JP2017050069A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置の組み立て性を良くし、かつエネルギー密度の向上を図る。【解決手段】二次電池１０は、一部が蓋１１ｂから突出する状態で設けられた正極端子２０と、一部が蓋１１ｂから突出する状態で設けられた負極端子２１とを備える。正極１４に設けられた正極タブ１４ｂ及び負極１５に設けられた負極タブ１５ｂは、ケース本体１１ａの幅方向における側壁１９ａ，１９ｂに沿って延びるように折り曲げられた折り曲げ部１４ｃ，１５ｃを備えている。正極端子２０と正極タブ１４ｂとを電気的に接続する正極用の導電部材１７及び、負極端子２１と負極タブ１５ｂとを電気的に接続する負極用の導電部材１８は、側壁１９ａ，１９ｂに沿って延びるタブ接続部１７ａ，１８ａを有し、タブ接続部１７ａ，１８ａにおいて正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂに電気的に接続されている。【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電装置に係り、詳しくは四角箱状のケースに電極組立体が収容された蓄電装置に関する。

二次電池やキャパシタのような蓄電装置は再充電が可能であり、繰り返し使用することができるため電源として広く利用されている。二次電池として、正極用のシート状の電極及び負極用のシート状の電極が、間にセパレータが介在する状態で積層された積層型の電極組立体を備えたものがある。

電極組立体は、正極タブが導電部材を介して正極端子に接続され、負極タブが導電部材を介して負極端子に接続された状態でケース内に電解液と共に収容されている。正極端子及び負極端子は、一部がケースの蓋から突出した状態で蓋に固定されている。ケースは、通常、金属の板材をプレス絞り加工により、抜き成形することで四角箱状に形成されるため、ケースの隅部にはケースの外側に向けて弧状に湾曲する角アール部が形成されている。

ところで、このような電極組立体の充放電効率を向上させるためには、電極組立体の積層方向において拘束荷重を掛けることで、各正極、各負極及びセパレータを密着させることが行われる。しかしながら、電極組立体がケース内で動いて電極組立体における正極と負極とが重なっている部位がケースの角アール部に乗り上がった状態で、電極組立体に対して拘束荷重を掛けた場合、角アール部に乗り上がった正極と負極とが重なっている部位に応力が集中してしまう。すると、各正極、各負極及びセパレータの面全体を均一に密着させることができなくなり、その結果として、各正極と各負極との間における化学反応が不均一となり、電極組立体の充放電効率が悪化してしまう。

特許文献１には、電極組立体（電極体）における正極と負極とが重なっている部位がケースの角アール部に乗り上げてしまうことを防止する蓄電装置が提案されている。
図８（ａ），（ｂ）に示すように、特許文献１では、蓄電装置（二次電池）５０は、ケース本体５１の底壁５１ａに凸部５２が二つ形成されている。さらに、底壁５１ａの内面から凸部５２の先端５２ａまでの長さＨを、積層型の電極組立体５３と凸部５２の先端５２ａとが接触した状態で、正極としての正極シート５４と、負極としての負極シート５５とが重なっている部位が、底壁５１ａと第１側壁５６ａ及び第２側壁５６ｂとを繋ぐ角アール部Ｒ１よりも蓋６０側に位置する長さとした。なお、図８（ａ）においてドットで示す部分が、ケース本体５１の内面の隅部に形成された弧状に湾曲する角アール部Ｒである。

正極タブ５４ａは導電部材５７ａを介して正極端子５８に接続され、負極タブ５５ａは導電部材５７ｂを介して負極端子５９に接続されている。
図８（ｂ）に示すように、各正極タブ５４ａは、一部が重なるように折り曲げられた状態で導電部材５７ａに溶接されている。負極タブ５５ａも同様に、一部が重なるように折り曲げられた状態で導電部材５７ｂに溶接されている。導電部材５７ａ，５７ｂは蓋６０と平行に延びる状態で設けられている。なお、電極組立体５３を構成する正極シート５４及び負極シート５５は、セパレータ６１を間に挟んだ状態で、電極組立体５３の上側及び下側に貼着された樹脂製の固定テープ６２ａ，６２ｂにより積層状態が維持されるようになっている。

一般に積層型の電極組立体は、正極タブ及び負極タブがケースの蓋と対向する状態で導電部材を介して正極端子あるいは負極端子に接続されている。
蓄電装置として、帯状の正極及び帯状の負極が、間に帯状のセパレータが存在する状態で巻回された巻回型の電極組立体を備えたものもある（例えば、特許文献２参照）。

図９（ａ）に示すように、特許文献２に開示された巻回型の電極組立体７１は、正極の活物質非塗布部７２が電極組立体７１の軸方向の第１端部側に位置し、負極の活物質非塗布部７３が電極組立体７１の軸方向の第２端部側に位置するように形成されている。電極組立体７１は、導電部材７４を介して正極用の電極端子７５ａ及び負極用の電極端子７５ｂとそれぞれ接続されている。

図９（ｂ）に示すように、導電部材７４は、電極組立体７１の巻回軸心部に形成された中央孔７６に挿入されて活物質非塗布部７２（あるいは活物質非塗布部７３）と接続されるべき接続部７４ａと、電極端子７５ａ（あるいは電極端子７５ｂ）と接続されるべき端子接続部７４ｂと、接続部７４ａと端子接続部７４ｂを互いに繋ぐ連繋部７４ｃとを備えている。そして、図９（ａ）に示すように、端子接続部７４ｂが電極端子７５ａ，７５ｂに溶接されるようになっている。

特開２０１３−２５４６２８号公報 特開２００６−２３６７９０号公報

特許文献１のように、底壁５１ａに凸部５２を設けると、凸部５２の長さ（高さ）Ｈに底壁５１ａの面積を掛け合わせた体積の分、ケース内での電極組立体５３の占有体積が少なくなり、その分、蓄電装置のエネルギー密度が小さくなる。そして、ケースが横長の場合は、縦長の場合に比べて、蓄電装置のエネルギー密度が小さくなる。

また、蓄電装置の製造工程は、電極組立体５３を正極端子５８及び負極端子５９が蓋６０から突出した状態で蓋６０に接続した後、電極組立体５３をケース本体５１の開口部からケース本体５１内に挿入する挿入工程を有する。そして、正極タブ５４ａ及び負極タブ５５ａは、ケース本体５１に収容されて蓋６０がケース本体５１に固定されるまでは、電極組立体５３の上面に対して接近・離間するように自由に移動可能な状態にある。そのため、電極組立体５３をケース本体５１に挿入する際、蓋６０のみを支持した状態では、電極組立体５３の上面が蓋６０と平行になるように支持することはできず、組み立て性が悪い。

巻回型の電極組立体７１の場合は、特許文献２のように、電極組立体７１の軸方向の両端に存在する活物質非塗布部７２，７３に対して、それぞれ導電部材７４が接続部７４ａを介して接続（溶接）されている。接続部７４ａは電極組立体７１の中央孔７６の延びる方向と平行に延びる状態で活物質非塗布部７２，７３に対して溶接されている。そして、各導電部材７４は上端の端子接続部７４ｂにおいて、一対の電極端子７５ａ，７５ｂの下端にそれぞれ溶接されている。そのため、積層型の電極組立体５３と異なり、巻回型の電極組立体７１は、導電部材７４に溶接された活物質非塗布部７２，７３の部分が上下方向に延びる状態で蓋に支持された状態となる。その結果、蓋は電極組立体７１の上面に対して所定位置に保持された状態となり、電極組立体７１の組み立て性は悪化しない。しかし、電極組立体７１の両端部に存在する活物質非塗布部７２，７３の突出長さＬに、ケースの電極組立体７１の軸方向と直交する断面の面積を掛け合わせた体積の分、ケース内での電極組立体７１の占有体積が少なくなり、その分、蓄電装置のエネルギー密度が低減する。

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、組み立て性が良く、エネルギー密度の向上を図ることができる蓄電装置を提供することにある。

上記課題を解決する蓄電装置は、集電体上に活物質層が形成された正極と負極とが、セパレータが間に存在する状態で積層された電極組立体が、有底四角箱状のケース本体と、前記ケース本体の開口部を覆う蓋とを有するケース内に収容された蓄電装置である。そして、蓄電装置は、一部が前記蓋から突出する状態で設けられた正極端子と、一部が前記蓋から突出する状態で設けられた負極端子と、前記正極に設けられた正極タブ及び前記負極に設けられた負極タブの少なくとも一方が、前記ケース本体の幅方向における側壁に沿って延びるように折り曲げられた折り曲げ部を備えていることと、を備える。また、蓄電装置は、前記正極端子と前記正極タブとを電気的に接続する正極用の導電部材と、前記負極端子と前記負極タブとを電気的に接続する負極用の導電部材と、前記正極用の導電部材及び前記負極用の導電部材のうち、前記折り曲げ部において前記正極タブあるいは前記負極タブに電気的に接続される導電部材は、前記側壁に沿って延びるタブ接続部を有し、前記タブ接続部において前記正極タブあるいは前記負極タブに電気的に接続されていること、を備える。ここで、「積層された」とは、所謂積層型の電極組立体の場合のように、矩形状の複数の正極及び負極が間にセパレータが存在する状態で積層されたものに限らず、所謂巻回型の電極組立体の場合のように、帯状の正極及び負極が間にセパレータが存在する状態で積層されるとともに、巻回されたものも含む。

この構成によれば、正極タブ及び負極タブの少なくとも一方が、ケース本体の幅方向における側壁に沿って延びるように折り曲げられた折り曲げ部を備え、その折り曲げ部がケース本体の幅方向における側壁に沿って延びる状態で導電部材を介して正極端子あるいは負極端子に支持された状態になる。そのため、正極タブあるいは負極タブの少なくとも一方は、蓋が、電極組立体の上面に対して接近・離間するように自由に移動可能とはならない状態にあり、正極タブ及び負極タブの両方が電極組立体の上面に対して接近・離間するように自由に移動可能な状態にある場合に比べて組み立て性が良くなる。また、正極タブあるいは負極タブを折り曲げずに導電部材に接続する場合は、正極タブあるいは負極タブが電極組立体の端面から少なくとも１０ｍｍ程度は突出した状態となる。しかし、正極タブ及び負極タブは、活物質層に比べて厚さが薄く、例えば、１０μｍ程度のため、全ての正極タブあるいは負極タブを重ねて折り曲げた場合でも、その厚さは１ｍｍ程度になり、正極タブあるいは負極タブを収容するために必要な容積を小さくすることができる。したがって、蓄電装置は、組み立て性が良く、エネルギー密度の向上を図ることができる。

前記正極タブ及び前記負極タブの両方が、前記折り曲げ部を備えていることが好ましい。この場合は、正極タブ及び負極タブの一方が、折り曲げ部を備えている場合に比べて、組み立て性が向上するとともに、エネルギー密度のより向上を図ることができる。

前記正極タブの前記折り曲げ部と、前記負極タブの前記折り曲げ部とは、前記折り曲げ部より先端側が異なる方向に向かって延びるように折り曲げられていることが好ましい。この場合、正極タブ及び負極タブの折り曲げ部が同じ方向に折り曲げられている場合に比べて、活物質の反応むらが少なくなる。

前記正極タブの前記折り曲げ部と、前記負極タブの前記折り曲げ部とは、前記折り曲げ部より先端側が同じ方向に向かって延びるように折り曲げられていてもよい。この場合、正極タブ及び負極タブの折り曲げ部の折り曲げ方向が異なる場合に比べて、折り曲げ加工が容易になる。

前記折り曲げ部の長さは、前記正極あるいは前記負極の、前記側壁に沿って延びる方向の長さの１／２以下であることが好ましい。この構成によれば、正極あるいは負極を形成する場合、隣り合う正極の正極タブ同士あるいは隣り合う負極の負極タブ同士が隣り合う状態で打ち抜くことにより、集電体（金属箔）の無駄を少なくして正極あるいは負極を形成することができる。

前記ケースは横長であることが好ましい。ケースが横長の場合、正極タブ及び負極タブの折り曲げ部を、ケースの蓋と対応する側に設ける場合に比べて、正極タブ及び負極タブの折り曲げ部の存在に起因するデッドスペースを小さくすることができる。

前記電極組立体は積層型であることが好ましい。電極組立体が積層型の場合、電極組立体が巻回型の場合に比べて、体積エネルギー密度を大きくすることができる。
前記蓋には、前記ケースの内圧が予め設定された圧力を超えたときに開放する安全弁が設けられていることが好ましい。積層型の電極組立体において、正極タブ及び負極タブが、ケース本体の幅方向における側壁に沿って延びるように折り曲げられた場合は、正極タブ及び負極タブが、蓋に沿って延びるように折り曲げられた場合に比べて、ガスが電極組立体の上部に向かって移動し易くなる。その結果、電極組立体で発生するガスの量が同じであっても、ガスが電極組立体の内部にとどまる時間が短くなり、安全弁に作用する圧力が設定された圧力に到達する時間が短くなる。したがって、発生した高温のガスにより活物質が熱暴走温度に到達する前に、安全弁が開放されてケース内の温度上昇が抑制される。

本発明によれば、蓄電装置の組み立て性を良くし、かつエネルギー密度の向上を図ることができる。

（ａ）は第１の実施形態の二次電池の模式断面図、（ｂ）は正極、セパレータ及び負極の関係を示す模式斜視図。 （ａ）は電極組立体の模式斜視図、（ｂ）は電極組立体の上面と導電部材の端子接続部の下面との間を通る平面で電極組立体を切断した一部省略模式拡大断面図。 電極の打ち抜き位置を示す模式図。 （ａ）は電極組立体の作用を示す模式図、（ｂ）は正極タブ及び負極タブが蓋と対向する側に設けられた場合の電極組立体の作用を示す模式図。 第２の実施形態の電極組立体の図２（ｂ）に対応する模式断面図。 第３の実施形態の二次電池の模式断面図。 （ａ）は巻回型の電極組立体に実施した場合におけるタブの折り曲げ前の模式斜視図、（ｂ）は積層型の電極組立体に適用した別の実施形態の二次電池の部分模式断面図。 （ａ）は従来技術の二次電池の模式断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線拡大断面図。 （ａ）は別の従来技術の二次電池の模式断面図、（ｂ）は導電部材、電極端子及び活物質非塗布部の関係を示す模式分解斜視図。

（第１の実施形態）
以下、蓄電装置としての二次電池に具体化した第１の実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。

図１（ａ）に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、有底四角箱状のケース本体１１ａ及びその開口部を覆う蓋１１ｂとで構成されたケース１１内に、積層型の電極組立体１２及び電解液（図示せず）が収容されている。二次電池１０は、リチウムイオン二次電池に具体化されている。ケース本体１１ａの隅部には、弧状に湾曲する角アール部Ｒが形成されている。

図１（ｂ）に示すように、電極組立体１２は、集電体としての金属箔１３上に矩形状に形成された活物質層１４ａを有する複数の正極１４と、金属箔１３上に矩形状に形成された活物質層１５ａを有する複数の負極１５とが、両者の間にセパレータ１６が介在する状態で積層されるようになっている。活物質層１４ａ及び活物質層１５ａは、それぞれの金属箔１３の両面に形成されている。

図１（ｂ）に示すように、正極１４は、金属箔１３の一辺から延出された正極タブ１４ｂを有する。正極タブ１４ｂは、活物質層１４ａの第１端部側（図１（ｂ）において左端側）の上側寄りとなる位置に突設されている。負極１５は、金属箔１３の一辺から延出された負極タブ１５ｂを有する。負極タブ１５ｂは、活物質層１５ａの第２端部側（図１（ｂ）において右端側）の上側寄りとなる位置に突設されている。二次電池１０がリチウムイオン二次電池の場合、正極１４用の金属箔１３はアルミニウム箔が好ましく、負極１５用の金属箔１３は銅箔が好ましい。

図１（ａ）及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、正極タブ１４ｂは、電極組立体１２の幅方向の第１端部側（図１（ａ）及び図２（ａ），（ｂ）における左端側）の端面に沿って延びるように折り曲げられた折り曲げ部１４ｃにおいて、正極用の導電部材１７に溶接されている。即ち、正極タブ１４ｂは、電極組立体１２がケース１１に収容された状態において、ケース本体１１ａの幅方向における一方の側壁１９ａに沿って延びるように折り曲げられた折り曲げ部１４ｃにおいて、正極用の導電部材１７に溶接されている。

図１（ａ）及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、負極タブ１５ｂは、電極組立体１２の幅方向の第２端部側（図１（ａ）及び図２（ａ），（ｂ）における右端側）の端面に沿って延びるように折り曲げられた折り曲げ部１５ｃにおいて、負極用の導電部材１８に溶接されている。即ち、負極タブ１５ｂは、電極組立体１２がケース１１に収容された状態において、ケース本体１１ａの幅方向における他方の側壁１９ｂに沿って延びるように折り曲げられた折り曲げ部１５ｃを備えている。

図１（ａ）に示すように、二次電池１０は、一部が蓋１１ｂから突出する状態で設けられた正極端子２０と、一部が蓋１１ｂから突出する状態で設けられた負極端子２１とを備えている。

図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、正極端子２０と正極タブ１４ｂとを電気的に接続する正極用の導電部材１７は、正極タブ１４ｂに電気的に接続されるタブ接続部１７ａと、正極端子２０に電気的に接続される端子接続部１７ｂとを有する。導電部材１７は、タブ接続部１７ａ及び端子接続部１７ｂが、電極組立体１２の電極積層方向から見て略Ｌ字状となるように形成されている。導電部材１７は、タブ接続部１７ａが電極組立体１２の幅方向の第１端部側の端面に沿って延び、端子接続部１７ｂが電極組立体１２の上端面に沿って延びる状態に形成されている。即ち、導電部材１７は、電極組立体１２がケース１１に収容された状態で、一方の側壁１９ａに沿って延びるタブ接続部１７ａを有し、タブ接続部１７ａにおいて正極タブ１４ｂに電気的に接続されている。導電部材１７は、タブ接続部１７ａが折り曲げ部１４ｃより先端側において正極タブ１４ｂに溶接されて、正極タブ１４ｂに電気的に接続されている。この実施形態では、タブ接続部１７ａと積層された正極タブ１４ｂとは一箇所（一点）で溶接されている。

図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、負極端子２１と負極タブ１５ｂとを電気的に接続する負極用の導電部材１８は、負極タブ１５ｂに電気的に接続されるタブ接続部１８ａと、負極端子２１に電気的に接続される端子接続部１８ｂとを有する。導電部材１８は、タブ接続部１８ａ及び端子接続部１８ｂが、電極組立体１２の電極積層方向から見て略Ｌ字状となるように形成されている。導電部材１８は、タブ接続部１８ａが電極組立体１２の幅方向の第２端部側の端面に沿って延び、端子接続部１８ｂが電極組立体１２の上端面に沿って延びる状態に形成されている。即ち、導電部材１８は、電極組立体１２がケース１１に収容された状態で、他方の側壁１９ｂに沿って延びるタブ接続部１８ａを有し、タブ接続部１８ａにおいて負極タブ１５ｂに電気的に接続されている。導電部材１８は、タブ接続部１８ａが折り曲げ部１５ｃより先端側において負極タブ１５ｂに溶接されて、負極タブ１５ｂに電気的に接続されている。この実施形態では、タブ接続部１８ａと積層された負極タブ１５ｂとは一箇所（一点）で溶接されている。

図１（ａ）に示すように、正極端子２０及び負極端子２１は、それぞれ先端側に雄ねじ部２０ａ，２１ａを有し、基端（下端）において導電部材１７，１８に溶接されている。そして、正極端子２０及び負極端子２１は、雄ねじ部２０ａ，２１ａに螺合するナット２２が、蓋１１ｂに形成された孔を貫通する状態で配置された電気的絶縁材製のシール部材２３の鍔部を蓋１１ｂの上面に圧着する状態で、ナット２２により、蓋１１ｂに締め付け固定されている。

図２（ｂ）に示すように、正極タブ１４ｂの折り曲げ部１４ｃと、負極タブ１５ｂの折り曲げ部１５ｃとは、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの先端側が異なる方向に向かって延びるように折り曲げられている。

図１（ａ）に示すように、折り曲げ部１４ｃ，１５ｃの長さは、正極１４あるいは負極１５の側壁１９ａ，１９ｂに沿って延びる方向の長さの１／２以下であることが好ましく、この実施形態では、折り曲げ部１４ｃ，１５ｃの長さは、正極１４あるいは負極１５の側壁１９ａ，１９ｂに沿って延びる方向の長さの１／２である。

正極１４及び負極１５は、例えば、金属箔１３の両面に活物質層１４ａ，１５ａがそれぞれ間欠的に所定間隔をおいて塗布された後、打ち抜きにより形成される。
図３に示すように、正極１４は、帯状の金属箔１３の両面に活物質層１４ａが形成された後、正極１４の外形形状に対応する位置において順次打ち抜いて形成される。正極タブ１４ｂの折り曲げ部１４ｃの長さが、正極１４の側壁１９ａに沿って延びる方向の長さの１／２以下の場合、隣り合う正極１４の正極タブ１４ｂ同士が隣り合う状態で打ち抜くことにより、金属箔１３の無駄を少なくして正極１４を形成することができる。負極１５の場合も同様である。

二次電池１０の製造工程は、正極１４及び負極１５を各々製造する電極製造工程、製造された正極１４及び負極１５を用いて電極組立体１２を組立てる組立工程、蓋１１ｂが組み付けられた電極組立体１２をケース１１、正確にはケース本体１１ａに挿入する挿入工程を備える。

電極組立体１２は、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの折り曲げ部１４ｃ，１５ｃより先端側が、電極組立体１２の幅方向の端面に沿って延びる状態で、導電部材１７，１８のタブ接続部１７ａ，１８ａに溶接され、導電部材１７，１８を介して正極端子２０あるいは負極端子２１に支持された状態になる。そのため、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂは、蓋１１ｂが、電極組立体１２の上面に対して接近・離間するように自由に移動可能とはならない状態にあり、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの両方が電極組立体１２の上面に対して接近・離間するように自由に移動可能な状態にある場合に比べて、組み立て性が良くなる。

また、正極タブ１４ｂあるいは負極タブ１５ｂを折り曲げずに導電部材１７，１８に接続（溶接）する場合は、活物質層１４ａ，１５ａの端部から突出する正極タブ１４ｂあるいは負極タブ１５ｂの長さが少なくとも１０ｍｍ程度は必要である。しかし、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂは、活物質層１４ａ，１５ａに比べて厚さが薄く、例えば、１０μｍ程度のため、全ての正極タブ１４ｂあるいは負極タブ１５ｂを重ねて折り曲げた場合でも、その厚さは１ｍｍ程度になり、正極タブ１４ｂあるいは負極タブ１５ｂを収容するために必要な容積を小さくすることができる。

また、図１（ａ）に示すように、タブ接続部１７ａの収容位置として、ケース本体１１ａの側壁１９ａと底壁とを接続する角アール部Ｒより側壁１９ａ側の空間を利用し、タブ接続部１８ａの収容位置として、ケース本体１１ａの側壁１９ｂと底壁とを接続する角アール部Ｒより側壁１９ｂ側の空間を利用している。そのため、導電部材１７，１８が接続された電極組立体１２の収容に必要なケース本体１１ａの体積を小さくすることができる。

次に前記のように構成された二次電池の作用を説明する。
活物質の反応は、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂに近い部分で強く、遠い部分で弱くなる。そして、正極１４から負極１５へ流れる電流は、正極１４及び負極１５の金属箔１３全体に亘って均一に流れるのではなく、正極１４の活物質層１４ａの反応の強い部分から負極１５の活物質層１５ａの反応の強い部分に向かうように流れる。

図４（ａ）に示すように、正極１４の活物質層の反応状態が同じとなる箇所を模式的に結ぶと、実線で示す放物線状の線となる。また、負極１５の活物質層の反応状態が同じとなる箇所を模式的に結ぶと、二点鎖線で示す放物線状の線となる。即ち、正極タブ１４ｂあるいは負極タブ１５ｂと対応する箇所から遠いほど反応が弱くなることを模式的に示している。

図４（ｂ）に示すように、正極タブ５４ａ及び負極タブ５５ａが電極組立体５３の上端から突出するように設けられた従来技術の場合も同様に、正極の活物質層の反応状態が同じとなる箇所を模式的に結ぶと、実線で示す放物線状の線となる。また、負極の活物質層の反応状態が同じとなる箇所を模式的に結ぶと、二点鎖線で示す放物線状の線となる。

図４（ａ）及び図４（ｂ）を比較すると、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂが電極組立体１２の幅方向の両端に設けられたこの実施形態の方が、全体として反応が均一になることを確認することができる。

また、正極タブ１４ｂの折り曲げ部１４ｃと、負極タブ１５ｂの折り曲げ部１５ｃとは、折り曲げ部１４ｃ，１５ｃより先端側が異なる方向に向かって延びるように折り曲げられている。

図２（ｂ）に示すように、この実施形態では、全ての正極タブ１４ｂとタブ接続部１７ａとの溶接箇所２４及び全ての負極タブ１５ｂとタブ接続部１８ａとの溶接箇所２５は、それぞれ一箇所（１点）である。そして、各溶接箇所２４，２５はタブ接続部１７ａ，１８ａの幅方向（図２（ｂ）における上下方向）の中央ではなく、溶接箇所２４は、図２（ｂ）においてタブ接続部１７ａの幅方向の中央より上側、即ち電極組立体１２の厚さ方向の中央より上側である。また、溶接箇所２５は、図２（ｂ）においてタブ接続部１８ａの幅方向の中央より下側、即ち電極組立体１２の厚さ方向の中央より下側である。そして、両溶接箇所２４，２５を結ぶ直線は、電極組立体１２の厚さ方向と直交せずに交差する状態となる。

これに対して、両折り曲げ部１４ｃ，１５ｃが同じ方向に折り曲げられた場合は、両溶接箇所２４，２５を結ぶ直線は、電極組立体１２の厚さ方向と直交する状態となる。両溶接箇所２４，２５を結ぶ直線が電極組立体１２の厚さ方向と直交する状態となる場合は、活物質の反応が強くなる箇所が、電極組立体１２の厚さ方向の特定箇所となるため、電極組立体１２の厚さ方向において活物質の反応むらが起こり易くなる。しかし、この実施形態では、活物質の反応が強くなる箇所が、電極組立体１２の厚さ方向の特定箇所とはならず、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの折り曲げ部１４ｃ，１５ｃが同じ方向に折り曲げられている場合に比べて、電極組立体１２の厚さ方向における活物質の反応むらが少なくなる。

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）二次電池（蓄電装置）１０は、一部が蓋１１ｂから突出する状態で設けられた正極端子２０と、一部が蓋１１ｂから突出する状態で設けられた負極端子２１と、正極１４に設けられた正極タブ１４ｂ及び負極１５に設けられた負極タブ１５ｂが、ケース本体１１ａの幅方向における側壁１９ａ，１９ｂに沿って延びるように折り曲げられた折り曲げ部１４ｃ，１５ｃを備えている。二次電池１０は、正極端子２０と正極タブ１４ｂとを電気的に接続する正極用の導電部材１７及び、負極端子２１と負極タブ１５ｂとを電気的に接続する負極用の導電部材１８が、側壁１９ａ，１９ｂに沿って延びるタブ接続部１７ａ，１８ａを有し、タブ接続部１７ａ，１８ａにおいて正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂに電気的に接続されている。したがって、二次電池１０は、組み立て性が良く、エネルギー密度の向上を図ることができる。また、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの一方だけが、折り曲げ部１４ｃ，１５ｃを備えている場合に比べて、組み立て性が向上するとともに、エネルギー密度のより向上を図ることができる。

（２）正極タブ１４ｂの折り曲げ部１４ｃと、負極タブ１５ｂの折り曲げ部１５ｃとは、折り曲げ部１４ｃ，１５ｃより先端側が異なる方向に向かって延びるように折り曲げられている。この構成によれば、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの折り曲げ部１４ｃ，１５ｃが同じ方向に折り曲げられている場合に比べて、活物質の反応むらが少なくなる。

（３）正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの折り曲げ部１４ｃ，１５ｃの長さは、正極１４あるいは負極１５の、側壁１９ａ，１９ｂに沿って延びる方向の長さの１／２以下である。この構成によれば、正極１４及び負極１５を形成する場合、隣り合う正極１４の正極タブ１４ｂ同士及び隣り合う負極１５の負極タブ１５ｂ同士が隣り合う状態で打ち抜くことにより、金属箔（集電体）１３の無駄を少なくして正極１４及び負極１５を形成することができる。この実施形態では、折り曲げ部１４ｃ，１５ｃの長さは、正極１４あるいは負極１５の、側壁１９ａ，１９ｂに沿って延びる方向の長さの１／２である。したがって、折り曲げ部１４ｃ，１５ｃの長さが、正極１４あるいは負極１５の、側壁１９ａ，１９ｂに沿って延びる方向の長さの１／２未満の場合に比べて、金属箔（集電体）１３の無駄がより少なくなる。

（４）ケース１１は横長である。ケース１１が横長の場合、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの折り曲げ部１４ｃ，１５ｃを、ケース１１の蓋１１ｂと対応する側に設ける場合に比べて、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの折り曲げ部１４ｃ，１５ｃの存在に起因するデッドスペースを小さくすることができる。

（５）電極組立体１２は積層型である。積層型の場合、矩形状の活物質層１４ａを有する正極１４と、矩形状の活物質層１５ａを有する負極１５とが積層されて電極組立体１２が形成されるため、電極組立体１２の高さ及び厚さが同じ巻回型の電極組立体に比べて、体積が大きくなる。したがって、巻回型の電極組立体を使用する場合に比べて、二次電池１０の体積エネルギー密度を大きくすることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を図５にしたがって説明する。この実施形態は、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの折り曲げ状態が第１の実施形態と異なっている。第１の実施形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。

図５に示すように、各正極タブ１４ｂは、折り曲げ部１４ｃより先端側が、電極組立体１２の幅方向の第１端部側（図５の左端側）の端面に沿って延びるように折り曲げられている。各正極タブ１４ｂは、折り曲げ部１４ｃより先端側の重なった部分において、正極用の導電部材１７のタブ接続部１７ａに溶接されている。

各負極タブ１５ｂは、折り曲げ部１５ｃより先端側が、電極組立体１２の幅方向の第２端部側（図５の右端側）の端面に沿って延びるように折り曲げられている。各負極タブ１５ｂは、折り曲げ部１５ｃより先端側の重なった部分において、負極用の導電部材１８のタブ接続部１８ａに溶接されている。

第１の実施形態の電極組立体１２は、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの折り曲げ部１４ｃ，１５ｃの折り曲げ方向が異なる。そのため、正極タブ１４ｂの折り曲げ部１４ｃの折り曲げと、負極タブ１５ｂの折り曲げ部１５ｃの折り曲げと、を同時に行うことは難しい。

しかし、この第２の実施形態の電極組立体１２は、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの折り曲げ部１４ｃ，１５ｃの折り曲げ方向が同じである。そのため、正極タブ１４ｂの折り曲げ部１４ｃの折り曲げと、負極タブ１５ｂの折り曲げ部１５ｃの折り曲げと、を同時に行うことが容易になる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態を図６にしたがって説明する。この実施形態は、ケース１１の蓋１１ｂに、ケース１１の内圧が予め設定された圧力を超えたときに開放する安全弁２７が設けられている点が第１の実施形態と異なっている。第１の実施形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。

安全弁２７は、例えば、アルミニウム系金属製で、蓋１１ｂに形成された安全弁取り付け孔２８内に収容されて蓋１１ｂに溶接されている。安全弁取り付け孔２８は、蓋１１ｂの中央部に設けられている。

二次電池１０は、過充電や過放電あるいは短絡等の異常状態において、電極組立体１２の電極反応が過度に進行して、ガスが発生、蓄積してケース１１の内圧が異常に上昇する場合がある。安全弁２７は、ケース１１の内圧が予め設定された圧力を超えたときに開放される。

異常状態において電極組立体１２で発生したガスは高温であり、ガスが電極組立体１２の内部に長く滞留すると温度の上昇が速くなり、活物質の熱暴走温度に到達し易くなる。電極組立体１２が巻回型の場合は、発生したガスは、巻回された電極の巻回軸方向に沿って軸方向の端部まで移動した後、ケース１１の側壁１９ａ，１９ｂに沿ってケース１１の上側へ移動し、電極組立体１２の上面と蓋１１ｂとの間を通って安全弁２７まで到達する。

一方、電極組立体１２が積層型の場合は、電極組立体１２で発生したガスは電極組立体１２の上側に向かって移動した後、電極組立体１２の上面と蓋１１ｂとの間を通って安全弁２７まで到達する。そのため、巻回型の電極組立体１２に比べて発生したガスが電極組立体１２の内部に滞留し難い。そして、積層型の電極組立体１２において、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂが、ケース本体１１ａの幅方向における側壁１９ａ，１９ｂに沿って延びるように折り曲げられた場合は、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂが、蓋１１ｂに沿って延びるように折り曲げられた場合に比べて、ガスが電極組立体１２の上部に向かって移動し易くなる。その結果、電極組立体１２で発生するガスの量が同じであっても、ガスが電極組立体１２の内部にとどまる時間が短くなり、安全弁２７に作用する圧力が設定された圧力に到達する時間が短くなる。したがって、発生した高温のガスにより活物質が熱暴走温度に到達する前に、安全弁２７が開放されてケース１１内の温度上昇が抑制される。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの折り曲げ部１４ｃ，１５ｃの長さは、正極１４あるいは負極１５の、側壁１９ａ，１９ｂに沿って延びる方向の長さの１／２より長くてもよい。例えば、折り曲げ部１４ｃ，１５ｃの長さは、正極１４あるいは負極１５の、側壁１９ａ，１９ｂに沿って延びる方向の長さと同じ長さであってもよい。この場合は、帯状の金属箔に活物質層が形成された帯状の電極前駆体から正極１４あるいは負極１５を製造する場合、帯状の電極前駆体の幅方向に真っ直ぐ切断すればよく、切断が簡単になる。なお、軽量化や金属箔１３の使用量を少なくする点からは、折り曲げ部１４ｃ，１５ｃの長さは短い方が良いが、折り曲げ部１４ｃ，１５ｃの長さを長くした方が、強度の点からは好ましい。

○ 折り曲げ部１４ｃ，１５ｃの折り曲げ回数は１回に限らず、複数回であってもよい。しかし、１回の方が正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの幅が同じ場合、折り曲げ部１４ｃ，１５ｃの面積が小さくなり、軽量化に寄与するとともに金属箔１３の使用量が少なくなる。

○ 正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの両方がケース本体１１ａの幅方向における側壁１９ａ，１９ｂに沿って延びるように折り曲げられた折り曲げ部１４ｃ，１５ｃを備えている必要はない。正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの少なくとも一方が、ケース本体１１ａの側壁１９ａ，１９ｂに沿って延びるように折り曲げられた折り曲げ部１４ｃ，１５ｃを備えていればよい。即ち、正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの一方は、電極組立体１２の上端面（蓋１１ｂと対向する端面）に沿って折り曲げられてもよい。

○ 正極タブ１４ｂ及び負極タブ１５ｂの折り曲げ部１４ｃ，１５ｃにおいて正極タブ１４ｂあるいは負極タブ１５ｂに電気的に接続される導電部材１７，１８は、少なくとも側壁１９ａ，１９ｂに沿って延びるタブ接続部１７ａ，１８ａを有していればよく、蓋１１ｂに沿って延びる端子接続部１７ｂ，１８ｂはなくてもよい。例えば、図７（ｂ）に示すように、正極端子２０をＬ字状に形成して、蓋１１ｂからの突出側と反対側の端部が平板状のタブ接続部１７ａからなる導電部材１７に溶接された構成にしてもよい。負極端子２１及び導電部材１８も同様である。

○ 正極端子２０は、導電部材１７に接続される部分と、他の蓄電装置や電気機器と電気的に接続される部分とが分離されて蓋１１ｂに固定され、両者が接続部材を介して電気的に接続された構成であってもよい。

○ 負極端子２１は、導電部材１８に接続される部分と、他の蓄電装置や電気機器と電気的に接続される部分とが分離されて蓋１１ｂに固定され、両者が接続部材を介して電気的に接続された構成であってもよい。

○ 正極１４及び負極１５は、金属箔１３の少なくとも片面に活物質層１４ａ，１５ａを有していればよく、両面ではなく片面に活物質層１４ａ，１５ａ有する構成であってもよい。

○ タブ接続部１７ａと積層された正極タブ１４ｂ及びタブ接続部１８ａと積層された負極タブ１５ｂは、一箇所（一点）で溶接（溶着）される代わりに二箇所以上（複数点）で溶接されてもよい。二箇所以上（複数点）で溶接される構成では、折り曲げ部１４ｃ，１５ｃを長くした場合、活物質の反応むらがより少なくなる。

○ 積層型の電極組立体１２に限らず、巻回型の電極組立体に適用してもよい。
図７（ａ）に示すように、巻回型の電極組立体３０に適用する場合は、正極の活物質非塗布部を切り欠いて、電極組立体３０の軸方向の第１端部側（図７（ａ）の左端側）に正極タブ３１を設け、負極の活物質非塗布部を切り欠いて、電極組立体３０の軸方向の第２端部側（図７（ａ）の右端側）に負極タブ３２を設ける。そして、正極タブ３１を折り曲げた状態で、正極用の導電部材１７のタブ接続部１７ａに接続し、負極タブ３２を折り曲げた状態で、負極用の導電部材１８のタブ接続部１８ａに接続する。巻回型の電極組立体３０の場合も、
○ 巻回型の電極組立体３０の場合、正極及び負極の金属箔１３の巻回数が多い場合、正極タブ３１及び負極タブ３２は、各巻回層毎に設けずに、正極タブ３１及び負極タブ３２を適宜省略してもよい。そのため、巻回型の電極組立体３０は、積層型の電極組立体１２に比べて、正極及び負極の層数を多くすることが容易である。

○ 積層型の電極組立体１２において、正極１４及び負極１５の間にセパレータ１６が存在する構成として、シート状のセパレータ１６を使用せずに、例えば、正極１４及び負極１５の一方を袋状のセパレータに収容して、そのセパレータと袋状のセパレータに収容されていない電極とを交互に積層してもよい。

○ 安全弁２７は、蓋１１ｂに形成された安全弁取り付け孔２８内に収容されて蓋１１ｂに溶接された構成に限らない。例えば、蓋１１ｂの安全弁を設ける部分の板厚を薄く形成して、板厚の薄い部分を安全弁としてもよい。安全弁には、ケース１１の内圧が予め設定された圧力を超えたときに、安全弁の開裂を促進させる溝が設けられていてもよい。

○ 二次電池１０は電解液が必須ではなく、例えば、セパレータ１６が高分子電解質で形成されていてもよい。
○ 二次電池１０は、リチウムイオン二次電池に限らず、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池、マグネシウム二次電池等の他の二次電池であってもよい。

○ 蓄電装置は、二次電池１０に限らず、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等のようなキャパシタであってもよい。

１０…蓄電装置としての二次電池、１１…ケース、１１ａ…ケース本体、１１ｂ…蓋、１２，３０…電極組立体、１３…集電体としての金属箔、１４…正極、１４ａ，１５ａ…活物質層、１４ｂ，３１…正極タブ、１４ｃ，１５ｃ…折り曲げ部、１５…負極、１５ｂ，３２…負極タブ、１６…セパレータ、１７，１８…導電部材、１７ａ，１８ａ…タブ接続部、１９ａ，１９ｂ…側壁、２０…正極端子、２１…負極端子、２７…安全弁。

Claims (8)

1. 集電体上に活物質層が形成された正極と負極とが、セパレータが間に存在する状態で積層された電極組立体が、有底四角箱状のケース本体と、前記ケース本体の開口部を覆う蓋とを有するケース内に収容された蓄電装置であって、
   一部が前記蓋から突出する状態で設けられた正極端子と、
   一部が前記蓋から突出する状態で設けられた負極端子と、
   前記正極に設けられた正極タブ及び前記負極に設けられた負極タブの少なくとも一方が、前記ケース本体の幅方向における側壁に沿って延びるように折り曲げられた折り曲げ部を備えていることと、
   前記正極端子と前記正極タブとを電気的に接続する正極用の導電部材と、
   前記負極端子と前記負極タブとを電気的に接続する負極用の導電部材と、
   前記正極用の導電部材及び前記負極用の導電部材のうち、前記折り曲げ部において前記正極タブあるいは前記負極タブに電気的に接続される導電部材は、前記側壁に沿って延びるタブ接続部を有し、前記タブ接続部において前記正極タブあるいは前記負極タブに電気的に接続されていること、
   を備えることを特徴とする蓄電装置。
2. 前記正極タブ及び前記負極タブの両方が、前記折り曲げ部を備えている請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記正極タブの前記折り曲げ部と、前記負極タブの前記折り曲げ部とは、前記折り曲げ部より先端側が異なる方向に向かって延びるように折り曲げられている請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記正極タブの前記折り曲げ部と、前記負極タブの前記折り曲げ部とは、前記折り曲げ部より先端側が同じ方向に向かって延びるように折り曲げられている請求項２に記載の蓄電装置。
5. 前記折り曲げ部の長さは、前記正極あるいは前記負極の、前記側壁に沿って延びる方向の長さの１／２以下である請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
6. 前記ケースは横長である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の蓄電装置。
7. 前記電極組立体は積層型である請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の蓄電装置。
8. 前記蓋には、前記ケースの内圧が予め設定された圧力を超えたときに開放する安全弁が設けられている請求項７に記載の蓄電装置。

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