(57)【要約】【課題】蓄電素子の膨れを吸収するにあたり、発電要素が外装体に収容された後、弾性体を外装体に固定する作業を廃止する。【解決手段】本発明の単電池Ｂは、金属箔表面に活物質層が形成された電極板を有する発電要素１０と、発電要素１０を収容する外装体３０と、発電要素１０と外装体３０の間に収容されたスペーサ４０と、を備え、外装体３０には、スペーサ４０を内部に収容して保持する膨出部３３が形成されている構成としたところに特徴を有する。このような構成によると、複数の単電池Ｂを並べて配設した場合に、単電池Ｂの膨れをスペーサ４０で吸収することができる。また、予めスペーサ４０が膨出部３３に保持された外装体３０に発電要素１０を収容するだけでよいため、発電要素１０が外装体３０に収容された後、スペーサ４０を外装体３０に固定する作業を廃止できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素と、
前記発電要素を収容する外装体と、
前記発電要素と前記外装体の間に収容された弾性体と、を備え、
前記外装体には、前記弾性体を内部に収容して保持する凹部が形成されている蓄電素子。
【請求項２】
前記外装体は、樹脂製のシートを袋状に成形したものであって、前記凹部は、前記外装体の一部を前記発電要素から遠ざかる方向に膨出させて形成されている請求項１に記載の蓄電素子。
【請求項３】
前記凹部はその開口部よりも前記内部側が広くなる形状とされ、前記弾性体は、前記凹部に収容されている請求項１または請求項２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記弾性体は、前記開口部の開口縁部に対して内部側から係合する係合部を有しており、この係合部は、前記弾性体の周方向に延びて形成されている請求項３に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記係合部は、前記弾性体の全周に亘って形成されている一方、前記開口部の開口縁部は、全周に亘って前記開口部の中心側に突出するように形成されている請求項４に記載の蓄電素子。
【請求項６】
電力を入出力するための電極端子を備え、
前記弾性体は、前記発電要素の外面のうち前記電極端子が配設された面に隣接する面に対面している請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の蓄電素子。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の蓄電素子である単電池。
【請求項８】
請求項７に記載の単電池が複数並んで配設されてなる組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電素子、単電池、および組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属箔表面に活物質層が形成された電極板を有する発電要素が、外装体に収容されてなる、電池や電気二重層キャパシタ等の電気化学装置が知られている（例えば下記特許文献１に記載）。外装体の側面における中央部には、樹脂製の樹脂板が接着により固定されている。このようにすると、複数の電気化学装置を並べて配設した場合に、隣り合う各電気化学装置の間に所定の隙間が形成されるため、各電気化学装置を冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２４５９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の電気化学装置では、発電要素が外装体に収容された後、この外装体の側面に樹脂板を固定する必要がある。なお、上記の電気化学装置は、その冷却を目的として樹脂板を用いているものの、蓄電素子の膨れを吸収すべく弾性体を用いる場合であっても、その弾性体を外装体に固定する手順は同様である。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、蓄電素子の膨れを吸収するにあたり、発電要素が外装体に収容された後、弾性体を外装体に固定する作業を廃止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の蓄電素子は、発電要素と、発電要素を収容する外装体と、発電要素と外装体の間に収容された弾性体と、を備え、外装体には、弾性体を内部に収容して保持する凹部が形成されている構成としたところに特徴を有する。
また、本発明は、上記の蓄電素子を単電池に適用してもよいし、この単電池が複数並んで配設されてなる組電池に適用してもよい。
【０００７】
このような構成によると、複数の蓄電素子を並べて配設した場合に、蓄電素子の膨れを弾性体で吸収することができる。ここで、蓄電素子を製造する際には、凹部の内部に弾性体を収容して保持しておくことができるため、予め弾性体が保持された外装体に発電要素を収容するだけでよい。したがって、発電要素が外装体に収容された後、弾性体を外装体に固定する作業を廃止できる。
【０００８】
本発明の実施の態様として、以下の構成が好ましい。
外装体は、樹脂製のシートを袋状に成形したものであって、凹部は、外装体の一部を発電要素から遠ざかる方向に膨出させて形成されている構成としてもよい。
このような構成によると、樹脂製のシートを袋状に成形して外装体を形成する際に凹部を形成することができる。
【０００９】
凹部はその開口部よりも内部側が広くなる形状とされ、弾性体は、凹部に収容されている構成としてもよい。
このような構成によると、凹部の内部側が開口部よりも広くなるように形成されているため、弾性体を凹部の内部に収容するだけで、弾性体を外装体に固定することができる。
【００１０】
弾性体は、開口部の開口縁部に対して内部側から係合する係合部を有しており、この係合部は、弾性体の周方向に延びて形成されている構成としてもよい。
このような構成によると、係合部が弾性体の周方向に延びているため、係合部を広い範囲で開口部の開口縁部に係合させることができる。したがって、外装体に対する弾性体の保持力を向上させることができる。
【００１１】
係合部は、弾性体の全周に亘って形成されている一方、開口部の開口縁部は、全周に亘って開口部の中心側に突出するように形成されている構成としてもよい。
このような構成によると、係合部および開口部の開口縁部がそれぞれ全周に亘って形成されているため、これらを全周に亘って係合させることができる。したがって、外装体に対する弾性体の保持力をより向上させることができる。
【００１２】
電力を入出力するための電極端子を備え、弾性体は、発電要素の外面のうち電極端子が配設された面に隣接する面に対面している構成としてもよい。
このような構成によると、複数の蓄電素子を並べて配設した場合に、電極端子が配設された面を同じ向き（例えば上向き）に設置することができるため、各蓄電素子を直列ないし並列に接続しやすくなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、蓄電素子の膨れを吸収するにあたり、発電要素が外装体に収容された後、弾性体を外装体に固定する作業を廃止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】単電池の斜視図
【図２】組電池の正面図
【図３】組電池の平面図
【図４】外装体および弾性体の内部構造を正面から見た断面図
【図５】外装体および弾性体の内部構造を上方から見た断面図
【図６】図４の要部拡大断面図
【図７】展開状態における外装体の平面図
【図８】電池本体の分解斜視図
【図９】単電池の分解斜視図
【図１０】他の実施形態における弾性体の周辺構造を示す要部拡大断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜実施形態＞
本発明の実施形態を図１ないし図９の図面を参照しながら説明する。本実施形態における蓄電素子は、電気自動車やハイブリット自動車等の車両に搭載される非水電解質二次電池の一種である大型リチウムイオン電池（以下、単に単電池Ｂと称する）である。この単電池Ｂは、図９に示すように、電池本体Ｂ１と、外装体３０と、スペーサ４０とを備えて構成されている。この電池本体Ｂ１は、スペーサ４０とともに外装体３０内に収容されている。電池本体Ｂ１は、扁平型をなす発電要素１０が、図８に示す角形のセルケース２８に収容されてなる角型電池であり、セルケース２８内には電解液が充填されている。以下、各構成部材において、図２の上側を上方、下側を下方として説明する。
【００１６】
発電要素１０は、図８に示すように、正極板と負極板の間にセパレータを挟んで重ね合わせたものを、ポリエチレン製の長方形状をなす巻芯１１を中心にして巻回したものである。正極板は、帯状をなすアルミニウム箔の表面に正極活物質層が形成されたものであり、その長手方向に延びる一方の縁には、正極活物質層が形成されずにアルミニウム箔が露出した正極集電箔１２が形成されている。また、負極板は、帯状をなす銅箔の表面に負極活物質層が形成されたものであり、その長手方向に延びる一方の縁には、負極活物質層が形成されずに銅箔が露出した負極集電箔１３が形成されている。
【００１７】
正極板と負極板は、正極集電箔１２と負極集電箔１３が反対側に配される向きで、かつ正極集電箔１２がセパレータおよび負極板よりも外側に配され、また負極集電箔１３がセパレータおよび正極板よりも外側に配されるように重ねられて巻回されている。これにより、発電要素１０の幅方向における一端側（正極側）には、正極集電箔１２のみが積層して突設され、他端側（負極側）には、負極集電箔１３のみが積層して突設されている。
【００１８】
正極集電箔１２および負極集電箔１３は、それぞれ上下方向に長い長円形状に巻回されており、そのうち上下方向に直線状に延びる側面部分１２Ａ，１３Ａが、後述する正極集電体２４または負極集電体２５に溶着される溶着部とされている。正極集電箔１２には、正極端子２２に接続された正極集電体２４が接続され、負極集電箔１３には、負極端子２３に接続された負極集電体２５が接続されている。各集電体２４，２５は、それぞれ大きな電流容量が得られるように十分な厚さを有する金属板からなるものであり、正極集電体２４は、例えばアルミニウム合金板からなり、負極集電体２５は、例えば銅板合金板からなる。また、各端子２２，２３は、非導電性の蓋体２１によって一体に組み付けられている。
【００１９】
正極集電体２４は、正極集電箔１２の各側面部分１２Ａ，１２Ａに接続される一対の脚部２４Ａ，２４Ａを備えている。一方、負極集電体２５は、負極集電箔１３の各側面部分１３Ａ，１３Ａに接続される一対の脚部２５Ａ，２５Ａを備えている。正極集電体２４の各脚部２４Ａ，２４Ａは、互いの板面が対向する向きで配され、細長い形状をなして上下方向に延びている。同様に、負極集電体２５の各脚部２５Ａ，２５Ａも、互いの板面が対向する向きで配され、細長い形状をなして上下方向に延びている。各脚部２４Ａ，２５Ａは、複数のクリップ２７によって各集電箔１２，１３の各側面部分１２Ａ，１３Ａに密着させた状態で、超音波溶接等の溶着手段によって溶着を行うことにより、各側面部分１２Ａ，１３Ａに対して導通可能に接続されている。
【００２０】
外装体３０は、図９に示すように、上面側が開放された袋状の容器体３１を備えて構成されている。この容器体３１は、絶縁性の樹脂製のシート（例えば、絶縁チューブ）からなり、このシートは、熱によって収縮する特性を備えている。
【００２１】
電力を入出力するための正極端子２２および負極端子２３は、蓋体２１を貫通して上方に突出している。容器体３１の側面３２における中央部には、膨出部３３が形成されている。膨出部３３は、容器体３１を構成する樹脂製のシートの一部を膨出させるようにしてシート真空成形したものである。例えば、図７に示すように、展開状態にあるシート状の容器体３１の一方の側面３２に膨出部３３を予め形成しておき、各側面３２，３２を対向させるように折り曲げて袋状に成形するとともに、側面３２の両側にそれぞれ配された各接合部３６，３６を熱溶着させることによって袋状の容器体３１に成形される。
【００２２】
各単電池Ｂは、図２および図３に示すように、各側面３２を対面させる向きに並んで配設されており、複数の単電池Ｂの各端子２２，２３を直列ないし並列に接続することによって組電池ＡＢが構成されている。膨出部３３は、各単電池Ｂの両側面３２，３２のいずれか一方に設けられており、各単電池Ｂの膨出部３３が同じ向きを向くようにして各単電池Ｂが配設されている。したがって、隣り合う各単電池Ｂは、対向する各側面３２，３２が所定の間隔を空けて配され、かつ、膨出部３３において互いに接触することになる。
【００２３】
膨出部３３は、詳細には図６に示すように、発電要素１０側に開口する形態をなし、側面３２の一部を発電要素１０から遠ざかる方向に膨出させて形成されている。言い換えると、膨出部３３は、発電要素１０に近い開口部３４を有し、この開口部３４よりも内部側が広くなる形状（あり溝状）とされ、開口部３４の開口縁部３４Ａが全周に亘って開口部３４の中心側に突出するように形成されている。膨出部３３のうち開口部３４と反対側に配された奥壁３５は平面状とされている。奥壁３５は、図２もしくは図３に示すように、この奥壁３５が設けられた容器体３１に隣接する容器体３１の側面３２に面接触するようになっている。
【００２４】
膨出部３３の内部には、ゴム等の弾性部材からなるスペーサ４０が収容されている。このスペーサ４０は、略方形のブロック状をなし、膨出部３３の開口部３４側に配される内側面４１よりも奥壁３５側に配される外側面４２の方が一回り大きくなるように形成されている。また、スペーサ４０における内側面４１と外側面４２との間に全周に亘って配された周面４３は、図４および図５に示すように、奥壁３５側から開口部３４側に向かうほどスペーサ４０の軸心側（内側面４１の中心と外側面４２の中心とを結ぶ軸線側）に近づくように傾斜するテーパ状の傾斜面とされている。
【００２５】
スペーサ４０の外側面４２は、膨出部３３の開口部３４よりも一回り大きめに形成され、スペーサ４０の内側面４１は、膨出部３３の開口部３４よりも一回り小さめに形成されている。また、スペーサ４０の外側面４２が膨出部３３の奥壁３５に当接した状態では、スペーサ４０の内側面４１が膨出部３３の開口部３４に配されて発電要素１０の側面に当接可能とされている。さらに、スペーサ４０の外側面４２および周面４３は、膨出部３３の内部形状にほぼ沿う形状とされている。したがって、スペーサ４０は、膨出部３３の内部にほぼ適合して収容され、周面４３が開口部３４の開口縁部３４Ａに対して内側から係合することで膨出部３３の内部に保持されている。この結果、スペーサ４０の内側面４１は、発電要素１０の外面のうち各端子２２，２３が配設された面（上面）に隣接する面（側面）に対面する配置で保持される。
【００２６】
本実施形態は以上のような構成であって、続いてその作用を説明する。まず、樹脂製のシートを所定の形状に打ち抜き、この打ち抜かれたシートにシート真空成形を施すことによって図７に示す膨出部３３を膨出成形する。ここで、膨出部３３にスペーサ４０を嵌め込む。スペーサ４０はゴム材であるため、弾性変形しながら開口部３４を通過し、外側面４２が奥壁３５に当接するまでスペーサ４０を押し込む。すると、スペーサ４０の周面４３が開口部３４の開口縁部３４Ａに内側から係合し、スペーサ４０が膨出部３３の内部に収容されて保持される。
【００２７】
次に、電池本体Ｂ１を包み込むようにしてシート状の容器体３１の各側面３２，３２を折り曲げるとともに、各接合部３６を熱溶着させることにより、袋状の容器体３１が成形され、図１に示す単電池Ｂが完成する。このような成形方法によると、容器体３１を成形した後にスペーサ４０を粘着テープなどで貼り付ける必要がないため、スペーサ４０の取り付け作業が簡易になり、生産性を向上させることができる。また、スペーサ４０を容器体３１に貼り付けるにあたって、粘着テープ等を用いる必要がないため、部品コストを低減させることができる。
【００２８】
この後、図２に示すように、複数の単電池Ｂが所定の間隔を空けて並設され、各端子２２，２３を直列ないし並列に接続することにより組電池ＡＢが構成される。組電池ＡＢの状態では、各膨出部３３の奥壁３５が、隣接する単電池Ｂの側面３２に当接している。ここで、各単電池Ｂに繰り返し充放電が行われると、各単電池Ｂが膨れることになる。その場合であっても、各スペーサ４０が膨れを吸収することになるため、単電池Ｂの膨張に伴う組電池ＡＢの膨れを規制できる。
【００２９】
また、単電池Ｂが、強い振動や衝撃を受けた場合には、比較的重量の大きい電池本体Ｂ１が、外装体３０内において変位しようとする。すると、電池本体Ｂ１はスペーサ４０に当接し、スペーサ４０は電池本体Ｂ１に押されて膨出部３３の奥壁３５に当接する。したがって、単電池Ｂが強い振動や衝撃を受けた場合であっても、各集電体２４，２５が変形して各集電箔１２，１３に亀裂が生じる等の事態を防ぐことができるから、高い耐振動性および耐衝撃性を実現することができる。
【００３０】
以上のように本実施形態では、複数の単電池Ｂを並べて配設した場合に、各電池本体Ｂ１の膨れをスペーサ４０で吸収することができる。ここで、単電池Ｂを製造する際には、膨出部３３の内部にスペーサ４０を収容して保持しておくことができるため、予めスペーサ４０が保持された外装体３０に発電要素１０を収容するだけでよい。したがって、発電要素１０が外装体３０に収容された後、スペーサ４０を外装体３０に固定する作業を廃止できる。
【００３１】
また、容器体３１の一部を膨出させるように膨出部３３を成形しているから、樹脂製のシートを袋状に成形して容器体３１を形成する際に膨出部３３を形成することができる。また、膨出部３３の内部側が開口部３４よりも広くなるように容器体３１を形成したから、スペーサ４０を膨出部３３の内部に収容するだけで、スペーサ４０を容器体３１に固定することができる。また、スペーサ４０の周面４３および開口部３４の開口縁部３４Ａがそれぞれ全周に亘って形成されているため、周面４３と開口縁部３４Ａを全周に亘って係合させることができる。したがって、容器体３１に対するスペーサ４０の保持力をより向上させることができる。
【００３２】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、蓄電素子の一例として非水電解質二次電池を示したが、これに限らず、蓄電素子は、例えば、リチウムイオンキャパシタのような電気化学現象を伴うキャパシタであってもよい。
【００３３】
（２）上記実施形態では、電池本体Ｂ１の発電要素１０は、セパレータを挟んで重ね合わせられた正極板と負極板とが巻回されて扁平形状に形成されたものとされているが、これに限らず、例えば、発電要素は、セパレータを挟んで重ね合わせられた正極板と負極板とが巻回されて円筒形状等の他の形状に形成されたものであってもよく、また、正極板と負極板とが巻回されずに積層されてなる積層型のものであってもよい。
【００３４】
（３）上記実施形態では、本発明を、一の発電要素１０を備えた単電池Ｂに適用した例を説明したが、これに限らず、本発明は、二以上の発電要素を備えた単電池にも適用することができる。
【００３５】
（４）上記実施形態では、容器体３１の一部を膨出させて膨出部３３を形成しているものの、本発明によると、図１０に示すように、容器体の一部を膨出させることなく、厚みのある容器体３１の内面側に凹み３７を設け、この凹み３７にスペーサ４０を収容してもよい。
【００３６】
（５）上記実施形態では、スペーサ４０の周面４３と開口部３４の開口縁部３４Ａを係合させることで、スペーサ４０を膨出部３３の内部に保持しているものの、本発明によると、スペーサを弾性変形させながら膨出部の内部に圧入する等して膨出部の内部にスペーサを保持してもよい。この場合、膨出部は、開口部の径寸法を維持したまま内部側に凹む形態としてもよい。
【００３７】
（６）上記実施形態では、開口部３４の開口縁部３４Ａおよびスペーサ４０の周面４３がそれぞれ全周に亘って形成されているものの、本発明によると、開口部の開口縁部あるいはスペーサの周面のいずれか一方を周方向に沿って間欠的に設けてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０…発電要素
３０…外装体
３３…膨出部（凹部）
３４…開口部
３４Ａ…開口縁部
４０…スペーサ（弾性体）
４３…周面（係合部）
ＡＢ…組電池
Ｂ…単電池（蓄電素子）
【図１】
2013093225.tif 000003
【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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