(57)【要約】      （修正有）【課題】個々の蓄電装置の出力電圧を高めることができる方法を提供する。【解決手段】ケース２０内に収容される電極群１１を第１電極体３１及び第２電極体４１により構成し、第１電極体３１の第１負極集電部３３ｃと第２電極体４１の第２正極集電部４２ｃとをケース２０内で電気的に接続した。ケース２０内には第１電極体３１と反応する電解液Ｗ１が注入される第１注入空間６１と第２電極体と反応する電解液Ｗ２が注入される第２注入空間６２を区画するための区画壁５１を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１正極集電部を有する第１正極と、第１負極集電部を有する第１負極との間に第１セパレータを介在させて前記第１正極と前記第１負極との間を絶縁した状態で、これらを層状に積層してなる第１電極体と、
第２正極集電部を有する第２正極と、第２負極集電部を有する第２負極との間に第２セパレータを介在させて前記第２正極と前記第２負極との間を絶縁した状態で、これらを層状に積層してなる第２電極体と、
前記第１電極体と前記第２電極体との間に介在される絶縁体とを備える電極群が電解質と共にケースに収容され、
前記第１正極集電部は正極集電端子に電気的に接続されるとともに、前記第２負極集電部は負極集電端子に電気的に接続され、
前記第１負極集電部と前記第２正極集電部とが前記ケース内で電気的に接続されていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記第１負極集電部と前記第２正極集電部とが互いに重なるように配置されることで前記第１負極集電部と前記第２正極集電部とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
【請求項３】
前記第１正極集電部と前記第２負極集電部とが前記電極群の同じ側から突出していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の蓄電装置。
【請求項４】
前記第１正極集電部、前記第１負極集電部、前記第２正極集電部及び前記第２負極集電部は前記電極群の同じ側から突出していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項５】
前記電解質は電解液であるとともに、
前記絶縁体は、前記ケース内において、前記第１電極体と反応する前記電解液が注入される第１注入空間と、前記第２電極体と反応する前記電解液が注入される第２注入空間とを区画する区画壁であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
【請求項６】
前記蓄電装置は二次電池であることを特徴とする請求項１〜請求項５の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、電極体を備えた蓄電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電装置の一種である二次電池は、例えば特許文献１に開示されている。このような二次電池は、正極と負極との間にセパレータを介在させて、正極と負極との間をセパレータにより絶縁し、これらを交互に積層してなる積層型の電極体が、ケース内に電解液と共に収容されることで構成されている。
【０００３】
正極には正極集電部を集約してなる正極集電群が形成されている。正極集電群は正極集電端子と電気的に接続されるとともに、正極集電端子はケースに設けられた正極端子に電気的に接続されている。負極には負極集電部を集約してなる負極集電群が形成されている。負極集電群は負極集電端子と電気的に接続されるとともに、負極集電端子はケースに設けられた負極端子に電気的に接続されている。このように形成された二次電池が複数直列に接続されることで組電池が構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１６２４４３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、このような二次電池においては、個々の二次電池の出力電圧を高めたいという要望がある。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、個々の出力電圧を高め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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、第１正極集電部を有する第１正極と、第１負極集電部を有する第１負極との間に第１セパレータを介在させて前記第１正極と前記第１負極との間を絶縁した状態で、これらを層状に積層してなる第１電極体と、第２正極集電部を有する第２正極と、第２負極集電部を有する第２負極との間に第２セパレータを介在させて前記第２正極と前記第２負極との間を絶縁した状態で、これらを層状に積層してなる第２電極体と、前記第１電極体と前記第２電極体との間に介在される絶縁体とを備える電極群が電解質と共にケースに収容され、前記第１正極集電部は正極集電端子に電気的に接続されるとともに、前記第２負極集電部は負極集電端子に電気的に接続され、前記第１負極集電部と前記第２正極集電部とが前記ケース内で電気的に接続されていることを要旨とする。
【０００７】
この発明によれば、第１負極集電部と第２正極集電部とがケース内で電気的に接続されているため、第１電極体と第２電極体とが直列接続され、電極群の出力電圧を高めることができる。その結果として、個々の蓄電装置の出力電圧を高めることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１負極集電部と前記第２正極集電部とが互いに重なるように配置されることで前記第１負極集電部と前記第２正極集電部とが電気的に接続されていることを要旨とする。
【０００９】
この発明によれば、例えば、第１負極集電部と第２正極集電部とが重なっておらず、第１負極集電部と第２正極集電部とがずれた位置にあり、第１負極集電部と第２正極集電部とを接続部材を介して電気的に接続する場合に比べると、第１負極集電部と第２正極集電部とを容易に電気的に接続することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第１正極集電部と前記第２負極集電部とが前記電極群の同じ側から突出していることを要旨とする。
【００１１】
この発明によれば、第１正極集電部と第２負極集電部とが電極群の異なる側に突出している場合に比べると、ケース内における第１正極集電部と第２負極集電部の配置スペースを削減することができる。よって、ケース内における蓄電装置の性能を発揮する上で何ら寄与していない無駄なスペースを少なくすることができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記第１正極集電部、前記第１負極集電部、前記第２正極集電部及び前記第２負極集電部は前記電極群の同じ側から突出していることを要旨とする。
【００１３】
この発明によれば、第１負極集電部及び第２正極集電部が、第１正極集電部及び第２負極集電部と電極群の異なる側から突出している場合に比べると、ケース内における第１負極集電部及び第２正極集電部の配置スペースを削減することができる。よって、ケース内における蓄電装置の性能を発揮する上で何ら寄与していない無駄なスペースを少なくすることができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記電解質は電解液であるとともに、前記絶縁体は、前記ケース内において、前記第１電極体と反応する前記電解液が注入される第１注入空間と、前記第２電極体と反応する前記電解液が注入される第２注入空間とを区画する区画壁であることを要旨とする。
【００１５】
例えば、区画壁が存在しておらず、ケース内に電極群全体と反応する電解液が注入されているとすると、電極群の出力電圧が高められているために、電解液が電気分解してしまう虞がある。しかし、この発明によれば、区画壁により、第１電極体と反応する電解液と、第２電極体と反応する電解液とを分けることができるため、電解液が電気分解してしまうことを防止することができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記蓄電装置は二次電池であることを要旨とする。
この発明によれば、個々の二次電池の出力電圧を高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、個々の蓄電装置の出力電圧を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）は実施形態における二次電池の断面図、（ｂ）は図１（ａ）における１−１線断面図。
【図２】第１電極体及び第２電極体を示す斜視図。
【図３】電極群を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を車両（例えば産業車両や乗用車両）に搭載される二次電池に具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。なお、二次電池は、走行モータを駆動するために用いられる。
【００２０】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、二次電池１０は、電極群１１と、電極群１１を収容するアルミニウム製のケース２０とから構成されている。ケース２０は、一面に電極群１１が挿入可能な開口部２１ａが形成された有底矩形箱状をなすケース本体２１と、ケース本体２１の開口部２１ａを閉鎖する矩形板状の蓋２２とから構成されている。蓋２２の周縁から立設された４つの側壁のうちの一つの側壁である端子壁２３には、正極端子２３ａ及び負極端子２３ｂが外部に向けて突設されている。
【００２１】
図２に示すように、電極群１１は、第１電極体３１と第２電極体４１とから構成されている。第１電極体３１は、第１正極としての第１正極シート３２と第１負極としての第１負極シート３３との間にシート状の第１セパレータ３４を介在させて第１正極シート３２と第１負極シート３３とを絶縁し、これらを一定方向に複数枚積層して構成されている。すなわち、本実施形態の第１電極体３１は、第１正極シート３２、第１負極シート３３及び第１セパレータ３４それぞれを一定方向（積層方向）に複数枚積層してなる積層型の電極体である。
【００２２】
第１正極シート３２は、活物質が塗布されてなる第１正極活物質層３２ａと、活物質が塗布されていない第１正極未塗工部３２ｂとを有している。第１正極未塗工部３２ｂの端縁３２１ｂにおける第１正極シート３２の長手方向一端寄りからは第１正極集電部３２ｃが突出している。第１負極シート３３は、活物質が塗布されてなる第１負極活物質層３３ａと、活物質が塗布されていない第１負極未塗工部３３ｂとを有している。第１負極未塗工部３３ｂの端縁３３１ｂにおける第１負極シート３３の長手方向中央部からは第１負極集電部３３ｃが突出している。各第１正極シート３２は、各第１正極集電部３２ｃが重なるようにして一定方向に積層されるとともに、各第１負極シート３３は、各第１負極集電部３３ｃが重なるようにして一定方向に積層される。なお、第１正極シート３２の母材となる金属箔はアルミニウム箔であるとともに、第１負極シート３３の母材となる金属箔は銅箔である。
【００２３】
第２電極体４１は、第２正極としての第２正極シート４２と第２負極としての第２負極シート４３との間にシート状の第２セパレータ４４を介在させて第２正極シート４２と第２負極シート４３とを絶縁し、これらを一定方向に複数枚積層して構成されている。すなわち、本実施形態の第２電極体４１は、第２正極シート４２、第２負極シート４３及び第２セパレータ４４それぞれを一定方向（積層方向）に複数枚積層してなる積層型の電極体である。
【００２４】
第２正極シート４２は、活物質が塗布されてなる第２正極活物質層４２ａと、活物質が塗布されていない第２正極未塗工部４２ｂとを有している。第２正極未塗工部４２ｂの端縁４２１ｂにおける第２正極シート４２の長手方向中央部からは第２正極集電部４２ｃが突出している。第２負極シート４３は、活物質が塗布されてなる第２負極活物質層４３ａと、活物質が塗布されていない第２負極未塗工部４３ｂとを有している。第２負極未塗工部４３ｂの端縁４３１ｂにおける第１負極シート３３の長手方向他端寄りからは第２負極集電部４３ｃが突出している。各第２正極シート４２は、各第２正極集電部４２ｃが重なるようにして一定方向に積層されるとともに、各第２負極シート４３は、各第２負極集電部４３ｃが重なるようにして一定方向に積層される。なお、第２正極シート４２の母材となる金属箔はアルミニウム箔であるとともに、第２負極シート４３の母材となる金属箔は銅箔である。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、各第１正極集電部３２ｃは、それぞれ集約されて矩形板状をなす正極集電端子１９ａに例えば超音波溶接により接合されることで、正極集電端子１９ａに電気的に接続されている。各第２負極集電部４３ｃは、それぞれ集約されて矩形板状をなす負極集電端子１９ｂに例えば超音波溶接により接合されることで、負極集電端子１９ｂに電気的に接続されている。
【００２６】
図１（ｂ）に示すように、第１電極体３１と第２電極体４１との間には絶縁性を有する絶縁体としての区画壁５１が介在されている。区画壁５１は板状をなすとともに、例えばアルミナ等のセラミックスにより形成されている。区画壁５１は、第１電極体３１及び第２電極体４１よりも大きいサイズに形成されており、第１電極体３１及び第２電極体４１の四辺全てから外側にはみ出すようにして、第１電極体３１と第２電極体４１との間に介在されている。この区画壁５１が第１電極体３１と第２電極体４１との間に介在されていることにより、第１電極体３１と第２電極体４１との間での化学反応が起こらないようになっている。
【００２７】
図３に示すように、第１電極体３１及び第２電極体４１は、各第１負極集電部３３ｃと各第２正極集電部４２ｃとが重なるようにして配置される。各第１負極集電部３３ｃと各第２正極集電部４２ｃとは、第１正極集電部３２ｃと第２負極集電部４３ｃとの間において、第１正極集電部３２ｃ及び第２負極集電部４３ｃから同じ距離だけ離れた位置で重なり合っている。そして、図１（ｂ）に示すように、各第１負極集電部３３ｃ及び各第２正極集電部４２ｃは、区画壁５１の上方に向けてそれぞれ集約されて、区画壁５１の上方で互いに例えば超音波溶接により接合されることで電気的に接続されている。この各第１負極集電部３３ｃと各第２正極集電部４２ｃとの電気的接続により、第１電極体３１と第２電極体４１とが直列接続されている。各第１正極集電部３２ｃ、各第１負極集電部３３ｃ、各第２正極集電部４２ｃ及び各第２負極集電部４３ｃは、電極群１１の同じ側（端子壁２３に対向する電極群１１の端面）から同方向（一方向）に突出している。
【００２８】
このように構成された電極群１１は、電極群１１の積層方向が、蓋２２の内面２２１に直交するようにケース本体２１の開口部２１ａを介してケース本体２１内に収容されている。そして、第１正極シート３２の各第１正極集電部３２ｃと正極端子２３ａとが正極集電端子１９ａを介して電気的に接続されるとともに、第２負極シート４３の各第２負極集電部４３ｃと負極端子２３ｂとが負極集電端子１９ｂを介して電気的に接続されている。
【００２９】
さらに、蓋２２の内面２２１と、ケース本体２１の開口部２１ａ側の端面とがレーザー溶接により接合されて、ケース本体２１の開口部２１ａが蓋２２により塞がれて密閉される。また、区画壁５１は、ケース本体２１における端子壁２３と対向する壁２４に立設されるとともに、この区画壁５１により、ケース２０内が、第１電極体３１と反応する電解質としての電解液Ｗ１が注入される第１注入空間６１と、第２電極体４１と反応する電解質としての電解液Ｗ２が注入される第２注入空間６２とに区画されている。そして、ケース２０に設けられる一方の注液孔（図示せず）から第１注入空間６１に電解液Ｗ１が注入されるとともに、ケース２０に設けられる他方の注液孔（図示せず）から第２注入空間６２に電解液Ｗ２が注入されることで、二次電池１０が構成される。
【００３０】
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態の二次電池１０は、各第１負極集電部３３ｃと各第２正極集電部４２ｃとのケース２０内での電気的接続により、第１電極体３１と第２電極体４１とが直列接続されているため、電極群１１の出力電圧が高められている。その結果として、従来の二次電池に比べて、個々の二次電池１０の出力電圧が高められている。
【００３１】
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）ケース２０内に収容される電極群１１を第１電極体３１及び第２電極体４１により構成し、第１電極体３１の第１負極集電部３３ｃと第２電極体４１の第２正極集電部４２ｃとをケース２０内で電気的に接続した。よって、この第１負極集電部３３ｃと第２正極集電部４２ｃとの電気的接続により、第１電極体３１と第２電極体４１とが直列接続されるため、電極群１１の出力電圧を高めることができる。その結果として、個々の二次電池１０の出力電圧を高めることができる。
【００３２】
（２）第１負極集電部３３ｃと第２正極集電部４２ｃとを互いに重なるように配置することで第１負極集電部３３ｃと第２正極集電部４２ｃとを電気的に接続した。よって、例えば、第１負極集電部３３ｃと第２正極集電部４２ｃとが重なっておらず、第１負極集電部３３ｃと第２正極集電部４２ｃとがずれた位置にあり、第１負極集電部３３ｃと第２正極集電部４２ｃとを接続部材を介して電気的に接続する場合に比べると、第１負極集電部３３ｃと第２正極集電部４２ｃとを容易に電気的に接続することができる。
【００３３】
（３）第１正極集電部３２ｃと第２負極集電部４３ｃとを電極群１１の同じ側から突出させた。よって、第１正極集電部３２ｃと第２負極集電部４３ｃとが電極群１１の異なる側から突出している場合に比べると、ケース２０内における第１正極集電部３２ｃと第２負極集電部４３ｃの配置スペースを削減することができる。よって、ケース２０内における二次電池１０の性能を発揮する上で何ら寄与していない無駄なスペースを少なくすることができる。
【００３４】
（４）第１正極集電部３２ｃ、第１負極集電部３３ｃ、第２正極集電部４２ｃ及び第２負極集電部４３ｃを電極群１１の同じ側から突出させた。よって、第１負極集電部３３ｃ及び第２正極集電部４２ｃが、第１正極集電部３２ｃ及び第２負極集電部４３ｃと電極群１１の異なる側から突出している場合に比べると、ケース２０内における第１負極集電部３３ｃ及び第２正極集電部４２ｃの配置スペースを削減することができる。よって、ケース２０内における二次電池１０の性能を発揮する上で何ら寄与していない無駄なスペースを少なくすることができる。
【００３５】
（５）ケース２０内において、第１電極体３１と反応する電解液Ｗ１が注入される第１注入空間６１と、第２電極体４１と反応する電解液Ｗ２が注入される第２注入空間６２とを区画壁５１により区画した。例えば、区画壁５１が存在しておらず、ケース２０内に電極群１１全体と反応する電解液が注入されているとすると、電極群１１の出力電圧が高められているために、電解液が電気分解してしまう虞がある。しかし、本実施形態では、区画壁５１により、第１電極体３１と反応する電解液Ｗ１と、第２電極体４１と反応する電解液Ｗ２とを分けることができるため、電解液Ｗ１，Ｗ２が電気分解してしまうことを防止することができる。
【００３６】
（６）各第１正極集電部３２ｃを、第１正極未塗工部３２ｂの端縁３２１ｂにおける第１正極シート３２の長手方向一端寄りから突出させるとともに、各第２負極集電部４３ｃを、第２負極未塗工部４３ｂの端縁４３１ｂにおける第１負極シート３３の長手方向他端寄りから突出させた。これにより、電極群１１は、長手方向の両端側において、正極集電端子１９ａ及び負極集電端子１９ｂを介してケース２０に固定されているため、電極群１１がケース２０に対して傾き難く、ケース２０に対して電極群１１を安定して固定することができる。
【００３７】
（７）各第１負極集電部３３ｃと各第２正極集電部４２ｃとは、第１正極集電部３２ｃと第２負極集電部４３ｃとの間において、第１正極集電部３２ｃ及び第２負極集電部４３ｃから同じ距離だけ離れた位置で重なり合っている。よって、各第１負極集電部３３ｃ及び各第２正極集電部４２ｃと第１正極集電部３２ｃとの間、及び第１負極集電部３３ｃ及び第２正極集電部４２ｃと第２負極集電部４３ｃとの間を極力離すことができる。したがって、各第１正極集電部３２ｃと正極集電端子１９ａとの接続、各第２負極集電部４３ｃと負極集電端子１９ｂとの接続、及び各第１負極集電部３３ｃと各第２正極集電部４２ｃとの接続を容易なものとすることができる。
【００３８】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  実施形態において、区画壁５１を削除してもよい。この場合、第１電極体３１と第２電極体４１とを、例えば、第１負極シート３３と第２負極シート４３とがセパレータを介在させた状態で対向するように配置する必要がある。また、この場合、ケース２０内に注入される電解液を電極群１１の出力電圧に耐え得る電解液とするか、電解質として固体電解質もしくはゲル状電解質を用いるようにする。
【００３９】
○  実施形態において、第１負極集電部３３ｃ及び第２正極集電部４２ｃが、第１正極集電部３２ｃ及び第２負極集電部４３ｃと電極群１１の異なる側から突出していてもよい。
【００４０】
○  実施形態において、第１正極集電部３２ｃと第２負極集電部４３ｃとが電極群１１の異なる側から突出していてもよい。
○  実施形態において、各第１負極集電部３３ｃと各第２正極集電部４２ｃとを、例えば、ボルトにより締結することで電気的に接続してもよいし、各第１負極集電部３３ｃと各第２正極集電部４２ｃとを、かしめ部材によりかしめることで電気的に接続してもよい。
【００４１】
○  実施形態において、第１負極集電部３３ｃと第２正極集電部４２ｃとが重なっておらず、第１負極集電部３３ｃと第２正極集電部４２ｃとが互いにずれた位置に配置されていてもよい。この場合、第１負極集電部３３ｃと第２正極集電部４２ｃとを、例えば、接続部材を介して電気的に接続してもよい。
【００４２】
○  実施形態において、各第１負極集電部３３ｃのうちの一枚と、各第２正極集電部４２ｃうちの一枚とが、最低限、電気的に接続されていればよい。
○  実施形態において、例えば、帯状の正極シートと負極シートとの間に帯状のセパレータを介在させて、これらを捲回軸周りに渦捲き状に捲回して構成された捲回型の第１電極体及び第２電極体により電極群を構成してもよい。ここで、捲回型の電極体とは、正極シート、負極シート及びセパレータそれぞれが連続したものを層状に捲回してなる電極体のことである。また、例えば、積層型の第１電極体と捲回型の第２電極体とから電極群を構成してもよい。
【００４３】
○  実施形態では、第１正極、第１負極、第２正極及び第２負極として、シート状の第１正極シート３２、第１負極シート３３、第２正極シート４２及び第２負極シート４３を用いたが、これに限らず、例えば、所定量の厚みのある板状の正極及び負極を用いてもよい。
【００４４】
○  実施形態において、電解質として固体電解質もしくはゲル状電解質を用いてもよい。
○  本発明を、車両用の二次電池１０に具体化したが、これに限らず、車両用以外の二次電池に具体化してもよい。
【００４５】
○  本発明を、二次電池１０に具体化したが、これに限らず、例えば、電気二重層コンデンサ等の蓄電装置に具体化してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１０…蓄電装置としての二次電池、１１…電極群、１９ａ…正極集電端子、１９ｂ…負極集電端子、２０…ケース、３１…第１電極体、３２…第１正極としての第１正極シート、３２ｃ…第１正極集電部、３３…第１負極としての第１負極シート、３３ｃ…第１負極集電部、３４…第１セパレータ、４１…第２電極体、４２…第２正極としての第２正極シート、４２ｃ…第２正極集電部、４３…第２負極としての第２負極シート、４３ｃ…第２負極集電部、４４…第２セパレータ、５１…絶縁体としての区画壁、６１…第１注入空間、６２…第２注入空間、Ｗ１，Ｗ２…電解質としての電解液。
【図１】
2013251106.tif 000003
【図２】
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【図３】
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