(57)【要約】【課題】簡易な構造で捲回型電極体による放圧弁の閉塞を防止し得る蓄電素子を提供すること。【解決手段】本発明によって提供される蓄電素子１は、正極シート３と負極シート５とがセパレータを介して捲回されている捲回型電極体７と、その電極体７および電解質を収容する容器９と、その容器９の内外を連通させて容器９の内圧を調整する放圧弁２３であって電極体７の捲回軸に対して略直交する方向に設けられている放圧弁２３と、電極体７による放圧弁２３の閉塞を防止する放圧補助部材１５とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極シートと負極シートとがセパレータを介して捲回されている捲回型電極体と、
その電極体および電解質を収容する容器と、
その容器の内外を連通させて該容器の内圧を調整する放圧弁であって、前記電極体の捲回軸に対して略直交する方向に設けられている放圧弁と、
前記電極体による前記放圧弁の閉塞を防止する放圧補助手段と、
を備える蓄電素子。
【請求項２】
前記放圧補助手段は、前記放圧弁に対向する前記電極体の外周部分が放圧弁側に張り出すのを抑制するように構成された放圧補助部材を備える請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記放圧補助部材は、前記電極体と前記放圧弁との間に配置されている請求項２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記放圧補助部材は、前記放圧弁の近傍に配置されており、前記電極体方向に向かって突出する凸部を有する請求項２に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記放圧補助部材は、前記電極体の前記放圧弁に対向する外面の少なくとも一部を被覆した状態で配置されている請求項２から４のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項６】
前記放圧補助部材は通気可能な材質を用いて構成されている、請求項２から５のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項７】
前記放圧補助手段は、該容器の電極体収容部分よりも放圧弁形成部分が窄まるように該容器の一部を外部から拘束し得る形状に設けられた放圧補助部材を備える、請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項８】
前記放圧補助手段は前記容器の少なくとも一部により構成されている請求項１から７のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、捲回型の電極体を備えた蓄電素子に関する。より詳細には、該電極体を収納した容器の内圧を調整する放圧弁を備える蓄電素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】正極シートと負極シートとがセパレータを介して捲回された電極体（捲回型電極体）を、電解質とともに容器に収容した蓄電素子が知られている。このような蓄電素子の一つのタイプとして、ラミネートフィルム等からなる袋状容器に捲回型電極体を収容するとともに袋状容器の開口部を封止してなる密閉型蓄電素子がある。
一般に、密閉型の蓄電素子（典型的には非水系電解液を用いた蓄電素子）には、電極体の種類（捲回型、積層型等）を問わず、容器の内圧が高まった際に容器を開放して内圧調整を図る放圧弁（安全弁）が装備されている。例えば特許文献１には、ラミネートフィルムの封止部分の一部に他の部分よりも薄い封止部分を設けた密閉型の非水系電池が記載されている。この薄い封止部分が安全弁として作用し、電池内圧力が増加した場合には当該封止部分が剥離することにより電池内圧が調整される。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−８６８２３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、容器に収容する電極体が捲回型であってその捲回軸に対して略直交する方向（横方向）に放圧弁を設けたタイプの蓄電素子を作製する場合、特許文献１に記載されるような構成では、その当該電極体の外周面によって安全弁（放圧弁）が塞がれる虞があり好ましくない。弁が塞がれてしまうと容器内外のガス流通が阻まれ、容器内圧を速やかに調整することが難しくなるからである。
【０００５】
そこで本発明は、捲回型電極体の捲回軸に対して略直交する方向に放圧弁が形成されたタイプの蓄電素子であって、容器内圧を安定的に調整し得る蓄電素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段、作用および効果】本発明により提供される蓄電素子は、正極シートと負極シートとがセパレータを介して捲回されている捲回型電極体と、その電極体および電解質を収容する容器と、その容器の内外を連通させて該容器の内圧を調整する放圧弁であって前記電極体の捲回軸に対して略直交する方向に設けられている放圧弁とを備える。そして、前記電極体による前記放圧弁の閉塞を防止する放圧補助手段をさらに備える。
なお、本明細書中において「蓄電素子」とは、電池（リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等）およびキャパシタ（電気二重層キャパシタ等）の双方を包含する概念である。
【０００７】
本発明の蓄電素子は、別途、放圧弁の閉塞を防止する放圧補助手段を備えることによって、放圧弁の作動（開閉）に対する捲回型電極体（典型的には電極体の外周面）の干渉（典型的には接触）を防止し、放圧弁の閉塞を防止することができる。このため、本発明の蓄電素子によると、捲回型電極体による放圧弁の放圧（開閉）機能妨害を防止し、当該放圧弁によって容器内圧を安定的に調整することができる。
【０００８】
このような蓄電素子の好ましい一つは、前記放圧補助手段が、放圧弁に対向する前記電極体の外周部分が放圧弁側に張り出すのを抑制するように構成された放圧補助部材を備えることを特徴とする。この態様の蓄電素子によると、例えば捲回型電極体の内部でガスが発生して電極体が膨張若しくは変形し得る状態にある場合でも、放圧補助部材によって当該電極体の放圧弁方向への張り出し（進出）を抑止することができる。このため、電極体が放圧弁に接触することによる放圧弁の閉塞を防止することができる。典型的には、前記放圧補助部材は電極体と放圧弁との間に実質的に配置される。
【０００９】
ここで開示される蓄電素子の好ましい他の一つは、前記放圧補助部材が放圧弁の近傍に配置されており、前記電極体方向に向かって突出する凸部を有することを特徴とする。この態様の蓄電素子では、例えば捲回型電極体の内部でガスが発生して電極体が膨張若しくは変形し得る状態である場合でも、前記放圧補助部材の凸部が電極体を押圧することにより、その電極体の放圧弁方向への張り出し（進出）を抑止することができる。このため、放圧弁に捲回型電極体が接触することによる放圧弁の閉塞を防止することができる。
【００１０】
前記放圧補助部材は、捲回型電極体の放圧弁に対向する外面の少なくとも一部を被覆した状態で配置されていることが好ましい。この態様の蓄電素子では、当該被覆部分においてより確実に捲回型電極体と放圧弁との接触を防止することができる。この場合、放圧補助部材が板状またはシート状に形成されたものであることが好ましい。
【００１１】
ここで開示される蓄電素子において、前記放圧補助部材は通気可能な材質を用いて構成されていることが好ましい。この態様の蓄電素子によれば、該放圧補助部材を容器内に収容した場合でも、その放圧補助部材によって容器内におけるガスの流通（発生箇所から安全弁までのガスの移動）が妨げられることが少ない。したがってガスの放出を適切に行うことができる。
【００１２】
ここで開示される蓄電素子の好ましい他の一つは、前記放圧補助手段が、容器の電極体収容部分よりも放圧弁形成部分が窄まるように該容器の一部を外部から拘束し得る形状に設けられた放圧補助部材を備えることを特徴とする。この態様の蓄電素子では、容器外部に設けられた放圧補助部材によって、捲回型電極体の放圧弁方向への張り出し（進出）を確実に抑止することができる。また、放圧補助部材が容器の外部に設けられているので、その放圧補助部材が容器内におけるガスの流通（発生箇所から安全弁までのガスの移動）を妨げることがない。
【００１３】
ここで開示される蓄電素子として特に好ましい一つは、前記放圧補助手段が容器の少なくとも一部により構成されている（典型的には容器と一体に形成されている）ことを特徴とする。容器の一部が放圧補助手段を構成する放圧補助部材として機能し得るものであれば、蓄電素子を構築する部品数の増加（すなわち放圧補助部材として付加される部品による増加）が回避され、コスト増および組み立て工程の煩雑化を防止することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態を、図面を参照しつつ具体的ないくつかの実施例に基づいて詳細に説明する。なお、本明細書において特に言及している内容以外の技術的事項であって本発明の実施に必要な事項は、従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書および図面によって開示されている技術内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
【００１５】
（第１実施例）
本実施例は、捲回型電極体と放圧弁との間に、放圧補助手段を構成する放圧補助部材が配置されたリチウムイオン二次電池の一例である。図１は、本実施例に係る二次電池１を示す正面図である。また、図２は、図１の内部を示すためにその前面の絶縁フィルム１７の図示を省略した状態を示す説明図である。
【００１６】
図１および図２に示すように、この二次電池１は、正極シート（正極）３と負極シート（負極）５とを備える捲回型の電極体７と、この電極体７を収容する容器９と、電極体７の軸方向両端７ａ，７ｂにそれぞれ一端１１ａ，１３ａが接続された正極端子１１および負極端子１３と、本実施例に係る放圧補助部材１５とを備える。容器９は、二枚の絶縁フィルム１７，１９を合わせ、それらの外周にわたって熱溶着部２１を形成して構成されている。また、図示されるように、正極端子１１および負極端子１３の他端（開放末端）１１ｂ，１３ｂは、絶縁フィルム１７，１９の合わせ目（熱溶着部２１）から容器９を貫通して外方に突出している。これら正極端子１１および負極端子１３を介して、電極体７の側方（捲回軸に対して略直交する方向：図１および図２の上側）から電流を取り出すことができる。さらに、正極端子１１と負極端子１３との間にある熱溶着部２１には、後述する放圧弁２３が形成されている。そして、図２に示すように、放圧弁２３が形成された側の熱溶着部２１と電極体７との間には、当該電極体７の外周の一部を被覆した状態で、放圧補助部材１５が配置されている。
【００１７】
まず、捲回型電極体７について説明する。この電極体７は、長尺状の正極集電体の両面に正極活物質層が形成された正極シート３と、長尺状の負極集電体の両面に負極活物質層が形成された負極シート５と、二枚の長尺状のセパレータシート（図示せず）とを備える。これらのシートを、正極シート３、セパレータ、負極シート５、セパレータの順に積層し、捲回機等を用いて長尺方向に捲回する。この捲回体を径方向にプレスすることにより、偏平状に捲回された電極体７を作製することができる。このような捲回型電極体７において、正極シート３と負極シート５とは捲回軸方向に対して互いに位置をずらして積層されている。その結果、図２に模式的に示すように、電極体７の軸方向の一端７ａは主として正極シート３から構成され、軸方向の他端７ｂは主として負極シート５から構成されている。この電極体７の一端７ａにおいて、アルミニウム材料により板状に形成された正極端子１１の一端１１ａが正極シート３に接続（固定）されている。また、電極体７の他端７ｂにおいて、銅材料により板状（正極端子１１と同様の形状）に形成された負極端子１３の一端１３ａが負極シート５に接続（固定）されている。これらの端子１１，１３と電極体７との接続は超音波溶接等により実施することができる。
【００１８】
なお、正極シート３を構成する正極集電体としてはアルミニウム箔等を、負極シート５を構成する負極集電体としては銅箔等を用いることができる。上記正極活物質層を構成する正極活物質としては、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２等の、従来のリチウムイオン二次電池に用いられる正極活物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。上記負極活物質層を構成する負極活物質としては、アモルファスカーボン、グラファイトカーボン等の、従来のリチウムイオン二次電池に用いられる負極活物質の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。これらの活物質層には、従来公知の結着剤、導電化剤等を適宜含有させることができる。また、セパレータシートとしては、例えば多孔質ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）シートを用いることができる。
【００１９】
このような電極体７を収容している容器９は、二枚の絶縁フィルム１７，１９により構成され、それらの絶縁フィルム１７，１９を外周にわたって相互に熱溶着した熱溶着部２１により封止されている。熱溶着部２１には、捲回型電極体７の捲回軸に対して略直交する方向であって放圧補助部材１５に対向する中央部分に、熱溶着部２１の他の部分に比べて相対的に接着強度（ここでは熱溶着の強度）の低い部分である放圧弁２３が形成されている。放圧弁２３は、このように他の部分に比べて接着強度が低い結果、容器９の内圧が増大した際に絶縁フィルム１７，１９間の接着（熱溶着）が破れ易い構造となっており、ここから容器９内（例えば電極体７）で発生したガスを容器外に放出して内圧増大を防止することができる。なお、放圧弁２３の設置部位を上とすると、捲回型電極体７はその捲回軸が横倒しとなるようにして容器９に収容されている。また、容器９内には図示しない液状電解質（電解液）が収容されており、電極体７に含浸されている。使用する電解液は特に限定されず、例えばジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの７：３（質量比）混合溶媒に１ｍｏｌ／リットルのＬｉＰＦ６を溶解させたものを用いることができる。
【００２０】
次に、本実施例に係る放圧補助手段を構成する放圧補助部材１５について説明する。このような放圧補助部材１５の構成材料としては、蓄電素子の種類に応じて、その蓄電素子（本実施例ではリチウムイオン二次電池）を構成する電解質や蓄電素子の使用により生じる反応生成物に対して耐性を有する材料を適宜選択して用いることができる。通常は絶縁性材料を選択することが好ましい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）等が好ましく選択される。また、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド樹脂）、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン樹脂）等を用いてもよい。このような材料を通気可能に成形したものを放圧補助部材１５として用いることができる。例えば、厚み方向に貫通する孔、溝および／または外周の切欠きを有する形状としたものを用いることができる。あるいは、上記材料からなる多孔質体を用いてもよい。これにより、蓄電素子の過充電時等において容器内に発生し得るガスを放圧弁２３へと逃すためのガス抜き経路を、適切に確保することができる。
【００２１】
放圧補助部材１５の厚さは特に限定されない。一般に、放圧弁２３と電極体７との間に配置した放圧補助部材１５の厚さを大きくすると、電極体７の放圧弁２３方向への張り出し（進出）を強い押圧力で阻止し、優れた放圧弁２３の閉塞防止効果を発揮し得る。一方、放圧補助部材１５の厚さを過剰に大きくすると蓄電素子が大型化する傾向にある。これらのバランスから、電池および電極体のサイズによって異なり得るが、通常は放圧補助部材１５の厚さを凡そ０．２〜２ｍｍ程度とすることが適当である。また、放圧補助部材１５の幅は、捲回電極体７の張り出しを抑制し得る限り特に限定はないが、捲回電極体７（典型的には偏平状に捲回された電極体）の厚さに対して例えば０．５〜１．２倍程度とすることができる。また、放圧補助部材１５の長さは、本実施例のような一体形状の放圧補助部材１５では、電極体７の軸長とほぼ同等かやや短い程度の長さが好ましい。このことにより、容器９の内部空間において、捲回型電極体７の軸方向の両端付近に、容器９内で発生したガスが放圧補助部材の設置に阻害されることなく上方に抜ける隙間を確保することができる。なお、剛性の高い材料から形成された容器（例えば、後述する第２実施例のような金属製の角型容器）を用いる場合等には、蓄電素子の組み立てが容易であること等から、容器開口部の最大開口幅よりも放圧補助部材の幅を小さくすることが好ましい。
【００２２】
本実施例では、放圧補助部材１５として厚さ約０．５ｍｍのポリエチレンシートを用いた。放圧補助部材１５の幅は偏平状に捲回された電極体７の厚さとほぼ同等である。また、放圧補助部材１５の長さは、電極体７の両端に接続された正極端子１１と負極端子１３との間にほぼ収まる程度の長さである。この放圧補助部材１５には、気体の流通が可能な貫通孔またはスリット（図示せず）が多数設けられている。
【００２３】
次いで、正極端子１１および負極端子１３の接続された電極体７および放圧補助部材１５を容器９に収容して二次電池１を作製する方法について説明する。
図１および図２に示すように、容器９は二枚の長方形状の絶縁フィルム１７，１９からなる。図３にその断面を示すように、絶縁フィルム１７，１９の各々は、熱可塑性樹脂等からなる熱溶着層１７ａ，１９ａ、アルミニウム蒸着層１７ｂ，１９ｂ、および保護樹脂層１７ｃ，１９ｃをこの順に積層した構造を有する。これらの絶縁フィルム１７，１９を、互いの熱溶着層１７ａ，１９ａが向き合うように重ね合わせ、図１および図２に示すように、端子１１，１３の接続された電極体７をその間に挟む。このとき、両端子の一端２７，３１が絶縁フィルム１７，１９の間（合わせ目）から突出するように電極体７を配置する。そして、放圧補助部材１５を電極体７の軸方向に対して略垂直な方向であって正極端子１１と負極端子１３との間に配置し、二つの絶縁フィルム１７，１９を、その外周部に相当する熱溶着部２１において互いに熱溶着させる。これにより容器９が形成される。このとき、放圧弁２３に相当する部分は、絶縁フィルム１７，１９の熱溶着面積（その部分における熱溶着部２１の形成幅）を小さくすることで、その接着強度（熱溶着の強度）が熱溶着部２１の他の部分に比べて低くなるようにする。また、絶縁フィルム１７，１９の間に両端子１１，１３の他端１１ｂ，１３ｂが挟まれている部分では、絶縁フィルム１７、１９をその熱溶着部２１において両端子１１，１３の表面に熱溶着させるようにする。以上の手順によって図１および図２に示す構成の二次電池１が作製される。
【００２４】
このような二次電池１における本実施例の放圧補助部材１５の作用を説明する。例えば、二次電池１の過充電時等において容器９内でガスが発生する場合、電極体７の内部で発生したガスによって電極体７が膨張または変形することがある。本実施例のように電極体７が捲回型であってその捲回軸に対して略直交する方向に放圧弁２３が設けられた構成では、例えば捲回型電極体の捲回軸方向（図２の左右端）に放圧弁が設けられた構成に比べて、このような事象がより発生しやすい傾向にある。本実施例によると、かかる膨張または変形によって捲回型電極体７の外周面が放圧弁２３方向に張り出す（進行する）ようになったとしても、放圧弁２３と電極体７との間に配置された放圧補助部材１５が張り出してきた電極体７の外周面と当接し、その結果、電極体７を押圧してその放圧弁２３側への移動を阻止することができる。このことによって、電極体７が放圧弁２３を塞いでしまうことを未然に防止することができる。また、放圧補助部材１５に設けた貫通孔またはスリット（図示せず）によって、容器９内で生じたガスの放圧弁２３への移動が順調に行われ得る。
【００２５】
なお、本実施例の正極端子１１および負極端子１３においては、電極体７の捲回軸にほぼ直交する方向（ここでは図１および図２の上側）に正極端子１１および負極端子１３が延びているが、正極端子１１および負極端子１３はいずれの方向に延びていてもよい。例えば、本実施例の変更例である図４に示す蓄電素子１Ａのように、電極体７の軸方向の一端および他端（図４の左右方向）に正極端子１１および負極端子１３を、それぞれ電極体７の捲回軸方向に水平に接続し、それらの端子１１，１３が電極体７の軸方向において互いに反対方向に延びるように構成してもよい。
【００２６】
容器９の封止手段は熱溶着に限定されず、例えば接着剤等により封止してもよい。接着剤のタイプや組成は特に限定されず、例えばホットメルト型接着剤、エポキシ樹脂系接着剤等を用いることができる。また、上記実施例では容器９を絶縁フィルム製としたが、容器の材質はこれに限られない。例えば本実施例の変更例である図５に示す蓄電素子１Ｂのように、金属箔等の金属材料を袋状に形成して合わせ目（外周）を接着剤で接着し、その接着部分の一部の接着強度を他の部分よりも弱くして放圧弁２３を形成した金属製の容器９Ｂを使用して、第１実施例と同様の位置（放圧弁２３と電極体７の間）に放圧補助部材１５を配置してもよい。この場合、例えば電極体７の外周を図示しない絶縁シート（セパレータシートと同様のものでよい。）で覆うことにより、電極体７と金属製容器９Ｂとが導通することを回避することができる。
また、第１実施例の変更例である図６に示す蓄電素子１Ｃのように、円筒状に捲回された電極体７Ｃが金属製の円筒型容器９Ｃに収容された構成としてもよい。この場合にも、電極体７Ｃの捲回軸に直交する方向（円筒型容器９Ｃの外周壁）に、内圧上昇により容器９Ｃを開放し得る放圧弁２３Ｃ（例えば、円筒型容器９Ｃに設けられた図示しない貫通孔を弱く封止するシート状の封止部材等）を設け、電極体７Ｃの放圧弁２３Ｃに対向する外周を覆うように放圧補助部材１５Ｃを配置することにより、上記実施例と同様の効果を得ることができる。なお、図６では正極端子および負極端子の図示を省略している。
【００２７】
（第２実施例）
本実施例は、放圧補助手段として、正極端子および負極端子が電極体の外周に沿って延びる部分（フランジ部）と電極体外周との間に板状の放圧補助部材を配置したリチウムイオン二次電池の一例である。以下の説明では、第１実施例に係る部材と同様の機能を果たす部材については同じ符号を付し、その説明は省略する。図７は、本実施例に係る二次電池を示す分解斜視図である。また、図８は、図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
これらの図に示されるように、本実施例に係る二次電池４１は、捲回型電極体７と、電極体７を収容する偏平な直方体状（角型または平型ともいう。）の容器４３と、電極体７の軸方向両端部に接続された正極端子５０および負極端子６０とを備える。正極端子５０および負極端子６０は、電極体７の軸方向両端からそれぞれ電極体７の外周に沿って延びる正フランジ部５４および負フランジ部６４を有する。正フランジ部５４および負フランジ部６４と電極体７の外周との間には、板状の放圧補助部材７０が配置されている。
【００２８】
この容器４３はアルミニウム製であって、有底四角筒状のケース体４５と、ケース体４５の上端開口部を封止する蓋体４７とを備える。蓋体４７には、その中央部分に、薄肉に形成された放圧弁４９が設けられている。放圧弁４９の中央部には、特に薄肉に形成された線状の薄肉部４９ａが形成されており、容器４３内圧の増大により破れ易い構造となっている。これにより容器４３内で発生したガスを放出して内圧増大を防止することができる。また、放圧弁の設置部位を上とすると、捲回型電極体７はその捲回軸が横倒しとなるようにして（すなわち、放圧弁４９の設置部位が電極体７の捲回軸に対して略直交する方向となる姿勢で）容器４３に収容されている。なお、電極体７の外周は、図示しない絶縁シート（ここでは上述のセパレータシートと同じもの）により覆われている。これにより、電極体７と容器４３とが導通することを回避している。容器４３内には図示しない液状電解質（電解液）が収容されており、電極体７に含浸されている。
【００２９】
正極端子５０はアルミニウム材料から成形され、電極体７の軸方向の一端において偏平方向（すなわち図７の上下方向）に延びる正接触部５２と、電極体７の捲回軸に対して略直交する方向（ここでは図７および図８の上方向）に延びる正端子部５６と、正接触部５２と正端子部５６の間にあって電極体７の外周に沿って延びる正フランジ部５４とを有する。図８に示すように、正接触部５２のうち正フランジ部５４と反対側の端部は、電極体７の軸方向の端部で正極シート３に溶接等により接続されている。
一方、負極端子６０は、銅材料を正極端子５０とほぼ同形状に成形したものであって、負接触部６２、負フランジ部６４および負端子部６６を有する。この負極端子６０は、正極端子５０とほぼ対称形となるように電極体７に取り付けられている。図８に示すように、負接触部６２のうち負フランジ部６４と反対側の端部は、電極体７の軸方向の端部で負極シート５に溶接等により接続されている。
また、図８に示すように、正端子部５６および負端子部６６は、蓋体４７を貫通して容器４３の外方に延びている。これら正負の端子部５６，６６を介して、電極体７の側方（捲回軸にほぼ直交する方向）から電流を取り出すことができる。そして、正負のフランジ部５４，６４と電極体７の外周との間に放圧補助部材７０が配置されている。以下、この放圧補助部材７０につき説明する。
【００３０】
放圧補助部材７０の構成材料としては、第１実施例と同様なものを使用可能である。軟化温度が１２０℃以上である樹脂が好適に用いられる。このような材料を板状、シート状あるいはフィルム状等に成形したものを放圧補助部材として用いることができる。その放圧補助部材７０は、電極体７の蓋体４７に面する側（図８において上側）を被覆するように配置されている。放圧補助部材７０の幅は、偏平状に捲回された電極体７の厚さに対して例えば１〜１．２倍程度とすることができる。また、放圧補助部材７０の長さは、正フランジ部５４と負フランジ部６４との距離よりも長くすることが好ましい。例えば、捲回型電極体７の軸長とほぼ同等の長さとすることができる。
放圧補助部材７０の厚さは特に限定されないが、電極体７の外周と容器４３との隙間の８０％以下に相当する厚さとすることが好ましく、より好ましくは６０％以下、さらに好ましくは４０％以下である。この範囲の厚さであると、図８に矢印で示すように電極体７から発生したガスを図７に示す放圧弁４９へと容易に流通（移動）させるスペースを確保することができ、内圧の増加を適切に防止することができる。特に、放圧補助部材７０の厚さが上記隙間の４０％以下であると、ガスの放出がスムーズであり、内圧の増加防止効果に特に優れる。
【００３１】
本実施例では、放圧補助部材７０として厚さ約０．５ｍｍのポリプロピレンプレート（板状部材）を用い、電極体７と蓋体４７に約２ｍｍの隙間を設けた。また、放圧補助部材７０の幅は電極体７の厚さとほぼ同等とし、長さは電極体７の軸長とほぼ同等とした。
なお、この放圧補助部材７０は、電極体７の破片等の異物の通過を阻止し得る一方でガスを通過可能な形状、例えば厚み方向に貫通する適度な大きさの孔および／または外周の切欠きを有する形状とすることができる。これにより、電池の過充電時等において発生し得るガスを容器外部へと逃すためのガス抜き経路をより適切に確保することができる。
【００３２】
かかる構成の二次電池４１を製造する際には、例えば図７に示すように、まず電極体７と正極端子５０と負極端子６０と放圧補助部材７０とを組み立てる。また、両端子５０，６０のフランジ部５４，６４の上にそれぞれ絶縁部材８０を配置し、その上から蓋体４７を被せる。蓋体４７を貫通した端子部５６，６６の周囲に絶縁パッキン８２を配置し、ナット５８，６８をネジ止めして端子部５６，６６と蓋体４７との間をシールする。そして、蓋体４７と連結された電極体７等を、ケース体４５の上端開口部からその内部に収容する。その後、ケース体４５の上端開口部に蓋体４７をレーザ溶接等により取り付けて容器４３を構成する。このようにして二次電池４１を得ることができる。なお、液状電解質（電解液）は、蓋体４７に設けられた電解液注入孔（図示せず）を通じて容器４３内に注入され、電極体７に含浸される。また、図８では絶縁パッキン８２およびナット５８，６８の図示を省略している。
【００３３】
次に本実施例の放圧補助部材７０の作用を説明する。例えば二次電池４１の過充電時等において、電極体７がガス発生（特に電極体７の内部からのガス発生）によって膨張または変形してその外周面が放圧弁４９方向に張り出す（進行する）ようになったとき、放圧弁４９と電極体７との間に配置された放圧補助部材７０が張り出してきた電極体７の外周面と当接する結果、電極体７を押圧してその放圧弁４９側への移動を阻止することができる。このため、電極体７が放圧弁２３を塞いでしまうことを未然に防止することができる。また、図８中に矢印で示すように、電極体７と容器４３との隙間から、発生したガスを放圧弁４９へと流通（移動）させて外部へと逃すことができる。
また、本実施例の二次電池４１では、図示されるように放圧補助部材７０が電極体７の上面部分を被覆しているので、電極体７が物理的影響若しくは電気化学的影響を受けて破損した場合、その遊離生成物（例えば電極体の断片）の放圧弁４９方向への移動を阻止することができる。このため、当該遊離生成物が放圧弁２３を塞いでしまうことを未然に防止することができる。
なお、正極端子および負極端子が電極体の軸方向に対していずれの方向に設けられていてもよいことは、第１実施例と同様である。
【００３４】
（第３実施例）
本実施例は、放圧補助手段として、容器の電極体収容部分よりも放圧弁形成部分が窄まるように容器の一部を外部から拘束する形状の放圧補助部材を容器外に備えたリチウムイオン二次電池の一例である。
図９は本実施例に係る二次電池１００を示す正面図であり、図１０はそのＸ−Ｘ線断面図である。この二次電池１００は、第１実施例の放圧補助部材１５の代わりに本実施例の放圧補助部材９０を設けたこと以外は、実質的に前記第１実施例と同様の構成である。したがって、第１実施例に係る部材と同様の機能を果たす部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３５】
二次電池１００は、捲回型の電極体７と、この電極体７を収容する絶縁フィルム製の容器９と、電極体７の軸方向両端にそれぞれ一端が接続された正極端子１１および負極端子１３と、放圧補助部材９０とを備える。この放圧補助部材９０は、容器９の外側に配置されて、容器９の一部すなわち電極体７の側方部分（捲回軸に対して略直交する方向：図９〜図１０において上側）を拘束している。以下、放圧補助部材９０につきさらに詳細に説明する。
【００３６】
放圧補助部材９０は、二枚の長尺状の拘束部材９２と、これらを結合するボルト９４により構成される。これら二枚の拘束部材９２は、容器９の側方部９ａ（すなわち正極端子１１および負極端子１３が突出している側であって第１実施例と同様の放圧弁２３が設けられている側方部９ａ）を両サイドから挟むような状態で（図１０参照）、電極体７の捲回軸とほぼ平行に配置されている。その状態で、これら二枚の拘束部材９２は長手方向の両端付近においてボルト９４により締結されている。
なお、上記ボルト９４で締結されたときの２枚の拘束部材９２の間隔は、図１０によく示されるように、膨張もしくは変形した電極体７が放圧弁２３方向に張り出す（進行する）のを阻止し得る程度に容器９の側方部９ａを他の部分（電極体を収容している部分：例えば他の側方部分）よりも窄める（厚みが薄くなる）程度であればよい。一般に上記間隔が狭いほど電極体７の放圧弁２３方向への張り出し（進出）をより確実に阻止し得るが、同時に容器９内で発生したガスを速やかに放圧弁方向へ導き得るという観点からは、上記間隔は捲回型電極体７の厚さに対して例えば０．５〜１．０倍程度とすることが好ましい。また、拘束部材９２の長手方向の長さは、捲回型電極体７の軸長と同等かそれ以上とすることが好ましい。典型的には、本実施例のように、ボルトで締結された二枚の拘束部材９２間の間隔（幅）は、偏平状に捲回された電極体７の厚さの０．７〜０．９倍とすることができる。拘束部材９２の長手方向の長さは、例えば電極体７の軸長の０．８〜２倍（より好ましくは１．１〜１．５倍）とすることができる。
【００３７】
なお、正極端子１１および負極端子１３を電極体７に接続すること、および、容器９に電極体７を収容して二次電池１００を構築することは、第１実施例の放圧補助部材１５（図２参照）を容器９内に収容しない点を除いて、いずれも第１実施例と同様にすればよく、重複した説明は省略する。
そして、電極体７が収容された容器９に対し、上述した構成の放圧補助部材９０を配置する。まず、容器９の熱溶着部２１（放圧弁２３）が設けられた側（側方部９ａ）に、該容器９を挟んで二枚の拘束部材９２を、それらの長手方向が電極体７の捲回軸とほぼ平行になるように配置する。このとき、図９に示すように、拘束部材９２のうち電極体の捲回軸中心側（図９および図１０の下辺）の側端部９２ｂが熱溶着部２１（放圧弁２３）よりも上記捲回軸中心側に配置されるようにする。そして、放圧弁２３よりも捲回軸中心側において各拘束部材９２の側端部９２ｂを容器９（側方部９ａ）に外面から当接させ、これら二枚の締結部材９２を容器９よりも捲回軸方向の外方でボルト９４によって締結する。このことによって、図１０によく示されるように、容器９の側方部９ａを他の部分（電極体収容部分）よりも窄めて、所定の厚みに調整する（拘束する）ことができる。
【００３８】
本実施例の放圧補助部材９０の作用を説明する。例えば二次電池１００の過充電時等において、電極体７がガス発生によって膨張または変形してその外周面が放圧弁２３方向に張り出す（進行する）ようになったとき、二枚の放圧補助部材９０（拘束部材９２）が放圧弁２３よりも捲回軸中心側の容器９の幅を外側から拘束して容器９の一部（側方部分９ａ）を窄めていることから、図１０によく示されるように、その部分への電極体７への張り出し（進行）を阻止することができる。このため、電極体７が図９に示す放圧弁２３を塞いでしまうことを未然に防止することができる。一方、第２実施例と同様に、電極体７と容器９との隙間から、容器内で発生したガスを放圧弁２３へと逃すことができる。なお、正極端子および負極端子が電極体の軸方向のいずれの方向に設けられていてもよいことは、第１実施例と同様である。
【００３９】
（第４実施例）
本実施例は、容器（蓋体）に一体に形成された凸部が放圧補助手段としての放圧補助部材を構成し、その凸部に対応して形成される溝部によって通気路も確保されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池の一例である。図１１は、本実施例に係る二次電池の容器の一部に相当する蓋体１１０であって、電極体７に面する側（すなわち電池の内側：図８参照）からみた平面図である。図１２は図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
本実施例の二次電池は、第２実施例の放圧補助部材７０が配置される代わりに、放圧補助部材として、凸部１１６が形成された蓋体１１０が配置されている以外は、前記第２実施例と同様の構成である。以下、第２実施例に係る部材と同様の構造・機能を有する部材については同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
以下、蓋体１１０の構成について詳細に説明する。図１１および図１２に示すように、蓋体１１０の中央部分には薄肉に構成された放圧弁取付部１１１が設けられている。その放圧弁取付部１１１では蓋体１１０の電極体７に面する側（図１２の下側）が窪んでいる。また、放圧弁取付部１１１は開口部１１１ａを有し、この開口部１１１ａを閉塞するように放圧弁１１２が設置されている。放圧弁１１２の中心部は電極体７に面する側（図１２の下側）が窪んでおり、ここに特に薄肉に形成された線状薄肉部１１２ａが形成されて、容器内圧が増大した際に破れ易い構造となっている。これにより、容器内（例えば電極体）で発生したガスを放出して内圧増大を防止することができる。また、放圧弁取付部１１１の窪みに連なって、その窪みよりもやや小さい深さ（図１２参照）の溝部１１４が、蓋体１１０の長尺方向に放圧弁取付部１１１から線対称に三本づつ延びて、蓋体１１０の長尺方向の両端部よりも少し手前まで形成されている。溝部１１４の周囲は、溝部１１４よりも電極体７方向に隆起した（突出した）凸部１１６を構成している。
なお、溝部１１４の幅は、容器内で発生したガスを放圧弁１１２方向に誘導し得る程度であればよく特に限定されないが、電極体７の破片等の異物によって詰り難い程度の幅であることが好ましい。同様に、溝部１１４の深さは、ガスを放圧弁１１２方向に誘導し得る程度であればよく、異物によって詰り難い程度の深さであることが好ましい。また、図１１に示すように、溝部１１４は複数形成されていることが好ましい。
本実施例に係る二次電池は、第２実施例に係る放圧補助部材７０（図７，図８参照）を配置しない点、および、容器４３の蓋体４７を上述した本実施例に係る蓋体１１０に変更した点以外は、第２実施例と同様のプロセスにより製造することができる。
【００４１】
本実施例の放圧補助部材としての蓋体１１０の作用を説明する。例えば二次電池の過充電時等において、電極体７がガス発生によって膨張または変形してその外周面が放圧弁１１２方向に張り出す（進行する）ようになったとき、図１１に示すように蓋体１１０の下面に上述した凸部１１６が設けられている結果、当該凸部１１６が張り出してきた電極体７の外周面と当接し、その結果、電極体７を押圧してその移動を阻止することができる。このため、電極体７が容器（蓋体１１０）に設けられた放圧弁１１２を塞いでしまうことを未然に防止することができる。また、上述の溝部１１４によって、容器内で生じたガスの放圧弁１１２への移動は順調に行われ得る。本実施例の二次電池によれば、溝部１１４を設けることによって、ガス通路を確保しつつ電極体７と蓋体１１０との距離を比較的近づけることができる。このため、電池自体の体積効率を高め、その全体形状を小型化することができる。なお、正極端子および負極端子が電極体の軸方向のいずれの方向に設けられていてもよいことは、第１実施例と同様である。
【００４２】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、上記実施例ではリチウムイオン二次電池につき説明したが、本発明は蓄電素子全般、例えばニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池等の他の種類の二次電池や、電気二重層キャパシタ等の各種蓄電素子にも適用することができる。電極を構成する活物質、集電体および端子ならびにセパレータ等の材質や電解液の組成等は、蓄電素子の種類に応じて適当に選択され得る。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る二次電池を示す正面図である。
【図２】図１の前面の絶縁フィルムを省略した状態を示す説明図である。
【図３】第１実施例において使用した絶縁フィルムの積層構造を示す断面図である。
【図４】第１実施例の変形例を示す模式図である。
【図５】第１実施例の変形例を示す模式図である。
【図６】第１実施例の変形例を示す模式図である。
【図７】第２実施例に係る二次電池を示す分解斜視図である。
【図８】図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【図９】第３実施例に係る二次電池を示す正面図である。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】第４実施例に係る二次電池の蓋体１１０を示す平面図である。
【図１２】図１１におけるＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
１，４１，１００：リチウムイオン二次電池（蓄電素子）
７：捲回型電極体
９，４３：容器
１１，５０：正極端子
１３，６０：負極端子
１５，７０，９０：放圧補助部材
２１：熱溶着部
２３，４９，１１２：放圧弁
９２：拘束部材
９４：ボルト
１１０：蓋体（放圧補助部材）
１１４：溝部
１１６：凸部
【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】
2004319101.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004319101.tif 000011
【図１０】
2004319101.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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