蓄電素子
【課題】本発明は、熱の影響で発電要素が短絡することを防止することのできる蓄電素子を提供する。
【解決手段】蓄電素子が備える発電要素は、導電性を有する基層上に正極活物質層の形成された正極板と、導電性を有する基層上に負極活物質層の形成された負極板であって、負極活物質を正極活物質に向けた負極板と、電気絶縁性及び熱収縮性を有するセパレータであって、正極板と負極板との間に配置されたセパレータとを有する。セパレータは、正極活物質層及び負極活物質層の両側にはみ出るように配置され、正極活物質層及び負極活物質層の両側にはみ出る部分のそれぞれの少なくとも一部に、正極活物質層及び負極活物質層と対向する部分の厚さよりも厚い厚肉部を備える。厚肉部は、正極板又は負極板の少なくとも何れか一方に向けて突出し、正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも何れか一方の両側に存在する。
【解決手段】蓄電素子が備える発電要素は、導電性を有する基層上に正極活物質層の形成された正極板と、導電性を有する基層上に負極活物質層の形成された負極板であって、負極活物質を正極活物質に向けた負極板と、電気絶縁性及び熱収縮性を有するセパレータであって、正極板と負極板との間に配置されたセパレータとを有する。セパレータは、正極活物質層及び負極活物質層の両側にはみ出るように配置され、正極活物質層及び負極活物質層の両側にはみ出る部分のそれぞれの少なくとも一部に、正極活物質層及び負極活物質層と対向する部分の厚さよりも厚い厚肉部を備える。厚肉部は、正極板又は負極板の少なくとも何れか一方に向けて突出し、正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも何れか一方の両側に存在する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電要素を備えた蓄電素子に関する。特には、本発明は、セパレータと、該セパレータを間に挟んだ正極板及び負極板とを有する発電要素を備えた蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種機器の動力源として、充放電可能な蓄電素子が採用されている。なお、本明細書中において、「蓄電素子」とは、電池（リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等）、及びキャパシタ（電気二重層キャパシタ等）の双方を包含する概念である。
【０００３】
蓄電素子は、一般的に、発電要素と、発電要素に電気的に接続された一対の集電体と、発電要素及び一対の集電体を収容したケースと、ケースの外部に配置された一対の外部端子とを備えている。
【０００４】
発電要素は、正極板と、負極板と、セパレータとを有する。正極板及び負極板のそれぞれは、導電性を有する基層と、該基層上に形成された活物質層とを含んでいる。これに対し、セパレータは、電気絶縁性を有する微多孔樹脂フィルム層を含んでいる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
正極板及び負極板は、互いの活物質層同士を向かい合わせにした状態で重ね合わされている。セパレータは、正極板と負極板との重なる領域よりも大きなサイズに設定されている。そして、セパレータは、正極板と負極板との重なる領域の全域に存在するように、正極板と負極板との間に配置されている。
【０００６】
一対の集電体のうちの一方の集電体は、発電要素の正極板に電気的に接続されるとともに、一対の外部端子のうちの一方の外部端子に電気的に接続されている。これに対し、一対の集電体のうちの他方の集電体は、発電要素の負極板に電気的に接続されるとともに、一対の外部端子のうちの他方の外部端子に電気的に接続されている。
【０００７】
これにより、上記構成の蓄電素子は、発電要素の発生した電力を一対の外部端子に供給できるとともに、一対の外部端子に入力された電力で発電要素を充電できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３１２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、セパレータ（微多孔樹脂フィルム層）は、一般的に熱収縮性を有する樹脂（例えば、ポリオレフィン系樹脂等）で構成される。そのため、上記構成の電池において、ケース内の温度が高温になったときに、セパレータが正極板と負極板との間で収縮してしまう。その結果、セパレータが正極板と負極板との重なる領域の一部（例えば、正極板と負極板との重なる領域のエッジ近傍）を除いて存在し、正極板の一部と負極板の一部とが直接対向した状態になることがある。そのため、上記構成の電池は、ケース内が高温になったときに、正極板と負極板とを確実に絶縁できない状態になり、発電要素（正極板及び負極板）が短絡する虞がある。
【００１０】
そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、熱の影響で発電要素が短絡することを防止することのできる蓄電素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の蓄電素子は、
導電性を有する正極基層と、該正極基層上に形成された正極活物質層とを含む正極板と、
導電性を有する負極基層と、該負極基層上に形成された負極活物質層とを含む負極板であって、前記負極活物質層を前記正極活物質層に向けた状態で前記正極板に重ね合わされた負極板と、
電気絶縁性及び熱収縮性を有するセパレータであって、前記正極板と前記負極板との重なる領域の全域に存在するように、前記正極板と前記負極板との間に配置されたセパレータと、を有する発電要素を備え、
前記セパレータのサイズが、前記正極活物質層のサイズ及び前記負極活物質層のサイズよりも大きく設定され、
前記セパレータは、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出るように配置されるとともに、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出る部分のそれぞれの少なくとも一部に、前記正極活物質層及び前記負極活物質層と対向する部分の厚さよりも厚い厚肉部を備え、
該厚肉部のそれぞれは、前記正極板側及び前記負極板側のうちの少なくとも何れか一方の極板側に向けて突出することで、前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層の両側に存在する。
【００１２】
また、本発明の蓄電素子は、
導電性を有する正極基層と、該正極基層上に形成された正極活物質層とを含む正極板と、
導電性を有する負極基層と、該負極基層上に形成された負極活物質層とを含む負極板であって、前記負極活物質層を前記正極活物質層に向けた状態で前記正極板に重ね合わされた負極板と、
電気絶縁性及び熱収縮性を有するセパレータであって、前記正極板と前記負極板との重なる領域の全域に存在するように、前記正極板と前記負極板との間に配置されたセパレータと、を有する発電要素を備え、
前記セパレータのサイズが、前記正極活物質層のサイズ及び前記負極活物質層のサイズよりも大きく設定され、
前記セパレータは、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出るように配置されるとともに、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出る部分のそれぞれの少なくとも一部に、前記正極活物質層及び前記負極活物質層と対向する部分の厚さよりも厚い厚肉部を備え、
該厚肉部のそれぞれは、前記正極板側及び前記負極板側のうちの少なくとも何れか一方の極板側に向けて突出することで、前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層の両側に存在し、
前記活物質層の両側に存在する厚肉部の間隔は、前記活物質層から前記セパレータがはみ出る方向における前記活物質層のサイズ以上に設定される。
【００１３】
上記構成の蓄電素子の何れも、発電要素のセパレータが熱の影響で収縮しようとすると、該セパレータの厚肉部が前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層に引っ掛かる（係止される）。これにより、セパレータが熱収縮性によって収縮することが規制される。これに伴い、セパレータが正極板と負極板との重なる領域の全域に存在した状態で維持する。従って、正極板の一部と負極板の一部とが直接対向することがなく、正極板と負極板とが絶縁された状態で維持することができる。
【００１４】
本発明の一態様として、前記熱収縮性によって収縮しようとする収縮特性方向における前記セパレータのサイズが、前記収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層のサイズ及び前記負極活物質層のサイズよりも大きく設定され、前記セパレータは、前記収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出るように配置されるとともに、前記収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出る部分のそれぞれの少なくとも一部に前記厚肉部を備え、該厚肉部のそれぞれは、前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層における前記収縮特性方向と対応する方向の両側に存在することが好ましい。このようにすれば、セパレータの両端部にある厚肉部が該セパレータの収縮特性方向に間隔をあけて配置される。そして、両端部の厚肉部の間に正極活物質層及び負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層が介在した状態になる。これにより、セパレータが熱の影響で収縮しようとすると、該セパレータの厚肉部が前記正極活物質層及び前記負極活物質層の少なくとも何れか一方の活物質層に引っ掛かり、セパレータの収縮が規制される。これに伴い、セパレータが正極板と負極板との重なる領域の全域に存在した状態で維持する。従って、正極板の一部と負極板の一部とが直接対向することがなく、正極板と負極板とが絶縁された状態で維持することができる。
【００１５】
本発明の他態様として、前記セパレータは、微多孔性フィルムで構成された基材層と、該基材層上に形成された耐熱層とを含むことが好ましい。このようにすれば、耐熱層が基材層の収縮を抑制する。また、耐熱層がセパレータ全体の耐熱性を高める。従って、ケース内の温度が上昇しても、セパレータが破損し難くなる。これにより、セパレータが正極板と負極板との絶縁を確実にする。
【００１６】
そして、前記耐熱層は、前記基材層の両面のうちの少なくとも何れか一方の面上に形成され、前記厚肉部は、前記耐熱層が隆起して形成されていることが好ましい。耐熱層は、高温になっても溶融や軟化のし難い特性を有する。従って、ケース内の温度が高くなっても、厚肉部における正極板側及び負極板側の少なくとも何れか一方側に向けて突出した部分（耐熱層）が定型で維持する。従って、熱の影響でセパレータが収縮しようとしたときに、厚肉部が正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも何れか一方の活物質層に確実に引っ掛かる（係止される）。これにより、セパレータの収縮が確実に規制される。
【００１７】
前記耐熱層は、前記基材層の両面のうちの前記正極板側の面上に設けられることが好ましい。このようにすれば、正極板と基材層との間に耐熱層が介在する。これにより、微短絡等が発生したときのセパレータ（基材層）の損傷を抑制することができる。
【００１８】
また、前記セパレータにおける緊圧をかけない状態での収縮率であって、１５０℃にて少なくとも１時間加熱した後に測定した収縮率をＧ（％）とし、前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの前記厚肉部と対向する活物質層のサイズであって、該活物質層から前記セパレータがはみ出る方向におけるサイズをＡとし、１５０℃に加熱する前の前記セパレータのサイズであって、前記活物質層から前記セパレータがはみでる方向のサイズをＢとし、１５０℃に加熱したときの前記セパレータのサイズであって、前記活物質層から前記セパレータがはみでる方向のサイズをＣとし、Ｇ（％）＝１００−（Ｃ／Ｂ×１００）としたとき、Ｂ−Ａ＜Ｂ×Ｇ…式（１）を満たす場合、本発明の効果が顕著になる。すなわち、かかる条件式が満たされる場合、厚肉部を設けることの効果（熱収縮を抑制する効果）が顕著になる。
【００１９】
前記厚肉部は、前記セパレータにおける前記正極活物質層及び前記負極活物質層と対向する部分を基準にして放電状態における前記正極活物質層又は前記負極活物質層の厚みの１％以上突出していることが好ましい。かかる条件が採用されることで、セパレータが熱の影響で収縮しようとするとしたときに、セパレータの厚肉部が正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも何れか一方の活物質層に確実に係止され、セパレータの収縮を確実に規制することができる。従って、正極板の一部と負極板の一部とが直接対向することがなく、正極板と負極板とが絶縁された状態で確実に維持することができる。
【００２０】
前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータが、帯状に形成されるとともに扁平状に巻回され、前記セパレータが、長手方向と直交する方向に熱収縮する熱収縮性を有し、前記厚肉部が、少なくとも前記発電要素の円弧部分にあるセパレータの両端部であって、前記セパレータがはみ出る方向における両端部に形成されることが好ましい。発電要素における円弧部分は、正極板及び負極板の密度が高いため、発熱し易い部分である。そのため、発電要素の円弧部分にあるセパレータは、熱の影響を受けて収縮特性方向（巻回中心方向）に収縮する可能性が高い。従って、厚肉部が、少なくとも前記発電要素の円弧部分にあるセパレータの前記収縮特性方向の両端部に形成されることで、ケース内の温度が高くなったときにセパレータの熱収縮を確実に抑制することができる。
【００２１】
前記セパレータにおける前記正極活物質層及び前記負極活物質層と対向する部分の厚さが均一又は略均一に設定されることが好ましい。このようにすれば、セパレータを間に挟んだ正極板と負極板との距離が何れの場所であっても同じになる。これにより、充放電反応が均一に起こり、容量低下や出力低下が抑制される。
【００２２】
前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層と、該活物質層の両側に存在する厚肉部のそれぞれとの間に隙間が形成されていてもよい。このようにすれば、電解液がセパレータと極板との間に進入し易くなる。これにより、電池の性能が良好になる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明の蓄電素子は、熱の影響で発電要素が短絡することを防止することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電素子（電池）の全体斜視図である。
【図２】図２は、同実施形態に係る蓄電素子（電池）の分解斜視図である。
【図３】図３は、同実施形態に係る蓄電素子（電池）の発電要素の部分概略断面図である。
【図４】図４は、本発明の他実施形態に係る蓄電素子（電池）の発電要素の部分概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態に係る蓄電素子について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態においては、蓄電素子の一例として、電池（リチウムイオン電池）について説明する。
【００２６】
電池は、図１及び図２に示す如く、発電要素２と、該発電要素２に電気的に接続された一対の集電体３，３と、発電要素２及び一対の集電体３，３を収容したケース４と、ケース４の外部に配置された一対の外部端子５，５とを備える。
【００２７】
発電要素２は、図２に示す如く、正極板２０と、負極板２１と、セパレータ２２とを有する。
【００２８】
正極板２０は、図３に示す如く、導電性を有する正極基層２００と、該正極基層２００上に形成された正極活物質層２０１とを含んでいる。
【００２９】
正極基層２００は、導電性を有する素材（本実施形態においては、アルミニウム（アルミ箔））で構成されている。正極活物質層２０１は、金属イオンを吸蔵・放出可能な材料で形成される。本実施形態に係る電池１は、上述の如く、リチウムイオン電池である。そのため、正極活物質層２０１は、リチウムイオンを吸蔵・放出できる材料で構成される。この種の正極活物質層２０１の膨張収縮率は、１％ないし数％程度である。
【００３０】
正極活物質層２０１は、正極基層２００の両面のうちの少なくとも何れか一方の面上に形成される。本実施形態において、正極活物質層２０１は、正極基層２００の両面に形成されている。正極活物質層２０１は、第一方向における正極基層２００の少なくとも何れか一方の端部を除いた領域の全面に形成される。正極活物質層２０１は、第一方向の全長に亘って均一又は略均一な厚みで形成される。一般的に、正極基層２００の両面に形成された正極活物質層２０１のそれぞれは、２０μｍ〜２００μｍの厚みで形成される。
【００３１】
本実施形態において、正極板２０（正極基層２００）は、帯状に形成されている。これに伴い、正極活物質層２０１は、正極基層２００の長手方向と直交する短手方向（第一方向に相当する方向）の一端部を除いた領域全面に形成されている。すなわち、正極板２０の長手方向と直交する短手方向の一端部に、正極活物質層２０１の無い基層露出部２０２が形成されている。
【００３２】
負極板２１は、導電性を有する負極基層２１０と、該負極基層２１０上に形成された負極活物質層２１１とを含んでいる。負極基層２１０は、導電性を有する素材（本実施形態においては銅（銅箔））で構成されている。負極活物質層２１１は、電気化学的に金属イオンを吸蔵・放出可能な材料で形成される。本実施形態に係る電池１は、上述の如く、リチウムイオン電池である。そのため、負極活物質層２１１は、リチウムイオンを吸蔵・放出できる材料で構成される。この種の負極活物質層２１１の膨張収縮率は、負極活物質層２１１が炭素材料である場合、１％〜１０％程度であり、負極活物質層２１１が合金系材料である場合、炭素材料の膨張収縮率以上になることもある。具体的には、負極活物質層２１１が非晶質炭素である場合、該負極活物質層２１１の膨張収縮率は、１％程度であり、負極活物質層２１１がグラファイトである場合、該負極活物質層２１１の膨張収縮率は、１０％程度である。そして、負極活物質層２１１がＳｉなどの合金系材料である場合、該負極活物質層２１１の膨張収縮率は、２０％〜３０％となる場合もある。
【００３３】
負極活物質層２１１は、負極基層２１０の両面のうちの少なくとも何れか一方の面上に形成される。本実施形態において、負極活物質層２１１は、負極基層２１０の両面に形成される。負極活物質層２１１は、第一方向における負極基層２１０の少なくとも何れか一方の端部を除いた領域の全面に形成される。負極活物質層２１１は、第一方向の全長に亘って均一又は略均一な厚みで形成される。一般的に、負極基層２１０の両面に形成された負極活物質層２１１のそれぞれは、２０μｍ〜２００μｍの厚みで形成される。
【００３４】
本実施形態において、負極板２１（負極基層２１０）は、帯状に形成されている。これに伴い、負極活物質層２１１は、負極基層２１０の長手方向と直交する短手方向（第一方向に相当する方向）の一端部を除いた領域全面に形成されている。すなわち、負極板２１の長手方向と直交する短手方向の一端部に、負極活物質層２１１の無い基層露出部２１２が形成されている。
【００３５】
負極板２１は、負極活物質層２１１を正極活物質層２０１に向けた状態で前記正極板２０に重ね合わされている。そして、第一方向における負極活物質層２１１のサイズは、第一方向における正極活物質層２０１のサイズよりも大きなサイズに設定されている。これに伴い、負極活物質層２１１は、第一方向における正極活物質層２０１の両側にはみ出ている。
【００３６】
正極板２０及び負極板２１は、相対的に位置ずれした状態で配置される。本実施形態において、正極板２０及び負極板２１のそれぞれが帯状に形成される。そのため、正極板２０及び負極板２１は、短手方向（第一方向）で相対的に位置ずれして配置されている。
【００３７】
本実施形態において、正極板２０の短手方向の一端部が負極板２１の短手方向の他端側になるように（長手方向に延びる中心線を基準に反転するように）、正極板２０と負極板２１とが重ね合わされている。そして、上述の如く、正極板２０及び負極板２１が短手方向に相対的に位置ずれして配置される。これにより、正極板２０の基層露出部２０２が、負極板２１からはみ出るとともに、負極板２１の基層露出部２１２が、正極板２０からはみ出ている。
【００３８】
セパレータ２２は、電気絶縁性及び熱収縮性を有する。熱収縮性によって収縮しようとする収縮特性方向における前記セパレータ２２のサイズが、収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層２０１のサイズ及び前記負極活物質層２１１のサイズよりも大きく設定されている。本実施形態に係るセパレータ２２は、帯状に形成され、第一方向（短手方向）に熱収縮性を有している。これに伴い、第一方向におけるセパレータ２２のサイズが、第一方向における正極活物質層２０１のサイズ及び負極活物質層２１１のサイズよりも大きく設定されている。また、本実施形態では、セパレータ２２の第一方向と直交する第二方向（長手方向）のサイズについても、第二方向における前記正極活物質層２０１のサイズ及び前記負極活物質層２１１のサイズよりも大きく設定されている。
【００３９】
セパレータ２２は、収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層２０１及び前記負極活物質層２１１の両側にはみ出るように配置される。本実施形態において、セパレータ２２は、第一方向における正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１の両側にはみ出るように配置される。
【００４０】
セパレータ２２は、収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層２０１及び前記負極活物質層２１１の両側にはみ出る部分のそれぞれの少なくとも一部に、前記正極活物質層２０１及び前記負極活物質層２１１と対向する部分（以下、薄肉部という）２２０の厚さよりも厚い厚肉部（一対の厚肉部）２２１，２２１を備える。本実施形態において、セパレータ２２は、第一方向における前記正極活物質層２０１及び前記負極活物質層２１１の両側にはみ出る部分のそれぞれの全域に厚肉部２２１，２２１を備える。
【００４１】
一対の厚肉部２２１，２２１のそれぞれは、正極板２０側又は負極板２１側の少なくとも何れか一方側に向けて突出し、正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１の少なくとも何れか一方の第一方向における両側に存在する。本実施形態において、一対の厚肉部２２１，２２１は、正極板２０側に向けて突出し、第一方向における正極活物質層２０１の両側に存在する。セパレータ２２における薄肉部２２０と厚肉部２２１、２２１との差（活物質層２０１と接する面を基準にした厚肉部２２１の突出量）は、正極活物質層２０１又は負極活物質層２１１の膨張収縮率と、正極活物質層２０１又は負極活物質層２１１の厚みとを掛けた値（膨張収縮率と活物質層２０１、２１１の厚みとの積）以上に設定される。本実施形態において、上述の如く、厚肉部２２１，２２１が正極板２０側に向けて突出している。そのため、活物質層２０１と接する面を基準にした厚肉部２２１の突出量は、正極活物質層２０１の膨張収縮率と、正極活物質層２０１の厚みとを掛けた値以上に設定される。これにより、如何なる場合でもセパレータ２２の熱収縮が抑制される。
【００４２】
本実施形態において、一対の厚肉部２２１，２２１のそれぞれの突出量は、正極活物質層２０１の厚み以下にされている。具体的には、本実施形態において、一対の厚肉部２２１，２２１のそれぞれは、薄肉部２２０の正極板２０側の面（正極活物質層２０１と接する面）を基準にして、放電状態における正極活物質層２０１又は負極活物質層２１０の厚みの１％以上突出している。これにより、正極板２０とセパレータ２２との間への電解液の供給の円滑性の向上が図られている。なお、厚肉部２１１，２２１の突出量は、上記条件を満たすことが好ましいが、セパレータ２２を正極板２０と負極板２１とともに巻回できれば、適宜変更可能である。
【００４３】
本実施形態において、一対の厚肉部２２１，２２１は、第一方向におけるセパレータ２２の両端部に形成されている。そのため、セパレータ２２の負極板２１側の面は、第一方向の全長に亘って平面になっている。これに対し、セパレータ２２の正極板２０側の面は、第一方向の両端部が隆起して凹凸面になっている。
【００４４】
本実施形態に係るセパレータ２２は、微多孔性フィルムで構成された基材層２２２と、該基材層２２２上に形成された耐熱層２２３とを含む。
【００４５】
基材層２２２は、ポリオレフィン系の樹脂で構成される。本実施形態において、基材層２２２の厚みは、全面に亘って一定に設定されている。耐熱層２２３は、無機フィラーを樹脂バインダーで固めることで形成されている。該耐熱層２２３は、基材層２２２の両面のうちの少なくとも何れか一方の面上に設けられる。本実施形態において、耐熱層２２３は、基材層２２２の両面のうちの正極板２０側の面上に設けられている。これに伴い、耐熱層２２３の第一方向の両端部が他の部分（正極活物質層２０１と対向する薄肉部２２０の耐熱層２２３）よりも厚肉になっている。
【００４６】
本実施形態において、基材層２２２全面に均一な厚さに形成された耐熱層２２３を正極活物質層２０１のサイズに応じた範囲で圧縮成型する（プレスする）ことで、薄肉部２２０が形成されるのに併せて両端部の耐熱層２２３が厚肉にされている。すなわち、セパレータ２２における正極活物質層２０１と対向する領域に、基材層２２２と圧縮された耐熱層２２３とで構成される薄肉部２２０が形成され、正極活物質層２０１と対向していないセパレータ２２の両端部に、基材層２２２と未圧縮の耐熱層２２３とで構成される厚肉部２２１，２２１が形成されている。これにより、セパレータ２２における正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１と対向する部分の厚さが均一又は略均一になっている。このようにすることで、セパレータ２２（薄肉部２２０）を間に挟んだ正極板２０（正極活物質層２０１）と負極板２１（負極活物質層２１１）との距離が何れの場所であっても同じになり、充放電反応が均一に起こる。そのため、容量低下や出力低下が抑制される。
【００４７】
セパレータ２２の両端部に形成された厚肉部２２１，２２１の間隔の最大値は、第一方向におけるセパレータ２２のサイズ（幅寸法）から、第一方向における厚肉部２２１，２２１のサイズの二倍（二箇所の厚肉部２２１，２２１の幅寸法の合計）を差し引いた値になる。これを考慮し、第一方向におけるセパレータ２２のサイズは、電池１の構造に応じて常識的な範囲で適宜決定される。
【００４８】
本実施形態の場合（巻回型の発電要素２が採用される場合）、第一方向におけるセパレータ２２のサイズは、一方の集電体３と正極板２０の基層露出部２０２との溶接及び他方の集電体と負極板２１の基層露出部２１２との溶接を妨げず、正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２の巻回時における巻きずれを加味しても、正極板２０と負極板２１とが確実に隔絶できるサイズに設定されることが好ましい。
【００４９】
また、第一方向におけるセパレータ２２のサイズは、熱収縮によっても正極板２０と負極板２１とが短絡しない範囲に設定されることが好ましい。さらに、セパレータ２２の収縮を抑制するために、厚肉部２２１のそれぞれにおける第一方向のサイズは、厚肉部２２１の厚み以上であることが好ましい。そして、第一方向におけるセパレータ２２の両端部に形成された厚肉部２２１，２２１の間隔は、第一方向における活物質層２０１，２１１の両側端の間隔（第一方向における活物質層２０１，２１１のサイズ）以上であることがより好ましい。
【００５０】
このような条件を踏まえ、セパレータ２２の両端部に形成された厚肉部２２１，２２１同士の間隔は、第一方向における正極活物質層２０１のサイズ以上に設定される。より具体的には、セパレータ２２の両端部に形成された厚肉部２２１，２２１同士の間隔は、第一方向における正極活物質層２０１のサイズと同一又は略同一に設定されている。これにより、厚肉部２２１，２２１の正極板２０側に隆起（突出）した部分が第一方向における正極活物質層２０１の側端面に密接又は略密接した状態になっている。
【００５１】
本実施形態において、正極板２０、セパレータ２２、及び負極板２１は、それぞれの長手方向を一致させた状態で重ね合わされている。そして、正極板２０、セパレータ２２、及び負極板２１は、扁平状に巻回されている。これにより、発電要素２は、外観扁平渦巻き状に形成されている。また、一対の厚肉部２２１，２２１のそれぞれは、セパレータ２２における巻回周方向の全長に亘って配置されている。すなわち、発電要素２の円弧部分にあるセパレータ２２の収縮特性方向の両端部に厚肉部２２１，２２１が配置されている。
【００５２】
そして、第一方向における発電要素２の一端部には、正極板２０（基層露出部２０２）のみが積層した正極リード部２３が形成されている。これに対し、第一方向における発電要素２の他端部には、負極板２１（基層露出部２１２）のみが積層した負極リード部２４が形成されている。
【００５３】
本実施形態に係る発電要素２は、上記条件に加え、以下の条件を満たしている。具体的には、前記セパレータ２２における緊圧をかけない状態（引っ張りや圧縮が作用していない状態）での収縮率であって、１５０℃にて少なくとも１時間加熱した後に測定した収縮率をＧ（％）とし、正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１のうちの厚肉部２２１，２２１と対向する活物質層（本実施形態においては正極活物質層）２０１のサイズであって、該活物質層２０１からセパレータ２２がはみ出る方向（第一方向）のサイズをＡとし、１５０℃に加熱する前のセパレータ２２のサイズであって、前記活物質層（正極活物質層）２０１からセパレータ２２がはみでる方向（第一方向）のサイズをＢとし、１５０℃に加熱したときのセパレータ２２のサイズであって、前記活物質層（正極活物質層）２０１からセパレータ２２がはみでる方向（第一方向）のサイズをＣとし、Ｇ（％）＝１００−（Ｃ／Ｂ×１００）としたとき、以下の式（１）を満たす。Ｂ−Ａ＜Ｂ×Ｇ…式（１）
【００５４】
かかる条件式（１）を満たした場合に、厚肉部２２１，２２１によって得られる効果が顕著になる。なお、ここで１５０℃の物性（サイズ）を基準にしているのは、リチウムイオン電池に採用される材料の安定性が１５０℃付近で低下する傾向にあり、セパレータ２２（基材層２２２）に採用されるポリオレフィン系樹脂の軟化温度が１２０℃〜１５０℃であるためである。
【００５５】
図２に戻り、一対の集電体３，３のうちの一方の集電体（正極用集電体という）３は、金属プレートを曲げ加工して形成されている。正極用集電体３は、ケース４の内面に沿って配置される固定用片部３０と、該固定用片部３０から延出された発電要素接続部３１とを備えている。
【００５６】
固定用片部３０は、平面視長方形状に形成されている。また、固定用片部３０には、貫通穴３００が設けられている。発電要素接続部３１は、固定用片部３０に対して直角又は略直角をなしている。発電要素接続部３１は、発電要素２の巻回中心方向と直交する方向で発電要素２（正極リード部２３）に沿って配置される。
【００５７】
正極用集電体３の発電要素接続部３１は、正極リード部２３に電気的及び機械的に接続される。本実施形態において、正極用集電体３の発電要素接続部３１は、薄板を二つ折りにしたクリップ部材３２によって、正極リード部２３とともに挟み込まれる。そして、発電要素接続部３１、正極リード部２３、及びクリップ部材３２は、超音波溶接等によって、一体的に連結される。これにより、正極リード部２３と正極用集電体３とが通電可能になっている。
【００５８】
一対の集電体３，３のうちの他方の集電体（負極用集電体という）３は、正極用集電体（一方の集電体）３と同一形態に形成されている。従って、正極用集電体３に関する上記説明は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極用集電体３の説明となる。これに伴い、ここでは負極用集電体３の個別の説明に正極用集電体３の説明が代用される。
【００５９】
ケース４は、一面に開口部４００を形成したケース本体４０と、該ケース本体４０の開口部４００を閉塞する蓋体４１とで構成されている。
【００６０】
ケース本体４０は、発電要素２とともに該発電要素２に接続された正極用集電体３及び負極用集電体３を収容可能に形成されている。蓋体４１は、ケース本体４０の開口部４００の平面形状に対応して形成されている。そして、該蓋体４１には、二つの貫通穴４１０，４１０（以下、一方の貫通穴４１０を正極用貫通穴といい、他方の貫通穴４１０を負極用貫通穴という）が間隔をあけて設けられている。蓋体４１の外周は、ケース本体４０の上端部に溶接されている。これにより、蓋体４１がケース本体４０の開口部４００を封止している（図１参照）。
【００６１】
一対の外部端子５，５のそれぞれは、電気的な負荷や別の電池に接続される部分である。一対の外部端子５，５のうちの一方の外部端子（以下、正極用外部端子という）５は、軸状に形成されている。より具体的に説明すると、正極用外部端子５は、軸状の端子部５０と、該端子部５０と連続する回止部５１とを備えている。正極用外部端子５は、図示しない雌ネジ部材（例えば、ナット）が螺合可能なネジ溝を端子部５０の外周に備えている。すなわち、本実施形態においては、正極用外部端子５には、ボルト端子が採用されている。
【００６２】
回止部５１は、端子部５０よりも大きなサイズに形成されている。そして、回止部５１は、外周に平面部が形成されている。本実施形態において、回止部５１は、平面視多角形状（略四角形状）に形成されている。
【００６３】
一対の外部端子５，５のうちの他方の外部端子（以下、負極用外部端子という）５は、正極用外部端子５（一方の外部端子５）と同一形態に形成されている。従って、正極用外部端子５に関する上記説明は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極用外部端子５の説明となる。これに伴い、ここでは負極用外部端子５の個別の説明に正極用外部端子５の説明が代用される。
【００６４】
本実施形態に係る電池１は、上記構成に加え、一対の集電体３，３の配置に対応してケース４の内面に沿って配置される一対の内部ガスケット６，６と、該一対の内部ガスケット６，６の配置に対応してケース４の外面に沿って配置される一対の外部ガスケット７，７とを備えている。そして、本実施形態において、一対の外部端子５，５のそれぞれは、一対の集電体３，３のうちの対応する極性の集電体３に対して間接的に接続されている。具体的には、本実施形態に係る電池１は、上記構成に加え、それぞれが一対の外部端子５，５のうちの対応する極性の外部端子５に接続される一対の接続杆８，８と、ケース４に挿通される一対の軸状部材９，９であって、それぞれが対応する集電体３と接続杆８とを電気的に接続する一対の軸状部材９，９とを備えている。
【００６５】
一対の内部ガスケット６，６のうちの一方の内部ガスケット（以下、正極用内部ガスケットという）６は、電気絶縁性及び封止性を備えた合成樹脂成型品である。本実施形態において、正極用内部ガスケット６は、プレート状に形成されている。正極用内部ガスケット６には、貫通穴６０が形成されている。また、正極用内部ガスケット６の一方の面に貫通穴６０と連通した筒状部６１が形成されている。正極用内部ガスケット６は、筒状部６１をケース４の正極用貫通穴４１０に挿入した状態で、蓋体４１の内面に沿って配置される。そして、正極用集電体３の固定用片部３０の貫通穴３００と正極用内部ガスケット６の貫通穴６０とが同心になるように、正極用内部ガスケット６の他方の面上に正極用集電体３の固定用片部３０が配置される。
【００６６】
一対の内部ガスケット６，６のうちの他方の内部ガスケット（以下、負極用内部ガスケットという）６は、正極用内部ガスケット６と同一形態に形成されている。従って、正極用内部ガスケット６に関する上記説明は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極用内部ガスケット６の説明となる。これに伴い、ここでは負極用内部ガスケット６の個別の説明に正極用内部ガスケット６の説明が代用される。
【００６７】
一対の外部ガスケット７，７のうちの一方の外部ガスケット（以下、正極用外部ガスケットという）７は、正極用内部ガスケット６と同様、電気絶縁性と封止性を備えた合成樹脂成型品である。正極用外部ガスケット７は、プレート状に形成されている。正極用外部ガスケット７には貫通穴７０が形成されている。
【００６８】
そして、正極用外部ガスケット７は、一方の面（外側に向く面）上に正極用外部端子５の回止部５１を収容可能な凹部７１が形成されている。凹部７１は、貫通穴７０に対してずれた位置に形成されている。凹部７１の平面形状及び平面サイズは、正極用外部端子５の回止部５１の平面形状及び平面サイズと同一又は略同一に設定される。これにより、正極用外部端子５の回止部５１の外周上の平面部が凹部７１の内周面上にある平面部に面接触し、正極用外部端子５の回転が規制されるようになっている。そして、正極用外部ガスケット７は、当該正極用外部ガスケット７の貫通穴７０とケース４の正極用貫通穴４１０とが同心になるように、ケース４（蓋体４１）の外面上に配置されている。
【００６９】
一対の外部ガスケット７，７のうちの他方の外部ガスケット（以下、負極用外部ガスケットという）７は、正極用外部ガスケット７と同一形態に形成されている。従って、正極用外部ガスケット７に関する上記説明は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極用外部ガスケット７の説明となる。これに伴い、ここでは負極用外部ガスケット７の個別の説明に正極用外部ガスケット７の説明が代用される。
【００７０】
一対の接続杆８，８のうちの一方の接続杆（以下、正極用接続杆という）８は、長方形状の金属プレートで構成されている。正極用接続杆８には、長手方向に間隔をあけて二つの貫通穴（以下、一方の貫通穴を第一穴８０といい、他方の貫通穴を第二穴８１という）が形成されている。
【００７１】
正極用接続杆８の第一穴８０には、正極用外部端子５の端子部５０が挿通される。そして、正極用外部端子５の端子部５０に図示しない雌ネジ部材が螺合されて締め付けられることで、該正極用外部端子５の回止部５１と正極用接続杆８とが接触する。これにより、正極用外部端子５と正極用接続杆８とが電気的に接続される。
【００７２】
一対の接続杆８，８のうちの他方の接続杆（以下、負極用接続杆という）８は、正極用接続杆８と同一形態に形成されている。従って、正極用接続杆８に関する上記説明は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極用接続杆８に関する説明となる。これに伴い、ここでは負極用接続杆８の個別の説明に正極用接続杆８に関する説明が代用される。
【００７３】
一対の軸状部材９，９のうちの一方の軸状部材（以下、正極用軸状部材という）９は、導電性を有する金属材料で構成される。正極用軸状部材９は、正極用接続杆８の第二穴８１、正極用外部ガスケット７の貫通穴７０、ケース４の正極用貫通穴４１０（正極用内部ガスケット６の筒状部６１）、正極用内部ガスケット６の貫通穴６０、及び、正極用集電体３の固定用片部３０の貫通穴３００に挿通されている。
【００７４】
そして、正極用軸状部材９の一端部は、正極用集電体３の固定用片部３０と密接するように、ケース４の内部でかしめられている。これに対し、正極用軸状部材９の他端部は、正極用接続杆８と密接するように、ケース４の外部でかしめられている。これにより、正極用軸状部材９は、ケース４の内外にある正極用集電体３の固定用片部３０と正極用接続杆８とを電気的に接続している。また、これに併せて、正極用軸状部材９は、ケース４の内外にある両端部（かしめられた両端部）でケース４と正極用集電体３（固定用片部３０）とを挟み込んで該正極用集電体３をケース４に固定している。
【００７５】
一対の軸状部材９，９のうちの他方の軸状部材（以下、負極用軸状部材という）９は、正極用軸状部材９と同一形態に形成されている。また、負極用軸状部材９の取り付け態様は、正極用軸状部材９の取り付け態様と同様にされる。従って、正極用軸状部材９に関する上記説明は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極用軸状部材９に関する説明となる。これに伴い、ここでは負極用軸状部材９及び該負極用軸状部材９の取り付け態様の説明に正極用軸状部材９に関する説明が代用される。
【００７６】
本実施形態に係る電池１の構成は、以上の通りである。上記構成の電池１において、発電要素２内で微短絡が発生し、ケース４内の温度が高くなると、発電要素２のセパレータ２２が熱収縮性により第一方向に収縮しようとする。そうすると、図３に示す如く、セパレータ２２の両端部に形成された厚肉部２２１，２２１が第一方向における正極活物質層２０１の両側端に引っ掛かる（係止される）。すなわち、セパレータ２２の正極活物質層２０１の両側にはみ出る部分に形成された一対の厚肉部２２１，２２１のそれぞれは、正極板２０側に突出（隆起）して第一方向における正極活物質層２０１の側面に対向した状態になっている。
【００７７】
そのため、セパレータ２２が第一方向に収縮しようとしたときに、第一方向におけるセパレータ２２の両端部に形成される一対の厚肉部２２１，２２１のそれぞれが、対向する正極活物質層２０１の側面に干渉する。これにより、セパレータ２２が熱収縮性によって収縮することが規制される。これに伴い、セパレータ２２が正極板２０と負極板２１との重なる領域の全域に存在した状態で維持する。従って、ケース４内が高温になっても、正極板２０の一部と負極板２１の一部とが直接対向することがなく、正極板２０と負極板２１とを絶縁した状態で維持することができる。
【００７８】
特に、上記構成のセパレータ２２の厚肉部２２１，２２１は、ケース４内が高温になっても正極板２０側に向けて突出した状態で維持することができ、確実に正極活物質層２０１の側面に引っ掛かった状態になる。すなわち、厚肉部２２１，２２１の耐熱層２２３は、高温になっても溶融や軟化のし難い特性を有する。そのため、一対の厚肉部２２１，２２１のそれぞれは、ケース４内の温度が高くなっても、正極板２０側に向けて突出した状態で維持する。従って、一対の厚肉部２２１，２２１のそれぞれが正極活物質層２０１に確実に引っ掛かり、セパレータ２２の収縮特性方向の収縮が確実に規制される。
【００７９】
従って、上記構成の電池１は、高温でのセパレータ２２の破膜により、発電要素２が短絡することを防止することができるという優れた効果を奏し得る。
【００８０】
また、上記構成に電池１において、耐熱層２２３が基材層２２の一方の面上に形成され、耐熱層２２３が隆起して厚肉部２２１，２２１が形成されるため、ケース４内の温度が高くなっても、厚肉部２２１，２２１が定型で維持する。従って、熱の影響でセパレータ２２が収縮しようとしたときに、厚肉部２２１，２２１が正極活物質層２０１に確実に引っ掛かり、セパレータ２２の収縮が確実に規制される。
【００８１】
そして、上記構成に電池１において、正極板２０と基材層２２２との間に耐熱層２２３が介在する。これにより、微短絡等が発生したときのセパレータ２２（基材層２２２）の損傷を抑制することができる。
【００８２】
また、厚肉部２２１，２２１が、発電要素２の巻回中心方向の両端部であって、当該発電要素２の円弧部分を含む全周に亘って形成されることで、セパレータ２２の熱収縮を確実に抑制することができる。具体的には、発電要素２における円弧部分は、内外の曲率半径の差によって正極板２０及び負極板２１の密度が高く、発熱し易い。そのため、発電要素２の円弧部分にあるセパレータ２２は、熱の影響を受けて巻回中心方向に収縮する可能性が高い。従って、前記厚肉部２２１，２２１が、発電要素２の円弧部分における巻回中心方向の両端部に形成されることで、セパレータ２２の熱収縮を確実に抑制することができる。
【００８３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更し得ることは勿論である。
【００８４】
上記実施形態において、蓄電素子の一例としてリチウムイオン電池について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、蓄電素子は、ナトリウムイオン電池等の他の電池や、キャパシタ（電気二重層キャパシタ等）であってもよい。
【００８５】
上記実施形態において、セパレータ２２の厚肉部２２１，２２１のそれぞれが正極板２０側に突出して形成されたが、これに限定されるものではない。例えば、セパレータ２２の厚肉部２２１，２２１のそれぞれが負極板２１側に突出し、第一方向における負極活物質層２１１の両側に存在するようにしてもよい。また、セパレータ２２の厚肉部２２１，２２１のそれぞれが正極板２０側及び負極板２１側に突出し、正極活物質層２０１の第一方向における両側及び負極活物質層２１１の第一方向における両側に存在するようにしてもよい。
【００８６】
上記実施形態において、厚肉部２２１，２２１のそれぞれが正極活物質層２０１の側端に密接するように配置されたが、これに限定されるものではない。例えば、図４に示す如く、厚肉部２２１，２２１のそれぞれが正極活物質層２０１の側端に係止されることを前提に、厚肉部２２１，２２１のそれぞれが収縮特性方向（第一方向）で正極活物質層２０１に対して隙間をあけて配置されてもよい。
【００８７】
セパレータ２２の厚肉部２２１，２２１のそれぞれを負極活物質層２１１の両側に存在するように形成する場合、セパレータ２２の厚肉部２２１，２２１のそれぞれを正極活物質層２０１の両側及び負極活物質層２１１の両側に存在するように形成する場合も同様である。このように正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１の少なくとも何れか一方の活物質層に対して厚肉部２２１，２２１が隙間を空けて配置されることで、電解液がセパレータ２２と極板２０，２１との間に進入し易くなる。これにより、電池１の性能が良好になる。
【００８８】
上記実施形態において、セパレータ２２が基材層２２２と耐熱層２２３とを備えたが、これに限定されるものではない。例えば、セパレータ２２は、基材層２２２のみ（多孔性フィルムのみ）で構成されたものであってもよい。但し、この場合のセパレータ２２は、成型時に厚肉部２２１，２２１が形成される。
【００８９】
上記実施形態において、厚肉部２２１，２２１は、第一方向における正極活物質層２０１の両側で、セパレータ２２における薄肉部２２０を基準にして放電状態における正極活物質層２０１の厚みの１％以上突出したが、これに限定されるものではない。例えば、厚肉部２２１，２２１は、正極活物質層２０１又は負極活物質層２１１の両側で、セパレータ２２における薄肉部２２０を基準にして放電状態における正極活物質層２０１又は負極活物質層２１１の厚みの１％未満の突出量で突出してもよい。すなわち、厚肉部２２１，２２１は、正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１の少なくとも何れか一方と係止可能な突出量で形成されればよい。
【００９０】
また、上記実施形態において、条件式（１）に代入される値として１５０℃の物性を適用したが、これに限定されるものではない。条件式（１）に代入される値は、電池１に採用される材料の安定性が低下する温度、及びセパレータ２２（基材層２２２）に採用される樹脂の軟化温度に対応した温度での物性を採用すればよい。
【００９１】
上記実施形態において、それぞれ帯状をなす正極板２０、セパレータ２２及び負極板２１が巻回された構成の発電要素２を備えた電池１（蓄電素子）について説明したが、発電要素２は、これに限定されるものではない。例えば、それぞれ枚葉状をなす正極板２０、セパレータ２２及び負極板２１が重ね合わされた発電要素２を備えた電池１（蓄電素子）であってもよい。また、正極板２０、セパレータ２２及び負極板２１が円柱状に巻回された構成の発電要素２を備えた電池１（円筒型電池：蓄電素子）であってもよい。円筒型電池の場合、セパレータの幅（本実施形態における第一方向に相当する方向のサイズ）は、同方向における正極板の幅よりも大きく、電池の内容積を低下させない程度の幅に設定されことが好ましい。
【００９２】
上記実施形態の発電要素２において、熱収縮性によって収縮しようとする収縮特性方向が第一方向のみのセパレータ２２（基材層２２２）が採用されたが、これに限定されるものではない。例えば、発電要素２において、収縮特性方向が複数方向のセパレータ２２（例えば、第一方向に加えて該第一方向と直交する第二方向にも収縮する熱収縮性を有するセパレータ２２）が採用されてもよい。
【００９３】
この場合、収縮特性方向（複数の方向）におけるセパレータ２２のサイズが、収縮特性方向と対応する方向（複数の方向）における前記正極活物質層２０１のサイズ及び前記負極活物質層２１１のサイズよりも大きく設定される。そして、セパレータ２２は、収縮特性と対応する方向（複数の方向）における正極活物質層２０１及び前記負極活物質層２１１の両側にはみ出るように配置される。そして、セパレータ２２は、対応方向（複数の方向）における正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１の両側にはみ出る部分に、薄肉部２２０の厚さよりも厚い厚肉部２２１，２２１であって、正極板２０又は負極板２１の少なくとも何れか一方に向けて突出し、対応方向（複数の方向）における正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１の少なくとも何れか一方の両側に存在する厚肉部２２１，２２１を備えればよい。
【００９４】
上記実施形態において、帯状のセパレータ２２の短手方向の両端部に厚肉部２２１，２２１が形成され、該セパレータ２２とともに正極板２０及び負極板２１が巻回されることで、第一方向における発電要素２の両端部の全周に亘って厚肉部２２１，２２１が配置されたが、これに限定されるものではない。このようにセパレータ２２とともに正極板２０及び負極板２１が扁平状に巻回される場合、発電要素２の円弧部分にあるセパレータ２２に厚肉部２２１，２２１を設けるようにしてもよい。すなわち、巻回時に円弧部分になる領域（長手方向に断続的に並ぶ領域）に厚肉部２２１，２２１を有するセパレータ２２が採用されてもよい。発電要素２における円弧部分は、正極板２０及び負極板２１の密度の高く、発熱し易い部分である。そのため、発電要素２の円弧部分にあるセパレータ２２は、熱の影響を受けて収縮特性方向（巻回中心方向）に収縮する可能性が高い。従って、前記厚肉部２２１，２２１が、発電要素２の円弧部分にあるセパレータ２２の収縮特性方向の両端部に形成されることで、セパレータ２２の熱収縮を確実に抑制することができる。
【００９５】
上記実施形態において、セパレータ２２の基材層２２２の厚みを均一にする一方で、セパレータ２２の耐熱層２２３の正極板２０及び負極板２１からはみ出る部分の厚みを正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１と対向する部分の厚みよりも厚く設定する（はみ出る部分の耐熱層２２３を隆起させる）ことで、厚肉部２２１，２２１が形成されたが、これに限定されるものではない。例えば、セパレータ２２の正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１からはみ出る部分の基材層２２の厚みが、該セパレータ２２の正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１と対向する部分の基材層２２の厚みよりも厚く設定され、該基材層２２２上に均一又は略均一な厚みの耐熱層２２３が形成されてもよい。このようにすることで、上記実施形態と同様に、セパレータ２２における正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１からはみ出た部分に厚肉部２２１，２２１が形成される。
【００９６】
上記実施形態において、セパレータ２２に薄肉部２２０及び厚肉部２２１，２２１を形成する方法として、基材層２２２全面に均一な厚さに形成された耐熱層２２３を正極活物質層２０１のサイズに応じた範囲で圧縮成型する（プレス）するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２が積層された状態で巻回されるに当たり、これらに張力を作用させつつ巻回し、セパレータ２２を正極板２０又は負極板２１の何れか一方で圧迫する（セパレータ２２に正極板２０又は負極板２１の何れか一方を押し付ける）ようにしてもよい。このようにすれば、セパレータ２２における正極板２０又は負極晩２１の何れか一方によって圧迫された領域が薄肉部２２０となり、圧迫されていない領域が厚肉部２２１，２２１となる。
【００９７】
この場合、薄肉部２２０と厚肉部２２１，２２１との厚みの差（段差）を所望する値にするに当たり、正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２に対する張力は任意に設定可能である。但し、正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２に対する張力が極端に小さすぎると、巻きずれの原因となり、正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２に対する張力が極端に大きすぎると、正極板２０や、負極板２１、セパレータ２２の破断の原因となる。そのため、正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２に対する張力は、セパレータ２２の第一方向の長さを基準に単位長さあたり２０〜３００ｇｆ／ｃｍ程度にすればよい。
【００９８】
また、セパレータ２２に薄肉部２２０及び厚肉部２２１，２２１を形成する方法として、正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２が積層された状態で巻回された後に、巻回状態にある正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２を全的的にプレス（径方向にプレス）する方法を採用してもよい。このようにすれば、セパレータ２２に正極板２０及び負極板２１が押し当てられる。従って、セパレータ２２における正極板２０及び負極板２１の押し当てられた領域が薄肉部２２０となり、それ以外の領域が厚肉部２２１となる。
【００９９】
また、別の方法として、正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２が積層された状態で巻回された後にケース４に収容して単一の蓄電素子１を形成した後、該蓄電素子１（ケース４）を圧迫する方法を採用することもできる。このようにすれば、ケース４の圧迫によって正極板２０及び負極板２１がセパレータ２２に押し当てられる。従って、セパレータ２２における正極板２０及び負極板２１の押し当てられた領域が薄肉部２２０となり、それ以外の領域が厚肉部２２１となる。
【符号の説明】
【０１００】
１…リチウムイオン電池（蓄電素子）、２…発電要素、３…集電体（正極用集電体，負極用集電体）、４…ケース、５…外部端子（正極用外部端子，負極用外部端子）、６…内部ガスケット（正極用内部ガスケット，負極用内部ガスケット）、７…外部ガスケット（正極用外部ガスケット，負極用外部ガスケット）、８…接続杆（正極用接続杆，負極用接続杆）、９…軸状部材（正極用軸状部材，負極用軸状部材）、２０…正極板、２１…負極板、２２…セパレータ、２３…正極リード部、２４…負極リード部、３０…固定用片部、３１…発電要素接続部、３２…クリップ部材、４０…ケース本体、４１…蓋体、５０…端子部、５１…回止部、６０…貫通穴、６１…筒状部、７０…貫通穴、７１…凹部、８０…第一穴、８１…第二穴、２００…正極基層、２０１…正極活物質層、２０２…基層露出部、２１０…負極基層、２１１…負極活物質層、２１２…基層露出部、２２０…薄肉部、２２１…厚肉部、２２２…基材層、２２３…耐熱層、３００…貫通穴、４００…開口部、４１０…貫通穴（正極用貫通穴、負極用貫通穴）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電要素を備えた蓄電素子に関する。特には、本発明は、セパレータと、該セパレータを間に挟んだ正極板及び負極板とを有する発電要素を備えた蓄電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種機器の動力源として、充放電可能な蓄電素子が採用されている。なお、本明細書中において、「蓄電素子」とは、電池（リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等）、及びキャパシタ（電気二重層キャパシタ等）の双方を包含する概念である。
【０００３】
蓄電素子は、一般的に、発電要素と、発電要素に電気的に接続された一対の集電体と、発電要素及び一対の集電体を収容したケースと、ケースの外部に配置された一対の外部端子とを備えている。
【０００４】
発電要素は、正極板と、負極板と、セパレータとを有する。正極板及び負極板のそれぞれは、導電性を有する基層と、該基層上に形成された活物質層とを含んでいる。これに対し、セパレータは、電気絶縁性を有する微多孔樹脂フィルム層を含んでいる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
正極板及び負極板は、互いの活物質層同士を向かい合わせにした状態で重ね合わされている。セパレータは、正極板と負極板との重なる領域よりも大きなサイズに設定されている。そして、セパレータは、正極板と負極板との重なる領域の全域に存在するように、正極板と負極板との間に配置されている。
【０００６】
一対の集電体のうちの一方の集電体は、発電要素の正極板に電気的に接続されるとともに、一対の外部端子のうちの一方の外部端子に電気的に接続されている。これに対し、一対の集電体のうちの他方の集電体は、発電要素の負極板に電気的に接続されるとともに、一対の外部端子のうちの他方の外部端子に電気的に接続されている。
【０００７】
これにより、上記構成の蓄電素子は、発電要素の発生した電力を一対の外部端子に供給できるとともに、一対の外部端子に入力された電力で発電要素を充電できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３１２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、セパレータ（微多孔樹脂フィルム層）は、一般的に熱収縮性を有する樹脂（例えば、ポリオレフィン系樹脂等）で構成される。そのため、上記構成の電池において、ケース内の温度が高温になったときに、セパレータが正極板と負極板との間で収縮してしまう。その結果、セパレータが正極板と負極板との重なる領域の一部（例えば、正極板と負極板との重なる領域のエッジ近傍）を除いて存在し、正極板の一部と負極板の一部とが直接対向した状態になることがある。そのため、上記構成の電池は、ケース内が高温になったときに、正極板と負極板とを確実に絶縁できない状態になり、発電要素（正極板及び負極板）が短絡する虞がある。
【００１０】
そこで、本発明は、斯かる実情に鑑み、熱の影響で発電要素が短絡することを防止することのできる蓄電素子を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の蓄電素子は、
導電性を有する正極基層と、該正極基層上に形成された正極活物質層とを含む正極板と、
導電性を有する負極基層と、該負極基層上に形成された負極活物質層とを含む負極板であって、前記負極活物質層を前記正極活物質層に向けた状態で前記正極板に重ね合わされた負極板と、
電気絶縁性及び熱収縮性を有するセパレータであって、前記正極板と前記負極板との重なる領域の全域に存在するように、前記正極板と前記負極板との間に配置されたセパレータと、を有する発電要素を備え、
前記セパレータのサイズが、前記正極活物質層のサイズ及び前記負極活物質層のサイズよりも大きく設定され、
前記セパレータは、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出るように配置されるとともに、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出る部分のそれぞれの少なくとも一部に、前記正極活物質層及び前記負極活物質層と対向する部分の厚さよりも厚い厚肉部を備え、
該厚肉部のそれぞれは、前記正極板側及び前記負極板側のうちの少なくとも何れか一方の極板側に向けて突出することで、前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層の両側に存在する。
【００１２】
また、本発明の蓄電素子は、
導電性を有する正極基層と、該正極基層上に形成された正極活物質層とを含む正極板と、
導電性を有する負極基層と、該負極基層上に形成された負極活物質層とを含む負極板であって、前記負極活物質層を前記正極活物質層に向けた状態で前記正極板に重ね合わされた負極板と、
電気絶縁性及び熱収縮性を有するセパレータであって、前記正極板と前記負極板との重なる領域の全域に存在するように、前記正極板と前記負極板との間に配置されたセパレータと、を有する発電要素を備え、
前記セパレータのサイズが、前記正極活物質層のサイズ及び前記負極活物質層のサイズよりも大きく設定され、
前記セパレータは、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出るように配置されるとともに、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出る部分のそれぞれの少なくとも一部に、前記正極活物質層及び前記負極活物質層と対向する部分の厚さよりも厚い厚肉部を備え、
該厚肉部のそれぞれは、前記正極板側及び前記負極板側のうちの少なくとも何れか一方の極板側に向けて突出することで、前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層の両側に存在し、
前記活物質層の両側に存在する厚肉部の間隔は、前記活物質層から前記セパレータがはみ出る方向における前記活物質層のサイズ以上に設定される。
【００１３】
上記構成の蓄電素子の何れも、発電要素のセパレータが熱の影響で収縮しようとすると、該セパレータの厚肉部が前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層に引っ掛かる（係止される）。これにより、セパレータが熱収縮性によって収縮することが規制される。これに伴い、セパレータが正極板と負極板との重なる領域の全域に存在した状態で維持する。従って、正極板の一部と負極板の一部とが直接対向することがなく、正極板と負極板とが絶縁された状態で維持することができる。
【００１４】
本発明の一態様として、前記熱収縮性によって収縮しようとする収縮特性方向における前記セパレータのサイズが、前記収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層のサイズ及び前記負極活物質層のサイズよりも大きく設定され、前記セパレータは、前記収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出るように配置されるとともに、前記収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出る部分のそれぞれの少なくとも一部に前記厚肉部を備え、該厚肉部のそれぞれは、前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層における前記収縮特性方向と対応する方向の両側に存在することが好ましい。このようにすれば、セパレータの両端部にある厚肉部が該セパレータの収縮特性方向に間隔をあけて配置される。そして、両端部の厚肉部の間に正極活物質層及び負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層が介在した状態になる。これにより、セパレータが熱の影響で収縮しようとすると、該セパレータの厚肉部が前記正極活物質層及び前記負極活物質層の少なくとも何れか一方の活物質層に引っ掛かり、セパレータの収縮が規制される。これに伴い、セパレータが正極板と負極板との重なる領域の全域に存在した状態で維持する。従って、正極板の一部と負極板の一部とが直接対向することがなく、正極板と負極板とが絶縁された状態で維持することができる。
【００１５】
本発明の他態様として、前記セパレータは、微多孔性フィルムで構成された基材層と、該基材層上に形成された耐熱層とを含むことが好ましい。このようにすれば、耐熱層が基材層の収縮を抑制する。また、耐熱層がセパレータ全体の耐熱性を高める。従って、ケース内の温度が上昇しても、セパレータが破損し難くなる。これにより、セパレータが正極板と負極板との絶縁を確実にする。
【００１６】
そして、前記耐熱層は、前記基材層の両面のうちの少なくとも何れか一方の面上に形成され、前記厚肉部は、前記耐熱層が隆起して形成されていることが好ましい。耐熱層は、高温になっても溶融や軟化のし難い特性を有する。従って、ケース内の温度が高くなっても、厚肉部における正極板側及び負極板側の少なくとも何れか一方側に向けて突出した部分（耐熱層）が定型で維持する。従って、熱の影響でセパレータが収縮しようとしたときに、厚肉部が正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも何れか一方の活物質層に確実に引っ掛かる（係止される）。これにより、セパレータの収縮が確実に規制される。
【００１７】
前記耐熱層は、前記基材層の両面のうちの前記正極板側の面上に設けられることが好ましい。このようにすれば、正極板と基材層との間に耐熱層が介在する。これにより、微短絡等が発生したときのセパレータ（基材層）の損傷を抑制することができる。
【００１８】
また、前記セパレータにおける緊圧をかけない状態での収縮率であって、１５０℃にて少なくとも１時間加熱した後に測定した収縮率をＧ（％）とし、前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの前記厚肉部と対向する活物質層のサイズであって、該活物質層から前記セパレータがはみ出る方向におけるサイズをＡとし、１５０℃に加熱する前の前記セパレータのサイズであって、前記活物質層から前記セパレータがはみでる方向のサイズをＢとし、１５０℃に加熱したときの前記セパレータのサイズであって、前記活物質層から前記セパレータがはみでる方向のサイズをＣとし、Ｇ（％）＝１００−（Ｃ／Ｂ×１００）としたとき、Ｂ−Ａ＜Ｂ×Ｇ…式（１）を満たす場合、本発明の効果が顕著になる。すなわち、かかる条件式が満たされる場合、厚肉部を設けることの効果（熱収縮を抑制する効果）が顕著になる。
【００１９】
前記厚肉部は、前記セパレータにおける前記正極活物質層及び前記負極活物質層と対向する部分を基準にして放電状態における前記正極活物質層又は前記負極活物質層の厚みの１％以上突出していることが好ましい。かかる条件が採用されることで、セパレータが熱の影響で収縮しようとするとしたときに、セパレータの厚肉部が正極活物質層及び負極活物質層の少なくとも何れか一方の活物質層に確実に係止され、セパレータの収縮を確実に規制することができる。従って、正極板の一部と負極板の一部とが直接対向することがなく、正極板と負極板とが絶縁された状態で確実に維持することができる。
【００２０】
前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータが、帯状に形成されるとともに扁平状に巻回され、前記セパレータが、長手方向と直交する方向に熱収縮する熱収縮性を有し、前記厚肉部が、少なくとも前記発電要素の円弧部分にあるセパレータの両端部であって、前記セパレータがはみ出る方向における両端部に形成されることが好ましい。発電要素における円弧部分は、正極板及び負極板の密度が高いため、発熱し易い部分である。そのため、発電要素の円弧部分にあるセパレータは、熱の影響を受けて収縮特性方向（巻回中心方向）に収縮する可能性が高い。従って、厚肉部が、少なくとも前記発電要素の円弧部分にあるセパレータの前記収縮特性方向の両端部に形成されることで、ケース内の温度が高くなったときにセパレータの熱収縮を確実に抑制することができる。
【００２１】
前記セパレータにおける前記正極活物質層及び前記負極活物質層と対向する部分の厚さが均一又は略均一に設定されることが好ましい。このようにすれば、セパレータを間に挟んだ正極板と負極板との距離が何れの場所であっても同じになる。これにより、充放電反応が均一に起こり、容量低下や出力低下が抑制される。
【００２２】
前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層と、該活物質層の両側に存在する厚肉部のそれぞれとの間に隙間が形成されていてもよい。このようにすれば、電解液がセパレータと極板との間に進入し易くなる。これにより、電池の性能が良好になる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明の蓄電素子は、熱の影響で発電要素が短絡することを防止することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る蓄電素子（電池）の全体斜視図である。
【図２】図２は、同実施形態に係る蓄電素子（電池）の分解斜視図である。
【図３】図３は、同実施形態に係る蓄電素子（電池）の発電要素の部分概略断面図である。
【図４】図４は、本発明の他実施形態に係る蓄電素子（電池）の発電要素の部分概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態に係る蓄電素子について、添付図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態においては、蓄電素子の一例として、電池（リチウムイオン電池）について説明する。
【００２６】
電池は、図１及び図２に示す如く、発電要素２と、該発電要素２に電気的に接続された一対の集電体３，３と、発電要素２及び一対の集電体３，３を収容したケース４と、ケース４の外部に配置された一対の外部端子５，５とを備える。
【００２７】
発電要素２は、図２に示す如く、正極板２０と、負極板２１と、セパレータ２２とを有する。
【００２８】
正極板２０は、図３に示す如く、導電性を有する正極基層２００と、該正極基層２００上に形成された正極活物質層２０１とを含んでいる。
【００２９】
正極基層２００は、導電性を有する素材（本実施形態においては、アルミニウム（アルミ箔））で構成されている。正極活物質層２０１は、金属イオンを吸蔵・放出可能な材料で形成される。本実施形態に係る電池１は、上述の如く、リチウムイオン電池である。そのため、正極活物質層２０１は、リチウムイオンを吸蔵・放出できる材料で構成される。この種の正極活物質層２０１の膨張収縮率は、１％ないし数％程度である。
【００３０】
正極活物質層２０１は、正極基層２００の両面のうちの少なくとも何れか一方の面上に形成される。本実施形態において、正極活物質層２０１は、正極基層２００の両面に形成されている。正極活物質層２０１は、第一方向における正極基層２００の少なくとも何れか一方の端部を除いた領域の全面に形成される。正極活物質層２０１は、第一方向の全長に亘って均一又は略均一な厚みで形成される。一般的に、正極基層２００の両面に形成された正極活物質層２０１のそれぞれは、２０μｍ〜２００μｍの厚みで形成される。
【００３１】
本実施形態において、正極板２０（正極基層２００）は、帯状に形成されている。これに伴い、正極活物質層２０１は、正極基層２００の長手方向と直交する短手方向（第一方向に相当する方向）の一端部を除いた領域全面に形成されている。すなわち、正極板２０の長手方向と直交する短手方向の一端部に、正極活物質層２０１の無い基層露出部２０２が形成されている。
【００３２】
負極板２１は、導電性を有する負極基層２１０と、該負極基層２１０上に形成された負極活物質層２１１とを含んでいる。負極基層２１０は、導電性を有する素材（本実施形態においては銅（銅箔））で構成されている。負極活物質層２１１は、電気化学的に金属イオンを吸蔵・放出可能な材料で形成される。本実施形態に係る電池１は、上述の如く、リチウムイオン電池である。そのため、負極活物質層２１１は、リチウムイオンを吸蔵・放出できる材料で構成される。この種の負極活物質層２１１の膨張収縮率は、負極活物質層２１１が炭素材料である場合、１％〜１０％程度であり、負極活物質層２１１が合金系材料である場合、炭素材料の膨張収縮率以上になることもある。具体的には、負極活物質層２１１が非晶質炭素である場合、該負極活物質層２１１の膨張収縮率は、１％程度であり、負極活物質層２１１がグラファイトである場合、該負極活物質層２１１の膨張収縮率は、１０％程度である。そして、負極活物質層２１１がＳｉなどの合金系材料である場合、該負極活物質層２１１の膨張収縮率は、２０％〜３０％となる場合もある。
【００３３】
負極活物質層２１１は、負極基層２１０の両面のうちの少なくとも何れか一方の面上に形成される。本実施形態において、負極活物質層２１１は、負極基層２１０の両面に形成される。負極活物質層２１１は、第一方向における負極基層２１０の少なくとも何れか一方の端部を除いた領域の全面に形成される。負極活物質層２１１は、第一方向の全長に亘って均一又は略均一な厚みで形成される。一般的に、負極基層２１０の両面に形成された負極活物質層２１１のそれぞれは、２０μｍ〜２００μｍの厚みで形成される。
【００３４】
本実施形態において、負極板２１（負極基層２１０）は、帯状に形成されている。これに伴い、負極活物質層２１１は、負極基層２１０の長手方向と直交する短手方向（第一方向に相当する方向）の一端部を除いた領域全面に形成されている。すなわち、負極板２１の長手方向と直交する短手方向の一端部に、負極活物質層２１１の無い基層露出部２１２が形成されている。
【００３５】
負極板２１は、負極活物質層２１１を正極活物質層２０１に向けた状態で前記正極板２０に重ね合わされている。そして、第一方向における負極活物質層２１１のサイズは、第一方向における正極活物質層２０１のサイズよりも大きなサイズに設定されている。これに伴い、負極活物質層２１１は、第一方向における正極活物質層２０１の両側にはみ出ている。
【００３６】
正極板２０及び負極板２１は、相対的に位置ずれした状態で配置される。本実施形態において、正極板２０及び負極板２１のそれぞれが帯状に形成される。そのため、正極板２０及び負極板２１は、短手方向（第一方向）で相対的に位置ずれして配置されている。
【００３７】
本実施形態において、正極板２０の短手方向の一端部が負極板２１の短手方向の他端側になるように（長手方向に延びる中心線を基準に反転するように）、正極板２０と負極板２１とが重ね合わされている。そして、上述の如く、正極板２０及び負極板２１が短手方向に相対的に位置ずれして配置される。これにより、正極板２０の基層露出部２０２が、負極板２１からはみ出るとともに、負極板２１の基層露出部２１２が、正極板２０からはみ出ている。
【００３８】
セパレータ２２は、電気絶縁性及び熱収縮性を有する。熱収縮性によって収縮しようとする収縮特性方向における前記セパレータ２２のサイズが、収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層２０１のサイズ及び前記負極活物質層２１１のサイズよりも大きく設定されている。本実施形態に係るセパレータ２２は、帯状に形成され、第一方向（短手方向）に熱収縮性を有している。これに伴い、第一方向におけるセパレータ２２のサイズが、第一方向における正極活物質層２０１のサイズ及び負極活物質層２１１のサイズよりも大きく設定されている。また、本実施形態では、セパレータ２２の第一方向と直交する第二方向（長手方向）のサイズについても、第二方向における前記正極活物質層２０１のサイズ及び前記負極活物質層２１１のサイズよりも大きく設定されている。
【００３９】
セパレータ２２は、収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層２０１及び前記負極活物質層２１１の両側にはみ出るように配置される。本実施形態において、セパレータ２２は、第一方向における正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１の両側にはみ出るように配置される。
【００４０】
セパレータ２２は、収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層２０１及び前記負極活物質層２１１の両側にはみ出る部分のそれぞれの少なくとも一部に、前記正極活物質層２０１及び前記負極活物質層２１１と対向する部分（以下、薄肉部という）２２０の厚さよりも厚い厚肉部（一対の厚肉部）２２１，２２１を備える。本実施形態において、セパレータ２２は、第一方向における前記正極活物質層２０１及び前記負極活物質層２１１の両側にはみ出る部分のそれぞれの全域に厚肉部２２１，２２１を備える。
【００４１】
一対の厚肉部２２１，２２１のそれぞれは、正極板２０側又は負極板２１側の少なくとも何れか一方側に向けて突出し、正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１の少なくとも何れか一方の第一方向における両側に存在する。本実施形態において、一対の厚肉部２２１，２２１は、正極板２０側に向けて突出し、第一方向における正極活物質層２０１の両側に存在する。セパレータ２２における薄肉部２２０と厚肉部２２１、２２１との差（活物質層２０１と接する面を基準にした厚肉部２２１の突出量）は、正極活物質層２０１又は負極活物質層２１１の膨張収縮率と、正極活物質層２０１又は負極活物質層２１１の厚みとを掛けた値（膨張収縮率と活物質層２０１、２１１の厚みとの積）以上に設定される。本実施形態において、上述の如く、厚肉部２２１，２２１が正極板２０側に向けて突出している。そのため、活物質層２０１と接する面を基準にした厚肉部２２１の突出量は、正極活物質層２０１の膨張収縮率と、正極活物質層２０１の厚みとを掛けた値以上に設定される。これにより、如何なる場合でもセパレータ２２の熱収縮が抑制される。
【００４２】
本実施形態において、一対の厚肉部２２１，２２１のそれぞれの突出量は、正極活物質層２０１の厚み以下にされている。具体的には、本実施形態において、一対の厚肉部２２１，２２１のそれぞれは、薄肉部２２０の正極板２０側の面（正極活物質層２０１と接する面）を基準にして、放電状態における正極活物質層２０１又は負極活物質層２１０の厚みの１％以上突出している。これにより、正極板２０とセパレータ２２との間への電解液の供給の円滑性の向上が図られている。なお、厚肉部２１１，２２１の突出量は、上記条件を満たすことが好ましいが、セパレータ２２を正極板２０と負極板２１とともに巻回できれば、適宜変更可能である。
【００４３】
本実施形態において、一対の厚肉部２２１，２２１は、第一方向におけるセパレータ２２の両端部に形成されている。そのため、セパレータ２２の負極板２１側の面は、第一方向の全長に亘って平面になっている。これに対し、セパレータ２２の正極板２０側の面は、第一方向の両端部が隆起して凹凸面になっている。
【００４４】
本実施形態に係るセパレータ２２は、微多孔性フィルムで構成された基材層２２２と、該基材層２２２上に形成された耐熱層２２３とを含む。
【００４５】
基材層２２２は、ポリオレフィン系の樹脂で構成される。本実施形態において、基材層２２２の厚みは、全面に亘って一定に設定されている。耐熱層２２３は、無機フィラーを樹脂バインダーで固めることで形成されている。該耐熱層２２３は、基材層２２２の両面のうちの少なくとも何れか一方の面上に設けられる。本実施形態において、耐熱層２２３は、基材層２２２の両面のうちの正極板２０側の面上に設けられている。これに伴い、耐熱層２２３の第一方向の両端部が他の部分（正極活物質層２０１と対向する薄肉部２２０の耐熱層２２３）よりも厚肉になっている。
【００４６】
本実施形態において、基材層２２２全面に均一な厚さに形成された耐熱層２２３を正極活物質層２０１のサイズに応じた範囲で圧縮成型する（プレスする）ことで、薄肉部２２０が形成されるのに併せて両端部の耐熱層２２３が厚肉にされている。すなわち、セパレータ２２における正極活物質層２０１と対向する領域に、基材層２２２と圧縮された耐熱層２２３とで構成される薄肉部２２０が形成され、正極活物質層２０１と対向していないセパレータ２２の両端部に、基材層２２２と未圧縮の耐熱層２２３とで構成される厚肉部２２１，２２１が形成されている。これにより、セパレータ２２における正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１と対向する部分の厚さが均一又は略均一になっている。このようにすることで、セパレータ２２（薄肉部２２０）を間に挟んだ正極板２０（正極活物質層２０１）と負極板２１（負極活物質層２１１）との距離が何れの場所であっても同じになり、充放電反応が均一に起こる。そのため、容量低下や出力低下が抑制される。
【００４７】
セパレータ２２の両端部に形成された厚肉部２２１，２２１の間隔の最大値は、第一方向におけるセパレータ２２のサイズ（幅寸法）から、第一方向における厚肉部２２１，２２１のサイズの二倍（二箇所の厚肉部２２１，２２１の幅寸法の合計）を差し引いた値になる。これを考慮し、第一方向におけるセパレータ２２のサイズは、電池１の構造に応じて常識的な範囲で適宜決定される。
【００４８】
本実施形態の場合（巻回型の発電要素２が採用される場合）、第一方向におけるセパレータ２２のサイズは、一方の集電体３と正極板２０の基層露出部２０２との溶接及び他方の集電体と負極板２１の基層露出部２１２との溶接を妨げず、正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２の巻回時における巻きずれを加味しても、正極板２０と負極板２１とが確実に隔絶できるサイズに設定されることが好ましい。
【００４９】
また、第一方向におけるセパレータ２２のサイズは、熱収縮によっても正極板２０と負極板２１とが短絡しない範囲に設定されることが好ましい。さらに、セパレータ２２の収縮を抑制するために、厚肉部２２１のそれぞれにおける第一方向のサイズは、厚肉部２２１の厚み以上であることが好ましい。そして、第一方向におけるセパレータ２２の両端部に形成された厚肉部２２１，２２１の間隔は、第一方向における活物質層２０１，２１１の両側端の間隔（第一方向における活物質層２０１，２１１のサイズ）以上であることがより好ましい。
【００５０】
このような条件を踏まえ、セパレータ２２の両端部に形成された厚肉部２２１，２２１同士の間隔は、第一方向における正極活物質層２０１のサイズ以上に設定される。より具体的には、セパレータ２２の両端部に形成された厚肉部２２１，２２１同士の間隔は、第一方向における正極活物質層２０１のサイズと同一又は略同一に設定されている。これにより、厚肉部２２１，２２１の正極板２０側に隆起（突出）した部分が第一方向における正極活物質層２０１の側端面に密接又は略密接した状態になっている。
【００５１】
本実施形態において、正極板２０、セパレータ２２、及び負極板２１は、それぞれの長手方向を一致させた状態で重ね合わされている。そして、正極板２０、セパレータ２２、及び負極板２１は、扁平状に巻回されている。これにより、発電要素２は、外観扁平渦巻き状に形成されている。また、一対の厚肉部２２１，２２１のそれぞれは、セパレータ２２における巻回周方向の全長に亘って配置されている。すなわち、発電要素２の円弧部分にあるセパレータ２２の収縮特性方向の両端部に厚肉部２２１，２２１が配置されている。
【００５２】
そして、第一方向における発電要素２の一端部には、正極板２０（基層露出部２０２）のみが積層した正極リード部２３が形成されている。これに対し、第一方向における発電要素２の他端部には、負極板２１（基層露出部２１２）のみが積層した負極リード部２４が形成されている。
【００５３】
本実施形態に係る発電要素２は、上記条件に加え、以下の条件を満たしている。具体的には、前記セパレータ２２における緊圧をかけない状態（引っ張りや圧縮が作用していない状態）での収縮率であって、１５０℃にて少なくとも１時間加熱した後に測定した収縮率をＧ（％）とし、正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１のうちの厚肉部２２１，２２１と対向する活物質層（本実施形態においては正極活物質層）２０１のサイズであって、該活物質層２０１からセパレータ２２がはみ出る方向（第一方向）のサイズをＡとし、１５０℃に加熱する前のセパレータ２２のサイズであって、前記活物質層（正極活物質層）２０１からセパレータ２２がはみでる方向（第一方向）のサイズをＢとし、１５０℃に加熱したときのセパレータ２２のサイズであって、前記活物質層（正極活物質層）２０１からセパレータ２２がはみでる方向（第一方向）のサイズをＣとし、Ｇ（％）＝１００−（Ｃ／Ｂ×１００）としたとき、以下の式（１）を満たす。Ｂ−Ａ＜Ｂ×Ｇ…式（１）
【００５４】
かかる条件式（１）を満たした場合に、厚肉部２２１，２２１によって得られる効果が顕著になる。なお、ここで１５０℃の物性（サイズ）を基準にしているのは、リチウムイオン電池に採用される材料の安定性が１５０℃付近で低下する傾向にあり、セパレータ２２（基材層２２２）に採用されるポリオレフィン系樹脂の軟化温度が１２０℃〜１５０℃であるためである。
【００５５】
図２に戻り、一対の集電体３，３のうちの一方の集電体（正極用集電体という）３は、金属プレートを曲げ加工して形成されている。正極用集電体３は、ケース４の内面に沿って配置される固定用片部３０と、該固定用片部３０から延出された発電要素接続部３１とを備えている。
【００５６】
固定用片部３０は、平面視長方形状に形成されている。また、固定用片部３０には、貫通穴３００が設けられている。発電要素接続部３１は、固定用片部３０に対して直角又は略直角をなしている。発電要素接続部３１は、発電要素２の巻回中心方向と直交する方向で発電要素２（正極リード部２３）に沿って配置される。
【００５７】
正極用集電体３の発電要素接続部３１は、正極リード部２３に電気的及び機械的に接続される。本実施形態において、正極用集電体３の発電要素接続部３１は、薄板を二つ折りにしたクリップ部材３２によって、正極リード部２３とともに挟み込まれる。そして、発電要素接続部３１、正極リード部２３、及びクリップ部材３２は、超音波溶接等によって、一体的に連結される。これにより、正極リード部２３と正極用集電体３とが通電可能になっている。
【００５８】
一対の集電体３，３のうちの他方の集電体（負極用集電体という）３は、正極用集電体（一方の集電体）３と同一形態に形成されている。従って、正極用集電体３に関する上記説明は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極用集電体３の説明となる。これに伴い、ここでは負極用集電体３の個別の説明に正極用集電体３の説明が代用される。
【００５９】
ケース４は、一面に開口部４００を形成したケース本体４０と、該ケース本体４０の開口部４００を閉塞する蓋体４１とで構成されている。
【００６０】
ケース本体４０は、発電要素２とともに該発電要素２に接続された正極用集電体３及び負極用集電体３を収容可能に形成されている。蓋体４１は、ケース本体４０の開口部４００の平面形状に対応して形成されている。そして、該蓋体４１には、二つの貫通穴４１０，４１０（以下、一方の貫通穴４１０を正極用貫通穴といい、他方の貫通穴４１０を負極用貫通穴という）が間隔をあけて設けられている。蓋体４１の外周は、ケース本体４０の上端部に溶接されている。これにより、蓋体４１がケース本体４０の開口部４００を封止している（図１参照）。
【００６１】
一対の外部端子５，５のそれぞれは、電気的な負荷や別の電池に接続される部分である。一対の外部端子５，５のうちの一方の外部端子（以下、正極用外部端子という）５は、軸状に形成されている。より具体的に説明すると、正極用外部端子５は、軸状の端子部５０と、該端子部５０と連続する回止部５１とを備えている。正極用外部端子５は、図示しない雌ネジ部材（例えば、ナット）が螺合可能なネジ溝を端子部５０の外周に備えている。すなわち、本実施形態においては、正極用外部端子５には、ボルト端子が採用されている。
【００６２】
回止部５１は、端子部５０よりも大きなサイズに形成されている。そして、回止部５１は、外周に平面部が形成されている。本実施形態において、回止部５１は、平面視多角形状（略四角形状）に形成されている。
【００６３】
一対の外部端子５，５のうちの他方の外部端子（以下、負極用外部端子という）５は、正極用外部端子５（一方の外部端子５）と同一形態に形成されている。従って、正極用外部端子５に関する上記説明は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極用外部端子５の説明となる。これに伴い、ここでは負極用外部端子５の個別の説明に正極用外部端子５の説明が代用される。
【００６４】
本実施形態に係る電池１は、上記構成に加え、一対の集電体３，３の配置に対応してケース４の内面に沿って配置される一対の内部ガスケット６，６と、該一対の内部ガスケット６，６の配置に対応してケース４の外面に沿って配置される一対の外部ガスケット７，７とを備えている。そして、本実施形態において、一対の外部端子５，５のそれぞれは、一対の集電体３，３のうちの対応する極性の集電体３に対して間接的に接続されている。具体的には、本実施形態に係る電池１は、上記構成に加え、それぞれが一対の外部端子５，５のうちの対応する極性の外部端子５に接続される一対の接続杆８，８と、ケース４に挿通される一対の軸状部材９，９であって、それぞれが対応する集電体３と接続杆８とを電気的に接続する一対の軸状部材９，９とを備えている。
【００６５】
一対の内部ガスケット６，６のうちの一方の内部ガスケット（以下、正極用内部ガスケットという）６は、電気絶縁性及び封止性を備えた合成樹脂成型品である。本実施形態において、正極用内部ガスケット６は、プレート状に形成されている。正極用内部ガスケット６には、貫通穴６０が形成されている。また、正極用内部ガスケット６の一方の面に貫通穴６０と連通した筒状部６１が形成されている。正極用内部ガスケット６は、筒状部６１をケース４の正極用貫通穴４１０に挿入した状態で、蓋体４１の内面に沿って配置される。そして、正極用集電体３の固定用片部３０の貫通穴３００と正極用内部ガスケット６の貫通穴６０とが同心になるように、正極用内部ガスケット６の他方の面上に正極用集電体３の固定用片部３０が配置される。
【００６６】
一対の内部ガスケット６，６のうちの他方の内部ガスケット（以下、負極用内部ガスケットという）６は、正極用内部ガスケット６と同一形態に形成されている。従って、正極用内部ガスケット６に関する上記説明は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極用内部ガスケット６の説明となる。これに伴い、ここでは負極用内部ガスケット６の個別の説明に正極用内部ガスケット６の説明が代用される。
【００６７】
一対の外部ガスケット７，７のうちの一方の外部ガスケット（以下、正極用外部ガスケットという）７は、正極用内部ガスケット６と同様、電気絶縁性と封止性を備えた合成樹脂成型品である。正極用外部ガスケット７は、プレート状に形成されている。正極用外部ガスケット７には貫通穴７０が形成されている。
【００６８】
そして、正極用外部ガスケット７は、一方の面（外側に向く面）上に正極用外部端子５の回止部５１を収容可能な凹部７１が形成されている。凹部７１は、貫通穴７０に対してずれた位置に形成されている。凹部７１の平面形状及び平面サイズは、正極用外部端子５の回止部５１の平面形状及び平面サイズと同一又は略同一に設定される。これにより、正極用外部端子５の回止部５１の外周上の平面部が凹部７１の内周面上にある平面部に面接触し、正極用外部端子５の回転が規制されるようになっている。そして、正極用外部ガスケット７は、当該正極用外部ガスケット７の貫通穴７０とケース４の正極用貫通穴４１０とが同心になるように、ケース４（蓋体４１）の外面上に配置されている。
【００６９】
一対の外部ガスケット７，７のうちの他方の外部ガスケット（以下、負極用外部ガスケットという）７は、正極用外部ガスケット７と同一形態に形成されている。従って、正極用外部ガスケット７に関する上記説明は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極用外部ガスケット７の説明となる。これに伴い、ここでは負極用外部ガスケット７の個別の説明に正極用外部ガスケット７の説明が代用される。
【００７０】
一対の接続杆８，８のうちの一方の接続杆（以下、正極用接続杆という）８は、長方形状の金属プレートで構成されている。正極用接続杆８には、長手方向に間隔をあけて二つの貫通穴（以下、一方の貫通穴を第一穴８０といい、他方の貫通穴を第二穴８１という）が形成されている。
【００７１】
正極用接続杆８の第一穴８０には、正極用外部端子５の端子部５０が挿通される。そして、正極用外部端子５の端子部５０に図示しない雌ネジ部材が螺合されて締め付けられることで、該正極用外部端子５の回止部５１と正極用接続杆８とが接触する。これにより、正極用外部端子５と正極用接続杆８とが電気的に接続される。
【００７２】
一対の接続杆８，８のうちの他方の接続杆（以下、負極用接続杆という）８は、正極用接続杆８と同一形態に形成されている。従って、正極用接続杆８に関する上記説明は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極用接続杆８に関する説明となる。これに伴い、ここでは負極用接続杆８の個別の説明に正極用接続杆８に関する説明が代用される。
【００７３】
一対の軸状部材９，９のうちの一方の軸状部材（以下、正極用軸状部材という）９は、導電性を有する金属材料で構成される。正極用軸状部材９は、正極用接続杆８の第二穴８１、正極用外部ガスケット７の貫通穴７０、ケース４の正極用貫通穴４１０（正極用内部ガスケット６の筒状部６１）、正極用内部ガスケット６の貫通穴６０、及び、正極用集電体３の固定用片部３０の貫通穴３００に挿通されている。
【００７４】
そして、正極用軸状部材９の一端部は、正極用集電体３の固定用片部３０と密接するように、ケース４の内部でかしめられている。これに対し、正極用軸状部材９の他端部は、正極用接続杆８と密接するように、ケース４の外部でかしめられている。これにより、正極用軸状部材９は、ケース４の内外にある正極用集電体３の固定用片部３０と正極用接続杆８とを電気的に接続している。また、これに併せて、正極用軸状部材９は、ケース４の内外にある両端部（かしめられた両端部）でケース４と正極用集電体３（固定用片部３０）とを挟み込んで該正極用集電体３をケース４に固定している。
【００７５】
一対の軸状部材９，９のうちの他方の軸状部材（以下、負極用軸状部材という）９は、正極用軸状部材９と同一形態に形成されている。また、負極用軸状部材９の取り付け態様は、正極用軸状部材９の取り付け態様と同様にされる。従って、正極用軸状部材９に関する上記説明は、文中の「正極」を「負極」と読み替えることで、負極用軸状部材９に関する説明となる。これに伴い、ここでは負極用軸状部材９及び該負極用軸状部材９の取り付け態様の説明に正極用軸状部材９に関する説明が代用される。
【００７６】
本実施形態に係る電池１の構成は、以上の通りである。上記構成の電池１において、発電要素２内で微短絡が発生し、ケース４内の温度が高くなると、発電要素２のセパレータ２２が熱収縮性により第一方向に収縮しようとする。そうすると、図３に示す如く、セパレータ２２の両端部に形成された厚肉部２２１，２２１が第一方向における正極活物質層２０１の両側端に引っ掛かる（係止される）。すなわち、セパレータ２２の正極活物質層２０１の両側にはみ出る部分に形成された一対の厚肉部２２１，２２１のそれぞれは、正極板２０側に突出（隆起）して第一方向における正極活物質層２０１の側面に対向した状態になっている。
【００７７】
そのため、セパレータ２２が第一方向に収縮しようとしたときに、第一方向におけるセパレータ２２の両端部に形成される一対の厚肉部２２１，２２１のそれぞれが、対向する正極活物質層２０１の側面に干渉する。これにより、セパレータ２２が熱収縮性によって収縮することが規制される。これに伴い、セパレータ２２が正極板２０と負極板２１との重なる領域の全域に存在した状態で維持する。従って、ケース４内が高温になっても、正極板２０の一部と負極板２１の一部とが直接対向することがなく、正極板２０と負極板２１とを絶縁した状態で維持することができる。
【００７８】
特に、上記構成のセパレータ２２の厚肉部２２１，２２１は、ケース４内が高温になっても正極板２０側に向けて突出した状態で維持することができ、確実に正極活物質層２０１の側面に引っ掛かった状態になる。すなわち、厚肉部２２１，２２１の耐熱層２２３は、高温になっても溶融や軟化のし難い特性を有する。そのため、一対の厚肉部２２１，２２１のそれぞれは、ケース４内の温度が高くなっても、正極板２０側に向けて突出した状態で維持する。従って、一対の厚肉部２２１，２２１のそれぞれが正極活物質層２０１に確実に引っ掛かり、セパレータ２２の収縮特性方向の収縮が確実に規制される。
【００７９】
従って、上記構成の電池１は、高温でのセパレータ２２の破膜により、発電要素２が短絡することを防止することができるという優れた効果を奏し得る。
【００８０】
また、上記構成に電池１において、耐熱層２２３が基材層２２の一方の面上に形成され、耐熱層２２３が隆起して厚肉部２２１，２２１が形成されるため、ケース４内の温度が高くなっても、厚肉部２２１，２２１が定型で維持する。従って、熱の影響でセパレータ２２が収縮しようとしたときに、厚肉部２２１，２２１が正極活物質層２０１に確実に引っ掛かり、セパレータ２２の収縮が確実に規制される。
【００８１】
そして、上記構成に電池１において、正極板２０と基材層２２２との間に耐熱層２２３が介在する。これにより、微短絡等が発生したときのセパレータ２２（基材層２２２）の損傷を抑制することができる。
【００８２】
また、厚肉部２２１，２２１が、発電要素２の巻回中心方向の両端部であって、当該発電要素２の円弧部分を含む全周に亘って形成されることで、セパレータ２２の熱収縮を確実に抑制することができる。具体的には、発電要素２における円弧部分は、内外の曲率半径の差によって正極板２０及び負極板２１の密度が高く、発熱し易い。そのため、発電要素２の円弧部分にあるセパレータ２２は、熱の影響を受けて巻回中心方向に収縮する可能性が高い。従って、前記厚肉部２２１，２２１が、発電要素２の円弧部分における巻回中心方向の両端部に形成されることで、セパレータ２２の熱収縮を確実に抑制することができる。
【００８３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更し得ることは勿論である。
【００８４】
上記実施形態において、蓄電素子の一例としてリチウムイオン電池について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、蓄電素子は、ナトリウムイオン電池等の他の電池や、キャパシタ（電気二重層キャパシタ等）であってもよい。
【００８５】
上記実施形態において、セパレータ２２の厚肉部２２１，２２１のそれぞれが正極板２０側に突出して形成されたが、これに限定されるものではない。例えば、セパレータ２２の厚肉部２２１，２２１のそれぞれが負極板２１側に突出し、第一方向における負極活物質層２１１の両側に存在するようにしてもよい。また、セパレータ２２の厚肉部２２１，２２１のそれぞれが正極板２０側及び負極板２１側に突出し、正極活物質層２０１の第一方向における両側及び負極活物質層２１１の第一方向における両側に存在するようにしてもよい。
【００８６】
上記実施形態において、厚肉部２２１，２２１のそれぞれが正極活物質層２０１の側端に密接するように配置されたが、これに限定されるものではない。例えば、図４に示す如く、厚肉部２２１，２２１のそれぞれが正極活物質層２０１の側端に係止されることを前提に、厚肉部２２１，２２１のそれぞれが収縮特性方向（第一方向）で正極活物質層２０１に対して隙間をあけて配置されてもよい。
【００８７】
セパレータ２２の厚肉部２２１，２２１のそれぞれを負極活物質層２１１の両側に存在するように形成する場合、セパレータ２２の厚肉部２２１，２２１のそれぞれを正極活物質層２０１の両側及び負極活物質層２１１の両側に存在するように形成する場合も同様である。このように正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１の少なくとも何れか一方の活物質層に対して厚肉部２２１，２２１が隙間を空けて配置されることで、電解液がセパレータ２２と極板２０，２１との間に進入し易くなる。これにより、電池１の性能が良好になる。
【００８８】
上記実施形態において、セパレータ２２が基材層２２２と耐熱層２２３とを備えたが、これに限定されるものではない。例えば、セパレータ２２は、基材層２２２のみ（多孔性フィルムのみ）で構成されたものであってもよい。但し、この場合のセパレータ２２は、成型時に厚肉部２２１，２２１が形成される。
【００８９】
上記実施形態において、厚肉部２２１，２２１は、第一方向における正極活物質層２０１の両側で、セパレータ２２における薄肉部２２０を基準にして放電状態における正極活物質層２０１の厚みの１％以上突出したが、これに限定されるものではない。例えば、厚肉部２２１，２２１は、正極活物質層２０１又は負極活物質層２１１の両側で、セパレータ２２における薄肉部２２０を基準にして放電状態における正極活物質層２０１又は負極活物質層２１１の厚みの１％未満の突出量で突出してもよい。すなわち、厚肉部２２１，２２１は、正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１の少なくとも何れか一方と係止可能な突出量で形成されればよい。
【００９０】
また、上記実施形態において、条件式（１）に代入される値として１５０℃の物性を適用したが、これに限定されるものではない。条件式（１）に代入される値は、電池１に採用される材料の安定性が低下する温度、及びセパレータ２２（基材層２２２）に採用される樹脂の軟化温度に対応した温度での物性を採用すればよい。
【００９１】
上記実施形態において、それぞれ帯状をなす正極板２０、セパレータ２２及び負極板２１が巻回された構成の発電要素２を備えた電池１（蓄電素子）について説明したが、発電要素２は、これに限定されるものではない。例えば、それぞれ枚葉状をなす正極板２０、セパレータ２２及び負極板２１が重ね合わされた発電要素２を備えた電池１（蓄電素子）であってもよい。また、正極板２０、セパレータ２２及び負極板２１が円柱状に巻回された構成の発電要素２を備えた電池１（円筒型電池：蓄電素子）であってもよい。円筒型電池の場合、セパレータの幅（本実施形態における第一方向に相当する方向のサイズ）は、同方向における正極板の幅よりも大きく、電池の内容積を低下させない程度の幅に設定されことが好ましい。
【００９２】
上記実施形態の発電要素２において、熱収縮性によって収縮しようとする収縮特性方向が第一方向のみのセパレータ２２（基材層２２２）が採用されたが、これに限定されるものではない。例えば、発電要素２において、収縮特性方向が複数方向のセパレータ２２（例えば、第一方向に加えて該第一方向と直交する第二方向にも収縮する熱収縮性を有するセパレータ２２）が採用されてもよい。
【００９３】
この場合、収縮特性方向（複数の方向）におけるセパレータ２２のサイズが、収縮特性方向と対応する方向（複数の方向）における前記正極活物質層２０１のサイズ及び前記負極活物質層２１１のサイズよりも大きく設定される。そして、セパレータ２２は、収縮特性と対応する方向（複数の方向）における正極活物質層２０１及び前記負極活物質層２１１の両側にはみ出るように配置される。そして、セパレータ２２は、対応方向（複数の方向）における正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１の両側にはみ出る部分に、薄肉部２２０の厚さよりも厚い厚肉部２２１，２２１であって、正極板２０又は負極板２１の少なくとも何れか一方に向けて突出し、対応方向（複数の方向）における正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１の少なくとも何れか一方の両側に存在する厚肉部２２１，２２１を備えればよい。
【００９４】
上記実施形態において、帯状のセパレータ２２の短手方向の両端部に厚肉部２２１，２２１が形成され、該セパレータ２２とともに正極板２０及び負極板２１が巻回されることで、第一方向における発電要素２の両端部の全周に亘って厚肉部２２１，２２１が配置されたが、これに限定されるものではない。このようにセパレータ２２とともに正極板２０及び負極板２１が扁平状に巻回される場合、発電要素２の円弧部分にあるセパレータ２２に厚肉部２２１，２２１を設けるようにしてもよい。すなわち、巻回時に円弧部分になる領域（長手方向に断続的に並ぶ領域）に厚肉部２２１，２２１を有するセパレータ２２が採用されてもよい。発電要素２における円弧部分は、正極板２０及び負極板２１の密度の高く、発熱し易い部分である。そのため、発電要素２の円弧部分にあるセパレータ２２は、熱の影響を受けて収縮特性方向（巻回中心方向）に収縮する可能性が高い。従って、前記厚肉部２２１，２２１が、発電要素２の円弧部分にあるセパレータ２２の収縮特性方向の両端部に形成されることで、セパレータ２２の熱収縮を確実に抑制することができる。
【００９５】
上記実施形態において、セパレータ２２の基材層２２２の厚みを均一にする一方で、セパレータ２２の耐熱層２２３の正極板２０及び負極板２１からはみ出る部分の厚みを正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１と対向する部分の厚みよりも厚く設定する（はみ出る部分の耐熱層２２３を隆起させる）ことで、厚肉部２２１，２２１が形成されたが、これに限定されるものではない。例えば、セパレータ２２の正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１からはみ出る部分の基材層２２の厚みが、該セパレータ２２の正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１と対向する部分の基材層２２の厚みよりも厚く設定され、該基材層２２２上に均一又は略均一な厚みの耐熱層２２３が形成されてもよい。このようにすることで、上記実施形態と同様に、セパレータ２２における正極活物質層２０１及び負極活物質層２１１からはみ出た部分に厚肉部２２１，２２１が形成される。
【００９６】
上記実施形態において、セパレータ２２に薄肉部２２０及び厚肉部２２１，２２１を形成する方法として、基材層２２２全面に均一な厚さに形成された耐熱層２２３を正極活物質層２０１のサイズに応じた範囲で圧縮成型する（プレス）するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２が積層された状態で巻回されるに当たり、これらに張力を作用させつつ巻回し、セパレータ２２を正極板２０又は負極板２１の何れか一方で圧迫する（セパレータ２２に正極板２０又は負極板２１の何れか一方を押し付ける）ようにしてもよい。このようにすれば、セパレータ２２における正極板２０又は負極晩２１の何れか一方によって圧迫された領域が薄肉部２２０となり、圧迫されていない領域が厚肉部２２１，２２１となる。
【００９７】
この場合、薄肉部２２０と厚肉部２２１，２２１との厚みの差（段差）を所望する値にするに当たり、正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２に対する張力は任意に設定可能である。但し、正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２に対する張力が極端に小さすぎると、巻きずれの原因となり、正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２に対する張力が極端に大きすぎると、正極板２０や、負極板２１、セパレータ２２の破断の原因となる。そのため、正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２に対する張力は、セパレータ２２の第一方向の長さを基準に単位長さあたり２０〜３００ｇｆ／ｃｍ程度にすればよい。
【００９８】
また、セパレータ２２に薄肉部２２０及び厚肉部２２１，２２１を形成する方法として、正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２が積層された状態で巻回された後に、巻回状態にある正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２を全的的にプレス（径方向にプレス）する方法を採用してもよい。このようにすれば、セパレータ２２に正極板２０及び負極板２１が押し当てられる。従って、セパレータ２２における正極板２０及び負極板２１の押し当てられた領域が薄肉部２２０となり、それ以外の領域が厚肉部２２１となる。
【００９９】
また、別の方法として、正極板２０、負極板２１、及びセパレータ２２が積層された状態で巻回された後にケース４に収容して単一の蓄電素子１を形成した後、該蓄電素子１（ケース４）を圧迫する方法を採用することもできる。このようにすれば、ケース４の圧迫によって正極板２０及び負極板２１がセパレータ２２に押し当てられる。従って、セパレータ２２における正極板２０及び負極板２１の押し当てられた領域が薄肉部２２０となり、それ以外の領域が厚肉部２２１となる。
【符号の説明】
【０１００】
１…リチウムイオン電池（蓄電素子）、２…発電要素、３…集電体（正極用集電体，負極用集電体）、４…ケース、５…外部端子（正極用外部端子，負極用外部端子）、６…内部ガスケット（正極用内部ガスケット，負極用内部ガスケット）、７…外部ガスケット（正極用外部ガスケット，負極用外部ガスケット）、８…接続杆（正極用接続杆，負極用接続杆）、９…軸状部材（正極用軸状部材，負極用軸状部材）、２０…正極板、２１…負極板、２２…セパレータ、２３…正極リード部、２４…負極リード部、３０…固定用片部、３１…発電要素接続部、３２…クリップ部材、４０…ケース本体、４１…蓋体、５０…端子部、５１…回止部、６０…貫通穴、６１…筒状部、７０…貫通穴、７１…凹部、８０…第一穴、８１…第二穴、２００…正極基層、２０１…正極活物質層、２０２…基層露出部、２１０…負極基層、２１１…負極活物質層、２１２…基層露出部、２２０…薄肉部、２２１…厚肉部、２２２…基材層、２２３…耐熱層、３００…貫通穴、４００…開口部、４１０…貫通穴（正極用貫通穴、負極用貫通穴）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する正極基層と、該正極基層上に形成された正極活物質層とを含む正極板と、
導電性を有する負極基層と、該負極基層上に形成された負極活物質層とを含む負極板であって、前記負極活物質層を前記正極活物質層に向けた状態で前記正極板に重ね合わされた負極板と、
電気絶縁性及び熱収縮性を有するセパレータであって、前記正極板と前記負極板との重なる領域の全域に存在するように、前記正極板と前記負極板との間に配置されたセパレータと、を有する発電要素を備え、
前記セパレータのサイズが、前記正極活物質層のサイズ及び前記負極活物質層のサイズよりも大きく設定され、
前記セパレータは、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出るように配置されるとともに、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出る部分のそれぞれの少なくとも一部に、前記正極活物質層及び前記負極活物質層と対向する部分の厚さよりも厚い厚肉部を備え、
該厚肉部のそれぞれは、前記正極板側及び前記負極板側のうちの少なくとも何れか一方の極板側に向けて突出することで、前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層の両側に存在する
蓄電素子。
【請求項２】
導電性を有する正極基層と、該正極基層上に形成された正極活物質層とを含む正極板と、
導電性を有する負極基層と、該負極基層上に形成された負極活物質層とを含む負極板であって、前記負極活物質層を前記正極活物質層に向けた状態で前記正極板に重ね合わされた負極板と、
電気絶縁性及び熱収縮性を有するセパレータであって、前記正極板と前記負極板との重なる領域の全域に存在するように、前記正極板と前記負極板との間に配置されたセパレータと、を有する発電要素を備え、
前記セパレータのサイズが、前記正極活物質層のサイズ及び前記負極活物質層のサイズよりも大きく設定され、
前記セパレータは、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出るように配置されるとともに、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出る部分のそれぞれの少なくとも一部に、前記正極活物質層及び前記負極活物質層と対向する部分の厚さよりも厚い厚肉部を備え、
該厚肉部のそれぞれは、前記正極板側及び前記負極板側のうちの少なくとも何れか一方の極板側に向けて突出することで、前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層の両側に存在し、
前記活物質層の両側に存在する厚肉部の間隔は、前記活物質層から前記セパレータがはみ出る方向における前記活物質層のサイズ以上に設定される
蓄電素子。
【請求項３】
前記熱収縮性によって収縮しようとする収縮特性方向における前記セパレータのサイズが、前記収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層のサイズ及び前記負極活物質層のサイズよりも大きく設定され、
前記セパレータは、
前記収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出るように配置されるとともに、
前記収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出る部分のそれぞれの少なくとも一部に前記厚肉部を備え、
該厚肉部のそれぞれは、前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層における前記収縮特性方向と対応する方向の両側に存在する
請求項１又は２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記セパレータは、
微多孔性フィルムで構成された基材層と、
該基材層上に形成された耐熱層と、を含む
請求項１乃至３の何れか１項に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記耐熱層は、前記基材層の両面のうちの少なくとも何れか一方の面上に形成され、
前記厚肉部は、前記耐熱層が隆起して形成されている
請求項４に記載の蓄電素子。
【請求項６】
前記耐熱層は、前記基材層の両面のうちの前記正極板側の面上に設けられる請求項４又は５に記載の蓄電素子。
【請求項７】
前記セパレータにおける緊圧をかけない状態での収縮率であって、１５０℃にて少なくとも１時間加熱した後に測定した収縮率をＧ（％）とし、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの前記厚肉部と対向する活物質層のサイズであって、該活物質層から前記セパレータがはみ出る方向におけるサイズをＡとし、
１５０℃に加熱する前の前記セパレータのサイズであって、前記活物質層から前記セパレータがはみでる方向のサイズをＢとし、
１５０℃に加熱したときの前記セパレータのサイズであって、前記活物質層から前記セパレータがはみでる方向のサイズをＣとし、
Ｇ（％）＝１００−（Ｃ／Ｂ×１００）としたとき、
以下の式（１）を満たす
請求項１乃至６の何れか１項に記載の蓄電素子。
Ｂ−Ａ＜Ｂ×Ｇ …式（１）
【請求項８】
前記厚肉部は、前記セパレータにおける前記正極活物質層及び前記負極活物質層と対向する部分を基準にして放電状態における前記正極活物質層又は前記負極活物質層の厚みの１％以上突出している
請求項１乃至７の何れか１項に記載の蓄電素子。
【請求項９】
前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータが、帯状に形成されるとともに扁平状に巻回され、
前記セパレータが、長手方向と直交する方向に熱収縮する熱収縮性を有し、
前記厚肉部が、少なくとも前記発電要素の円弧部分にあるセパレータの両端部であって、前記セパレータがはみ出る方向における両端部に形成される
請求項１乃至８の何れか１項に記載の蓄電素子。
【請求項１０】
前記セパレータにおける前記正極活物質層及び前記負極活物質層と対向する部分の厚さが均一又は略均一に設定される
請求項１乃至８の何れか１項に記載の蓄電素子。
【請求項１１】
前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層と、該活物質層の両側に存在する厚肉部のそれぞれとの間に隙間が形成されている
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の蓄電素子。
【請求項１】
導電性を有する正極基層と、該正極基層上に形成された正極活物質層とを含む正極板と、
導電性を有する負極基層と、該負極基層上に形成された負極活物質層とを含む負極板であって、前記負極活物質層を前記正極活物質層に向けた状態で前記正極板に重ね合わされた負極板と、
電気絶縁性及び熱収縮性を有するセパレータであって、前記正極板と前記負極板との重なる領域の全域に存在するように、前記正極板と前記負極板との間に配置されたセパレータと、を有する発電要素を備え、
前記セパレータのサイズが、前記正極活物質層のサイズ及び前記負極活物質層のサイズよりも大きく設定され、
前記セパレータは、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出るように配置されるとともに、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出る部分のそれぞれの少なくとも一部に、前記正極活物質層及び前記負極活物質層と対向する部分の厚さよりも厚い厚肉部を備え、
該厚肉部のそれぞれは、前記正極板側及び前記負極板側のうちの少なくとも何れか一方の極板側に向けて突出することで、前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層の両側に存在する
蓄電素子。
【請求項２】
導電性を有する正極基層と、該正極基層上に形成された正極活物質層とを含む正極板と、
導電性を有する負極基層と、該負極基層上に形成された負極活物質層とを含む負極板であって、前記負極活物質層を前記正極活物質層に向けた状態で前記正極板に重ね合わされた負極板と、
電気絶縁性及び熱収縮性を有するセパレータであって、前記正極板と前記負極板との重なる領域の全域に存在するように、前記正極板と前記負極板との間に配置されたセパレータと、を有する発電要素を備え、
前記セパレータのサイズが、前記正極活物質層のサイズ及び前記負極活物質層のサイズよりも大きく設定され、
前記セパレータは、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出るように配置されるとともに、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出る部分のそれぞれの少なくとも一部に、前記正極活物質層及び前記負極活物質層と対向する部分の厚さよりも厚い厚肉部を備え、
該厚肉部のそれぞれは、前記正極板側及び前記負極板側のうちの少なくとも何れか一方の極板側に向けて突出することで、前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層の両側に存在し、
前記活物質層の両側に存在する厚肉部の間隔は、前記活物質層から前記セパレータがはみ出る方向における前記活物質層のサイズ以上に設定される
蓄電素子。
【請求項３】
前記熱収縮性によって収縮しようとする収縮特性方向における前記セパレータのサイズが、前記収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層のサイズ及び前記負極活物質層のサイズよりも大きく設定され、
前記セパレータは、
前記収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出るように配置されるとともに、
前記収縮特性方向と対応する方向における前記正極活物質層及び前記負極活物質層の両側にはみ出る部分のそれぞれの少なくとも一部に前記厚肉部を備え、
該厚肉部のそれぞれは、前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層における前記収縮特性方向と対応する方向の両側に存在する
請求項１又は２に記載の蓄電素子。
【請求項４】
前記セパレータは、
微多孔性フィルムで構成された基材層と、
該基材層上に形成された耐熱層と、を含む
請求項１乃至３の何れか１項に記載の蓄電素子。
【請求項５】
前記耐熱層は、前記基材層の両面のうちの少なくとも何れか一方の面上に形成され、
前記厚肉部は、前記耐熱層が隆起して形成されている
請求項４に記載の蓄電素子。
【請求項６】
前記耐熱層は、前記基材層の両面のうちの前記正極板側の面上に設けられる請求項４又は５に記載の蓄電素子。
【請求項７】
前記セパレータにおける緊圧をかけない状態での収縮率であって、１５０℃にて少なくとも１時間加熱した後に測定した収縮率をＧ（％）とし、
前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの前記厚肉部と対向する活物質層のサイズであって、該活物質層から前記セパレータがはみ出る方向におけるサイズをＡとし、
１５０℃に加熱する前の前記セパレータのサイズであって、前記活物質層から前記セパレータがはみでる方向のサイズをＢとし、
１５０℃に加熱したときの前記セパレータのサイズであって、前記活物質層から前記セパレータがはみでる方向のサイズをＣとし、
Ｇ（％）＝１００−（Ｃ／Ｂ×１００）としたとき、
以下の式（１）を満たす
請求項１乃至６の何れか１項に記載の蓄電素子。
Ｂ−Ａ＜Ｂ×Ｇ …式（１）
【請求項８】
前記厚肉部は、前記セパレータにおける前記正極活物質層及び前記負極活物質層と対向する部分を基準にして放電状態における前記正極活物質層又は前記負極活物質層の厚みの１％以上突出している
請求項１乃至７の何れか１項に記載の蓄電素子。
【請求項９】
前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータが、帯状に形成されるとともに扁平状に巻回され、
前記セパレータが、長手方向と直交する方向に熱収縮する熱収縮性を有し、
前記厚肉部が、少なくとも前記発電要素の円弧部分にあるセパレータの両端部であって、前記セパレータがはみ出る方向における両端部に形成される
請求項１乃至８の何れか１項に記載の蓄電素子。
【請求項１０】
前記セパレータにおける前記正極活物質層及び前記負極活物質層と対向する部分の厚さが均一又は略均一に設定される
請求項１乃至８の何れか１項に記載の蓄電素子。
【請求項１１】
前記正極活物質層及び前記負極活物質層のうちの少なくとも何れか一方の活物質層と、該活物質層の両側に存在する厚肉部のそれぞれとの間に隙間が形成されている
請求項１乃至１０の何れか１項に記載の蓄電素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−７３７６１（Ｐ２０１３−７３７６１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１１５０６（Ｐ２０１１−２１１５０６）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（５０７１５１５２６）株式会社ＧＳユアサ (375)
【Ｆターム（参考）】
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