(57)【要約】【課題】コスト削減を図ることができる蓄電装置、及びその蓄電装置が搭載された車両を提供すること。【解決手段】二次電池は電極体１４を備えている。電極体１４は、負極シート２２と当該負極シート２２を挟む一対のセパレータ２３とからなる長尺重畳体２０と、複数の正極シート２１とから構成されている。長尺重畳体２０は折り畳まれたつづら折り形状をなしており、各正極シート２１は、長尺重畳体２０の間に挟まれている。ここで、負極シート２２における長尺重畳体２０の各曲がり部２０ａを構成する部位の外周面２２ａそれぞれに、負極活物質層４２が塗布されていない未塗工部８０が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極シート、負極シート及びシート状のセパレータを有する電極体を備えた蓄電装置において、
前記負極シートは、両面に負極活物質層が塗布され、一方に長く延びた長尺形状をなしており、
前記正極シートは、少なくとも一方の面に正極活物質層が塗布され、前記電極体に複数枚設けられており、
前記セパレータは、一方に長く延びた長尺形状をなしており、
前記負極シートと、当該負極シートを両面から挟む一対の前記セパレータとによって長尺重畳体が構成され、
前記長尺重畳体は、曲がり部と直線部とが交互に設けられる折り畳まれたつづら折り形状をなしており、
前記各正極シートは、前記長尺重畳体の隣り合う直線部の間に挟まれた状態で積層されており、
前記長尺重畳体の前記各曲がり部における前記負極シートの外周面それぞれに、前記負極活物質層が塗布されていない未塗工部が形成され、前記長尺重畳体の前記各曲がり部における前記負極シートの内周面それぞれに、前記負極活物質層が塗布されていることを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
前記負極活物質層は、前記長尺重畳体の前記各曲がり部における前記負極シートの内周面それぞれにおいて全面に亘って塗布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】
前記蓄電装置は二次電池であ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】
蓄電装置が搭載された車両であって、
前記蓄電装置として請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の蓄電装置が搭載されていることを特徴とする車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電装置及び蓄電装置が搭載された車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）やＰＨＶ（Ｐｌｕｇ  ｉｎ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの車両には、走行用モータへの供給電力を蓄える蓄電装置としての二次電池が搭載されている。二次電池は、例えば両面に活物質層が塗布された正極シート及び負極シートを有し、これらがセパレータを間に挟んだ状態で積層されている電極体を備えている。この電極体の積層態様として、例えば特許文献１には、一方に長く延びた長尺形状の負極シートと、当該負極シートを挟むものであって長尺形状の一対のセパレータとからなる長尺重畳体を折り畳む態様が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４０７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上記のように長尺重畳体を折り畳む態様の場合、負極シートが長尺形状である関係上、複数の正極シート及び複数の負極シートを交互に枝葉積層する態様と比較して、負極活物質層の塗布領域が大きくなり易い。このため、負極活物質量が増大し、コストの増大が懸念される。
【０００５】
本発明は、上述した事情を鑑みてなされたものであり、コスト削減を図ることができる蓄電装置、及びその蓄電装置が搭載された車両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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、正極シート、負極シート及びシート状のセパレータを有する電極体を備えた蓄電装置において、前記負極シートは、両面に負極活物質層が塗布され、一方に長く延びた長尺形状をなしており、前記正極シートは、少なくとも一方の面に正極活物質層が塗布され、前記電極体に複数枚設けられており、前記セパレータは、一方に長く延びた長尺形状をなしており、前記負極シートと、当該負極シートを両面から挟む一対の前記セパレータとによって長尺重畳体が構成され、前記長尺重畳体は、曲がり部と直線部とが交互に設けられる折り畳まれたつづら折り形状をなしており、前記各正極シートは、前記長尺重畳体の隣り合う直線部の間に挟まれた状態で積層されており、前記長尺重畳体の前記各曲がり部における前記負極シートの外周面それぞれに、前記負極活物質層が塗布されていない未塗工部が形成され、前記長尺重畳体の前記各曲がり部における前記負極シートの内周面それぞれに、前記負極活物質層が塗布されていることを特徴とする。
【０００７】
かかる発明によれば、負極シートと一対のセパレータとからなる長尺重畳体を折り畳み、その長尺重畳体の隣り合う直線部間に正極シートが配置される。
上記のように長尺重畳体を折り畳む構成においては、その構造上曲がり部が形成される。そして、各曲がり部における負極シートの外周面それぞれに未塗工部が形成されているため、負極活物質層の塗布領域が小さくなっている。これにより、負極活物質層に係る材料コストの削減を図ることができ、これを通じて蓄電装置のコスト削減を図ることができる。
【０００８】
また、各曲がり部における負極シートの内周面それぞれには負極活物質層が塗布されているため、各正極シートの正極活物質層における曲がり部側の側面の少なくとも一部が負極活物質層によって覆われている。よって、正極活物質層において負極活物質層と対向しない領域が形成されにくい。これにより、上記対向しない領域が形成されることに起因して、電気伝導に係るイオンの析出物が発生することを抑制することができる。よって、析出物の抑制と、負極活物質層の塗布領域の削減との両立を図ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記負極活物質層は、前記長尺重畳体の前記各曲がり部における前記負極シートの内周面それぞれにおいて全面に亘って塗布されていることを特徴とする。かかる発明によれば、各正極シートの正極活物質層における曲がり部側の側面全体が負極活物質層によって覆われている。これにより、析出物の発生を、より好適に抑制することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、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４に記載の発明は、蓄電装置が搭載された車両であって、前記蓄電装置として請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の蓄電装置が搭載されていることを特徴とする。かかる発明によれば、例えば車両に、蓄電装置に蓄電された電力を用いて駆動する走行用モータを搭載することにより、車両の走行が可能となる。かかる構成において、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の蓄電装置を適用することにより、蓄電装置のコスト削減を通じて、車両のコスト削減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、コスト削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】二次電池の斜視図。
【図２】（ａ）は正極シートの正面図であり、（ｂ）は長尺重畳体の正面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図。
【図３】電極体の断面図及び一部拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る蓄電装置の一実施形態について図１〜図３を用いて説明する。本蓄電装置は、車両（自動車及び産業用車両）に複数搭載されており、車両に搭載された走行用モータ（電動機）を駆動するのに用いられる。なお、図１においてケース１１の一部を破断して示し、図３においては、一部拡大図を除き、長尺重畳体２０のハッチングを省略して示す。また、長尺重畳体２０及び正極シート２１を実際よりも厚く示す。
【００１４】
蓄電装置としての二次電池１０はリチウムイオン二次電池であり、図１に示すように、その外郭を構成する金属製のケース１１を備えている。ケース１１は、四角箱状の容器１２と、容器１２の開口部分を塞ぐ矩形平板状の蓋１３とからなる。このため、二次電池１０は、その外郭が角型をなしている。
【００１５】
ケース１１には、充放電要素としての電極体１４と電解質（図示略）とが収容されている。電極体１４は、図３に示すように、複数の帯状（長尺形状）部材が重なって長尺形状（帯状）に形成された長尺重畳体２０と、複数の正極シート２１とから構成されている。長尺重畳体２０は、一方に長く延びた長尺形状の負極シート２２と、一方に長く延びた長尺形状をなし、負極シート２２を挟む一対のセパレータ２３とから構成されている。
【００１６】
正極シート２１及び負極シート２２について詳細に説明すると、正極シート２１は、図２（ａ）に示すように、矩形状（詳細には長方形状）に形成されている。また、図２（ａ），（ｂ）に示すように、正極シート２１の一辺の長さ（短手方向の長さ）と負極シート２２（及びセパレータ２３）の幅（短手方向の長さ）とは同一となっている。また、図３に示すように、正極シート２１は、正極金属箔（例えばアルミニウム）３１と、当該正極金属箔３１の両面に塗布された正極活物質層３２とを備えている。負極シート２２は、負極金属箔（例えば銅箔）４１と、当該負極金属箔４１の両面に塗布された負極活物質層４２とを備えている。
【００１７】
図３に示すように、電極体１４は、長尺重畳体２０の間に各正極シート２１が挟み込まれた状態で積層されて構成されている。具体的には、長尺重畳体２０は積層方向に向かって折り畳まれる（ジグザグ状に折り返す）ことによりつづら折り形状をなしている。長尺重畳体２０が折り畳まれることによって、長尺重畳体２０において積層方向及び幅方向に直交する方向（折り返し方向）の両端に複数の曲がり部２０ａが形成され、その各曲がり部２０ａを底部とする複数の溝部２０ｂが形成されている。そして、当該各溝部２０ｂに各正極シート２１が挟み込まれている。換言すれば、長尺重畳体２０において隣り合う直線部２０ｃ間に各正極シート２１が配置されている。この場合、長尺重畳体２０において正極シート２１と対向する部位、すなわち長尺重畳体２０の直線部２０ｃは充放電に寄与する。一方、長尺重畳体２０において正極シート２１と対向しない部位、詳細には曲がり部２０ａは充放電に寄与しない。
【００１８】
なお、図面の都合上、図３等に示すように、長尺重畳体２０の積層数は１０層となっているが、実際にはそれ以上の積層数となっている。
ちなみに、正極シート２１は、その全体が長尺重畳体２０によって挟まれている。具体的には、図１に示すように、正極シート２１は、その一辺方向（短手方向）が長尺重畳体２０の幅方向（短手方向）と一致するように長尺重畳体２０の間に配置されている。そして、図３に示すように、長尺重畳体２０の直線部２０ｃの長さは正極シート２１の他辺の長さ（長手方向の長さ）Ｌ１と同一になっている。これにより、正極シート２１の正極活物質層３２の全面が、長尺重畳体２０と対向している。この場合、１の曲がり部２０ａから次の曲がり部２０ａまでの距離は正極シート２１の他辺の長さＬ１と一致する。
【００１９】
図１に示すように、電極体１４は、蓋１３に設けられた正極端子５１及び負極端子５２と電気的に接続されている。具体的には、図２（ａ）に示すように、正極シート２１の周縁の一部には、正極金属箔３１を延出させて形成された正極集電タブ６１が設けられている。正極集電タブ６１は、両面に正極活物質層３２が塗布されておらず金属箔が露出している。また、図２（ｂ）に示すように、負極シート２２の周縁の一部には、負極金属箔４１を延出させて形成された負極集電タブ６２が設けられている。負極集電タブ６２は、両面に負極活物質層４２が塗布されておらず金属箔が露出している。
【００２０】
ここで、正極集電タブ６１は、正極シート２１の他辺方向の周縁のうち一方側に設けられている。このため、図１に示すように、電極体１４における蓋１３側の端部１４ａの一方側に複数の正極集電タブ６１が集合している。一方、負極集電タブ６２は、図１及び図２（ｂ）に示すように、長尺重畳体２０が正極シート２１を挟んで折り畳んだ状態において、電極体１４の端部１４ａの他方側（正極集電タブ６１とは反対側）に集合するように、負極シート２２の長手方向の周縁に所定の間隔を隔てて複数形成されている。
【００２１】
また、図１に示すように、ケース１１内には、正極端子５１と正極集電タブ６１とを接続する正極電極７１が設けられているとともに、負極端子５２と負極集電タブ６２とを接続する負極電極７２が設けられている。これにより、各端子５１，５２を用いて電極体１４の充電及び放電が可能となっている。
【００２２】
次に、各曲がり部２０ａの詳細な構成について以下に説明する。なお、曲がり部２０ａは複数形成されているが、いずれも同一形状である。
図３に示すように、長尺重畳体２０の各曲がり部２０ａにおける負極シート２２の外周面２２ａ、換言すれば負極シート２２における各曲がり部２０ａを構成する部位の外周面２２ａそれぞれに、負極活物質層４２が塗布されていない未塗工部８０が形成されている。各未塗工部８０は、各外周面２２ａの全面に亘って形成されており、負極シート２２の幅方向に延びている。一方、負極シート２２における曲がり部２０ａを構成する部位の内周面２２ｂそれぞれには、負極活物質層４２が全面に亘って塗布（形成）されている。
【００２３】
ここで、図２（ｃ）に示すように、負極金属箔４１の一方の面に塗布された負極活物質層４２を第１層４２ａ、負極金属箔４１の他方の面に塗布された負極活物質層４２を第２層４２ｂとすると、各未塗工部８０は、各層４２ａ，４２ｂにおいて同一間隔を隔てて交互に形成されている。具体的には、各未塗工部８０は、図２（ｃ）及び図３に示すように、長尺重畳体２０において一方側に形成された曲がり部２０ａから、それとは反対側に形成された曲がり部２０ａまでの距離、詳細には正極シート２１の他辺（折り返し方向）の長さＬ１だけ離間させて形成されている。また、図２（ｃ）に示すように、負極シート２２の長手方向における各未塗工部８０の長さＬ２はそれぞれ同一であって、詳細には各外周面２２ａの円弧長さ（図３参照）と同一である。
【００２４】
本実施形態の二次電池１０の作用について以下に説明する。
既に説明したとおり、負極シート２２における各曲がり部２０ａを構成する部位の外周面２２ａそれぞれに未塗工部８０が形成されている（図３参照）。これにより、負極金属箔４１の全面に負極活物質層４２が塗布（形成）されている構成と比較して、負極活物質層４２の塗布領域（形成領域）が小さくなっている。そして、各外周面２２ａの負極活物質層４２の分だけ、各曲がり部２０ａが薄くなっている。
【００２５】
一方、負極シート２２における各曲がり部２０ａを構成する部位の内周面２２ｂそれぞれには、負極活物質層４２が全面に亘って塗布されている。これにより、正極活物質層３２は、曲がり部２０ａ側の側面を含めて負極活物質層４２によって覆われている。よって、各正極シート２１の正極活物質層３２において負極活物質層４２と対向しない領域が形成されにくい。
【００２６】
ここで、図２（ｃ）に示すように、各未塗工部８０は、各層４２ａ，４２ｂにおいて等間隔に、詳細には折り返し方向（長手方向）における正極シート２１の長さＬ１を隔てて交互に形成されている。これにより、長尺重畳体２０を折り畳む際は、各外周面２２ａに各未塗工部８０が配置されるように長尺重畳体２０の初期位置を設定すれば、正極シート２１を挟みながら長尺重畳体２０を折り畳むことにより、自ずと各曲がり部２０ａそれぞれに未塗工部８０が配置される。
【００２７】
以上詳述した本実施形態によれば以下の優れた効果を奏する。
（１）負極シート２２と一対のセパレータ２３とからなる長尺重畳体２０を折り畳み、その間に正極シート２１を挟む状態で積層された電極体１４において、負極シート２２における各曲がり部２０ａを構成する部位の外周面２２ａそれぞれに未塗工部８０を形成した。これにより、各未塗工部８０の分だけ負極活物質層４２の塗布領域が小さくなっている。よって、負極活物質層４２を形成するための負極活物質量の削減を図ることを通じて、材料コストの削減を図ることができる。また、負極活物質層４２の塗布領域の削減を通じて、二次電池１０の軽量化を図ることができる。
【００２８】
また、各外周面２２ａは、正極シート２１（正極活物質層３２）と対向しない領域である。このため、当該各外周面２２ａそれぞれに未塗工部８０を形成してもリチウムは析出しにくい。これにより、各未塗工部８０を形成することによって生じ得る不都合、詳細には各未塗工部８０によって、正極活物質層３２において負極活物質層４２と対向しない領域が形成され、リチウムが析出する事態を回避しつつ、負極活物質層４２の塗布領域の削減を図ることができる。
【００２９】
特に、積層に係る時間を短縮するために長尺重畳体２０を採用した場合、３つの帯状部材（負極シート２２及び一対のセパレータ２３）によって各曲がり部２０ａが形成される。このため、長尺重畳体２０が曲がりにくく、長尺重畳体２０を折り畳むことが煩雑なものとなり易い。また、長尺重畳体２０が曲がりにくいと、各曲がり部２０ａが大きく、具体的には各曲がり部２０ａの直線部２０ｃからの突出寸法が長くなり易い。当該各曲がり部２０ａは、充放電に寄与しない領域であるため、各曲がり部２０ａが大きくなると、エネルギ密度の低下が懸念される。
【００３０】
これに対して、各未塗工部８０を形成することにより、長尺重畳体２０における各曲がり部２０ａを構成する部位が薄くなる。これにより、長尺重畳体２０が曲がり易くなるため、電極体の製造を容易なものとすることができるとともに、各曲がり部２０ａの大型化を抑制することができる。
【００３１】
さらに、二次電池１０は車両に複数搭載されている。これにより、１つの二次電池１０のコスト削減及び軽量化が、車両においてはより顕著なものとなり易い。これにより、車両のコスト削減及び軽量化を、より好適に図ることができる。また、車両の軽量化を図ることを通じて、単位電力当たりの走行距離の向上を図ることができる。
【００３２】
（２）各未塗工部８０は、各外周面２２ａにおいて全面に亘って形成されている。これにより、負極活物質層４２の塗布領域が最大限削減されている。よって、より好適に上述した効果を奏する。
【００３３】
（３）負極シート２２における各曲がり部２０ａを構成する部位の内周面２２ｂそれぞれに、負極活物質層４２を全面に亘って形成した。これにより、各正極シート２１の正極活物質層３２は、曲がり部２０ａ側の側面を含めて負極活物質層４２によって覆われている。よって、各正極シート２１の正極活物質層３２において負極活物質層４２と対向しない領域がより形成されにくい。これにより、上記対向しない領域が形成されることに起因するリチウムの析出を抑制することができる。よって、リチウムの析出の抑制と負極活物質層４２の塗布領域の削減との両立を、より好適に図ることができる。
【００３４】
（４）各未塗工部８０を、各層４２ａ，４２ｂにおいて等間隔、具体的には折り返し方向における正極シート２１の長さＬ１だけ離間させて交互に形成した。これにより、長尺重畳体２０の初期位置を設定すれば、長尺重畳体２０を折り畳むことによって自ずと負極シート２２における各曲がり部２０ａを構成する部位の外周面２２ａそれぞれに未塗工部８０が形成される。よって、各外周面２２ａそれぞれに未塗工部８０を形成することを、比較的容易に実現することができる。
【００３５】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  実施形態では、各未塗工部８０は各外周面２２ａのそれぞれにおいて全面に亘って形成されていたが、これに限られず、各外周面２２ａのそれぞれにおいて一部の領域に形成されている構成としてもよい。この場合、負極シート２２の長手方向における各未塗工部８０の長さＬ２を、外周面２２ａの円弧長さよりも短くしてもよい。これにより、長尺重畳体２０を折り畳む際に位置ずれが発生した場合に正極シート２１と対向する領域に未塗工部８０が形成されるという事態が発生しにくい。但し、二次電池１０のコスト削減等を鑑みれば、各外周面２２ａの全面に亘って各未塗工部８０を形成する方が好ましい。
【００３６】
○  実施形態では、各内周面２２ｂにおいて、負極活物質層４２がそれぞれ全面に亘って塗布されていたが、これに限られず、各内周面２２ｂそれぞれに、未塗工部８０を形成してもよい。これにより、負極活物質層４２の塗布領域の更なる削減を図ることができる。この場合、各内周面２２ｂに形成されている各未塗工部８０の領域を、各外周面２２ａに形成されている各未塗工部８０の領域よりも小さくするとよい。これにより、リチウムの析出の抑制を図りつつ、負極活物質層４２の塗布領域の削減との両立を図ることができる。但し、リチウムの析出を好適に抑制できる観点に着目すれば、各内周面２２ｂにおいて全面に亘って負極活物質層４２が塗布されている方が好ましい。
【００３７】
○  実施形態では、正極シート２１の両面に正極活物質層３２が塗布されていたが、これに限られず、一方の面のみに正極活物質層３２が塗布される構成としてもよい。
○  実施形態では、正極シート２１の短手方向の長さと、長尺重畳体２０（負極シート２２及びセパレータ２３）の幅とは同一に設定されていたが、これに限られず、長尺重畳体２０の幅を正極シート２１の短手方向の長さよりも長くしてもよい。この場合、負極シート２２及びセパレータ２３双方の幅を正極シート２１の短手方向の長さよりも長くしてもよいし、いずれか一方の幅を正極シート２１の短手方向の長さよりも長くしてもよい。負極シート２２の幅を長くする場合、正極シート２１と負極シート２２との幅方向への位置ずれに起因するリチウムの析出を抑制することができる。また、セパレータ２３の幅を長くする場合、正極シート２１と負極シート２２との短絡を抑制することができる。
【００３８】
○  実施形態では、二次電池１０はリチウムイオン二次電池であったが、これに限られず、ニッケル水素等の他の二次電池であってもよい。要は、正極活物質層と負極活物質層との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。
【００３９】
○  実施形態では、二次電池１０は車両に搭載される構成としたが、これに限られず、他の装置に搭載される構成としてもよい。
○  本発明を、電気二重層コンデンサ等の他の蓄電装置に適用してもよい。
【００４０】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術思想について以下に記載する。
（イ）前記各未塗工部は、前記各外周面において全面に亘って塗布されていることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【００４１】
（ロ）前記各未塗工部は、前記負極シートの一方の面に塗布された第１負極活物質層及び前記負極シートの他方の面に塗布された第２負極活物質層において、前記長尺重畳体の折り返し方向における前記正極シートの長さを隔てて交互に形成されていることを特徴とする請求項１〜３及び技術思想（イ）のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。
【符号の説明】
【００４２】
１０…二次電池、１４…電極体、２０…長尺重畳体、２０ａ…曲がり部、２１…正極シート、２２…負極シート、２２ａ…外周面、２２ｂ…内周面、４２…負極活物質層、８０…未塗工部。
【図１】
2013182873.tif 000003
【図２】
2013182873.tif 000004
【図３】
2013182873.tif 000005