JP5354056B2 - 蓄電装置 - Google Patents

Description

本発明は、蓄電装置に関する。

従来から、蓄電装置の一種である二次電池としては、例えばリチウムイオン二次電池や、ニッケル水素二次電池などが知られている。例えば、リチウムイオン二次電池では、金属薄板の表面に活物質を塗布して活物質層を形成した電極を、間にセパレータを介在させた状態で複数積層して電極組立体を形成するとともに、当該電極組立体をケースに収容した構成とされている。

このようなリチウムイオン二次電池の中には、バイポーラ型電極及びセパレータを積層した電極組立体の側面部に熱硬化性樹脂を塗布して樹脂層を形成し、当該樹脂層によって電極組立体の側面部に露出する金属薄板やセパレータの縁部を封止したものがある（特許文献１）。特許文献１によれば、樹脂層によってセパレータの熱収縮が抑制されているとともに、仮にセパレータが熱収縮する場合であっても、隣り合うバイポーラ型電極の金属薄板同士の接触が抑制されている。

特開２００７−２５７８５９号公報

ところで、上述のようなリチウムイオン二次電池の中には、正極及び負極を別体に形成するとともに、正極及び負極において活物質が塗布されていない未塗工部と、ケースに形成された外部端子とを集電部材により電気的に接続するものがある。このようなリチウムイオン二次電池では、セパレータの溶融や破損に伴って正極の金属薄板と負極の活物質層とが短絡した場合、リチウムイオン二次電池としての内部抵抗値と、短絡箇所における抵抗値とが近いことから、当該短絡箇所における発熱が大きくなることが知られている。

ここで、正極と負極とを別体に形成したリチウムイオン二次電池であっても、特許文献１のように、電極組立体の側面部に樹脂層を形成して正極の金属薄板を固定し、正極の金属薄板と負極の活物質層との短絡を抑制することも可能と考えられる。

しかしながら、特許文献１の構成では、未硬化の樹脂に電極組立体の側面部を浸漬して樹脂層を形成することから、集電部材を接続する未塗工部に樹脂層を形成した後、当該未塗工部に集電部材を接続することが困難となる。また、未塗工部に集電部材を接続してから樹脂層を形成しようとする場合には、外部端子と接続される集電部材に樹脂層が形成されないよう、マスキングを施す必要があるなど、工程が煩雑となる虞がある。

この発明は、上記従来技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、正極において正極活物質が塗布されていない正極未塗工部と、負極において負極活物質が塗布された負極塗工部とが短絡することを抑制しつつ、容易に製造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ために、請求項１に記載の発明は、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に介在して前記正極と前記負極とを絶縁するセパレータと、を有し、これらを複数積層して層状に形成してなる電極組立体を備え、前記正極には、正極金属薄板と、前記正極金属薄板の表面に正極活物質が塗布された正極塗工部と、前記正極活物質が塗布されていない正極未塗工部と、前記正極塗工部と前記正極未塗工部との境界である正極境界が形成され、前記負極には、負極金属薄板と、前記負極金属薄板の表面に負極活物質が塗布された負極塗工部と、前記負極活物質が塗布されていない負極未塗工部と、前記負極塗工部と前記負極未塗工部との境界である負極境界が形成され、前記正極未塗工部、及び前記負極未塗工部は、前記電極組立体における同一端部側に形成されるとともに、前記正極境界は、前記負極境界よりも前記負極塗工部側に形成される蓄電装置であって、前記電極組立体における積層方向の両側から前記正極未塗工部を挟む一対の絶縁部からなる挟持部を有する絶縁部材を備え、前記一対の絶縁部は、前記電極組立体の積層方向から見た場合において、少なくとも前記正極境界と前記負極境界との間に設置され、前記絶縁部材は、前記電極組立体をなす正極の数に対応した数の前記挟持部を有しており、前記積層方向における前記絶縁部の厚さをＬ、前記積層方向における前記一対の絶縁部の離間距離をＬａ、前記正極金属薄板の厚さをＴａ１、前記正極塗工部における正極活物質層の厚さをＴａ２とした場合に、以下の関係式
Ｌ＜Ｔａ２
Ｔａ１≦Ｌａ≦Ｔａ１＋（Ｔａ２−Ｌ）×２
が何れも成り立つことを要旨とする。

これによれば、正極における正極未塗工部と、負極における負極未塗工部とは、電極組立体における同一端部側に形成されているとともに、正極未塗工部と正極塗工部との境界である正極境界は、負極未塗工部と負極塗工部との境界である負極境界よりも負極塗工部側に形成されている。このため、正極未塗工部と負極塗工部の一部とは、電極組立体の積層方向においてセパレータを間に挟んだ状態で対向しており、正極塗工部において負極塗工部と対向しない部位が生じることに伴う金属リチウムの析出が抑制されている。

そして、本発明では、正極未塗工部を挟む一対の絶縁部からなる挟持部を有する絶縁部材を備え、一対の絶縁部は、電極組立体の積層方向から見た場合において、少なくとも正極境界と負極境界との間に設置されている。即ち、挟持部をなす各絶縁部は、正極未塗工部と負極塗工部との間にそれぞれ介在される。このため、仮にセパレータが溶融したり破損したりする場合であっても、正極において正極活物質が塗布されていない正極未塗工部と、負極において負極活物質が塗布された負極塗工部とが短絡することを抑制できる。そして、電極組立体に対して、一対の絶縁部により正極未塗工部を挟むように絶縁部材を組み付けることで、正極未塗工部及び負極塗工部の間に絶縁部を設置することができる。したがって、正極未塗工部に集電部材を接続する前後の何れにおいても、絶縁部を正極未塗工部と負極塗工部との間に設置させることができる。したがって、製造工程の自由度を高め、容易に製造できる。
また、挟持部をなす各絶縁部を、電極組立体の積層方向において正極塗工部における正極活物質層の厚さの範囲内に配置することができる。例えば、一対の絶縁部における離間距離Ｌａが、「Ｔａ１」未満となる場合には、一対の絶縁部と正極未塗工部（正極金属薄板）とが当接し、当該一対の絶縁部によって正極未塗工部を挟むように絶縁部材を電極組立体に組み付け難くなる。逆に、例えば一対の絶縁部における離間距離Ｌａが、「Ｔａ１＋（Ｔａ２−Ｌ）×２」を超える場合には、電極組立体の積層方向において、一対の絶縁部の外側が正極の両面に隣り合うセパレータに当接することで、絶縁部材を電極組立体に組み付け難くなる。本発明では、このような問題を好適に解決し、絶縁部材を電極組立体に組み付ける際に、一対の絶縁部が正極未塗工部やセパレータに当接することを抑制し、絶縁部材を電極組立体に容易に組み付けることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の蓄電装置において、前記一対の絶縁部は、前記積層方向から見た場合において、前記正極境界から前記負極境界までの間における前記正極未塗工部の全体を覆うことを要旨とする。

これによれば、一対の絶縁部によって、正極境界から負極境界までの間における正極未塗工部の全体が覆われる。したがって、仮にセパレータが溶融したり破損したりした場合であっても、正極未塗工部と負極塗工部とが短絡することをより確実に抑制できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の蓄電装置において、前記絶縁部材は、前記電極組立体をなす正極の数に対応した数の前記挟持部を有しており、前記積層方向における前記絶縁部の厚さをＬ、隣り合う前記挟持部の前記積層方向における離間距離をＬｂ、前記正極塗工部における正極活物質層の厚さをＴａ２、前記負極金属薄板の厚さをＴｂ１、前記負極塗工部における負極活物質層の厚さをＴｂ２、前記セパレータの厚さをＴｓとした場合に、以下の関係式
Ｌ＜Ｔａ２
Ｔｂ１＋（Ｔｂ２＋Ｔｓ）×２≦Ｌｂ≦Ｔｂ１＋（Ｔｂ２＋Ｔｓ＋Ｔａ２−Ｌ）×２
が何れも成立することを要旨とする。

これによれば、隣り合う挟持部との間にセパレータ及び負極を挟んだ状態で、各挟持部を構成する絶縁部を、電極組立体の積層方向において正極塗工部における正極活物質層の厚さの範囲内に配置することができる。例えば、電極組立体の積層方向において、隣り合う挟持部の離間距離Ｌｂが、「Ｔｂ１＋（Ｔｂ２＋Ｔｓ）×２」未満となる場合には、隣り合う挟持部の間において、負極に隣り合うセパレータと絶縁部とが当接し、絶縁部材を電極組立体に組み付け難くなる。同様に、前記離間距離Ｌｂが、「Ｔｂ１＋（Ｔｂ２＋Ｔｓ＋Ｔａ２−Ｌ）×２」を超える場合には、隣り合う挟持部の絶縁部が、当該挟持部の間に配置される負極及びセパレータを挟んで隣り合う正極の正極未塗工部にそれぞれ当接し、絶縁部材を電極組立体に組み付け難くなる。本発明では、このような問題を好適に解決し、絶縁部材を電極組立体に組み付ける際に、隣り合う挟持部を構成する絶縁部が正極未塗工部やセパレータに当接することを抑制し、絶縁部材を電極組立体に容易に組み付けることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電装置において、前記一対の絶縁部は、前記正極境界の形成範囲の全体にわたって前記正極未塗工部を覆うことを要旨とする。これによれば、正極境界の形成範囲の全体にわたって正極未塗工部が一対の絶縁部によって覆われる。したがって、正極未塗工部と負極塗工部とが短絡することをより抑制できる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電装置において、前記絶縁部材は、前記挟持部をなす一対の絶縁部同士を連結する連結部を有し、前記一対の絶縁部は、前記連結部から前記正極未塗工部に沿ってそれぞれ延出形成されているとともに、前記絶縁部の延出方向と直交する方向の断面積が基端部から先端部に向かって小さく形成されていることを要旨とする。

これによれば、挟持部をなす一対の絶縁部は、当該絶縁部の延出方向と直交する方向の断面積が基端部から先端部に向かって小さく形成されている。したがって、絶縁部材を組み付ける際に、絶縁部の先端が正極未塗工部やセパレータに接触することを抑制し、電極組立体に対する絶縁部材の組み付けを容易に行うことができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄電装置において、前記蓄電装置は二次電池であることを要旨とする。これによれば、二次電池において、正極未塗工部と負極塗工部とが短絡することを抑制しつつ、容易に製造できる。

本発明によれば、正極において正極活物質が塗布されていない正極未塗工部と、負極において負極活物質が塗布された負極塗工部とが短絡することを抑制しつつ、容易に製造できる。

リチウムイオン二次電池を模式的に示す断面図。 分解した電極組立体を模式的に示す斜視図。 （ａ）は、正電極シートの正面図、（ｂ）は、負電極シートの正面図。 （ａ）は、絶縁部材の平面図、（ｂ）は、絶縁部材の正面図、（ｃ）は、絶縁部材の右側面図。 図１に示す１−１線断面図。 図１に示す２−２線断面図。 別の実施形態における部分的に分解した電極組立体を模式的に示す斜視図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。
図１に示すように、車両（例えば産業車両や乗用車両）に搭載される蓄電装置としてのリチウムイオン二次電池（以下単に「二次電池」と示す）１０は、全体として扁平な略直方体状をなすケース１１を備えている。ケース１１は、有底筒状（本実施形態では四角筒状）に形成された本体部材１２、及び本体部材１２に組み付けられて開口部１２ａを密閉する平面視で四角形の平板状をなす蓋部材１３から形成されている。本体部材１２、及び蓋部材１３は、何れも金属（例えばステンレスやアルミニウムなど）から形成されている。以下の説明では、矢印Ｙ１に示すケース１１の長手方向を左右方向と示し、矢印Ｙ２に示すケース１１の高さ方向を上下方向と示し、図２で矢印Ｙ３に示すケース１１の短手方向を前後方向と示す。

蓋部材１３の外面（上面）には、円柱状（略円柱状）をなす正極端子１５、及び負極端子１６が突出形成されている。なお、正極端子１５及び負極端子１６は、ケース１１（本体部材１２及び蓋部材１３）と絶縁された状態とされている。本実施形態の二次電池１０では、外部端子となる正極端子１５及び負極端子１６を介して充電及び放電がなされる。

また、ケース１１（本体部材１２）には、全体として左右方向に扁平な直方体状（略直方体状）をなす電極組立体１８が収容（収納）されている。この電極組立体１８は、正極としての正電極シート２１と、負極としての負電極シート３１と、正電極シート２１と負電極シート３１との間に介在して（挟まれて）正電極シート２１と負電極シート３１とを絶縁するシート状のセパレータ（隔膜）１９とを有し、これらを複数積層して層状に形成してなる。なお、電極組立体１８は、絶縁材料からなる絶縁袋１１ａに覆われた状態でケース１１に収容されている。また、ケース１１内には、電解質（電解液）が充填されている。

図２に示すように、正電極シート２１は、矩形のシート状をなす正極金属箔２２を備えている。また、負電極シート３１は、矩形のシート状をなす負極金属箔３２を備えている。本実施形態の正極金属箔２２は、例えばアルミニウムからなる一方で、負極金属箔３２は、例えば銅からなる。

図３（ａ）に示すように、正極金属箔２２の上縁部である正極上縁部２３には、当該正極上縁部２３から上方へ向かって正面視で四角形状をなす正電極リード部２４が延出形成されている。正電極リード部２４は、正極上縁部２３の左端において、正極金属箔２２と一体に形成されている。本実施形態では、正極金属箔２２及び正電極リード部２４が正極金属薄板（金属シート）を構成している。

また、正極金属箔２２の両表面（前面及び後面）には、その全面に正極活物質を含む活物質合剤が塗布され、正極活物質を含む正極活物質層２６が形成されている。本実施形態では、正極活物質層２６が形成された領域が、正極活物質が塗布された正極塗工部２６ａとなる。一方、正電極リード部２４の両表面には、正極活物質層２６が形成されておらず、正電極リード部２４は正極活物質が塗布されていない正極未塗工部２６ｂとなる。そして、正電極シート２１の両表面には、正極塗工部２６ａと正極未塗工部２６ｂとの境界である正極境界２６ｃが形成されている。

図３（ｂ）に示すように、負極金属箔３２の上縁部である負極上縁部３３には、当該負極上縁部３３から上方へ向かって正面視で四角形状をなす負電極リード部３４が延出形成されている。負電極リード部３４は、負極上縁部３３の右端において、負極金属箔３２と一体に形成されている。本実施形態では、負極金属箔３２及び負電極リード部３４が負極金属薄板（金属シート）を構成している。

また、負極金属箔３２の両表面（前面及び後面）には、その全面に負極活物質を含む活物質合剤が塗布され、負極活物質を含む負極活物質層３６が形成されている。本実施形態では、負極活物質層３６が形成された領域が、負極活物質が塗布された負極塗工部３６ａとなる。一方、負電極リード部３４の両表面には、負極活物質層３６が形成されておらず、負電極リード部３４は負極活物質が塗布されていない負極未塗工部３６ｂとなる。そして、負電極シート３１の両表面には、負極塗工部３６ａと負極未塗工部３６ｂとの境界である負極境界３６ｃが形成されている。

そして、正電極リード部２４の延出方向と直交する方向（左右方向）における正極金属箔２２（正極塗工部２６ａ）の寸法（長さ）は、負電極リード部３４の延出方向と直交する方向（左右方向）における負極金属箔３２（負極塗工部３６ａ）の寸法よりも小さい。また、正電極リード部２４の延出方向（上下方向）における正極金属箔２２（正極塗工部２６ａ）の寸法は、負電極リード部３４の延出方向（上下方向）における負極金属箔３２（負極塗工部３６ａ）の寸法よりも小さい。

また、セパレータ１９は、絶縁性を有する樹脂材料からなり、極めて微細な空孔構造をなす矩形の多孔性シートとされている。セパレータ１９における上下方向の寸法は、正極金属箔２２及び負極金属箔３２における上下方向の寸法より大きい。また、セパレータ１９における左右方向の寸法は、正極金属箔２２及び負極金属箔３２における左右方向の寸法より大きい。

そして、図２に示すように、電極組立体１８は、正電極シート２１及び負電極シート３１の間にセパレータ１９を介在させた状態で、正電極シート２１及び負電極シート３１を前後方向（厚さ方向）に積層して形成されている。本実施形態では、矢印Ｙ３に示す前後方向が電極組立体１８における正電極シート２１及び負電極シート３１の積層方向（層方向）となる。

また、負電極シート３１において負電極リード部３４が延出形成された負極上縁部３３、及び正電極シート２１において正電極リード部２４が延出形成された正極上縁部２３は、電極組立体１８における同一端部（本実施形態では蓋部材１３側となる上端部）側に配置されている。

このため、図１に示すように、電極組立体１８において上端部の左端には、複数の正電極リード部２４がセパレータ１９を間に挟まない状態で複数積層して層状をなす集電部（リード群）としての正極集電部２８が上方に向かって延出形成されている。また、電極組立体１８において上端部の右端には、複数の負電極リード部３４がセパレータ１９を間に挟まない状態で複数積層して層状をなす集電部（リード群）としての負極集電部３８が形成されている。このように、正極集電部２８（正電極リード部２４）と負極集電部３８（負電極リード部３４）とは、電極組立体１８における同一端部側に形成される。

また、図３（ｂ）に示すように、電極組立体１８において、正電極シート２１及び負電極シート３１は、電極組立体１８における積層方向から見た場合に、正極金属箔２２（正極塗工部２６ａ）が負極金属箔３２（負極塗工部３６ａ）に含まれた状態で積層されている。

また、電極組立体１８において、正極境界２６ｃは、負極境界３６ｃよりも負極塗工部３６ａ側（負極上縁部３３とは反対側の下縁部側）に形成されている。即ち、正極境界２６ｃは、電極組立体１８における積層方向から見た場合に、負電極シート３１の負極塗工部３６ａに含まれている。また、正極金属箔２２（正極塗工部２６ａ）及び負極金属箔３２（負極塗工部３６ａ）は、電極組立体１８における積層方向から見た場合に、セパレータ１９に含まれている。

また、図１に示すように、正極集電部２８（正電極リード部２４）には、集電部材としての正極集電端子４０が接合され、電気的に接続されているとともに、正極集電端子４０は、上述した正極端子１５と電気的に接続されている。また、負極集電部３８（負電極リード部３４）には、集電部材としての負極集電端子４１が接合され、電気的に接続されているとともに、負極集電端子４１は、上述した負極端子１６と電気的に接続されている。

そして、本実施形態の二次電池１０は、セパレータ１９が溶融、又は破損した場合に正電極リード部２４（正極未塗工部２６ｂ）と負極活物質層３６（負極塗工部３６ａ）とが短絡（接触）することを抑制（防止）するための絶縁部材４３を備えている。以下、この絶縁部材４３について詳細に説明する。

図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、絶縁部材４３は、正極集電部２８における左右方向の側面（本実施形態では左側面）に沿って、且つ電極組立体１８における積層方向（前後方向）に沿って延びる側面視四角形の平板状をなす連結部４４を備えている。

連結部４４のうち、正極集電部２８との対向面（右側面）には、正電極リード部２４の面方向のうち、正電極リード部２４の延出方向と直交する方向（左右方向、以下単に「幅方向」と示す）に沿って、正面視で四角形の平板状（薄板状）をなす絶縁部４５が複数、延出形成されている。即ち、本実施形態の連結部４４は、各絶縁部４５の基端部同士を連結している。

また、各絶縁部４５は、正電極リード部２４と平行（略平行）に形成されている。各絶縁部４５における左右方向の寸法は、正電極リード部２４の幅方向の寸法よりも大きい。また、各絶縁部４５における正電極リード部２４の延出方向に沿った寸法は、正電極リード部２４における延出方向の寸法より小さい。

また、絶縁部材４３では、隣り合う一対の絶縁部４５によって、正電極リード部２４を挟む挟持部４６が構成されている。ここで図４では、説明の便宜のため７つの挟持部４６（７対の絶縁部４５）が記載されているが、実際には、絶縁部材４３には、正極集電部２８をなす正電極リード部２４（正電極シート２１）の枚数に対応する個数（同一数）の挟持部４６が設けられている。例えば、正極集電部２８が８０枚の正電極リード部２４（正電極シート２１）から形成されている場合、絶縁部材４３には、８０個の挟持部４６が形成される。

そして、図５及び図６に示すように、本実施形態の絶縁部材４３は、正電極リード部２４（正極金属箔２２）とセパレータ１９との間に各絶縁部４５をそれぞれ配置させた状態で正極集電部２８（電極組立体１８）に組み付けられている。即ち、絶縁部材４３は、挟持部４６を構成する一対の絶縁部４５により、電極組立体１８の積層方向における両側から正電極リード部２４を挟んだ状態で、正極集電部２８に対して組み付けられている。

図５に示すように、正極金属箔２２が負極金属箔３２より小さく形成されていることから、正電極リード部２４は、電極組立体１８における積層方向において、セパレータ１９を介した状態で負電極シート３１の負極活物質層３６（負極塗工部３６ａ）と隣り合わされている。そして、絶縁部材４３が正極集電部２８に組み付けられた状態において、各絶縁部４５の下端部は、正極活物質層２６の上端（正極境界２６ｃ）と接触（略接触）しているとともに、各絶縁部４５の上端部は、負極金属箔３２（負極塗工部３６ａ）及びセパレータ１９の上端部より上方に配置されている。

したがって、各挟持部４６において一対の絶縁部４５は、電極組立体１８における積層方向から見た場合において、正極境界２６ｃから負極境界３６ｃまでの間に設置されている。更に詳しく言えば、各挟持部４６において一対の絶縁部４５は、電極組立体１８における積層方向から見た場合において、正極境界２６ｃから負極境界３６ｃまでの間における正電極リード部２４（負極未塗工部３６ｂ）の全体を、正極境界２６ｃの形成範囲の全体にわたって覆っている。

ここで、本実施形態における絶縁部材４３の各部寸法と、電極組立体１８を構成する正電極シート２１、負電極シート３１、及びセパレータ１９の各部寸法との関係について詳しく説明する。

図５に示すように、電極組立体１８の積層方向における各絶縁部４５の厚さＬは、正極塗工部２６ａにおける正極活物質層２６の厚さＴａ２より薄く形成されている。即ち、各絶縁部４５の厚さＬ、及び正極活物質層２６の厚さＴａ２では、「Ｌ＜Ｔａ２」の関係式が成り立つ。そして、電極組立体１８の積層方向における一対の絶縁部４５の離間距離Ｌａ、絶縁部４５の厚さＬ、正極金属箔２２の厚さＴａ１、正極活物質層２６の厚さＴａ２では、「Ｔａ１≦Ｌａ≦Ｔａ１＋（Ｔａ２−Ｌ）×２」の関係式が成り立つ。

また、電極組立体１８の積層方向において、隣り合う挟持部４６の離間距離Ｌｂ、各絶縁部４５の厚さＬ、正極活物質層２６の厚さＴａ２、負極金属箔３２の厚さＴｂ１、負極活物質層３６における負極活物質層３６の厚さＴｂ２、セパレータの厚さＴｓでは、「Ｔｂ１＋（Ｔｂ２＋Ｔｓ）×２≦Ｌｂ≦Ｔｂ１＋（Ｔｂ２＋Ｔｓ＋Ｔａ２−Ｌ）×２」の関係式が成り立つ。

次に、本実施形態の二次電池１０の作用について説明する。
本実施形態において、正電極リード部２４（正極未塗工部２６ｂ）と負電極リード部３４（負極未塗工部３６ｂ）とは、電極組立体１８における同一端部側に形成されているとともに、正極境界２６ｃは、負極未塗工部３６ｂよりも負極塗工部３６ａ（負極活物質層３６）側に形成されている。このため、正電極リード部２４と負極塗工部３６ａの一部とは、電極組立体１８の積層方向においてセパレータ１９を間に挟んだ状態で対向しており、正極塗工部２６ａにおいて負極塗工部３６ａと対向しない部位が生じることに伴う金属リチウムの析出が抑制されている。

そして、本実施形態の二次電池１０は、正電極リード部２４を挟む一対の絶縁部４５からなる挟持部４６を有する絶縁部材４３を備えている。そして、挟持部４６をなす一対の絶縁部４５は、電極組立体１８の積層方向から見た場合において、少なくとも正極境界２６ｃと負極境界３６ｃとの間に設置されている。即ち、正電極リード部２４と負極塗工部３６ａとの間には、セパレータ１９に加えて絶縁部４５が介在される。このため、仮にセパレータ１９が二次電池１０の温度上昇に伴って溶融したり、外力によって破損したりした場合であっても、正電極リード部２４と負極塗工部３６ａとが接触（短絡）することが抑制されている。

そして、電極組立体１８の正極集電部２８に対して、各挟持部４６により各正電極リード部２４をそれぞれ挟むように絶縁部材４３を組み付けることで、正電極リード部２４と負極塗工部３６ａとの間に絶縁部４５を設置することができる。したがって、正電極リード部２４（正極集電部２８）に対して正極集電端子４０を接続する前後の何れにおいても、絶縁部４５を正電極リード部２４と負極塗工部３６ａとの間に設置させることができる。

また、本実施形態では、挟持部４６（一対の絶縁部４５）によって、正極境界２６ｃから負極境界３６ｃまでの間における正電極リード部２４の全体が覆われる。したがって、仮にセパレータ１９が溶融したり破損したりした場合であっても、正電極リード部２４と負極塗工部３６ａ（負極活物質層３６）とが短絡することをより確実に抑制できる。

また、本実施形態の各絶縁部４５は、左右方向の寸法が正電極リード部２４の幅方向の寸法より大きいことから、正極境界２６ｃの形成範囲の全体にわたって正電極リード部２４を覆っている。したがって、本実施形態では、正電極リード部２４と負極塗工部３６ａ（負極活物質層３６）とが短絡することをより確実に抑制されている。

本実施形態において、各絶縁部４５の厚さをＬ、電極組立体１８の積層方向における一対の絶縁部４５の離間距離Ｌａ、正極金属箔２２の厚さＴａ１、正極活物質層２６の厚さＴａ２では、「Ｌ＜Ｔａ２」、及び「Ｔａ１≦Ｌａ≦Ｔａ１＋（Ｔａ２−Ｌ）×２」の関係式が何れも成り立つ。

このため、正電極リード部２４（正極未塗工部２６ｂ）を挟む一対の絶縁部４５は、それぞれ正極金属箔２２とセパレータ１９との間に形成される空間に収容されるとともに、挟持部４６をなす各絶縁部４５が何れもセパレータ１９や、正極金属箔２２に当接していない状態にできる。

例えば、一対の絶縁部４５における離間距離Ｌａが、「Ｔａ１」未満となる場合には、一対の絶縁部４５と正電極リード部２４とが当接し、当該一対の絶縁部４５によって正電極リード部２４を挟むように絶縁部材４３を正極集電部２８（電極組立体１８）に組み付け難くなる。

逆に、例えば一対の絶縁部４５における離間距離Ｌａが、「Ｔａ１＋（Ｔａ２−Ｌ）×２」を超える場合には、一対の絶縁部４５において電極組立体１８の積層方向の外側が、正電極シート２１の両面に隣り合うセパレータ１９に当接する。このため、絶縁部材４３を電極組立体１８に組み付け難くなる。本実施形態では、上記関係（関係式）を満たす寸法に絶縁部材４３を形成することにより、このような問題を好適に解決し、絶縁部材４３を電極組立体１８に容易に組み付けることができる。

また、電極組立体１８の積層方向において、隣り合う挟持部４６の離間距離Ｌｂ、絶縁部の厚さＬ、正極活物質層２６の厚さＴａ２、負極金属箔３２の厚さＴｂ１、負極活物質層３６の厚さＴｂ２、及びセパレータの厚さＴｓでは、「Ｌ＜Ｔａ２」、及び「Ｔｂ１＋（Ｔｂ２＋Ｔｓ）×２≦Ｌｂ≦Ｔｂ１＋（Ｔｂ２＋Ｔｓ＋Ｔａ２−Ｌ）×２」の関係式が何れも成り立つ。

このため、隣り合う挟持部４６をそれぞれ構成する一対の絶縁部４５は、何れも正極金属箔２２とセパレータ１９との間に形成される空間に収容されるとともに、セパレータ１９や、正極金属箔２２に当接していない状態とされている。

例えば、隣り合う挟持部４６の離間距離Ｌｂが、「Ｔｂ１＋（Ｔｂ２＋Ｔｓ）×２」未満となる場合には、隣り合う挟持部４６の間において、負電極シート３１に隣り合うセパレータ１９と、絶縁部４５とが当接する。このため、絶縁部材４３を電極組立体１８に組み付け難くなる。

同様に、隣り合う挟持部４６の離間距離Ｌｂが、「Ｔｂ１＋（Ｔｂ２＋Ｔｓ＋Ｔａ２−Ｌ）×２」を超える場合には、隣り合う挟持部４６の絶縁部４５が、当該隣り合う挟持部４６の間に配置される負電極シート３１及びセパレータ１９を介して隣り合う正電極シート２１の正電極リード部２４にそれぞれ当接する。このため、絶縁部材４３を電極組立体１８に組み付け難くなる。本実施形態では、上記関係（関係式）を満たす寸法に絶縁部材４３を形成することにより、このような問題を好適に解決し、絶縁部材４３を電極組立体１８に容易に組み付けることができる。

したがって、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）正電極リード部２４と負電極リード部３４とは、電極組立体１８における同一端部側に形成されているとともに、正極境界２６ｃは負極境界３６ｃよりも負極塗工部３６ａ側に形成されている。このため、正極塗工部２６ａにおいて負極塗工部３６ａと対向しない部位が生じて金属リチウムが析出することを抑制できる。そして、本実施形態では、正電極リード部２４と負極塗工部３６ａとの間にそれぞれ絶縁部４５を介在させている。このため、仮にセパレータ１９が二次電池１０の温度上昇に伴って溶融したり、外力によって破損したりした場合であっても、正電極リード部２４と負極塗工部３６ａとが短絡（接触）することを抑制できる。そして、電極組立体１８の正極集電部２８に対して絶縁部材４３を組み付けることで、正電極リード部２４と負極塗工部３６ａとの間に絶縁部４５を設置することができる。このため、正電極リード部２４（正極集電部２８）に対して正極集電端子４０を接続する前後の何れにおいても、絶縁部４５を正電極リード部２４と負極塗工部３６ａとの間に設置させることができる。したがって、製造工程の自由度を高め、容易に製造できる。

（２）本実施形態では、一対の絶縁部４５によって、正極境界２６ｃから負極境界３６ｃまでの間における正電極リード部２４の全体が覆われる。したがって、正電極リード部２４と負極塗工部３６ａ（負極活物質層３６）とが短絡することをより確実に抑制できる。

（３）絶縁部４５の厚さＬ、電極組立体１８の積層方向における一対の絶縁部４５の離間距離Ｌａ、正極金属箔２２の厚さＴａ１、正極活物質層２６の厚さＴａ２では、「Ｌ＜Ｔａ２」、及び「Ｔａ１≦Ｌａ≦Ｔａ１＋（Ｔａ２−Ｌ）×２」の関係式が何れも成り立つ。このため、挟持部４６における各絶縁部４５を、電極組立体１８の積層方向において正極活物質層２６の厚さＴａ２の範囲内に配置することができる。したがって、本実施形態では、絶縁部材４３を正極集電部２８（電極組立体１８）に組み付ける際に、一対の絶縁部４５が正電極リード部２４やセパレータ１９に当接することを抑制し、絶縁部材４３を電極組立体１８に容易に組み付けることができる。

（４）絶縁部の厚さＬ、隣り合う挟持部４６の離間距離Ｌｂ、正極活物質層２６の厚さＴａ２、負極金属箔３２の厚さＴｂ１、負極活物質層３６の厚さＴｂ２、及びセパレータの厚さＴｓでは、「Ｌ＜Ｔａ２」、及び「Ｔｂ１＋（Ｔｂ２＋Ｔｓ）×２≦Ｌｂ≦Ｔｂ１＋（Ｔｂ２＋Ｔｓ＋Ｔａ２−Ｌ）×２」の関係式が何れも成り立つ。このため、隣り合う挟持部４６の間にセパレータ１９及び負電極シート３１を挟んだ状態で、各挟持部４６を構成する絶縁部４５を、電極組立体１８の積層方向において正極活物質層２６の厚さＴａ２の範囲内に配置することができる。したがって、本実施形態では、絶縁部材４３を正極集電部２８（電極組立体１８）に組み付ける際に、隣り合う挟持部４６を構成する絶縁部４５が正電極リード部２４やセパレータ１９に当接することを抑制し、絶縁部材４３を電極組立体１８に容易に組み付けることができる。

（５）正極境界２６ｃの形成範囲の全体にわたって正極未塗工部２６ｂ（正電極リード部２４）が一対の絶縁部４５によって覆われている。したがって、本実施形態では、正電極リード部２４と負極塗工部３６ａ（負極活物質層３６）とが短絡することをより確実に抑制できる。

（６）二次電池１０において、正電極リード部２４と負極塗工部３６ａとが短絡することを抑制しつつ、容易に製造できる。
（７）本実施形態の絶縁部材４３では、複数の挟持部４６を連結部４４によって連結している。例えば、各挟持部４６を別体に形成した場合には、各挟持部４６をそれぞれ正極集電部２８に組み付ける必要がある。これに対して、本実施形態では、絶縁部材４３を正極集電部２８に組み付けることで、複数の挟持部４６を一括して組み付けることができる。

（８）また、絶縁部材４３には、正極集電部２８を構成する正電極リード部２４（正電極シート２１）と同数の挟持部４６を設けていることから、１回の組み付け作業により絶縁部４５を正電極リード部２４と負極塗工部３６ａとの間にそれぞれ設置することができる。

実施形態は上記のように限定されるものではなく、例えば以下のように具体化してもよい。
○ 図７に示すように、電極組立体１８は、正電極シート２１、負電極シート３１、及びセパレータ１９を帯状（長尺のシート状）に形成するとともに、セパレータ１９を間に挟んだ状態で、正電極シート２１及び負電極シート３１を渦まき状に捲回し、正電極シート２１及び負電極シート３１が層状をなすように形成してもよい。この場合、正電極シート２１の正極上縁部２３には、正電極シート２１の長さ方向において所定間隔で正電極リード部２４を延出形成する一方で、負電極シート３１の負極上縁部３３には、負電極シート３１の長さ方向において所定間隔で負電極リード部３４を延出形成する。そして、正電極シート２１及び負電極シート３１を捲回して積層することにより、電極組立体１８において上縁部の左側には、複数の正電極リード部２４がセパレータ１９を間に挟まない状態で複数積層して層状構造（層状）をなす正極集電部２８が上方に向かって延出形成される。また、電極組立体１８において上縁部の右側には、複数の負電極リード部３４がセパレータ１９を間に挟まない状態で複数積層して層状構造（層状）をなす負極集電部３８が形成される。

○ 各挟持部４６における一対の絶縁部４５は、連結部４４（基端部）から先端部に向かって、各絶縁部４５の延出方向（左右方向）と直交する方向の断面積が小さく形成されて、所謂先細り形状をなしていてもよい。これによれば、絶縁部材４３を正極集電部２８（電極組立体１８）に組み付ける際に、各絶縁部４５の先端が正電極リード部２４やセパレータ１９の縁部に接触することを抑制し、正極集電部２８（電極組立体１８）に対する絶縁部材４３の組付けを容易に行うことができる。

○ 絶縁部材４３は、１つの挟持部４６が形成されていてもよく、正極集電部２８をなす正電極リード部２４（正電極シート２１）と異なる数の挟持部４６が形成されていてもよい。例えば、電極組立体１８における、最外層の正極未塗工部２６ｂの外側に正極活物質が塗布されていない場合、その外側には負極金属箔３２を設けなくてもよい。したがって、この場合は、最外層の正極未塗工部２６ｂの外側には、絶縁部４５を設ける必要が無い。あるいは、正極金属箔２２の数に対して、挟持部４６が所定の割合で設けられていてもよい。所定の割合とは、正極金属箔２２の数Ｘに対して挟持部４６の数Ｙは、Ｙ１＝Ｘ／Ｚ、もしくはＹ１＝Ｘ／Ｚによって求められる。ここで、ＸとＺは任意の整数である。また、Ｙ１が整数の時はそのままＹとして用いるが、Ｙ１が整数でない時はＹ１の小数点以下を切り捨て、切り上げ、もしくは四捨五入して整数とし、Ｙの値とする。

○ 正極金属箔２２の両表面には、正極上縁部２３に沿って正極未塗工部２６ｂを形成してもよい。この場合には、電極組立体１８の積層方向から見た場合において、少なくとも正電極リード部２４の形成範囲についてのみ、正極未塗工部２６ｂと負極塗工部３６ａとの間に絶縁部４５を介在（介挿）させてもよい。また、絶縁部材４３の各絶縁部４５における左右方向の寸法を正極上縁部２３より大きく形成し、正極未塗工部２６ｂと負極塗工部３６ａとの間の全体にわたって絶縁部４５を介在（介挿）させてもよい。

○ 負極金属箔３２の両表面には、負極上縁部３３に沿って負極未塗工部３６ｂを形成してもよい。また、負極境界３６ｃは、負電極リード部３４の表面に形成されていてもよい。

○ 各絶縁部４５の上端部は、セパレータ１９の上端部より下方（正極境界２６ｃ側）に配置されていてもよく、負極金属箔３２（負極塗工部３６ａ）の上端部より下方（正極境界２６ｃ側）に配置されていてもよい。即ち、一対の絶縁部４５は、電極組立体１８の積層方向から見た場合において、少なくとも正極境界２６ｃと負極境界３６ｃとの間に設置されておればよい。

○ 正電極リード部２４、及び負電極リード部３４の形状は適宜変更してもよい。
○ 正電極リード部２４（正極集電部２８）、及び負電極リード部３４（負極集電部３８）は、電極組立体１８における左右方向の端部や、下端部から延出形成されていてもよい。

○ 正極金属薄板として正極金属箔２２とし、負極金属薄板として負極金属箔３２としたが、二次電池１０における電池容量（電気容量）の低下や電池作製時に影響しない程度の厚みのある薄板であってもよい。

○ 電極組立体１８は、蛇腹状（ジグザグ状）に折り曲げたセパレータ１９の間に正電極シート２１及び負電極シート３１を配置して積層してもよい。
○ 電極組立体１８を構成する正電極シート２１、及び負電極シート３１の数は適宜変更してもよい。例えば、正電極シート２１、及び負電極シート３１をそれぞれ１つ備えた電極組立体１８としてもよい。

○ ケース１１の形状は、円柱状や、左右方向に扁平な楕円柱状に形成してもよい。
○ 上記実施形態の二次電池１０を車両（例えば産業車両や乗用車両など）に搭載し、車両に装備された発電機により充電する一方で、二次電池１０から供給する電力によりエアコン用のコンプレッサや、車輪を駆動するための電動モータ、或いはカーナビゲーションシステムなどの電装品を駆動してもよい。これによれば、二次電池１０において、正電極リード部２４と負極塗工部３６ａ（負極活物質層３６）とが短絡することを抑制しつつ、容易に製造できる。したがって、二次電池１０を搭載した車両としての安全性を高めるとともに、製造に要する時間を短縮したり、コストを削減したりできる。

○ 本発明は、二次電池及び蓄電装置としてのニッケル水素二次電池として具体化してもよい。さらに、本発明は、蓄電装置としての電気二重層キャパシタとして具体化してもよい。即ち、本発明は充電及び放電可能に形成された蓄電装置に適用することができる。

Ｌ…厚さ、Ｌａ，Ｌｂ…離間距離、Ｔａ１，Ｔａ２，Ｔｂ１，Ｔｂ２，Ｔｓ…厚さ、１０…リチウムイオン二次電池（蓄電装置）、１８…電極組立体、１９…セパレータ、２１…正電極シート（正極）、２２…正極金属箔（正極金属薄板）、２４…正電極リード部（正極未塗工部）、２６…正極活物質層、２６ａ…正極塗工部、２６ｂ…正極未塗工部、２６ｃ…正極境界、３１…負電極シート（負極）、３２…負極金属箔（負極金属薄板）、３６…負極活物質層、３６ａ…負極塗工部、３６ｂ…負極未塗工部、３６ｃ…負極境界、４０…正極集電端子（集電部材）、４１…負極集電端子（集電部材）、４３…絶縁部材、４４…連結部、４５…絶縁部、４６…挟持部。

Claims (6)

1. 正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に介在して前記正極と前記負極とを絶縁するセパレータと、を有し、これらを複数積層して層状に形成してなる電極組立体を備え、
   前記正極には、正極金属薄板と、前記正極金属薄板の表面に正極活物質が塗布された正極塗工部と、前記正極活物質が塗布されていない正極未塗工部と、前記正極塗工部と前記正極未塗工部との境界である正極境界が形成され、
   前記負極には、負極金属薄板と、前記負極金属薄板の表面に負極活物質が塗布された負極塗工部と、前記負極活物質が塗布されていない負極未塗工部と、前記負極塗工部と前記負極未塗工部との境界である負極境界が形成され、
   前記正極未塗工部、及び前記負極未塗工部は、前記電極組立体における同一端部側に形成されるとともに、前記正極境界は、前記負極境界よりも前記負極塗工部側に形成される蓄電装置であって、
   前記電極組立体における積層方向の両側から前記正極未塗工部を挟む一対の絶縁部からなる挟持部を有する絶縁部材を備え、
   前記一対の絶縁部は、前記電極組立体の積層方向から見た場合において、少なくとも前記正極境界と前記負極境界との間に設置され、
   前記絶縁部材は、前記電極組立体をなす正極の数に対応した数の前記挟持部を有しており、
   前記積層方向における前記絶縁部の厚さをＬ、前記積層方向における前記一対の絶縁部の離間距離をＬａ、前記正極金属薄板の厚さをＴａ１、前記正極塗工部における正極活物質層の厚さをＴａ２とした場合に、以下の関係式
   Ｌ＜Ｔａ２
   Ｔａ１≦Ｌａ≦Ｔａ１＋（Ｔａ２−Ｌ）×２
   が何れも成り立つことを特徴とする蓄電装置。
2. 前記一対の絶縁部は、前記積層方向から見た場合において、前記正極境界から前記負極境界までの間における前記正極未塗工部の全体を覆うことを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記絶縁部材は、前記電極組立体をなす正極の数に対応した数の前記挟持部を有しており、
   前記積層方向における前記絶縁部の厚さをＬ、隣り合う前記挟持部の前記積層方向における離間距離をＬｂ、前記正極塗工部における正極活物質層の厚さをＴａ２、前記負極金属薄板の厚さをＴｂ１、前記負極塗工部における負極活物質層の厚さをＴｂ２、前記セパレータの厚さをＴｓとした場合に、以下の関係式
   Ｌ＜Ｔａ２
   Ｔｂ１＋（Ｔｂ２＋Ｔｓ）×２≦Ｌｂ≦Ｔｂ１＋（Ｔｂ２＋Ｔｓ＋Ｔａ２−Ｌ）×２
   が何れも成立することを特徴とする請求項１または２に記載の蓄電装置。
4. 前記一対の絶縁部は、前記正極境界の形成範囲の全体にわたって前記正極未塗工部を覆うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電装置。
5. 前記絶縁部材は、前記挟持部をなす一対の絶縁部同士を連結する連結部を有し、
   前記一対の絶縁部は、前記連結部から前記正極未塗工部に沿ってそれぞれ延出形成されているとともに、前記絶縁部の延出方向と直交する方向の断面積が基端部から先端部に向かって小さく形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電装置。
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１〜５のいずれか１項に記載の蓄電装置。