JP2018056017A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】正常ではない使用をした際にも、電極体の正極板と負極板とが短絡するおそれを低減できる蓄電素子の提供。【解決手段】正極板６１０と負極板６２０とが積層方向に積層された電極体６００を備える蓄電素子であって、正極板６１０は、合材層が形成された正極合材層形成部６１３ａと、正極合材層形成部６１３ａの外周に配置され合材層が形成されていない正極合材層非形成部６１１ａとを有し、負極板６２０は、合材層が形成された負極合材層形成部６２３ａと、負極合材層形成部６２３ａの外周に配置され合材層が形成されていない負極合材層非形成部６２１ａとを有し、正極合材層非形成部６１１ａは、積層方向から見て、負極合材層形成部６２３ａの内方に配置される蓄電素子。【選択図】図５

Description

本発明は、正極板と負極板とが積層された電極体を備える蓄電素子に関する。

正極板と負極板とが積層された電極体を備える蓄電素子において、正極板と負極板との短絡を防止することが重要であり、従来、当該短絡の防止を図る構成が提案されている。例えば、特許文献１には、正極塗工領域（正極合材層形成部）を正極タブの一部まで設けるなどにより、正電極シート（正極板）において負極塗工領域（負極合材層形成部）と対向する正極用金属箔（正極合材層非形成部）を無くすことで、負極塗工領域と正極用金属箔との短絡が生じることを防止できる蓄電装置（蓄電素子）が開示されている。

特開２０１４−１２３４５４号公報

しかしながら、上記従来の蓄電素子のような構成では、正常ではない使用をした際に、場合によっては、電極体の正極板と負極板とが短絡する可能性がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、正常ではない使用をした際にも、電極体の正極板と負極板とが短絡するおそれをより低減す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、正極板と負極板とが積層方向に積層された電極体を備える蓄電素子であって、前記正極板は、合材層が形成された正極合材層形成部と、前記正極合材層形成部の外周に配置され合材層が形成されていない正極合材層非形成部とを有し、前記負極板は、合材層が形成された負極合材層形成部と、前記負極合材層形成部の外周に配置され合材層が形成されていない負極合材層非形成部とを有し、前記正極合材層非形成部は、前記積層方向から見て、前記負極合材層形成部の内方に配置される。

本発明によれば、正常ではない使用をした際にも、電極体の正極板と負極板とが短絡するおそれをより低減することができる蓄電素子を提供することができる。

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。 実施の形態に係る蓄電素子の内部構成を示す断面図である。 実施の形態に係る電極体の正極板及び負極板の構成を示す平面図である。 実施の形態に係る電極体の構成を示す平面図である。 実施の形態に係る電極体の構成を示す断面図である。 実施の形態の変形例１に係る電極体の構成を示す断面図である。 実施の形態の変形例２に係る電極体の構成を示す断面図である。 実施の形態の変形例３に係る電極体の構成を示す断面図である。

本願発明者は、上記特許文献１のような従来の蓄電素子においては、電極体の正極板及び負極板の端縁にまで合材層が形成されているため、正常ではない使用をした際に当該端縁の合材が極板から剥離して脱落する可能性がある点に着目した。合材が脱落すると、脱落した合材が極板間に入り込み、例えば負極板で正極合材の金属イオンが析出したりして、セパレータを突き破り、正極板と負極板とを短絡させるおそれがある。

この問題を解決するため、本発明の一態様に係る蓄電素子は、正極板と負極板とが積層方向に積層された電極体を備える蓄電素子であって、前記正極板は、合材層が形成された正極合材層形成部と、前記正極合材層形成部の外周に配置され合材層が形成されていない正極合材層非形成部とを有し、前記負極板は、合材層が形成された負極合材層形成部と、前記負極合材層形成部の外周に配置され合材層が形成されていない負極合材層非形成部とを有し、前記正極合材層非形成部は、前記積層方向から見て、前記負極合材層形成部の内方に配置される。

これによれば、蓄電素子において、電極体の正極板は、正極合材層形成部の外周に正極合材層非形成部を有し、負極板は、負極合材層形成部の外周に負極合材層非形成部を有しており、正極合材層非形成部は、負極合材層形成部の内方に配置されている。つまり、正極板及び負極板において、端縁は合材層非形成部となっているため、極板カット時に、合材層非形成部でカットすることになり、極板からの合材の脱落を抑制することができる。また、正極合材層非形成部が負極合材層形成部の内方に配置されて、正極板及び負極板の合材層非形成部を対向させない構成であるため、極板カット時に合材層非形成部にバリが発生したとしても、正極板及び負極板の合材層非形成部同士の接触を抑制することができる。これらにより、正常ではない使用をした際にも、電極体の正極板と負極板とが短絡するおそれを低減することができる。

また、前記正極板は、前記正極合材層非形成部上に、絶縁層を有することにしてもよい。

これによれば、電極体の正極板は、正極合材層非形成部上に絶縁層を有しているため、絶縁層によって正極合材層非形成部と負極合材層形成部との間の隙間を埋めて、負極合材層形成部が折れ曲がるのを抑制することができる。

また、前記絶縁層は、前記正極合材層形成部の端部から前記正極合材層非形成部の端部に亘って配置されることにしてもよい。

これによれば、正極合材層形成部の端部から正極合材層非形成部の端部に亘って絶縁層が配置されるため、絶縁層によって正極合材層非形成部と負極合材層形成部との間の隙間を大きく埋めることができ、負極合材層形成部が折れ曲がるのをさらに抑制することができる。

また、前記正極合材層非形成部の端部は、前記積層方向から見て、前記負極合材層形成部の端部まで延設されることにしてもよい。

これによれば、正極合材層非形成部の端部が負極合材層形成部の端部まで延設されているため、絶縁層によって正極合材層非形成部と負極合材層形成部との間の隙間をさらに大きく埋めることができ、負極合材層形成部が折れ曲がるのをさらに抑制することができる。

また、前記電極体は、前記正極板と前記負極板とを前記積層方向で挟んで固定する固定部材をさらに備え、前記絶縁層は、前記固定部材に挟まれる位置に配置されることにしてもよい。

これによれば、電極体は、正極板と負極板とを挟み込む固定部材を備えているため、正極板と負極板とが固定部材で圧迫されて、負極合材層形成部が折れ曲がりやすい。しかしながら、絶縁層が固定部材に挟まれる位置に配置されているため、正極板と負極板とが固定部材で圧迫されても、絶縁層が正極合材層非形成部と負極合材層形成部との間の隙間を埋めているので、負極合材層形成部が折れ曲がるのを抑制することができる。

また、前記絶縁層の厚みは、前記正極合材層形成部に形成された前記絶縁層側の合材層の厚み以下であることにしてもよい。

これによれば、絶縁層の厚みを、正極合材層の厚み以下にすることで、絶縁層によって正極板の厚みが厚くなりセパレータが破れて正極板と負極板とが短絡するおそれを低減することができる。

また、前記正極板は、第一方向に長い形状を有し、前記絶縁層は、前記正極板の、前記第一方向と直交する第二方向側の前記正極合材層非形成部上に配置されることにしてもよい。

これによれば、絶縁層は、正極板の短手方向側の正極合材層非形成部上、つまり、正極板の長手方向に沿って配置されるため、絶縁層によって極板の折れ曲がりやすい箇所を補強して、負極合材層形成部が折れ曲がるのを抑制することができる。

また、前記正極板は、第一方向に突出するタブを有し、前記絶縁層は、前記正極板の、前記第一方向と直交する第二方向側の前記正極合材層非形成部上に配置されることにしてもよい。

これによれば、絶縁層は、正極板の、タブの突出方向と直交する方向側の正極合材層非形成部上に配置されるため、当該突出方向に複数の正極板が並べられた状態で、絶縁層をまとめて塗布することができ、絶縁層を容易に形成することができる。

また、前記絶縁層は、前記正極板の前記第二方向の両側の前記正極合材層非形成部上に配置されることにしてもよい。

これによれば、絶縁層は、正極板の両側の正極合材層非形成部上に配置されるため、正極板の両側で、負極合材層形成部が折れ曲がるのを抑制することができる。

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及びその変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態及びその変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態及びその変形例における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。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。

また、以下の説明及び図面中において、容器の長側面の対向方向、容器の短側面の短手方向、容器の厚さ方向、または、電極体の極板の積層方向をＸ軸方向と定義する。また、蓄電素子が有する一対の集電体の並び方向、一対の電極端子の並び方向、一対の電極体のタブ群の並び方向、電極体の短手方向、または、容器の短側面の対向方向をＹ軸方向（または第二方向）と定義する。また、蓄電素子の上下方向（容器の蓋を上方に向けて設置した状態での重力の作用する方向）、電極体の長手方向、容器の長側面の長手方向、または、容器の短側面の長手方向をＺ軸方向（または第一方向）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。なお、使用態様によってはＺ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Ｚ軸方向を上下方向として説明する。また、以下の説明において、例えば、Ｘ軸方向プラス側とは、Ｘ軸の矢印方向側を示し、Ｘ軸方向マイナス側とは、Ｘ軸方向プラス側とは反対側を示す。Ｙ軸方向やＺ軸方向についても同様である。

（実施の形態）
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。また、図２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。また、図３は、本実施の形態に係る蓄電素子１０の内部構成を示す断面図である。なお、図３は、図１に示した蓄電素子１０をＩＩＩ−ＩＩＩ線を含むＸＺ平面に平行な面で切断した場合の正極端子２１０まわりの構成を示す断面図である。

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であり、具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子１０は、例えば、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）またはプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車用電源や、電子機器用電源、電力貯蔵用電源などに使用される。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く、さらに、一次電池であってもよい。

図１に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、正極端子２１０と、負極端子２２０と、正極上部ガスケット３１０と、負極上部ガスケット３２０とを備えている。また、図２に示すように、容器１００内方には、正極下部ガスケット４１０、負極下部ガスケット４２０、正極集電体５１０、負極集電体５２０、及び電極体６００が収容されている。また、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。なお、容器１００に封入される電解液としては、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。

容器１００は、矩形筒状で底を備える容器本体１１０と、容器本体１１０の開口を閉塞する板状部材である蓋体１２０とで構成されている。また、容器１００は、電極体６００等を内部に収容後、蓋体１２０と容器本体１１０とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。また、容器１００は、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金などの溶接可能な金属で形成されている。なお、蓋体１２０には、容器１００内部に電解液を注入するための注液部や、容器１００の内圧が上昇したときに容器１００内部のガスを排出するガス排出弁が配置されているが、これらの詳細な説明は省略する。

正極端子２１０は、正極集電体５１０を介して、電極体６００の正極板に電気的に接続された電極端子である。負極端子２２０は、負極集電体５２０を介して、電極体６００の負極板に電気的に接続された電極端子である。つまり、正極端子２１０及び負極端子２２０は、電極体６００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６００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電極端子である。図３に示すように、正極端子２１０及び負極端子２２０は、かしめなどによって正極集電体５１０及び負極集電体５２０に接続されている。なお、正極端子２１０及び負極端子２２０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成されている。

電極体６００は、正極板（後述の正極板６１０）と負極板（後述の負極板６２０）とセパレータ（後述のセパレータ６３０）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。具体的には、電極体６００は、正極板６１０と負極板６２０との間にセパレータ６３０が挟み込まれるように層状に配置されて形成されている。これにより、電極体６００において、正極板６１０のタブ６１２が積層され、負極板６２０のタブ６２２が積層される。

また、電極体６００は、正極板６１０と負極板６２０とを固定する固定部材６４０をさらに備えている。固定部材６４０は、電極体６００のＹ軸方向両側に１箇所ずつ配置されており、積層された正極板６１０と負極板６２０とを、正極板６１０と負極板６２０との積層方向（Ｘ軸方向）で挟んで固定する。具体的には、固定部材６４０は、電極体６００のＹ軸方向のそれぞれの端部を囲うように当該端部にＵ字状に巻き付けられた絶縁テープである。

なお、固定部材６４０は、電極体６００のＹ軸方向両側に複数箇所ずつ配置されていてもよい。また、固定部材６４０に用いられる絶縁テープは、絶縁性を有するテープであれば、材質は特に限定されない。また、固定部材６４０は、絶縁テープには限定されず、絶縁シート等によって正極板６１０と負極板６２０との絶縁性を確保できるのであれば、導電性のテープを用いてもよい。また、固定部材６４０は、テープではなく、例えば剛性のある板状部材等を用いてもよい。なお、電極体６００の構成の詳細な説明については、後述する。

正極集電体５１０及び負極集電体５２０は、電極体６００と容器１００の蓋体１２０との間に配置され、電極体６００と正極端子２１０及び負極端子２２０とを電気的に接続する側面視Ｕ字状の板状部材である。図３に示すように、正極集電体５１０は、電極体６００の正極側の積層された複数のタブ６１２と溶接等により接合され、負極集電体５２０は、電極体６００の負極側の積層された複数のタブ６２２と溶接等により接合されている。なお、正極集電体５１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成され、負極集電体５２０は、銅または銅合金などで形成されている。

正極上部ガスケット３１０及び負極上部ガスケット３２０は、容器１００の蓋体１２０と正極端子２１０及び負極端子２２０との間に配置された、絶縁性の封止部材である。正極上部ガスケット３１０及び負極上部ガスケット３２０は、それぞれ、正極端子２１０及び負極端子２２０の下部及び側部を覆うように形成されている。また、正極下部ガスケット４１０及び負極下部ガスケット４２０は、蓋体１２０と正極集電体５１０及び負極集電体５２０との間に配置された、平板状の絶縁性の封止部材である。これらのガスケットは、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、または、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等によって形成されている。

次に、電極体６００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６００の正極板６１０及び負極板６２０の構成を示す平面図である。また、図５は、本実施の形態に係る電極体６００の構成を示す平面図である。具体的には、同図は、図２に示した電極体６００を、セパレータを省略して、Ｘ軸方向プラス側から見た図である。また、図６は、本実施の形態に係る電極体６００の構成を示す断面図である。具体的には、同図は、図５に示した電極体６００のＹ軸方向プラス側の端部のＶＩ−ＶＩ断面における断面図である。

上述の通り、電極体６００は、正極板６１０と、負極板６２０と、セパレータ６３０とを備えている（図６参照）。正極板６１０及び負極板６２０は、金属箔上に合材層が形成された、第一方向（Ｚ軸方向）に長い平板状かつ矩形状の電極板である（図４、５参照）。また、セパレータ６３０は、例えば樹脂からなる微多孔性のシートである。なお、セパレータ６３０の素材としては、例えば不織布等でもよく、蓄電素子１０の性能を損なうものでなければ、適宜公知の材料を使用できる。ここで、正極板６１０及び負極板６２０の構成について、以下に詳細に説明する。

まず、図４に示すように、正極板６１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などからなる平板状かつ矩形状の集電箔である正極基材層６１１と、正極基材層６１１の表面に形成された正極合材層６１３とを有している。また、負極板６２０は、銅または銅合金などからなる平板状かつ矩形状の集電箔である負極基材層６２１と、負極基材層６２１の表面に形成された負極合材層６２３とを有している。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。

ここで、正極基材層６１１は、第一方向（Ｚ軸方向）に突出する矩形状のタブ６１２を有している。また、負極基材層６２１は、第一方向（Ｚ軸方向）に突出する矩形状のタブ６２２を有している。具体的には、タブ６１２は、正極端子２１０、正極上部ガスケット３１０、正極下部ガスケット４１０、正極集電体５１０、または、容器１００の蓋体１２０に向かう方向（Ｚ軸方向プラス側）に突出した突出部である。また、タブ６２２は、負極端子２２０、負極上部ガスケット３２０、負極下部ガスケット４２０、負極集電体５２０、または、容器１００の蓋体１２０に向かう方向（Ｚ軸方向プラス側）に突出した突出部である。

そして、複数の正極板６１０と複数の負極板６２０とが積層されることにより、複数のタブ６１２が積層され且つ複数のタブ６２２が積層される。その結果、電極体６００には、複数のタブ６１２からなる正極側のタブ群と、複数のタブ６２２からなる負極側のタブ群とが形成される。この正極側のタブ群及び負極側のタブ群は、正極集電体５１０及び負極集電体５２０と溶接等により接合されて、正極端子２１０及び負極端子２２０と電気的に接続される。

また、正極合材層６１３は、正極活物質と、導電助剤と、バインダとを含んでいる。正極合材層６１３に用いられる正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、正極活物質として、ＬｉＭＰＯ_４、ＬｉＭＳｉＯ_４、ＬｉＭＢＯ_３（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のポリアニオン化合物、チタン酸リチウム、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４やＬｉＭｎ_１．５Ｎｉ_０．５Ｏ_４等のスピネル型リチウムマンガン酸化物、ＬｉＭＯ_２（ＭはＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ等から選択される１種または２種以上の遷移金属元素）等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。

また、正極合材層６１３に用いられる導電助剤の種類は特に制限されず、金属であっても非金属であってもよい。金属の導電助剤としては、銅やニッケルなどの金属元素から構成される材料を用いることができる。また、非金属の導電助剤としては、グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどの炭素材料を用いることができる。さらに、正極合材層６１３に用いられるバインダとしては、電極製造時に使用する溶媒や電解液に対して安定であり、また、充放電時の酸化還元反応に対して安定な材料であれば特にその種類は制限されない。例えば、バインダとして、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム等のゴム弾性を有するポリマーを１種または２種以上の混合物として用いることができる。

また、負極合材層６２３は、負極活物質と、導電助剤と、バインダとを含んでいる。負極合材層６２３に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、負極活物質として、リチウム金属、リチウム合金（リチウム−ケイ素、リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、及びウッド合金等のリチウム金属含有合金）の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料（例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボン等）、ケイ素酸化物、金属酸化物、リチウム金属酸化物（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２等）、ポリリン酸化合物、あるいは、一般にコンバージョン負極と呼ばれる、Ｃｏ_３Ｏ_４やＦｅ_２Ｐ等の、遷移金属と第１４族乃至第１６族元素との化合物などが挙げられる。なお、負極合材層６２３に用いられる導電助剤及びバインダは、正極合材層６１３に用いられる導電助剤及びバインダと同様であるため、詳細な説明は省略する。

ここで、正極基材層６１１は、タブ６１２以外にも、正極合材層６１３が形成されていない部分を有している。このため、以下では、正極板６１０のタブ６１２以外の正極合材層６１３が形成されていない部分を正極合材層非形成部６１１ａとし、正極板６１０の正極合材層６１３が形成された部分を正極合材層形成部６１３ａとする。同様に、負極基材層６２１は、タブ６２２以外にも、負極合材層６２３が形成されていない部分を有している。このため、以下では、負極板６２０のタブ６２２以外の負極合材層６２３が形成されていない部分を負極合材層非形成部６２１ａとし、負極板６２０の負極合材層６２３が形成された部分を負極合材層形成部６２３ａとする。

つまり、正極合材層形成部６１３ａは、正極合材層６１３が配置される部分と同じ矩形状の部分であり、正極合材層非形成部６１１ａは、正極合材層形成部６１３ａの外周に配置される部分である。また、負極合材層形成部６２３ａは、負極合材層６２３が配置される部分と同じ矩形状の部分であり、負極合材層非形成部６２１ａは、負極合材層形成部６２３ａの外周に配置される部分である。本実施の形態では、正極合材層非形成部６１１ａ及び負極合材層非形成部６２１ａは、正極合材層形成部６１３ａ及び負極合材層形成部６２３ａの外周の全周に配置された矩形状かつ環状の部分である。

また、正極板６１０は、正極合材層非形成部６１１ａ上に、絶縁層６１４を有している。絶縁層６１４は、正極合材層形成部６１３ａの端部から正極合材層非形成部６１１ａの端部に亘って配置される絶縁コート層（エッジコート層）である。具体的には、絶縁層６１４は、正極板６１０の、第一方向（Ｚ軸方向）と直交する第二方向（Ｙ軸方向）側の正極合材層非形成部６１１ａ上に配置される。さらに具体的には、絶縁層６１４は、正極板６１０の第二方向（Ｙ軸方向）の両側の正極合材層非形成部６１１ａ上に配置される。なお、第二方向は、正極板６１０や負極板６２０が広がる面内（ＹＺ平面内）において第一方向と直交する方向、または、正極板６１０や負極板６２０に沿い且つ第一方向と直交する方向である。

つまり、Ｙ軸方向プラス側の絶縁層６１４は、正極合材層形成部６１３ａのＹ軸方向プラス側の端部から正極合材層非形成部６１１ａのＹ軸方向プラス側の端部に亘って配置されている。また、Ｙ軸方向マイナス側の絶縁層６１４は、正極合材層形成部６１３ａのＹ軸方向マイナス側の端部から正極合材層非形成部６１１ａのＹ軸方向マイナス側の端部に亘って配置されている。このように、絶縁層６１４は、図２に示した固定部材６４０に挟まれる位置に配置されている。

ここで、絶縁層６１４は、無機粒子などの粒子とバインダとを含有する。絶縁層６１４に用いられる無機粒子としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、マグネシア、セリア、イットリア、酸化亜鉛、酸化鉄、バリウムチタン酸化物、アルミナ−シリカ複合酸化物等の酸化物、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ素、窒化アルミニウム等の窒化物、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、硫酸バリウム等の難溶性イオン結晶、シリコン、ダイヤモンド等の共有結合性結晶、シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、チタン酸カリウム、タルク、カオリンクレイ、カオリナイト、ハロイサイト、パイロフィライト、モンモリロナイト、セリサイト、マイカ、アメサイト、ベントナイト、アスベスト、ゼオライト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ベーマイト、アパタイト、ムライト、スピネル、オリビン等、または、これらを含む化合物等が挙げられる。また、上記の無機物は、ＳｎＯ_２、スズ−インジウム酸化物（ＩＴＯ）等の酸化物、カーボンブラック、グラファイト等の炭素質材料等の導電性粒子の表面を、電気絶縁性を有する材料（例えば、上記の電気絶縁性の無機粒子を構成する材料）で表面処理することで、電気絶縁性を持たせた粒子であってもよい。なお、絶縁層６１４は、無機粒子ではなく有機系の粒子を含有していてもよい。また、絶縁層６１４に用いられるバインダは、正極合材層６１３や負極合材層６２３に用いられるバインダと同様であるため、詳細な説明は省略する。

以上のような構成において、図５及び図６に示すように、正極板６１０と負極板６２０とセパレータ６３０（図５では図示せず）とが積層方向（Ｘ軸方向）に積層されて、電極体６００が形成される。具体的には、正極合材層非形成部６１１ａが、当該積層方向（Ｘ軸方向）から見て、負極合材層形成部６２３ａの内方に配置されるように、正極板６１０と負極板６２０とが配置される。

本実施の形態では、正極合材層非形成部６１１ａは、Ｙ軸方向及びＺ軸方向ともに、負極合材層形成部６２３ａと同じ大きさの幅に形成されている。このため、負極合材層形成部６２３ａの両端部が正極合材層非形成部６１１ａの両端部と一致して露出しない構成となっている。つまり、Ｙ軸方向において、正極合材層非形成部６１１ａの端部は、当該積層方向から見て、負極合材層形成部６２３ａの端部まで延設されている。

なお、正極合材層非形成部６１１ａは、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のいずれか一方または双方において、負極合材層形成部６２３ａよりも小さい幅に形成されて、負極合材層形成部６２３ａが正極合材層非形成部６１１ａから露出していてもよい。つまり、当該積層方向から見て、正極合材層非形成部６１１ａが負極合材層形成部６２３ａから露出しないように配置されていればよい。

また、図６に示すように、絶縁層６１４の厚み（Ｘ軸方向の高さ）は、正極合材層形成部６１３ａに形成された絶縁層６１４側の正極合材層６１３の厚み（Ｘ軸方向の高さ）以下である。なお、同図では、絶縁層６１４は、均等の厚みを有しているが、当該厚みが変化している場合には、絶縁層６１４の最大厚みが、正極合材層形成部６１３ａの絶縁層６１４側の正極合材層６１３の最大厚み以下であればよい。つまり、絶縁層６１４は、正極板６１０の端部において、正極合材層６１３よりも積層方向（Ｘ軸方向）に突出しないように形成されている。なお、本実施の形態では、絶縁層６１４の厚みは、絶縁層６１４側の正極合材層６１３の厚みよりも小さいが、絶縁層６１４と当該正極合材層６１３とが同じ厚みであってもよい。

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６００の正極板６１０は、正極合材層形成部６１３ａの外周に正極合材層非形成部６１１ａを有し、負極板６２０は、負極合材層形成部６２３ａの外周に負極合材層非形成部６２１ａを有しており、正極合材層非形成部６１１ａは、負極合材層形成部６２３ａの内方に配置されている。つまり、正極板６１０及び負極板６２０において、端縁は合材層非形成部となっているため、極板カット時に、合材層非形成部でカットすることになり、極板からの合材の脱落を抑制することができる。また、正極合材層非形成部６１１ａが負極合材層形成部６２３ａの内方に配置されて、正極板６１０及び負極板６２０の合材層非形成部を対向させない構成であるため、極板カット時に合材層非形成部にバリが発生したとしても、正極板６１０及び負極板６２０の合材層非形成部同士の接触を抑制することができる。これらにより、正常ではない使用をした際にも、電極体６００の正極板６１０と負極板６２０とが短絡するおそれを低減することができる。

ここで、正極合材層形成部６１３ａが正極合材層非形成部６１１ａの内方に配置されるため、正極合材層非形成部６１１ａと負極合材層形成部６２３ａとの間に隙間が生じてしまう。そして、正極合材層非形成部６１１ａと負極合材層形成部６２３ａとの間に隙間が生じると、正極板６１０と負極板６２０とを積層した場合に、負極合材層形成部６２３ａが折れ曲がりやすくなる。このため、電極体６００の正極板６１０は、正極合材層非形成部６１１ａ上に絶縁層６１４を有している。これにより、絶縁層６１４によって正極合材層非形成部６１１ａと負極合材層形成部６２３ａとの間の隙間を埋めて、負極合材層形成部６２３ａが折れ曲がるのを抑制することができる。

また、正極合材層形成部６１３ａの端部から正極合材層非形成部６１１ａの端部に亘って絶縁層６１４が配置されている。このため、絶縁層６１４によって正極合材層非形成部６１１ａと負極合材層形成部６２３ａとの間の隙間を大きく埋めることができ、負極合材層形成部６２３ａが折れ曲がるのをさらに抑制することができる。

また、正極合材層非形成部６１１ａの端部が負極合材層形成部６２３ａの端部まで延設されている。このため、絶縁層６１４によって正極合材層非形成部６１１ａと負極合材層形成部６２３ａとの間の隙間をさらに大きく埋めることができ、負極合材層形成部６２３ａが折れ曲がるのをさらに抑制することができる。

また、電極体６００は、正極板６１０と負極板６２０とを挟み込む固定部材６４０を備えているため、正極板６１０と負極板６２０とが固定部材６４０で圧迫されて、負極合材層形成部６２３ａが折れ曲がりやすい。しかしながら、絶縁層６１４が固定部材６４０に挟まれる位置に配置されているため、正極板６１０と負極板６２０とが固定部材６４０で圧迫されても、絶縁層６１４が正極合材層非形成部６１１ａと負極合材層形成部６２３ａとの間の隙間を埋めているので、負極合材層形成部６２３ａが折れ曲がるのを抑制することができる。

また、絶縁層６１４の厚みを、正極合材層６１３の厚み以下にすることで、絶縁層６１４によって正極板６１０の厚みが厚くなりセパレータ６３０が破れて正極板６１０と負極板６２０とが短絡するおそれを低減することができる。

また、絶縁層６１４は、正極板６１０の短手方向側の正極合材層非形成部６１１ａ上、つまり、正極板６１０の長手方向に沿って配置されるため、絶縁層６１４によって極板の折れ曲がりやすい箇所を補強して、負極合材層形成部６２３ａが折れ曲がるのを抑制することができる。

また、絶縁層６１４は、正極板６１０の、タブ６１２の突出方向（Ｚ軸方向）と直交する方向（Ｙ軸方向）側の正極合材層非形成部６１１ａ上に配置されるため、当該突出方向に複数の正極板６１０が並べられた状態で、絶縁層６１４をまとめて塗布することができ、絶縁層６１４を容易に形成することができる。

また、絶縁層６１４は、正極板６１０の両側の正極合材層非形成部６１１ａ上に配置されるため、正極板６１０の両側で、負極合材層形成部６２３ａが折れ曲がるのを抑制することができる。

（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７は、本実施の形態の変形例１に係る電極体６０１の構成を示す断面図である。具体的には、同図は、図６に対応する図である。

図７に示すように、電極体６０１は、上記実施の形態における正極板６１０の絶縁層６１４に代えて、絶縁層６１４ａを有している。上記実施の形態における絶縁層６１４は、正極合材層形成部６１３ａの端部から正極合材層非形成部６１１ａの端部に亘って配置されていることとしたが、本変形例における絶縁層６１４ａは、正極合材層非形成部６１１ａの端部に至る途中までしか配置されていない。その他の構成については、上記実施の形態と同様である。

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、絶縁層６１４ａは、正極合材層非形成部６１１ａの端縁には配置されていないため、極板カットによって絶縁層６１４ａが脱落するのを抑制することができる。

（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８は、本実施の形態の変形例２に係る電極体６０２の構成を示す断面図である。具体的には、同図は、図６に対応する図である。

図８に示すように、電極体６０２は、上記実施の形態における正極板６１０の正極合材層非形成部６１１ａ及び絶縁層６１４及びに代えて、正極合材層非形成部６１１ｂ及び絶縁層６１４ｂを有している。上記実施の形態における正極合材層非形成部６１１ａは、負極合材層形成部６２３ａの端部まで延設されていることとしたが、本変形例における正極合材層非形成部６１１ｂは、負極合材層形成部６２３ａの端部に至る途中までしか配置されていない。なお、絶縁層６１４ｂは、正極合材層非形成部６１１ｂの端部にまで配置されている。その他の構成については、上記実施の形態と同様である。

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、正極合材層非形成部６１１ｂは、負極合材層形成部６２３ａの端部に至る途中までしか配置されていないため、正極合材層非形成部６１１ｂが負極合材層非形成部６２１ａと接触するおそれをより抑制することができる。

（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９は、本実施の形態の変形例３に係る電極体６０３の構成を示す断面図である。具体的には、同図は、図６に対応する図である。

図９に示すように、電極体６０３は、上記実施の形態における正極板６１０の絶縁層６１４に代えて、絶縁層６１４ｃを有している。上記実施の形態における絶縁層６１４は、正極合材層非形成部６１１ａの端縁までは覆っていなかったが、本変形例における絶縁層６１４ｃは、正極合材層非形成部６１１ａの端縁まで覆っている。その他の構成については、上記実施の形態と同様である。

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、絶縁層６１４ｃは、正極合材層非形成部６１１ａの端縁まで覆っているため、正極合材層非形成部６１１ａが負極合材層非形成部６２１ａと接触するおそれをより抑制することができる。また、正極板６１０の製造時に、正極合材層非形成部６１１ａをカットしてから絶縁層６１４ｃを形成することで、絶縁層６１４ｃの脱落を抑制し、かつ、正極合材層非形成部６１１ａの端縁に生じたバリを絶縁層６１４ｃで覆うことができる。

以上、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したが、本発明は、この実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。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いと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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ことが意図される。

例えば、上記実施の形態及びその変形例では、正極板６１０及び負極板６２０は、第一方向（Ｚ軸方向）に長い長方形状を有していることとした。しかし、正極板６１０及び負極板６２０の少なくとも一方は、第一方向（Ｚ軸方向）に長い長方形状には限定されず、第一方向（Ｚ軸方向）に長いその他の多角形状、長楕円形状、長円形状などでもよく、また、第二方向（Ｙ軸方向）に長い形状でもかまわない。

また、上記実施の形態及びその変形例では、正極合材層非形成部及び負極合材層非形成部６２１ａは、正極合材層形成部６１３ａ及び負極合材層形成部６２３ａの外周の全周に配置される環状の部分であることとした。しかし、正極合材層非形成部及び負極合材層非形成部６２１ａが配置される部分は、当該全周には限定されず、当該全周のうちの一部が欠けている場合や、いずれか１辺が欠けている場合なども含む。

また、上記実施の形態及びその変形例では、絶縁層６１４等の絶縁層は、正極合材層形成部６１３ａの端部と当接して配置されていることとした。しかし、当該絶縁層は、正極合材層形成部６１３ａの端部から少し離れた位置に配置され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、電極体６００は、正極板６１０と負極板６２０とを積層方向で挟んで固定する固定部材６４０を備えていることとした。しかし、電極体６００は固定部材６４０を備えておらず、正極板６１０と負極板６２０とは、ヒートプレス等によって積層方向に固定される構成でもかまわない。この場合でも、電極体６００は、絶縁層６１４等の絶縁層を有することで、負極合材層形成部６２３ａが折れ曲がるのを抑制することができる。

また、上記実施の形態及びその変形例では、絶縁層６１４等の絶縁層は、厚みが正極合材層６１３の厚み以下であることとしたが、一部が正極合材層６１３の厚みよりも大きくなってもかまわない。

また、上記実施の形態及びその変形例では、絶縁層６１４等の絶縁層は、正極板６１０の第二方向（Ｙ軸方向）の両側の正極合材層非形成部上に配置されることとした。しかし、当該絶縁層は、第二方向のいずれか一方側の正極合材層非形成部上にしか配置されていないことにしてもよいし、第一方向（Ｚ軸方向）の両側または片側の正極合材層非形成部上に配置されることにしてもよい。または、当該絶縁層は、正極合材層形成部６１３ａを囲うように、第一方向の両側及び第二方向の両側の正極合材層非形成部上に配置されることにしてもよい。または、当該絶縁層が形成されていない構成でもかまわない。

また、上記実施の形態及びその変形例では、正極板６１０のタブ６１２及び負極板６２０のタブ６２２は、正極集電体５１０及び負極集電体５２０と接続されることで、正極端子２１０及び負極端子２２０と接続されることとした。しかし、タブ６１２及びタブ６２２は、正極集電体５１０及び負極集電体５２０を介することなく、正極端子２１０及び負極端子２２０と直接接続され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、正極板６１０及び負極板６２０は、正極端子２１０及び負極端子２２０と接続される接続部として、矩形状のタブ６１２及びタブ６２２を有していることとした。しかし、タブ６１２及びタブ６２２の形状は特に限定されず、矩形状以外の多角形状や、半円形状、半長円形状、半楕円形状など、どのような形状でもかまわない。また、正極板６１０及び負極板６２０は、突出状のタブではなく、極板の端部全体を当該接続部として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、電極体が備える全ての正極板６１０及び負極板６２０が、上記構成を有していることとした。しかし、一部の正極板６１０及び負極板６２０が、上記構成を有していないことにしてもかまわない。

なお、上記実施の形態及び上記変形例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、当該蓄電素子が備える電極体（正極板６１０及び負極板６２０）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等に適用できる。

１０ 蓄電素子
６００、６０１、６０２、６０３ 電極体
６１０ 正極板
６１１ａ、６１１ｂ 正極合材層非形成部
６１２、６２２ タブ
６１３ 正極合材層
６１３ａ 正極合材層形成部
６１４、６１４ａ、６１４ｂ、６１４ｃ 絶縁層
６２０ 負極板
６２１ａ 負極合材層非形成部
６２３ａ 負極合材層形成部
６４０ 固定部材

Claims (9)

1. 正極板と負極板とが積層方向に積層された電極体を備える蓄電素子であって、
   前記正極板は、合材層が形成された正極合材層形成部と、前記正極合材層形成部の外周に配置され合材層が形成されていない正極合材層非形成部とを有し、
   前記負極板は、合材層が形成された負極合材層形成部と、前記負極合材層形成部の外周に配置され合材層が形成されていない負極合材層非形成部とを有し、
   前記正極合材層非形成部は、前記積層方向から見て、前記負極合材層形成部の内方に配置される
   蓄電素子。
2. 前記正極板は、前記正極合材層非形成部上に、絶縁層を有する
   請求項１の蓄電素子。
3. 前記絶縁層は、前記正極合材層形成部の端部から前記正極合材層非形成部の端部に亘って配置される
   請求項２の蓄電素子。
4. 前記正極合材層非形成部の端部は、前記積層方向から見て、前記負極合材層形成部の端部まで延設される
   請求項２または３の蓄電素子。
5. 前記電極体は、前記正極板と前記負極板とを前記積層方向で挟んで固定する固定部材をさらに備え、
   前記絶縁層は、前記固定部材に挟まれる位置に配置される
   請求項２〜４のいずれか１項の蓄電素子。
6. 前記絶縁層の厚みは、前記正極合材層形成部に形成された前記絶縁層側の合材層の厚み以下である
   請求項２〜５のいずれか１項の蓄電素子。
7. 前記正極板は、第一方向に長い形状を有し、
   前記絶縁層は、前記正極板の、前記第一方向と直交する第二方向側の前記正極合材層非形成部上に配置される
   請求項２〜６のいずれか１項の蓄電素子。
8. 前記正極板は、第一方向に突出するタブを有し、
   前記絶縁層は、前記正極板の、前記第一方向と直交する第二方向側の前記正極合材層非形成部上に配置される
   請求項２〜７のいずれか１項の蓄電素子。
9. 前記絶縁層は、前記正極板の前記第二方向の両側の前記正極合材層非形成部上に配置される
   請求項７または８の蓄電素子。

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