JP7413784B2 - 蓄電素子 - Google Patents

Description

本発明は、電極体と集電体とを備える蓄電素子に関する。

従来、電極体と集電体とを備え、電極体及び集電体が溶接にて接続される構成の蓄電素子が広く知られている。例えば、特許文献１には、電極体の溶接箇所の両面に、中央部に開口が形成された熱溶着性樹脂からなるテープ（絶縁シート）を介して、それぞれ集電体及び集電体受け部品（当て板）を当接させて溶接する密閉電池（蓄電素子）が開示されている。

特開２００９－３２６４０号公報

上記従来の蓄電素子では、電極体と集電体との溶接の品質が低下するおそれがある。つまり、上記従来の蓄電素子では、電極体と集電体及び当て板との間に絶縁シートを配置し、絶縁シートに形成された開口部内で電極体と集電体及び当て板との溶接を行っているため、溶接時の入熱及び加圧等により、絶縁シートが伸びてしまう。これにより、溶接時に、絶縁シートの開口部の開口面積が小さくなり、絶縁シートが溶接部に近付くため、スパッタが発生したり電極体の極板が溶断したりするおそれがある。このように、本願発明者は、上記従来の蓄電素子では、電極体と集電体との溶接の品質が低下するおそれがあることを見出した。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電極体と集電体との溶接の品質の向上を図ることができる蓄電素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、電極体と、前記電極体と溶接にて接続される集電体と、前記電極体及び前記集電体の間に配置される絶縁シートと、を備え、前記絶縁シートには、前記電極体と前記集電体との溶接部が貫通する開口部が形成されており、前記開口部は、前記絶縁シートを貫通し、かつ、前記溶接部が挿通される第一貫通部と、前記絶縁シートを貫通し、かつ、前記溶接部が挿通されない貫通部であって、前記第一貫通部に接続される第二貫通部と、を有する。

これによれば、蓄電素子において、電極体及び集電体の間の絶縁シートには、電極体と集電体との溶接部が貫通する開口部が形成され、当該開口部は、溶接部が挿通される第一貫通部と、溶接部が挿通されずに第一貫通部に接続される第二貫通部と、を有している。このように、絶縁シートの開口部に、溶接部が挿通される第一貫通部と、溶接部が挿通されない第二貫通部とを設けることで、溶接時の入熱及び加圧等により絶縁シートが伸びた場合でも、第二貫通部が伸びを吸収し、第一貫通部が溶接部に近付くのを抑制することができる。これにより、溶接時に、スパッタが発生したり電極体の極板が溶断したりするのを抑制することができるため、電極体と集電体との溶接の品質の向上を図ることができる。

また、前記第二貫通部は、前記第一貫通部から離れる方向に延設されて配置されていることにしてもよい。

これによれば、絶縁シートにおいて、第二貫通部が、第一貫通部から離れる方向に延設されていることで、絶縁シートが伸びた場合に、第二貫通部が、第一貫通部から離れた位置で絶縁シートの伸びを吸収することができる。これにより、溶接時に第一貫通部が溶接部に近付くのを抑制することができるため、電極体と集電体との溶接の品質の向上を図ることができる。

また、前記第二貫通部は、前記第一貫通部の周囲に複数並んで配置されることにしてもよい。

これによれば、絶縁シートにおいて、第二貫通部が、第一貫通部の周囲に複数並んで配置されることで、絶縁シートが伸びた場合でも、第二貫通部が絶縁シートの伸びをより吸収することができる。これにより、溶接時に第一貫通部が溶接部に近付くのをより抑制することができるため、電極体と集電体との溶接の品質の向上をより図ることができる。

また、前記第二貫通部は、前記第一貫通部から前記絶縁シートの端縁まで延びて、当該端縁が開口した第三貫通部を有することにしてもよい。

これによれば、絶縁シートにおいて、第二貫通部が、絶縁シートの端縁が開口した第三貫通部を有しているため、絶縁シートが伸びた場合でも、第三貫通部が絶縁シートの伸びをより吸収することができる。これにより、溶接時に第一貫通部が溶接部に近付くのをより抑制することができるため、電極体と集電体との溶接の品質の向上をより図ることができる。

また、さらに、前記電極体と前記集電体と前記絶縁シートとを収容する容器を備え、前記第三貫通部は、前記絶縁シートの端縁のうちの前記容器の壁部に対向する端縁が開口して形成されていることにしてもよい。

これによれば、絶縁シートにおいて、第三貫通部は、絶縁シートの端縁のうちの容器の壁部に対向する端縁が開口している。このため、溶接時に、スパッタ等のコンタミ（コンタミネーション）が、当該開口を介して飛散しても、当該コンタミは、電極体から離れる方向に飛散するため、当該コンタミが電極体に侵入するのを抑制することができる。これにより、溶接時に発生するコンタミが電極体に侵入して不具合を生じさせるのを抑制することができるため、電極体と集電体との溶接の品質の向上を図ることができる。

また、蓄電素子は、電極体と、集電体と、前記集電体とで前記電極体を挟む位置に配置され、前記電極体及び前記集電体と溶接にて接続される当て板と、前記電極体及び前記当て板の間に配置される絶縁シートと、を備え、前記絶縁シートには、前記電極体と前記当て板との溶接部が貫通する開口部が形成されており、前記開口部は、前記絶縁シートを貫通し、かつ、前記溶接部が挿通される第一貫通部と、前記絶縁シートを貫通し、かつ、前記溶接部が挿通されない貫通部であって、前記第一貫通部に接続される第二貫通部と、を有することにしてもよい。

これによれば、蓄電素子において、電極体及び当て板の間の絶縁シートには、電極体と当て板との溶接部が貫通する開口部が形成され、当該開口部は、溶接部が挿通される第一貫通部と、溶接部が挿通されずに第一貫通部に接続される第二貫通部と、を有している。このように、絶縁シートの開口部に、溶接部が挿通される第一貫通部と、溶接部が挿通されない第二貫通部とを設けることで、溶接時の入熱及び加圧等により絶縁シートが伸びた場合でも、第二貫通部が伸びを吸収し、第一貫通部が溶接部に近付くのを抑制することができる。これにより、電極体と集電体及び当て板との溶接時に、スパッタが発生したり電極体の極板が溶断したりするのを抑制することができるため、電極体と集電体との溶接の品質の向上を図ることができる。

なお、本発明は、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、電極体及び集電体の間に配置される絶縁シート、または、電極体及び当て板の間に配置される絶縁シートとしても実現することができる。

本発明における蓄電素子によれば、電極体と集電体との溶接の品質の向上を図ることができる。

実施の形態に係る蓄電素子の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電素子の容器内方に配置されている構成要素を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電素子を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。 実施の形態に係る電極体、集電体、当て板、絶縁シート及び溶接部の位置関係を示す正面図である。 実施の形態に係る電極体、集電体、当て板、絶縁シート及び溶接部の位置関係を示す断面図、並びに、絶縁シートの構成を示す正面図である。 実施の形態の変形例１に係る絶縁シートの構成を示す正面図である。 実施の形態の変形例２に係る絶縁シートの構成を示す正面図である。 実施の形態の変形例３に係る絶縁シートの構成を示す正面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態（及びその変形例）に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。さらに、各図において、同一または同様な構成要素については同じ符号を付している。

また、以下の説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対（正極側及び負極側）の電極端子の並び方向、一対の集電体の並び方向、または、容器の短側面の対向方向を、Ｘ軸方向と定義する。容器の長側面の対向方向、１つの溶接部における集電体と電極体と当て板との並び方向、集電体と絶縁シートと電極体との並び方向、または、電極体と絶縁シートと当て板との並び方向を、Ｙ軸方向と定義する。蓄電素子の容器本体と蓋体との並び方向、集電体の脚部の延設方向、または、上下方向を、Ｚ軸方向と定義する。これらＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向は、互いに交差（本実施の形態では直交）する方向である。

また、以下の説明において、例えば、Ｘ軸プラス方向とは、Ｘ軸の矢印方向を示し、Ｘ軸マイナス方向とは、Ｘ軸プラス方向とは反対方向を示す。Ｙ軸方向及びＺ軸方向についても同様である。さらに、平行及び直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、２つの方向が直交している、とは、当該２つの方向が完全に直交していることを意味するだけでなく、実質的に直交していること、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。

（実施の形態）
［１ 蓄電素子１０の全般的な説明］
まず、図１～図３を用いて、本実施の形態における蓄電素子１０の全般的な説明を行う。図１は、本実施の形態に係る蓄電素子１０の外観を示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係る蓄電素子１０の容器１００内方に配置されている構成要素を示す斜視図である。具体的には、図２は、蓄電素子１０から容器本体１１０を分離した状態での構成を示す斜視図である。つまり、図２は、電極体３００に集電体４００を溶接した後の状態を示している。図３は、本実施の形態に係る蓄電素子１０を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。つまり、図３は、電極体３００に集電体４００を溶接する前の状態を示している。また、図３では、容器本体１１０の図示を省略している。

蓄電素子１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池（単電池）であり、具体的には、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。蓄電素子１０は、例えば、自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、船舶、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用またはエンジン始動用等のバッテリ等として用いられる。上記の自動車としては、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）及びガソリン自動車が例示される。上記の電気鉄道用の鉄道車両としては、電車、モノレール及びリニアモーターカーが例示される。また、蓄電素子１０は、家庭用または発電機用等に使用される定置用のバッテリ等としても用いることができる。

なお、蓄電素子１０は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。また、蓄電素子１０は、二次電池ではなく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。さらに、蓄電素子１０は、固体電解質を用いた電池であってもよい。また、本実施の形態では、直方体形状（角形）の蓄電素子１０を図示しているが、蓄電素子１０の形状は、直方体形状には限定されず、円柱形状、長円柱形状または直方体以外の多角柱形状等であってもよいし、ラミネート型の蓄電素子とすることもできる。

図１に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、一対（正極側及び負極側）の電極端子２００と、一対（正極側及び負極側）の上部ガスケット２１０と、を備えている。また、図２及び図３に示すように、容器１００の内方には、一対（正極側及び負極側）の下部ガスケット２２０と、電極体３００と、一対（正極側及び負極側）の集電体４００と、複数の当て板５００と、が収容されている。さらに、電極体３００と集電体４００との間、及び、電極体３００と当て板５００との間には、絶縁シート６００が配置されている（図５参照）。なお、容器１００の内部には、電解液（非水電解質）が封入されているが、図示は省略する。当該電解液としては、蓄電素子１０の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。また、上記の構成要素の他、電極体３００の側方または下方等に配置されるスペーサ、電極体３００等を包み込む絶縁フィルム等が配置されていてもよい。

容器１００は、開口が形成された容器本体１１０と、容器本体１１０の当該開口を閉塞する蓋体１２０と、を有する直方体形状（角形または箱形）のケースである。容器本体１１０は、容器１００の本体部を構成する矩形筒状で底を備える部材である。容器本体１１０は、Ｘ軸方向両側の側面（短側面）に一対の平板状かつ矩形状の短側壁部１１１を有し、Ｙ軸方向両側の側面（長側面）に一対の平板状かつ矩形状の長側壁部１１２を有し、Ｚ軸マイナス方向側に平板状かつ矩形状の底壁部１１３を有している。蓋体１２０は、容器１００の蓋部を構成する矩形状の板状部材であり、容器本体１１０のＺ軸プラス方向側にＸ軸方向に延設されて配置されている。蓋体１２０には、容器１００内方の圧力が上昇した場合に当該圧力を開放するガス排出弁１２１、及び、容器１００の内方に電解液を注液するための注液部１２２等が設けられている。

このような構成により、容器１００は、電極体３００等を容器本体１１０の内部に収容後、容器本体１１０と蓋体１２０とが溶接等によって接合されることにより、内部が密封される構造となっている。なお、容器１００（容器本体１１０及び蓋体１２０）の材質は特に限定されず、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄など溶接可能な金属とすることができるが、樹脂を用いることもできる。

電極体３００は、正極板と負極板とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる蓄電要素（発電要素）である。正極板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等からなる長尺帯状の集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成された極板である。負極板は、銅または銅合金等からなる長尺帯状の集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成された極板である。なお、上記集電箔として、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Ａｌ－Ｃｄ合金など、適宜公知の材料を用いることもできる。また、正極活物質層及び負極活物質層に用いられる正極活物質及び負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。また、セパレータは、例えば樹脂からなる微多孔性のシートや、不織布を用いることができる。

電極体３００は、正極板と負極板とセパレータとが積層されて形成されている。具体的には、電極体３００は、正極板と負極板との間にセパレータが配置され巻回されて形成されている。さらに具体的には、電極体３００は、正極板と負極板とが、セパレータを介して、巻回軸の方向に互いにずらして巻回されている。巻回軸とは、正極板及び負極板等を巻回する際の中心軸となる仮想的な軸であり、本実施の形態では、電極体３００の中心を通る、Ｘ軸方向に平行な直線である。そして、正極板及び負極板は、それぞれのずらされた方向の端部に、活物質が形成（塗工）されず基材層が露出した部分（活物質層非形成部）を有している。

これにより、電極体３００は、巻回軸方向の一端部に、正極板の活物質層非形成部が積層されて束ねられた正極側の集束部３２０を有し、巻回軸方向の他端部に、負極板の活物質層非形成部が積層されて束ねられた負極側の集束部３２０を有している。つまり、電極体３００は、電極体３００の本体を構成する電極体本体部３１０と、電極体本体部３１０からＸ軸方向両側に突出した一対（正極側及び負極側）の集束部３２０と、を有している。電極体本体部３１０は、正極板及び負極板の活物質層が形成（塗工）された部分とセパレータとが巻回されて形成された長円形状の部位（活物質層形成部）である。なお、本実施の形態では、電極体３００（電極体本体部３１０）の断面形状として長円形状を図示しているが、円形状、楕円形状、または、多角形状等でもよい。

電極端子２００は、集電体４００を介して、電極体３００に電気的に接続される端子部材（正極端子及び負極端子）である。つまり、電極端子２００は、電極体３００に蓄えられている電気を蓄電素子１０の外部空間に導出し、また、電極体３００に電気を蓄えるために蓄電素子１０の内部空間に電気を導入するための金属製の部材である。電極端子２００は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属等の導電部材で形成されている。また、電極端子２００は、かしめ等によって、集電体４００に接続（接合）され、かつ、蓋体１２０に取り付けられている。

具体的には、図３に示すように、電極端子２００は、軸部２０１が、上部ガスケット２１０の貫通孔２１１と、蓋体１２０の貫通孔１２３と、下部ガスケット２２０の貫通孔２２１と、集電体４００の貫通孔４１１とに挿入されて、かしめられることにより、集電体４００とともに蓋体１２０に固定される。なお、電極端子２００と集電体４００とを接続（接合）する手法は、かしめ接合には限定されず、超音波接合、レーザ溶接若しくは抵抗溶接等の溶接、または、ねじ締結等のかしめ以外の機械的接合等が用いられてもよい。

上部ガスケット２１０は、容器１００の蓋体１２０と電極端子２００との間に配置され、蓋体１２０と電極端子２００との間を絶縁し、かつ封止する板状かつ矩形状の部材（正極上部ガスケット及び負極上部ガスケット）である。上部ガスケット２１０の中央部には、上述の電極端子２００の軸部２０１が挿入される貫通孔２１１が形成されている。下部ガスケット２２０は、容器１００の蓋体１２０と集電体４００との間に配置され、蓋体１２０と集電体４００との間を絶縁する板状かつ矩形状の部材（正極下部ガスケット及び負極下部ガスケット）である。下部ガスケット２２０の中央部には、上述の電極端子２００の軸部２０１が挿入される貫通孔２２１が形成されている。上部ガスケット２１０及び下部ガスケット２２０は、後述の絶縁シート６００を形成可能な素材と同様の絶縁性の材料で形成することができる。

集電体４００は、電極体３００のＸ軸方向両側に配置され、電極体３００の集束部３２０と電極端子２００とに接続（接合）されて、電極体３００と電極端子２００とを電気的に接続する導電性と剛性とを備えた集電部材（正極集電体及び負極集電体）である。具体的には、集電体４００は、容器本体１１０の側壁から蓋体１２０に亘って当該側壁及び蓋体１２０に沿って屈曲状態で配置される板状部材である。また、集電体４００は、蓋体１２０に固定的に接続（接合）される。この構成により、電極体３００が、集電体４００によって蓋体１２０から吊り下げられた状態で保持（支持）され、振動や衝撃等による揺れが抑制される。集電体４００の材質は特に限定されないが、例えば、正極側の集電体４００は、電極体３００の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金等で形成され、負極側の集電体４００は、電極体３００の負極基材層と同様、銅または銅合金等で形成されている。

ここで、図３に示すように、集電体４００は、端子接続部４１０と、端子接続部４１０のＹ軸方向両端部からＺ軸マイナス方向に向けて延設された２つの電極接続部４２０と、を有している。

端子接続部４１０は、電極端子２００に接続（接合）される集電体４００の基部である。つまり、端子接続部４１０は、集電体４００の電極端子２００側（上側、Ｚ軸プラス方向）に配置される平板状の部位であり、上述の通り、電極端子２００に電気的及び機械的に接続（接合）される。電極接続部４２０は、電極体３００に接続（接合）される集電体４００の脚部である。つまり、電極接続部４２０は、集電体４００の電極体３００側（下側、Ｚ軸マイナス方向）に配置される部位であり、電極体３００に電気的及び機械的に接続（接合）される。具体的には、電極接続部４２０は、Ｚ軸方向に延びる長尺状かつ平板状の部位であり、電極体３００の集束部３２０のうちの２つの対向する平坦な集束部に、２つの電極接続部４２０がそれぞれ溶接（抵抗溶接）にて接合される。

具体的には、集束部３２０の内側に当て板５００が配置され、電極接続部４２０と当て板５００とで集束部３２０を挟んだ状態で、電極接続部４２０と集束部３２０と当て板５００とが溶接されて、溶接部７００（図２参照）が形成される。本実施の形態では、１つの電極接続部４２０に対して、１つの溶接部７００が形成される。つまり、１つの集電体４００において２つの溶接部７００が形成され、１つの蓄電素子１０において４つの溶接部７００が形成される。このように、集電体４００及び当て板５００は、電極体３００と溶接にて接続されている。言い換えれば、当て板５００は、電極体３００及び集電体４００と溶接にて接続されている。溶接部７００の構成の詳細な説明については、後述する。

当て板５００は、集電体４００とで電極体３００を挟む位置に配置され、集電体４００とで電極体３００を挟んだ状態で、集電体４００とともに電極体３００に溶接される部材である。つまり、当て板５００は、電極接続部４２０とで、集束部３２０を挟む位置に配置された、集束部３２０を保護するカバーである。具体的には、当て板５００は、集束部３２０に沿ってＺ軸方向に延びる平板状かつ矩形状の金属製の部材である。当て板５００の材質は特に限定されないが、例えば、正極側の当て板５００は、電極体３００の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金等で形成され、負極側の当て板５００は、電極体３００の負極基材層と同様、銅または銅合金等で形成されている。

ここで、電極体３００と集電体４００及び当て板５００とを溶接（抵抗溶接）する際には、溶接時の電流を集中させる（分流を抑制する）ために、電極体３００と集電体４００との間、及び、電極体３００と当て板５００との間には、絶縁シート６００が配置される。絶縁シート６００の構成の詳細な説明については、後述する。

［２ 絶縁シート６００及び溶接部７００の構成の説明］
次に、絶縁シート６００の構成、及び、溶接部７００の構成について、詳細に説明する。図４は、本実施の形態に係る電極体３００、集電体４００、当て板５００、絶縁シート６００及び溶接部７００の位置関係を示す正面図である。具体的には、図４は、電極体３００に集電体４００を溶接して溶接部７００が形成された状態を、Ｙ軸マイナス方向から見た場合の平面図である。図５は、本実施の形態に係る電極体３００、集電体４００、当て板５００、絶縁シート６００及び溶接部７００の位置関係を示す断面図、並びに、絶縁シート６００の構成を示す正面図である。具体的には、図５の（ａ）は、図４に示した構成をＶａ－Ｖａ断面で切断した場合の構成を示す断面図であり、図５の（ｂ）は、絶縁シート６００の構成をＹ軸マイナス方向から見た場合の平面図である。なお、図５の（ｂ）では、説明の便宜のため、絶縁シート６００に対する溶接部７００の位置も破線で示している。

なお、図５では、Ｘ軸プラス方向及びＹ軸マイナス方向に位置する溶接部７００及びその周囲の構成について示しているが、その他の溶接部７００及びその周囲の構成についても、同様の構成を有している。また、図５の（ａ）において、電極体３００及び集電体４００の間に配置される絶縁シート６００と、電極体３００及び当て板５００の間に配置される絶縁シート６００とは、同様の構成を有しているため、図５の（ｂ）では、１枚の絶縁シート６００のみを図示している。

これらの図に示すように、絶縁シート６００は、電極体３００及び集電体４００の間、及び、電極体３００及び当て板５００の間に配置される、絶縁性を有するシート状（フィルム状）かつ矩形状の部材である。絶縁シート６００は、絶縁性を有していればどのような素材で形成されてもよいが、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ（変性ＰＰＥを含む））、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ＡＢＳ樹脂、若しくは、それらの複合材料等の絶縁部材により形成することができる。

図５に示すように、絶縁シート６００には、開口部６１０が形成されている。開口部６１０は、電極体３００と集電体４００及び当て板５００との溶接部７００が貫通する開口であり、絶縁シート６００の中央部に形成されている。開口部６１０は、第一貫通部６１１と、第二貫通部６１２と、を有している。

第一貫通部６１１は、絶縁シート６００を貫通し、かつ、溶接部７００が挿通される貫通部である。第一貫通部６１１は、溶接部７００の形状に対応した形状を有している。本実施の形態では、溶接部７００が上面視で（Ｙ軸方向から見て）円形状を有しているため、第一貫通部６１１は、溶接部７００の形状よりも少し大きい円形状の貫通孔である。

第二貫通部６１２は、絶縁シート６００を貫通し、かつ、溶接部７００が挿通されない貫通部であって、第一貫通部６１１に接続されて形成されている。つまり、第二貫通部６１２は、第一貫通部６１１と繋がる貫通部であり、第一貫通部６１１から離れる方向に延設されて配置されている。具体的には、第二貫通部６１２は、第一貫通部６１１から離れる方向に直線状に延びる矩形状の貫通孔である。なお、第二貫通部６１２は、第一貫通部６１１から曲線状に延びる貫通孔であってもよい。

ここで、第二貫通部６１２は、第一貫通部６１１の周囲に複数並んで配置されている。つまり、複数の第二貫通部６１２が、第一貫通部６１１から放射状に延びるように配置されている。本実施の形態では、複数の第二貫通部６１２は、第一貫通部６１１からＺ軸プラス方向に延びる貫通部と、第一貫通部６１１からＸ軸マイナス方向に延びる貫通部と、第一貫通部６１１からＺ軸マイナス方向に延びる貫通部と、第一貫通部６１１からＸ軸プラス方向に延びる貫通部と、の４つの貫通部を有している。第一貫通部６１１からＺ軸プラス方向、Ｘ軸マイナス方向、及び、Ｚ軸マイナス方向に延びる第二貫通部６１２は、矩形状の凹部である。第一貫通部６１１からＸ軸プラス方向に延びる第二貫通部６１２は、矩形状の切り欠きである。この第一貫通部６１１からＸ軸プラス方向に延びる第二貫通部６１２を、第三貫通部６１３とも称する。

つまり、第三貫通部６１３は、第一貫通部６１１から絶縁シート６００の端縁まで延びて、当該端縁が開口した貫通部である。言い換えれば、第三貫通部６１３は、Ｘ軸方向においても、絶縁シート６００を貫通する貫通部である。具体的には、第三貫通部６１３は、絶縁シート６００のＸ軸プラス方向の端縁が開口した貫通部である。また、絶縁シート６００のＸ軸プラス方向には、容器１００の壁部（容器本体１１０の短側壁部１１１）が配置される（図２、４等参照）。このため、第三貫通部６１３は、絶縁シート６００の端縁のうちの容器１００の壁部（容器本体１１０の短側壁部１１１）に対向する端縁が開口して形成されていることとなる。または、第三貫通部６１３は、絶縁シート６００の端縁のうちの電極体３００の電極体本体部３１０から最も遠い端縁が開口して形成されている、とも言える。

このような構成において、電極体３００及び集電体４００の間、及び、電極体３００及び当て板５００の間に、絶縁シート６００がそれぞれ配置された状態で、電極体３００と集電体４００及び当て板５００とが溶接（抵抗溶接）されて、溶接部７００が形成される。

具体的には、電極体３００の集束部３２０のＹ軸方向両側に、２枚の絶縁シート６００がＹ軸方向から見て同じ位置になるように配置され、当該２枚の絶縁シート６００のそれぞれを覆うように、集電体４００の電極接続部４２０及び当て板５００が配置される。

また、電極接続部４２０のＹ軸プラス方向の面には、集束部３２０に向けて突出し、絶縁シート６００の開口部６１０の第一貫通部６１１内に配置される集電体凸部４２１が設けられている。電極接続部４２０のＹ軸マイナス方向の面の集電体凸部４２１に対向する位置には、Ｙ軸プラス方向に凹む集電体凹部４２２が設けられている。なお、集電体凹部４２２は、電極接続部４２０に集電体凸部４２１が形成される際に設けられ、位置決め等に使用されるが、電極接続部４２０には集電体凹部４２２が設けられていなくてもよい。

また、当て板５００のＹ軸マイナス方向の面には、集束部３２０に向けて突出し、絶縁シート６００の開口部６１０の第一貫通部６１１内に配置される当て板凸部５１０が設けられている。当て板５００のＹ軸プラス方向の面の当て板凸部５１０に対向する位置には、Ｙ軸マイナス方向に凹む当て板凹部５２０が設けられている。なお、当て板凹部５２０は、当て板５００に当て板凸部５１０が形成される際に設けられ、位置決め等に使用されるが、当て板５００には当て板凹部５２０が設けられていなくてもよい。

そして、電極接続部４２０と当て板５００とで集束部３２０を挟んだ状態で、電極接続部４２０のＹ軸マイナス方向及び当て板５００のＹ軸プラス方向に、溶接器具（図示せず）が配置される。当該溶接器具は、例えば、抵抗溶接用の電極（タングステン製の電極先端チップ）である。具体的には、電極接続部４２０の集電体凸部４２１と当て板５００の当て板凸部５１０とが第一貫通部６１１内で集束部３２０に当接した状態で、電極接続部４２０の集電体凹部４２２の位置と当て板５００の当て板凹部５２０の位置とに、溶接器具がそれぞれ配置される。

そして、電極接続部４２０側の溶接器具と当て板５００側の溶接器具との間に電流が流れることで、集電体凸部４２１と当て板凸部５１０との間に電流が流れて、抵抗溶接が行われる。特に、集束部３２０と電極接続部４２０及び当て板５００との間に、開口部６１０が形成された絶縁シート６００がそれぞれ配置されていることで、抵抗溶接時の電流が分流されるのを抑制し、溶接したい箇所に電流を集中させることができる。

これにより、集束部３２０、電極接続部４２０及び当て板５００が溶接された溶接部７００が形成される。溶接部７００は、集束部３２０、電極接続部４２０及び当て板５００が溶融して一体化された部位である。本実施の形態では、電極接続部４２０の集束部３２０側の部分（集電体凸部４２１を含む部分）と、集束部３２０と、当て板５００の集束部３２０側の部分（当て板凸部５１０を含む部分）とが溶融して、溶接部７００が形成される。

［３ 効果の説明］
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０によれば、電極体３００及び集電体４００の間の絶縁シート６００には、電極体３００と集電体４００との溶接部７００が貫通する開口部６１０が形成されている。そして、開口部６１０は、溶接部７００が挿通される第一貫通部６１１と、溶接部７００が挿通されずに第一貫通部６１１に接続される第二貫通部６１２と、を有している。このように、絶縁シート６００の開口部６１０に第一貫通部６１１と第二貫通部６１２とを設けることで、溶接時の入熱及び加圧等により絶縁シート６００が伸びた場合でも、第二貫通部６１２が伸びを吸収し、第一貫通部６１１が溶接部７００に近付くのを抑制することができる。これにより、溶接時に、スパッタが発生したり電極体３００の極板が溶断したりするのを抑制することができるため、電極体３００と集電体４００との溶接の品質の向上を図ることができる。また、第二貫通部６１２で絶縁シート６００の伸びを吸収することで、第一貫通部６１１を大きく形成する必要がないため、抵抗溶接時の分流を抑制したり、部材面積の増加を抑制したりすることができる。これによっても、電極体３００と集電体４００との溶接の品質の向上を図ることができる。

また、絶縁シート６００において、第二貫通部６１２が、第一貫通部６１１から離れる方向に延設されていることで、絶縁シート６００が伸びた場合に、第二貫通部６１２が、第一貫通部６１１から離れた位置で絶縁シート６００の伸びを吸収することができる。これにより、溶接時に第一貫通部６１１が溶接部７００に近付くのを抑制することができるため、電極体３００と集電体４００との溶接の品質の向上を図ることができる。

また、絶縁シート６００において、第二貫通部６１２が、第一貫通部６１１の周囲に複数並んで配置されることで、絶縁シート６００が伸びた場合でも、第二貫通部６１２が絶縁シート６００の伸びをより吸収することができる。これにより、溶接時に第一貫通部６１１が溶接部７００に近付くのをより抑制することができるため、電極体３００と集電体４００との溶接の品質の向上をより図ることができる。

また、絶縁シート６００において、第二貫通部６１２が、絶縁シート６００の端縁が開口した第三貫通部６１３を有しているため、絶縁シート６００が伸びた場合でも、第三貫通部６１３が絶縁シート６００の伸びをより吸収することができる。これにより、溶接時に第一貫通部６１１が溶接部７００に近付くのをより抑制することができるため、電極体３００と集電体４００との溶接の品質の向上をより図ることができる。

また、第三貫通部６１３は、絶縁シート６００の端縁のうちの容器１００の壁部（容器本体１１０の短側壁部１１１）に対向する端縁が開口している。このため、溶接時に、スパッタ等のコンタミ（コンタミネーション）が、当該開口を介して飛散しても、当該コンタミは、電極体３００から離れる方向に飛散するため、当該コンタミが電極体３００に侵入するのを抑制することができる。これにより、溶接時に発生するコンタミが電極体３００に侵入して不具合を生じさせるのを抑制することができるため、電極体３００と集電体４００との溶接の品質の向上を図ることができる。

また、蓄電素子１０において、電極体３００及び当て板５００の間の絶縁シート６００には、電極体３００と当て板５００との溶接部７００が貫通する開口部６１０が形成されている。そして、当該開口部６１０は、溶接部７００が挿通される第一貫通部６１１と、溶接部７００が挿通されずに第一貫通部６１１に接続される第二貫通部６１２と、を有している。このように、当該絶縁シート６００の開口部６１０に第一貫通部６１１と第二貫通部６１２とを設けることで、溶接時の入熱及び加圧等により当該絶縁シート６００が伸びた場合でも、第二貫通部６１２が伸びを吸収し、第一貫通部６１１が溶接部７００に近付くのを抑制することができる。これにより、電極体３００と集電体４００及び当て板５００との溶接時に、スパッタが発生したり電極体３００の極板が溶断したりするのを抑制することができるため、電極体３００と集電体４００との溶接の品質の向上を図ることができる。また、第二貫通部６１２で当該絶縁シート６００の伸びを吸収することで、第一貫通部６１１を大きく形成する必要がないため、抵抗溶接時の分流を抑制したり、部材面積の増加を抑制したりすることができる。これによっても、電極体３００と集電体４００との溶接の品質の向上を図ることができる。

［４ 変形例の説明］
上記実施の形態において示した絶縁シート６００には、種々の形状の開口部６１０を形成することができる。このため、以下の変形例１～３に、開口部６１０が取り得る他の形状を例示する。ただし、開口部６１０の形状は、上記実施の形態及び下記変形例１～３には限定されず、それ以外の種々の形状を取り得る。

（変形例１）
次に、上記実施の形態の変形例１について、説明する。図６は、本実施の形態の変形例１に係る絶縁シート６００Ａの構成を示す正面図である。具体的には、図６は、図５の（ｂ）に対応する図である。

図６に示すように、本変形例における絶縁シート６００Ａは、上記実施の形態における絶縁シート６００の開口部６１０に代えて、開口部６１０ａを有している。開口部６１０ａは、上記実施の形態における開口部６１０の第二貫通部６１２に代えて、第二貫通部６１２ａを有している。本変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

第二貫通部６１２ａは、絶縁シート６００Ａを貫通し、かつ、溶接部７００が挿通されない貫通部であって、第一貫通部６１１に接続されて形成されている。具体的には、第二貫通部６１２ａは、第一貫通部６１１と繋がる貫通部であって、第一貫通部６１１から離れる方向に延設され、かつ、当該延設された方向と交差する方向に折れ曲がった貫通孔（凹部）である。本変形例では、第二貫通部６１２ａは、第一貫通部６１１から離れる方向に延びてから直角に折れ曲がったＬ字状の貫通孔である。これにより、絶縁シート６００Ａには、第一貫通部６１１の周囲に複数のＬ字状の第二貫通部６１２ａが並んだ形状の開口部６１０ａが形成される。

以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に本変形例では、第二貫通部６１２ａは、上記実施の形態における第二貫通部６１２よりも、開口面積が大きい（第一貫通部６１１からの長さが長い）。これにより、絶縁シート６００Ａが伸びた場合に、第二貫通部６１２ａが伸びをより吸収し、第一貫通部６１１が溶接部７００に近付くのをより抑制することができるため、電極体３００と集電体４００との溶接の品質の向上を図ることができる。

（変形例２）
次に、上記実施の形態の変形例２について、説明する。図７は、本実施の形態の変形例２に係る絶縁シート６００Ｂの構成を示す正面図である。具体的には、図７は、図５の（ｂ）に対応する図である。

図７に示すように、本変形例における絶縁シート６００Ｂは、上記実施の形態における絶縁シート６００の開口部６１０に代えて、開口部６１０ｂを有している。開口部６１０ｂは、上記実施の形態における開口部６１０の第二貫通部６１２に代えて、第二貫通部６１２ｂを有している。本変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

第二貫通部６１２ｂは、絶縁シート６００Ｂを貫通し、かつ、溶接部７００が挿通されない貫通部であって、第一貫通部６１１に接続されて形成されている。具体的には、第二貫通部６１２ｂは、第一貫通部６１１と繋がる半形状の貫通孔（凹部）であって、第一貫通部６１１の周囲の全周に亘って複数の第二貫通部６１２ｂが配置されている。これにより、絶縁シート６００Ｂには、花びらのような形状の開口部６１０ｂが形成される。

以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に本変形例では、複数の第二貫通部６１２ｂが、第一貫通部６１１の周囲の全周に亘って配置されているため、絶縁シート６００Ｂが伸びた場合に、第二貫通部６１２ｂが伸びをより吸収することができる。これにより、第一貫通部６１１が溶接部７００に近付くのをより抑制することができるため、電極体３００と集電体４００との溶接の品質の向上を図ることができる。

（変形例３）
次に、上記実施の形態の変形例３について、説明する。図８は、本実施の形態の変形例３に係る絶縁シート６００Ｃの構成を示す正面図である。具体的には、図８は、図５の（ｂ）に対応する図である。

図８に示すように、本変形例における絶縁シート６００Ｃは、上記実施の形態における絶縁シート６００の開口部６１０に代えて、開口部６１０ｃを有している。開口部６１０ｃは、上記実施の形態における開口部６１０の第三貫通部６１３（矩形状の切り欠き）を有していない。つまり、開口部６１０ｃが有する第二貫通部６１２は、全て、矩形状の凹部である。本変形例のその他の構成については、上記実施の形態と同様であるため、詳細な説明は省略する。

以上のように、本変形例に係る蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に本変形例では、絶縁シート６００Ｃには切り欠きが形成されていないため、溶接時に、スパッタ等のコンタミが、当該切り欠きの開口を介して飛散するのを抑制することができ、電極体３００と集電体４００との溶接の品質の向上を図ることができる。

（その他の変形例）
以上、本実施の形態及びその変形例に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例には限定されない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は、全ての点で例示であって制限的なものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。

例えば、上記実施の形態及びその変形例では、絶縁シートは矩形状を有していることとした。しかし、絶縁シートは、円形状、楕円形状、長円形状、矩形状以外の多角形状等を有していてもよい。なお、この場合、第三貫通部６１３における「絶縁シートの端縁のうちの容器１００の壁部に対向する端縁」は、「絶縁シートの端縁のうちの容器１００の壁部に最も近い部位を含む端縁」と言い換えることができる。つまり、第三貫通部６１３は、絶縁シートの端縁のうちの容器１００の壁部に最も近い部位を含む端縁が開口して形成されている、と表現できる。または、第三貫通部６１３は、絶縁シートの端縁のうちの電極体３００の電極体本体部３１０から最も遠い部位を含む端縁が開口して形成されている、とも言える。

また、上記実施の形態及びその変形例では、絶縁シートの第一貫通部６１１は、溶接部７００の形状に対応した円形状の貫通孔であることとした。しかし、第一貫通部６１１が円形状以外の形状を有している場合には、第一貫通部６１１は、溶接部７００の形状に対応した円形状以外の形状を有していることにしてもよい。または、第一貫通部６１１は、溶接部７００の形状に拘らず、楕円形状、長円形状、矩形状、三角形状、その他の多角形状等の円形状以外の形状を有していることにしてもよい。

また、上記実施の形態及びその変形例では、絶縁シートの第二貫通部は、開口した貫通孔であることとした。しかし、第二貫通部は、絶縁シートに切り込みを入れることで形成された切り込みであってもよい。この場合でも、絶縁シートが伸びた場合でも、第二貫通部が伸びを吸収し、第一貫通部６１１が溶接部７００に近付くのを抑制することができるため、電極体３００と集電体４００との溶接の品質の向上を図ることができる。

また、上記実施の形態及びその変形例では、絶縁シートの開口部は、複数の第二貫通部を有していることとした。しかし、絶縁シートの開口部は、１つの第二貫通部しか有していないことにしてもよい。

また、上記実施の形態及びその変形例では、第三貫通部６１３は、絶縁シートの端縁のうちの容器１００の壁部に対向する端縁（例えば図５では、Ｘ軸プラス方向の端縁）が開口して形成されていることとした。しかし、第三貫通部６１３は、容器１００の壁部に対向する端縁とは異なる端縁（例えば図５では、Ｘ軸マイナス方向、Ｚ軸プラス方向またはＺ軸マイナス方向の端縁）が開口して形成されていることにしてもよい。

また、上記実施の形態及びその変形例では、集電体４００の電極接続部４２０及び当て板５００には、溶接時に電極体３００の集束部３２０に当接する凸部（集電体凸部４２１及び当て板凸部５１０）が設けられていることとした。しかし、電極接続部４２０及び当て板５００を押圧等により溶接時に集束部３２０に当接することができれば、電極接続部４２０及び当て板５００の少なくとも一方には、当該凸部は設けられていなくてもよい。

また、上記実施の形態及びその変形例では、集電体４００の１つの電極接続部４２０に対して、１枚の当て板５００が配置されて、１つの溶接部７００が形成されることとした。しかし、１つの電極接続部４２０に対して、複数の溶接部７００が形成されてもよい。この場合、１つの電極接続部４２０に１枚の当て板５００が配置されて、１枚の当て板５００に複数の溶接部７００が形成されてもよいし、１つの電極接続部４２０に複数の当て板５００が配置されて、当該複数の当て板５００のそれぞれに溶接部７００が形成されてもよい。また、複数の電極接続部４２０において、１つの電極接続部４２０に対して配置される当て板５００の数は同じでなくてもよく、１つの電極接続部４２０に対して形成される溶接部７００の数も同じでなくてもよい。また、集電体４００が有する電極接続部４２０の数も特に限定されない。

また、上記実施の形態及びその変形例では、集電体４００と電極体３００と当て板５００とが溶接されることとしたが、これら以外の部材も一緒に溶接されてもよい。

また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体３００及び集電体４００の間、及び、電極体３００及び当て板５００の間に、絶縁シートがそれぞれ配置されることとした。しかし、電極体３００及び集電体４００の間、または、電極体３００及び当て板５００の間には、絶縁シートは配置されないことにしてもよい。

また、上記実施の形態及びその変形例では、蓄電素子は、当て板５００を有していることとした。しかし、蓄電素子は、当て板５００を有することなく、電極体３００及び集電体４００が溶接されることにしてもよい。この場合、電極体３００及び集電体４００の間にのみ、絶縁シートが配置されることとなる。

また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体３００は、巻回軸が蓋体１２０に平行となるいわゆる縦巻きの巻回型電極体であることとした。しかし、電極体３００は、巻回軸が蓋体１２０に垂直となるいわゆる横巻きの巻回型電極体であってもよい。また、電極体３００の形状は巻回型に限らず、平板状極板を積層したスタック型、または、極板及び／又はセパレータを蛇腹状に折り畳んだ形状（セパレータを蛇腹状にして矩形の極板を挟む形態、極板とセパレータとを重ねた後に蛇腹状にする形態等）等であってもよい。

また、上記実施の形態及びその変形例では、全ての絶縁シートについて上記の構成が適用されることとしたが、いずれかの絶縁シートについては上記の構成が適用されないことにしてもよい。

また、上記実施の形態及びその変形例に含まれる構成要素を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

また、本発明は、このような蓄電素子として実現することができるだけでなく、電極体３００及び集電体４００の間に配置される絶縁シート、または、電極体３００及び当て板５００の間に配置される絶縁シートとしても実現することができる。

本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子に適用できる。

１０ 蓄電素子
１００ 容器
１１０ 容器本体
１１１ 短側壁部
１２０ 蓋体
２００ 電極端子
２１０ 上部ガスケット
２２０ 下部ガスケット
３００ 電極体
３１０ 電極体本体部
３２０ 集束部
４００ 集電体
４１０ 端子接続部
４２０ 電極接続部
４２１ 集電体凸部
４２２ 集電体凹部
５００ 当て板
５１０ 当て板凸部
５２０ 当て板凹部
６００、６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃ 絶縁シート
６１０、６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｃ 開口部
６１１ 第一貫通部
６１２、６１２ａ、６１２ｂ 第二貫通部
６１３ 第三貫通部
７００ 溶接部

Claims (6)

1. 電極体と、
   前記電極体と溶接にて接続される集電体と、
   前記電極体及び前記集電体の間に配置される絶縁シートと、を備え、
   前記絶縁シートには、前記電極体と前記集電体との溶接部が貫通する開口部が形成されており、
   前記開口部は、
   前記絶縁シートを貫通し、かつ、前記溶接部が挿通される第一貫通部と、
   前記絶縁シートを貫通し、かつ、前記溶接部が挿通されない貫通部であって、前記第一貫通部に接続される第二貫通部と、を有する
   蓄電素子。
2. 前記第二貫通部は、前記第一貫通部から離れる方向に延設されて配置されている
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記第二貫通部は、前記第一貫通部の周囲に複数並んで配置される
   請求項１または２に記載の蓄電素子。
4. 前記第二貫通部は、前記第一貫通部から前記絶縁シートの端縁まで延びて、当該端縁が開口した第三貫通部を有する
   請求項１～３のいずれか１項に記載の蓄電素子。
5. さらに、前記電極体と前記集電体と前記絶縁シートとを収容する容器を備え、
   前記第三貫通部は、前記絶縁シートの端縁のうちの前記容器の壁部に対向する端縁が開口して形成されている
   請求項４に記載の蓄電素子。
6. 電極体と、
   集電体と、
   前記集電体とで前記電極体を挟む位置に配置され、前記電極体及び前記集電体と溶接にて接続される当て板と、
   前記電極体及び前記当て板の間に配置される絶縁シートと、を備え、
   前記絶縁シートには、前記電極体と前記当て板との溶接部が貫通する開口部が形成されており、
   前記開口部は、
   前記絶縁シートを貫通し、かつ、前記溶接部が挿通される第一貫通部と、
   前記絶縁シートを貫通し、かつ、前記溶接部が挿通されない貫通部であって、前記第一貫通部に接続される第二貫通部と、を有する
   蓄電素子。

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