から該Ｚ軸方向の端部に配置された負極２４に対向させるように配置されている。これにより、電極体２においてＺ軸方向（正極２３及び負極２４が並ぶ方向）における最も外側に負極２４が配置されていても、該負極２４とセパレータ２５の無機層２５２とが対向しないため、負極２４とセパレータ２５の無機層２５２とが対向することに起因する蓄電素子１の容量の保持率又は出力の保持率の低下をより確実に防ぐことができる。
【００６３】
また、本実施形態の蓄電素子１では、長尺セパレータ２５Ａが電極体２において各電極群２０間に配置され、且つ、短尺セパレータ２５Ｂが各電極群２０において正極２３と負極２４との間のそれぞれに配置されている。このため、正極２３と負極２４との間のそれぞれに長尺セパレータ２５Ａが配置される構成（図８参照）に比べ、長尺セパレータ２５Ａの配置を簡素化できると共に、長尺セパレータ２５Ａの長さを抑えることができる。
【００６４】
また、本実施形態の蓄電素子１では、短尺セパレータ２５Ｂは、セパレータ基材層（第二基材層）２５１と、該セパレータ基材層２５１に重ね合わされる無機層（第二無機層）２５２とを有し、各電極群２０における正極２３と負極２４との間のそれぞれにおいてセパレータ基材層２５１が該負極２４と対向するように配置されている。
【００６５】
このため、各電極群２０においても、正極２３とセパレータ基材層２５１とが対向する、即ち、負極２４と無機層２５２とが対向していないため、負極２４と無機層２５２とが対向することに起因する蓄電素子１の容量の保持率又は出力の保持率の低下をより確実に防ぐことができる。
【００６６】
尚、本発明の蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。
【００６７】
長尺セパレータ２５Ａの具体的な配置は、限定されない。例えば、上記実施形態の電極体２では、長尺セパレータ２５Ａは、Ｘ軸方向視において渦巻き状に配置されているが、図７に示すように、Ｘ軸方向視において各電極群２０間を通るようにジグザグに配置されてもよい。また、Ｚ軸方向において、電極体２の最も外側に位置する電極は、正極２３であっても負極２４であってもよい。また、Ｚ軸方向において、電極体２の最も外側に位置する電極が正極２３である場合には、この正極２３と対向する位置に長尺セパレータ２５Ａが配置されていなくてもよい。即ち、電極体２において、負極２４と対向する位置にセパレータ基材層２５１が位置するようにセパレータ２５Ａ、２５Ｂが配置されていればよい。
【００６８】
また、上記実施形態の蓄電素子１では、全ての負極２４がセパレータ基材層２５１と対向するように、セパレータ２５Ａ、２５Ｂが配置されているが、この構成に限定されない。蓄電素子１において、少なくとも一つの負極２４がセパレータ基材層２５１と対向するようにセパレータ２５Ａ、２５Ｂが配置されていれば、全ての負極２４がセパレータ２５の無機層２５２と対向する蓄電素子に比べ、負極２４とセパレータ２５Ａ、２５Ｂの無機層２５２とが対向することに起因する蓄電素子１の容量の保持率又は出力の保持率の低下を抑えることができる。
【００６９】
電極体２を構成する複数の電極群２０において、各電極群２０を構成する正極２３及び負極２４の具体的な数は限定されない。例えば、第一電極群２０１が、正極２３を一つ又は三つ以上有し且つ負極２４を二つ以上有してもよく、第二電極群２０２が、正極２３を二つ以上有し且つ負極２４を二つ以上有してもよい。また、電極群２０毎に電極（正極２３及び負極２４）の数が異なっていてもよい。これらの場合でも、電極体２全体では、正極２３と負極２４とが交互に配置されるように、各電極群２０における正極２３及び負極２４の数及び配置が設定される。
【００７０】
上記実施形態の電極体２は、複数の電極群２０を有しているが、この構成に限定されない。例えば、電極体２は、一つの電極群２０を有する、又は図８に示すように電極群を有しない構成であってもよい。電極群を有しない構成の場合、長尺セパレータ２５Ａは、正極２３と負極２４との間のそれぞれに配置されると共に、正極２３及び負極２４の間のそれぞれにおいてセパレータ基材層２５１が負極と対向するように配置されることが好ましい。これにより、複数の電極群２０間に長尺セパレータ２５Ａを配置する蓄電素子１のような矩形状の短尺セパレータ２５Ｂがなくてもよいため、セパレータ２５の種類（即ち、蓄電素子１を構成する部品の数）を減らすことができる。
【００７１】
また、電極体２では、図９及び図１０に示すように、正極２３及び負極２４が、該正極２３及び該負極２４の少なくとも一方を含む複数の電極部２０５であって、隣り合う電極部２０５同士が正極２３と負極２４とを対向させるように並ぶ複数の電極部２０５を構成してもよい。即ち、電極体２は、複数の電極部２０５を有し、複数の電極部２０５のそれぞれは、単数（一つ）の電極（正極２３又は負極２４）によって構成されてもよく、複数の電極（正極２３及び負極２４）によって構成されてもよい。電極部２０５が複数の電極（正極２３及び負極２４）によって構成される場合には、上述の電極群２０と同じ構成である（即ち、正極２３、負極２４、及び短尺セパレータ２５Ｂによって構成される）。例えば具体的に、複数の電極部２０５を有する電極体２は、以下の通りである。
【００７２】
図９に示す電極体２では、Ｚ軸方向の中央部に配置される電極部２０５である第一電極部２０６と、残りの電極部２０５である第二電極部２０７と、を有する。第一電極部２０６のＺ軸方向における両端は、同じ極（図９に示す例では、負極２４）であり、第二電極部２０７のＺ軸方向における両端は、異なる極である。このとき、長尺セパレータ２５Ａは、Ｘ軸方向（Ｚ軸方向と直交する方向）視において第一電極部２０６を囲い且つ各電極部２０５間を通るように渦巻き状に配置されると共に、該電極部２０５間においてセパレータ基材層２５１がＺ軸方向における電極部２０５の端に位置する負極２４と対向するように配置される。尚、図９の電極体２において第一電極部２０６が複数の電極（正極２３及び負極２４）によって構成された場合は、図６に示す電極体２と同様の構成となる。また、図９に示す例では、電極部２０５の数は、奇数であるが、偶数であってもよい。この場合、第一電極部１０６は、Ｚ軸方向の中央部にある二つの電極部２０５のうちの一方の電極部２０５によって構成される。また、第二電極部２０７の有する電極（正極２３及び負極２４）の具体的な数は限定されない。
【００７３】
また、図１０に示す電極体２では、複数の電極部２０５は、一つの電極（正極２３又は負極２４）によって構成される電極部２０８と、複数の電極（正極２３及び負極２４）によって構成される電極部２０９とを含む。このとき、各電極部２０８、２０９のＺ軸方向における両端は、同じ極（図１０に示す例では負極２４）となっている。このとき、長尺セパレータ２５Ａは、Ｘ軸方向（Ｚ軸方向と直交する方向）視において、各電極部２０５間を通るようにジグザグに配置されると共に、該電極部２０５間においてセパレータ基材層２５１が電極部２０５の端に位置する負極２４と対向するように配置される。尚、電極体２において、一つの電極（正極２３又は負極２４）によって構成される電極部２０８の具体的な数と、複数の電極（正極２３及び負極２４）によって構成される電極部２０９の具体的な数とは、限定されない。また、電極部２０９の有する電極（正極２３及び負極２４）の具体的な数は限定されない。
【００７４】
上記実施形態の電極体２における電極群２０では、短尺セパレータ２５Ｂは、セパレータ基材層２５１と無機層２５２とを有するが、この構成に限定されない。短尺セパレータ２５Ｂは、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、ポリアミドなどの多孔質膜（セパレータ基材層２５１）のみによって構成される、即ち、無機層を有しない構成でもよい。かかる構成によっても、各電極群２０間においてセパレータ基材層２５１及び無機層２５２を有する長尺セパレータ２５Ａが、セパレータ基材層２５１を負極２４に対向させた状態で配置されることで、負極２４が無機層２５２と対向しない。このため、負極２４とセパレータ２５の無機層２５２とが対向することに起因する蓄電素子１の容量の保持率又は出力の保持率の低下を防ぐことができる。
【００７５】
また、上記実施形態の蓄電素子１は、一つの長尺セパレータ２５Ａによって囲まれた複数の電極群２０の組（電極ブロック）を一つ備えているが、この構成に限定されない。例えば、図１１に示すように、蓄電素子１は、複数（図１１に示す例では二つ）の電極ブロック２１を備えてもよい。この場合、各電極ブロック２１は、Ｚ軸方向に並ぶ。
【００７６】
また、上記実施形態の正極２３及び負極２４は、矩形状である場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、正極２３及び負極２４は、矩形の角部が丸まった形状、矩形の角部が面取りされた形状、及び矩形の少なくとも一つの辺が丸まった形状等、略矩形状であってもよい。同様に、上記実施形態の短尺セパレータ２５Ｂは、略矩形状であってもよい。
【００７７】
また、上記実施形態においては、蓄電素子が充放電可能な非水電解質二次電池（例えばリチウムイオン二次電池）として用いられる場合について説明したが、蓄電素子の種類や大きさ（容量）は任意である。また、上記実施形態において、蓄電素子の一例として、リチウムイオン二次電池について説明したが、これに限定されるものではない。本発明は、電気化学反応にリチウムイオンが寄与するもの、例えば、リチウムイオンキャパシタ等の蓄電素子にも適用可能である。
【００７８】
蓄電素子（例えば電池）は、図１２に示すような蓄電装置（蓄電素子が電池の場合は電池モジュール）１１に用いられてもよい。蓄電装置１１は、少なくとも二つの蓄電素子１と、二つの（異なる）蓄電素子１同士を電気的に接続するバスバ部材１２と、を有する。この場合、本発明の技術が少なくとも一つの蓄電素子１に適用されていればよい。
【符号の説明】
【００７９】
１…蓄電素子、２…電極体、２０…電極群、２０１…第一電極群、２０２…第二電極群、２０５…電極部、２０６…第一電極部、２０７…第二電極部、２０８…一つの電極で構成される電極部、２０９…複数の電極で構成される電極部、２１…電極ブロック、２３…正極、２３１…非被覆部、２３２…被覆部、２３４…金属箔、２３５…正極活物質層、２４…負極、２４１…非被覆部、２４２…被覆部、２４４…金属箔、２４５…負極活物質層、２５…セパレータ、２５Ａ…長尺セパレータ、２５Ｂ…短尺セパレータ、２５１…セパレータ基材層（第一基材層、第二基材層）、２５２…無機層（第一無機層、第二無機層）、２６Ａ、２６Ｂ…非被覆積層部、３…ケース、３１…ケース本体、３１１…閉塞部、３１２…胴部、３２…蓋板、３３…内部空間、３４…開口周縁部、４…外部端子、５…集電体、６…絶縁部材（絶縁カバー）、１１…蓄電装置、１２…バスバ部材
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0006583711.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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