電池
【課題】簡易な構成で、積層電極体の内部で発生した気泡の除去を促進し、これにより電池性能を向上した電池を提供する。
【解決手段】セパレータ５を介して第１電極板３と第２電極板４とが積層された積層電極体６と、電解液又は電解質と、第１電極板３に電気的に接続された第１電極端子８と、第２電極板４に電気的に接続された第２電極端子９とを備え、電解液又は電解質と積層電極体６とを収納した電池容器２と、積層電極体６と電池容器２との間に電池容器２と一体又は別体に形成され、且つ、複数の絞り出し方向のそれぞれに進むに従って次第にその厚みを減少する絞り出し部１２ａ，１３とを有する。
【解決手段】セパレータ５を介して第１電極板３と第２電極板４とが積層された積層電極体６と、電解液又は電解質と、第１電極板３に電気的に接続された第１電極端子８と、第２電極板４に電気的に接続された第２電極端子９とを備え、電解液又は電解質と積層電極体６とを収納した電池容器２と、積層電極体６と電池容器２との間に電池容器２と一体又は別体に形成され、且つ、複数の絞り出し方向のそれぞれに進むに従って次第にその厚みを減少する絞り出し部１２ａ，１３とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池、特に電池性能を向上した電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池には、放電のみ行う一次電池や充放電が可能な二次電池が存在する。これらは一般的に、電極板、すなわち正極板および負極板がセパレータを介して積層された積層電極体を電解液等とともに電池容器に密閉した構成をしている。
そして、電池の充電または放電の際には、正極活物質、負極活物質、または電解液等の反応により、一般的に電池容器の内部に気泡が発生する。
当該気泡が積層電極体の内部に滞留すると、積層電極体の電極板のうち当該気泡に接触している部分は電極板間のイオン伝導への寄与が困難となるため、電池性能が劣化する恐れがある。
このため、電池容器の内部に当該気泡の流路を形成して、電池性能の劣化を防止する電池（特許文献１及び特許文献２参照）が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２８２１４３号公報
【特許文献２】特開２００３−１５１６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の電池は、電池容器の壁面と積層電極体との間に気泡の流路を形成したスペーサを配置するものであるため、積層電極体の内部で発生した気泡の除去を十分に行うことは困難であった。
一方、特許文献２の電池は、積層電極体内部に気泡の流路を形成した部材であるガラス繊維を配置しているので、積層電極体の内部で発生した気泡の除去も可能である。しかし、積層電極体の内部に電極板とセパレータ以外の当該部材を配置する必要があるので、電池が大型化する恐れがある。
そこで、本発明は、積層電極体の内部に上記部材を配置しない簡易な構成で、積層電極体の内部で発生した気泡の除去を促進し、これにより電池性能を向上した電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の電池は、セパレータを介して第１電極板と第２電極板とが積層された積層電極体と、電解液又は電解質と、前記第１電極板に電気的に接続された第１電極端子と、前記第２電極板に電気的に接続された第２電極端子とを備え、前記電解液又は前記電解質と前記積層電極体とを収納した電池容器と、前記積層電極体と前記電池容器との間に前記電池容器と一体又は別体に形成され、且つ、複数の絞り出し方向のそれぞれに進むに従って次第にその厚みを減少する絞り出し部とを有することを特徴とする。
【０００６】
すなわち、電池は充電又は放電の際に積層電極体が膨張するが、電池容器と積層電極体との間に絞り出し部を有することで、当該膨張に伴い、積層電極体の内部で発生した気泡を複数の絞り出し方向へ絞り出すことができる。すなわち、当該気泡の浮上を促進して当該気泡が積層電極体の内部に滞留することを防止することができるので、優れた性能を示す電池を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電池によれば、簡易な構成で、積層電極体の内部で発生した気泡の除去を促進し、これにより電池性能を向上した電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の電池の概要図である。図１（ａ）は、電池の正面からの透視概要図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´線におけるＹＺ断面概要図である。
【図２】図１に示した第１補助シート１２ａの概要図である。図２（ａ）は、最も近接する第１電池容器の壁面側の面のＸＺ平面概要図であり、図２（ｂ）は、ＹＺ平面概要図であり（ただし、当該壁面から遠ざかる方向が＋Ｙ方向）である。
【図３】図２の第１補助シート１２ａの変形例を示す概要図である。図３（ａ）は、最も近接する第１電池容器の壁面側の面のＸＺ平面概要図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ´線におけるＸＹ平面概要図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ´線におけるＸＹ平面概要図であり、図３（ｄ）は、図３（ａ）のＤ−Ｄ´線におけるＸＹ平面概要図である（ただし、当該壁面から遠ざかる方向が＋Ｙ方向）。また、図３（ｅ）は、図３（ａ）のＥ−Ｅ´線におけるＹＺ平面概要図であり、図３（ｆ）は、図３（ａ）のＦ−Ｆ´線におけるＹＺ平面概要図であり、図３（ｇ）は、図３（ａ）のＧ−Ｇ´線におけるＹＺ平面概要図である（ただし、当該壁面から遠ざかる方向が＋Ｙ方向）。
【図４】本発明の電池の変形例の概要図である。図４（ａ）は、保護容器（第２電池容器）に挿入した電池の図１（ａ）に相当する透視概要図であり、図４（ｂ）は、図１（ｂ）に相当するＹＺ断面概要図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係る電池は、積層電極体と電池容器（後述の第１電池容器または第２電池容器）との間に、電池容器と一体又は別体に形成され、且つ、後述の複数の「絞り出し方向」のそれぞれに進むに従って次第にその厚みを減少する後述の「絞り出し部」を配置することにより、電池の充電または放電による積層電極体の体積変化を利用して積層電極体の各電極板付近で発生した気泡を当該複数の絞り出し方向のいずれかへ絞り出し、結果として当該気泡の浮力の働く方向（重力の働く方向と逆方向）へ当該気泡を浮かび上がらせ、これら電極板への当該気泡の滞留を低減する後述の「絞り出し機能」を備えていること特徴の１つとしている。以下、図面を参照しながら、詳述する。
なお、後述の実施形態及びその変形例の電池としては、一次電池または二次電池等のいずれの電池でも用いることが可能であるが、ここでは電池の一例として、充放電可能な電池、例えば蓄電池であるリチウムイオン二次電池を用いて説明する。
【００１０】
以下、本実施形態の電池１につき図１を参照して説明する。まず、電池１の構成の概要を説明した後、上記「絞り出し機能」につき説明する。
図１（ａ）は、電池１の正面（ＸＺ平面）からの透視概要図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´線のＹＺ平面における断面概要図である。なお、以下で使用する図では、いずれも同一の直交座標系を用いている。また、図１（ａ）は理解促進のための概要図であるため、図１（ｂ）に示した各構成が全て記載されているわけではない。
【００１１】
まず、電池１は、ＸＹ平面上に略矩形の形状の底面をもち且つ当該略矩形の全ての辺からＺ軸方向へ伸びる壁面をもつ角型の導電性（例えば、アルミニウム合金等の金属製）の容器本体２と、容器本体２に収納され且つ正極板３と負極板４とがセパレータ５を介して積層された積層電極体６と、積層電極体６を容器本体２に収納後に容器本体２を密閉する蓋７とを備えている（容器本体２と蓋７とがレーザー溶接等にて密閉されて「第１電池容器」となる）。なお、図示しないものの、第１電池容器には電解液又は電解質が蓄えられる。また、重力の働く方向は−Ｚ方向である。
ここで、蓋７は容器本体２と同一の材質である。そして、蓋７には、蓋７を貫通して配置される円柱状（ＸＹ平面における断面形状が実質的に直径ｒの円）の電極端子（正極端子８及び負極端子９）と、電極端子を蓋７に固定し且つ電極端子と蓋７との間を電気的に絶縁する絶縁性の樹脂１０（例えば、プラスチック樹脂等）が形成されている。
上述のように本実施形態では、一例として、第１電池容器は導電性であるとして説明するので、積層電極体６と第１電池容器との間を電気的に絶縁すべく、容器本体２の内側の底面に当該底面と実質的に同じ形状及び寸法の絶縁性の樹脂板１１（例えば、プラスチック樹脂製のシート）を配置している。また、容器本体２の底面以外の他の壁面については、後述の絶縁性樹脂からなる一対の第１補助シート１２（１２ａ、１２ｂ）及び一対の第２補助シート１３が配置される。
具体的には、積層電極体６を、−Ｙ方向と＋Ｙ方向から一対の第１補助シート１２（１２ａ、１２ｂ）で挟み込み、また、−Ｘ方向と＋Ｘ方向から一対の第２補助シート１３で挟み込み、これら４つの補助シートを互いに絶縁テープで固定して１つのユニットとした上で、当該ユニットを容器本体２に挿入する。この際、これら補助シートは、積層電極体６が直接的に容器本体２に接触して損傷することを防止し且つ積層電極体を円滑に容器本体２に挿入するための挿入ガイドとして機能することができる。
【００１２】
積層電極体６は、一例として、複数の正極板３と複数の負極板４とがセパレータ５を介して順次積層された積層型の積層電極体であるとして、以下説明する。
正極板３は、アルミニウム等の正極用金属箔の両面にマンガン酸リチウム等の正極活物質が塗工された後、略矩形に打ち抜かれて形成される。この打ち抜きの際、正極活物質が塗工されていない正極用金属箔も正極板３と一体に打ち抜かれ、当該正極用金属箔は正極板３に接続した正極タブ１４となる。
一方、負極板４は、銅等の負極用金属箔の両面にカーボン等の負極活物質が塗工された後、略矩形に打ち抜かれて形成される。この打ち抜きの際、負極活物質が塗工されていない負極用金属箔も負極板４と一体に打ち抜かれ、当該負極用金属箔は負極板４に接続した負極タブ１５となる。負極板４のＸＺ平面における略矩形の寸法は、第１電池容器の内部に折れ曲がることなく収納される寸法であり、正極板３のＸＺ平面における略矩形の寸法は、負極板４のＸＺ平面における略矩形の寸法よりも小さい。従って、図１（ａ）に示すように、Ｙ方向から見て、正極板３は負極板４の面内に配置される。また、負極タブ１５は、正極板３と負極板４とを後述のようにＹ方向に積層した際に、ＸＺ平面上で正極タブ１４と重ならない位置に配置される。
セパレータ５は、樹脂製のセパレータであっても、セラミックセパレータであっても、いわゆる電池に用いることができるセパレータであればよい。ここでは、セパレータ５は袋状に形成され、当該袋の内部に正極板３の全面が収められ且つ当該袋の内部から外部へ正極タブ１４が突出するように当該袋の寸法が設計される。
なお、袋状のセパレータの内部に電極板（正極板３または負極板４）の全面が収められ且つ当該袋の内部から外部へ電極タブ（正極タブ１４または負極タブ１５）が飛び出している状態を「内包」という。
【００１３】
そして、正極板３より寸法の大きな負極板４から積層を始め、負極板４の上（＋Ｙ方向）に上記袋状のセパレータ５で包まれた正極板３を積層し、次に、当該セパレータ５で包まれた正極板３の上（＋Ｙ方向）に負極板４を積層する。この際、積層される複数の正極板３は、それぞれに接続された各々の正極タブ１４のＸＺ平面における位置を揃えて積層される。また、積層される複数の負極板４は、それぞれに接続された各々の負極タブ１５のＸＺ平面における位置を揃えて積層される。
これを順次繰り返し、最終的に複数の正極板３と複数の負極板４からなり且つＹＺ平面をＸ方向から見たＹ方向の両端に負極板４が配置される積層電極体６が形成される。
なお、Ｙ方向から見て実質的に同じ位置に揃えられた全ての正極タブ１４は、リベット打ち又は溶接等で、正極端子８に電気的に接続される。この際、正極タブ１４を直接的に正極端子８に接続してもよいし、正極タブ１４と正極端子８との間に金属製の正極用リードを介在させてもよい。また、Ｙ方向から見て実質的に同じ位置に揃えられた全ての負極タブ１５は、リベット打ち又は溶接等で、負極端子９に電気的に接続される。この際、負極タブ１５を直接的に負極端子９に接続してもよいし、負極タブ１５と負極端子９との間に金属製の負極用リードを介在させてもよい。
【００１４】
次に、第１補助シート１２及び第２補助シート１３につき、説明する。まず、図２を用いて、第１補助シート１２の説明を行う。上述の「絞り出し部」である第１補助シート１２ａと１２ｂはいずれも同じ形状であるので、図２では第１補助シート１２ａを代表的に示している。
図２（ａ）は、最も近接する第１電池容器の壁面側の第１補助シート１２ａの面（以下、第１面という）のＸＺ平面概要図である。同図に示すように、第１面は略矩形の平面である。具体的には、第１電池容器２のＸＺ平面におけるＸ方向の内壁間の幅と、第１電池容器２の内壁のＺ方向の長さよりも小さく且つ積層電極体６のＺ方向の高さ以上の長さを実質的に備えた略矩形の形状である。
【００１５】
第１補助シート１２ａのＹ方向に存在する２面のうち、第１面の反対側の面、すなわち第１面に対して裏面となる第２面は、第２面の中央付近から第２面の端へ向けて気泡を絞り出す形状（以下、「絞り出し形状」という）に設計される。図２では、「絞り出し形状」は、第２面のＸ軸上の中央付近を頂点として当該頂点から±Ｘ側の端まで±Ｘ方向に進むにつれて、第２面が次第に第１面に近づく形状、すなわち「かまぼこ形」の形状としている。
なお、絞り出し形状に沿って第２面が次第に第１面に近づいてゆく方向を「絞り出し方向」という。絞り出し形状がかまぼこ形の場合には、上記頂点から＋Ｘ方向に進む方向と上記頂点から-Ｘ方向に進む方向の２方向が「絞り出し方向」となる。
言い換えれば、第１補助シート１２ａは、「絞り出し方向」に進むに従って次第にそのＹ方向の寸法（厚み）を減少するよう設計される。ただし、第２面には、積層電極体６の電極板が接触するので、当該電極板に損傷を与えないよう、丸みを帯び且つ凹凸のない実質的に一様に滑らかな面とするのが望ましい。従って、上記頂点も、角のない丸みのある形状となる。
【００１６】
第２補助シート１３は、図１のＹＺ平面上で略矩形の形状である。具体的には、第１電池容器２のＹＺ平面におけるＹ方向の内壁間の幅と、第１電池容器２の内壁のＺ方向の長さよりも小さく且つ積層電極体６のＺ方向の高さ以上の長さを備えた略矩形の形状である。
第２補助シート１３は、第１補助シート１２と異なり、絞り出し形状を備えていないが、その他（ただし、寸法を除く）は第１補助シート１２と同様の構成である。具体的には、第２補助シート１３は、図１のＹＺ平面と実質的に平行な２つの平面（表面と裏面）を備え、当該表面は第１電池容器の壁面に、また、当該裏面は積層電極体に向けて配置されるので、当該２つの平面のうち他方の面（裏面）には積層電極体６の電極板が接触することになる。従って、当該裏面は、電極板に損傷を与えないよう、凹凸のない実質的に一様に滑らかな面とするのが望ましい。
【００１７】
では、「絞り出し機能」につき説明する。上述のように、一対の第１補助シート１２と一対の第２補助シート１３と積層電極体６は、１つのユニットとして、第１電池容器の内部に収納されている。ここで、２つの第１補助シート１２（１２ａ及び１２ｂ）は、積層電極体６の電極板の積層方向（Ｙ方向）に存在する積層電極体６の２つの端面のうち、−Ｙ側の端面に第１補助シート１２ａの第２面が接し、＋Ｙ側の端面に第１補助シート１２ｂの第２面が接するように配置される。また、２つの第２補助シート１３は、上記積層方向（Ｙ方向）に垂直且つ電極タブが電極板から突出する方向（＋Ｚ方向）と垂直方向（Ｘ方向）に存在する積層電極体６の２つの端面のうち、−Ｘ側の端面に一方の第２補助シート１３の裏面が接し、＋Ｘ側の端面に他方の第２補助シート１３の裏面が接するように配置される。
そして、電池１の充放電がなされると、電解液又は電解質が分解等することで気泡が発生し、このうち積層電極体６の内部で発生した微細な気泡は正極板３及び負極板４の表面、すなわち電極板表面に付着する。図１のように電池１が配置される場合には、当該気泡の浮力は第１電池容器の底から蓋７に向かって重力と反対方向である＋Ｚ方向に働くので、一定量の気泡は第１電池容器内の蓋７の周辺まで自然に上昇してここに溜まることになる。しかし、積層電極体６の内部で発生した一部の気泡は、例えば隣り合う電極板同士で圧迫されて、自然には浮力によって上昇できず、結果として電極板の表面に気泡が付着した状態が維持される場合がある。かように電極板の表面に気泡が滞留すると、気泡に接している電極板はイオンの移動に寄与できなくなるため、電池の能力が低減する恐れがある。
そこで、当該電池の能力の低減を防止するために、電池１は、「絞り出し部」による「絞り出し機能」を備えている。「絞り出し機能」は、電極板の表面に付着して、自然には又は放置しては浮力によって上昇困難な気泡をも「絞り出し部」の「絞り出し形状」によって、積層電極体６の内部、具体的には少なくとも正極板３と負極板４とが互いに重なっている部分から気泡を複数の「絞り出し方向」へ絞り出し、当該部分に付着した気泡の量を低減させる機能であり、電池１の充放電により積層方向（Ｙ方向）に膨張・収縮する積層電極体６の動きを積極的に利用するものである。これを以下、詳述する。
【００１８】
上記ユニットとする際に使用された絶縁テープの糊は電解液等の中では変質するため、結果として、当該絶縁テープは第１電池容器内で緩んでいる。このため、正極活物質と負極活物質が上記の二次電池の場合、電池１の充電により、当該絶縁テープの影響を実質的に受けずに、積層電極体６の各負極板４の負極活物質はＸＺ平面上のいずれの位置でも実質的に同じ程度だけ積層方向（Ｙ方向）に膨張する。
従って、充電が進むことで当該膨張の量が大きくなると、一対の第１補助シート１２は絞り出し部として「かまぼこ形」の「絞り出し形状」を備えているので、第１電池容器のＸ軸上の中央付近から２方向へ、すなわち当該中央付近から+Ｘ側及び-Ｘ側の端に向かって、次第にそれぞれの第２面で積層電極体６に接してゆくことになる。
このとき、一対の第１補助シート１２のそれぞれの第１面が第１電池容器の壁面に接すると、第１補助シート１２が積層電極体６の膨張に従ってＹ方向へ移動することがもはや困難となる。このため、第１電池容器の壁面にそれぞれの第１補助シート１２の第１面が接触した状態で積層電極体６がさらに膨張を続けると、積層電極体６が第１補助シート１２の第２面を積層電極体６のＸ軸上の中央付近から±Ｘ方向の端に向かって順次圧迫してゆくことになる。
すなわち、２つの第１補助シート１２の第２面同士の積層方向（Ｙ方向）における間隔は、第１電池容器のＸ軸上の中央付近（積層電極体６のＸ軸上の中央付近でもある）から±Ｘ方向に向かって次第に広く、言い換えれば、気泡の浮力の働く方向と垂直方向且つ当該積層方向の第１電池容器内部の「絞り出し部」間の距離は２つの「絞り出し方向」へ向かって次第に広くなる。従って、積層電極体６の各負極板４の負極活物質がＸＺ平面上のいずれの位置でも同じ幅だけ積層方向（Ｙ方向）に膨張しようとすると、積層電極体６は、自身の膨張力により第１電池容器の上記中央付近から次第に加圧されてゆくことになる。
【００１９】
さらに言い換えれば、電池１は、「絞り出し部」である第１補助シート１２の「絞り出し形状」により、積層電極体６の電極板間に加わる圧力が、第１電池容器の上記中央付近から第１電池容器の側壁に向かう方向に次第に減少する構成、且つ、当該圧力の値が電極板の活物質が塗工されている箇所のいずれの箇所でも実質的に同量だけ次第に増加する構成となる。
このため、電極板に付着した気泡を、２つの「絞り出し方向」へ効果的に絞り出し、積層電極体６の内部に付着した気泡の量を低減させることができる。なお、複数の「絞り出し方向」へ気泡を絞り出す構成としているのは、電極板の一端から他端まで気泡を絞り出すような１つのみの「絞り出し方向」となる構成に比べ、気泡の移動量を減らすことができるため、より効果的に「絞り出し機能」を発揮させることができるからである。
【００２０】
なお、上述した第１補助シート１２の第２面の「絞り出し形状」は「かまぼこ形」として説明したが、図３に示すように「山形」としてもよい。すなわち、略矩形の第1補助シート１２の第２面の中央付近から第1補助シート１２の周囲に向かって放射状に進むにつれて、第２面が次第に第１面に近づく形状（当該形状を「山形」という）としてもよい。この場合、電池１の他の構成は、上記した構成と同一である。このとき、第１補助シート１２ａに対応し且つ「山形」の「絞り出し形状」を備えた第１補助シート１２ａ´と、第１補助シート１２ｂに対応し且つ「山形」の「絞り出し形状」を備えた第１補助シート１２ｂ´が電池１に配置されることになる。
【００２１】
具体的に、図３を用いて、「山形」の「絞り出し形状」を備えた第１補助シート１２ａ´の説明を行う。第１補助シート１２ｂ´の構成は、第１補助シート１２ａ´と同様であるので説明を省略する。
図３（ａ）は図２（ａ）に相当する配置図である。第１補助シート１２ａ´の第１面は平面であるが、第２面は「山形」であるので、図３（ａ）では理解容易のため、第２面のＹ方向の高さの等高線を点線にて示している。そして、図３（ａ）のＢ−Ｂ´線におけるＸＹ断面形状を図３（ｂ）に、図３（ａ）のＣ−Ｃ´線におけるＸＹ断面形状を図３（Ｃ）に、図３（ａ）のＤ−Ｄ´線におけるＸＹ断面形状を図３（ｄ）に示すとともに、図３（ａ）のＥ−Ｅ´線におけるＹＺ断面形状を図３（ｅ）に、図３（ａ）のＦ−Ｆ´線におけるＹＺ断面形状を図３（ｆ）に、図３（ａ）のＧ−Ｇ´線におけるＹＺ断面形状を図３（ｇ）に示している。
図３（ｃ）及び図３（ｆ）に示すように、第１補助シート１２ａ´の厚みは中央部分が一番厚く、当該中央部分から周囲に向かって放射状に進むと、図３（ｂ）、図３（ｄ）、図３（ｅ）及び図３（ｇ）に示すように、次第に厚みが薄くなるよう設計されている。
従って、図１の電池１において、第１補助シート１２ａの代わりに第１補助シート１２ａ´をその第２面を積層電極体６に向けて配置し、第１補助シート１２ｂの代わりに第１補助シート１２ｂ´をその第２面を積層電極体６に向けて配置すると、第１補助シート１２ａのように第１電池容器の側壁に向かう２方向のみではなく、「絞り出し方向」として少なくとも当該２方向を含み且つそれ以上の多方向に放射状に気泡を絞り出すことができる。図１の電池１の配置は、重力の働く方向を−Ｚ方向として説明したが、例えば重力の加わる方向を＋Ｘ方向として電池１を配置することが許容される場合には、第１補助シート１２ａ´と１２ｂ´を、第１補助シート１２ａと１２ｂの代わりに用いた方が、電池１の配置に影響なく、すなわち第１電池容器のいずれの壁面を重力の働く方向へ向けて配置したとしても気泡を絞り出すことができるので、電池性能をより効果的に向上することができる。
【００２２】
さらに、第１電池容器が変形しやすい場合には、図４に示すように、第１電池容器の変形を防止するとともに、第１電池容器が外部から傷付くことを防止するため、第１電池容器の外寸と実質的に同一の内寸を有する保護容器１６（ここでは、「第２電池容器」という場合もある）に、電池１を挿入した構成としてもよい。ここでは、電池１と保護容器１６（第２電池容器）とを併せて、電池１´として記載する。電池１´では、図４（ａ）に示すように、ＸＺ平面をＹ方向から見て、電池１の外寸と保護容器１６の内寸とが実質的に同一となるよう設計される。また、図４（ｂ）に示すように、ＹＺ平面をＸ方向から見て、一対の第１補助シート１２で電池１の第１電池容器を挟んだ寸法が、保護容器１６の内寸と実質的に同じとなるよう設計される。
第２電池容器としての保護容器１６は、第１電池容器の変形を押さえ込んで防止することができればよいので、変形困難な材質及び厚みを備えた絶縁性の樹脂または金属で形成される。
電池１´の構成によれば、電池１の内部の一対の第１補助シート１２と同一の形、例えば「かまぼこ形」または「山形」などのいずれか一つの形に統一された別の一対の第１補助シート１２で電池１を第１電池容器の外部から挟みこんでいる。このとき、当該別の一対の第１補助シート１２のそれぞれの第２面は、第１電池容器に向けて配置される。従って、積層電極体６をＹ方向から４つの「絞り出し部」で挟んでいることとなるので、「絞り出し機能」がより効果的に発揮される。
【００２３】
なお、図４では、電池１自体がその内部に一対の第１補助シート１２を含んでいたが、第１電池容器の外部に他の一対の第１補助シート１２が配置されるため、電池１の内部の一対の第１補助シート１２の代わりに一対の第２補助シート１３を用いてもよい。この場合には、電池１´の保護容器１６（第２電池容器）に挿入される電池は既存の電池と同一なものとなるが、第１電池容器を外部から挟み込む一対の第１補助シート１２と保護容器１６（第２電池容器）の内壁により、依然として「絞り出し機能」が発揮される。従って、保護容器１６（第２電池容器）に挿入される電池についてはなんら設計変更の必要がないため、より簡易に積層電極体の内部で発生した気泡を絞り出すことができる。
【００２４】
以上の簡易な構成によって、積層電極体の内部で発生した気泡を絞り出すことができる。従って、積層電極体の内部で発生する気泡の除去を促進し、結果として、電池性能を向上した電池を提供することができる。
なお、上記の実施形態及びその変形例では、積層電極体６を１つだけ第１電池容器に収納していたが、複数の積層電極体６（ここでは、積層電極体６ａと６ｂ）のそれぞれを図１と同様にユニット化して、第１電池容器に収納する構成としてもよい。
【００２５】
本発明は上述した実施形態及びこれらの組み合わせに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限りで種々の変形が可能である。例えば、第１電池容器の形状は角型として説明したが、円筒型であってもよい。同様に、上記積層電極体６は、複数の正極板と複数の負極板とがそれぞれセパレータを介して順次積層された積層電極体（積層型積層電極体）でもよいし、１つの正極板と１つの負極板とが１つのセパレータを介して積層され且つ巻かれた状態の積層電極体（捲回型積層電極体）でもよい。
また、第１電池容器は、導電性の材質として説明したが、プラスチック樹脂等の絶縁性の材質としてもよい。なお、第１電池容器が絶縁性の材質で形成された場合あっても、積層電極体６を損傷なく第１電池容器に収納するためには、挿入ガイドとして機能する第１補助シート１２又は第２補助シート１３等の補助シートは極めて有用である。
さらに、積層電極体６の寸法に比べ第１電池容器の寸法が大きい等のため挿入ガイドの機能が重視されない場合には、第１電池容器を形成する際に、絞り出し部である第１補助シート１２の備えた「絞り出し形状」に相当する形状を、第１電池容器の内壁として型等により同一材料で一体に成形してもよい。この場合には、当該内壁自体が「絞り出し部」となる。もちろん、第１補助シート１２のように第１電池容器と別体に形成してもよい。また、同様に、保護容器１６（第２電池容器）の内壁に、第１補助シート１２の「絞り出し形状」に相当する形状を、型等により同一材料で一体に成形してもよい。この場合には、当該内壁自体が「絞り出し部」となる。
その上、上記気泡及び電解液の流れを円滑にするため、第１補助シート１２には、第１面から第２面へ貫通する貫通孔や、第１面に重力方向に延びる凹形状の溝を形成してもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１…電池、２…収納容器、３…正極板、４…負極板、５…セパレータ、
６…積層電極体、７…蓋、８…正極端子、９…負極端子、
１０…絶縁性樹脂、１１…絶縁性樹脂板、
１２（１２ａ、１２ｂ、１２ａ´、１２ｂ´）…第１補助シート、１３…第２補助シート、
１４…正極タブ、１５…負極タブ、
１６…保護容器（第２電池容器）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池、特に電池性能を向上した電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池には、放電のみ行う一次電池や充放電が可能な二次電池が存在する。これらは一般的に、電極板、すなわち正極板および負極板がセパレータを介して積層された積層電極体を電解液等とともに電池容器に密閉した構成をしている。
そして、電池の充電または放電の際には、正極活物質、負極活物質、または電解液等の反応により、一般的に電池容器の内部に気泡が発生する。
当該気泡が積層電極体の内部に滞留すると、積層電極体の電極板のうち当該気泡に接触している部分は電極板間のイオン伝導への寄与が困難となるため、電池性能が劣化する恐れがある。
このため、電池容器の内部に当該気泡の流路を形成して、電池性能の劣化を防止する電池（特許文献１及び特許文献２参照）が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２８２１４３号公報
【特許文献２】特開２００３−１５１６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の電池は、電池容器の壁面と積層電極体との間に気泡の流路を形成したスペーサを配置するものであるため、積層電極体の内部で発生した気泡の除去を十分に行うことは困難であった。
一方、特許文献２の電池は、積層電極体内部に気泡の流路を形成した部材であるガラス繊維を配置しているので、積層電極体の内部で発生した気泡の除去も可能である。しかし、積層電極体の内部に電極板とセパレータ以外の当該部材を配置する必要があるので、電池が大型化する恐れがある。
そこで、本発明は、積層電極体の内部に上記部材を配置しない簡易な構成で、積層電極体の内部で発生した気泡の除去を促進し、これにより電池性能を向上した電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の電池は、セパレータを介して第１電極板と第２電極板とが積層された積層電極体と、電解液又は電解質と、前記第１電極板に電気的に接続された第１電極端子と、前記第２電極板に電気的に接続された第２電極端子とを備え、前記電解液又は前記電解質と前記積層電極体とを収納した電池容器と、前記積層電極体と前記電池容器との間に前記電池容器と一体又は別体に形成され、且つ、複数の絞り出し方向のそれぞれに進むに従って次第にその厚みを減少する絞り出し部とを有することを特徴とする。
【０００６】
すなわち、電池は充電又は放電の際に積層電極体が膨張するが、電池容器と積層電極体との間に絞り出し部を有することで、当該膨張に伴い、積層電極体の内部で発生した気泡を複数の絞り出し方向へ絞り出すことができる。すなわち、当該気泡の浮上を促進して当該気泡が積層電極体の内部に滞留することを防止することができるので、優れた性能を示す電池を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電池によれば、簡易な構成で、積層電極体の内部で発生した気泡の除去を促進し、これにより電池性能を向上した電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の電池の概要図である。図１（ａ）は、電池の正面からの透視概要図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´線におけるＹＺ断面概要図である。
【図２】図１に示した第１補助シート１２ａの概要図である。図２（ａ）は、最も近接する第１電池容器の壁面側の面のＸＺ平面概要図であり、図２（ｂ）は、ＹＺ平面概要図であり（ただし、当該壁面から遠ざかる方向が＋Ｙ方向）である。
【図３】図２の第１補助シート１２ａの変形例を示す概要図である。図３（ａ）は、最も近接する第１電池容器の壁面側の面のＸＺ平面概要図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ´線におけるＸＹ平面概要図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ´線におけるＸＹ平面概要図であり、図３（ｄ）は、図３（ａ）のＤ−Ｄ´線におけるＸＹ平面概要図である（ただし、当該壁面から遠ざかる方向が＋Ｙ方向）。また、図３（ｅ）は、図３（ａ）のＥ−Ｅ´線におけるＹＺ平面概要図であり、図３（ｆ）は、図３（ａ）のＦ−Ｆ´線におけるＹＺ平面概要図であり、図３（ｇ）は、図３（ａ）のＧ−Ｇ´線におけるＹＺ平面概要図である（ただし、当該壁面から遠ざかる方向が＋Ｙ方向）。
【図４】本発明の電池の変形例の概要図である。図４（ａ）は、保護容器（第２電池容器）に挿入した電池の図１（ａ）に相当する透視概要図であり、図４（ｂ）は、図１（ｂ）に相当するＹＺ断面概要図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係る電池は、積層電極体と電池容器（後述の第１電池容器または第２電池容器）との間に、電池容器と一体又は別体に形成され、且つ、後述の複数の「絞り出し方向」のそれぞれに進むに従って次第にその厚みを減少する後述の「絞り出し部」を配置することにより、電池の充電または放電による積層電極体の体積変化を利用して積層電極体の各電極板付近で発生した気泡を当該複数の絞り出し方向のいずれかへ絞り出し、結果として当該気泡の浮力の働く方向（重力の働く方向と逆方向）へ当該気泡を浮かび上がらせ、これら電極板への当該気泡の滞留を低減する後述の「絞り出し機能」を備えていること特徴の１つとしている。以下、図面を参照しながら、詳述する。
なお、後述の実施形態及びその変形例の電池としては、一次電池または二次電池等のいずれの電池でも用いることが可能であるが、ここでは電池の一例として、充放電可能な電池、例えば蓄電池であるリチウムイオン二次電池を用いて説明する。
【００１０】
以下、本実施形態の電池１につき図１を参照して説明する。まず、電池１の構成の概要を説明した後、上記「絞り出し機能」につき説明する。
図１（ａ）は、電池１の正面（ＸＺ平面）からの透視概要図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ´線のＹＺ平面における断面概要図である。なお、以下で使用する図では、いずれも同一の直交座標系を用いている。また、図１（ａ）は理解促進のための概要図であるため、図１（ｂ）に示した各構成が全て記載されているわけではない。
【００１１】
まず、電池１は、ＸＹ平面上に略矩形の形状の底面をもち且つ当該略矩形の全ての辺からＺ軸方向へ伸びる壁面をもつ角型の導電性（例えば、アルミニウム合金等の金属製）の容器本体２と、容器本体２に収納され且つ正極板３と負極板４とがセパレータ５を介して積層された積層電極体６と、積層電極体６を容器本体２に収納後に容器本体２を密閉する蓋７とを備えている（容器本体２と蓋７とがレーザー溶接等にて密閉されて「第１電池容器」となる）。なお、図示しないものの、第１電池容器には電解液又は電解質が蓄えられる。また、重力の働く方向は−Ｚ方向である。
ここで、蓋７は容器本体２と同一の材質である。そして、蓋７には、蓋７を貫通して配置される円柱状（ＸＹ平面における断面形状が実質的に直径ｒの円）の電極端子（正極端子８及び負極端子９）と、電極端子を蓋７に固定し且つ電極端子と蓋７との間を電気的に絶縁する絶縁性の樹脂１０（例えば、プラスチック樹脂等）が形成されている。
上述のように本実施形態では、一例として、第１電池容器は導電性であるとして説明するので、積層電極体６と第１電池容器との間を電気的に絶縁すべく、容器本体２の内側の底面に当該底面と実質的に同じ形状及び寸法の絶縁性の樹脂板１１（例えば、プラスチック樹脂製のシート）を配置している。また、容器本体２の底面以外の他の壁面については、後述の絶縁性樹脂からなる一対の第１補助シート１２（１２ａ、１２ｂ）及び一対の第２補助シート１３が配置される。
具体的には、積層電極体６を、−Ｙ方向と＋Ｙ方向から一対の第１補助シート１２（１２ａ、１２ｂ）で挟み込み、また、−Ｘ方向と＋Ｘ方向から一対の第２補助シート１３で挟み込み、これら４つの補助シートを互いに絶縁テープで固定して１つのユニットとした上で、当該ユニットを容器本体２に挿入する。この際、これら補助シートは、積層電極体６が直接的に容器本体２に接触して損傷することを防止し且つ積層電極体を円滑に容器本体２に挿入するための挿入ガイドとして機能することができる。
【００１２】
積層電極体６は、一例として、複数の正極板３と複数の負極板４とがセパレータ５を介して順次積層された積層型の積層電極体であるとして、以下説明する。
正極板３は、アルミニウム等の正極用金属箔の両面にマンガン酸リチウム等の正極活物質が塗工された後、略矩形に打ち抜かれて形成される。この打ち抜きの際、正極活物質が塗工されていない正極用金属箔も正極板３と一体に打ち抜かれ、当該正極用金属箔は正極板３に接続した正極タブ１４となる。
一方、負極板４は、銅等の負極用金属箔の両面にカーボン等の負極活物質が塗工された後、略矩形に打ち抜かれて形成される。この打ち抜きの際、負極活物質が塗工されていない負極用金属箔も負極板４と一体に打ち抜かれ、当該負極用金属箔は負極板４に接続した負極タブ１５となる。負極板４のＸＺ平面における略矩形の寸法は、第１電池容器の内部に折れ曲がることなく収納される寸法であり、正極板３のＸＺ平面における略矩形の寸法は、負極板４のＸＺ平面における略矩形の寸法よりも小さい。従って、図１（ａ）に示すように、Ｙ方向から見て、正極板３は負極板４の面内に配置される。また、負極タブ１５は、正極板３と負極板４とを後述のようにＹ方向に積層した際に、ＸＺ平面上で正極タブ１４と重ならない位置に配置される。
セパレータ５は、樹脂製のセパレータであっても、セラミックセパレータであっても、いわゆる電池に用いることができるセパレータであればよい。ここでは、セパレータ５は袋状に形成され、当該袋の内部に正極板３の全面が収められ且つ当該袋の内部から外部へ正極タブ１４が突出するように当該袋の寸法が設計される。
なお、袋状のセパレータの内部に電極板（正極板３または負極板４）の全面が収められ且つ当該袋の内部から外部へ電極タブ（正極タブ１４または負極タブ１５）が飛び出している状態を「内包」という。
【００１３】
そして、正極板３より寸法の大きな負極板４から積層を始め、負極板４の上（＋Ｙ方向）に上記袋状のセパレータ５で包まれた正極板３を積層し、次に、当該セパレータ５で包まれた正極板３の上（＋Ｙ方向）に負極板４を積層する。この際、積層される複数の正極板３は、それぞれに接続された各々の正極タブ１４のＸＺ平面における位置を揃えて積層される。また、積層される複数の負極板４は、それぞれに接続された各々の負極タブ１５のＸＺ平面における位置を揃えて積層される。
これを順次繰り返し、最終的に複数の正極板３と複数の負極板４からなり且つＹＺ平面をＸ方向から見たＹ方向の両端に負極板４が配置される積層電極体６が形成される。
なお、Ｙ方向から見て実質的に同じ位置に揃えられた全ての正極タブ１４は、リベット打ち又は溶接等で、正極端子８に電気的に接続される。この際、正極タブ１４を直接的に正極端子８に接続してもよいし、正極タブ１４と正極端子８との間に金属製の正極用リードを介在させてもよい。また、Ｙ方向から見て実質的に同じ位置に揃えられた全ての負極タブ１５は、リベット打ち又は溶接等で、負極端子９に電気的に接続される。この際、負極タブ１５を直接的に負極端子９に接続してもよいし、負極タブ１５と負極端子９との間に金属製の負極用リードを介在させてもよい。
【００１４】
次に、第１補助シート１２及び第２補助シート１３につき、説明する。まず、図２を用いて、第１補助シート１２の説明を行う。上述の「絞り出し部」である第１補助シート１２ａと１２ｂはいずれも同じ形状であるので、図２では第１補助シート１２ａを代表的に示している。
図２（ａ）は、最も近接する第１電池容器の壁面側の第１補助シート１２ａの面（以下、第１面という）のＸＺ平面概要図である。同図に示すように、第１面は略矩形の平面である。具体的には、第１電池容器２のＸＺ平面におけるＸ方向の内壁間の幅と、第１電池容器２の内壁のＺ方向の長さよりも小さく且つ積層電極体６のＺ方向の高さ以上の長さを実質的に備えた略矩形の形状である。
【００１５】
第１補助シート１２ａのＹ方向に存在する２面のうち、第１面の反対側の面、すなわち第１面に対して裏面となる第２面は、第２面の中央付近から第２面の端へ向けて気泡を絞り出す形状（以下、「絞り出し形状」という）に設計される。図２では、「絞り出し形状」は、第２面のＸ軸上の中央付近を頂点として当該頂点から±Ｘ側の端まで±Ｘ方向に進むにつれて、第２面が次第に第１面に近づく形状、すなわち「かまぼこ形」の形状としている。
なお、絞り出し形状に沿って第２面が次第に第１面に近づいてゆく方向を「絞り出し方向」という。絞り出し形状がかまぼこ形の場合には、上記頂点から＋Ｘ方向に進む方向と上記頂点から-Ｘ方向に進む方向の２方向が「絞り出し方向」となる。
言い換えれば、第１補助シート１２ａは、「絞り出し方向」に進むに従って次第にそのＹ方向の寸法（厚み）を減少するよう設計される。ただし、第２面には、積層電極体６の電極板が接触するので、当該電極板に損傷を与えないよう、丸みを帯び且つ凹凸のない実質的に一様に滑らかな面とするのが望ましい。従って、上記頂点も、角のない丸みのある形状となる。
【００１６】
第２補助シート１３は、図１のＹＺ平面上で略矩形の形状である。具体的には、第１電池容器２のＹＺ平面におけるＹ方向の内壁間の幅と、第１電池容器２の内壁のＺ方向の長さよりも小さく且つ積層電極体６のＺ方向の高さ以上の長さを備えた略矩形の形状である。
第２補助シート１３は、第１補助シート１２と異なり、絞り出し形状を備えていないが、その他（ただし、寸法を除く）は第１補助シート１２と同様の構成である。具体的には、第２補助シート１３は、図１のＹＺ平面と実質的に平行な２つの平面（表面と裏面）を備え、当該表面は第１電池容器の壁面に、また、当該裏面は積層電極体に向けて配置されるので、当該２つの平面のうち他方の面（裏面）には積層電極体６の電極板が接触することになる。従って、当該裏面は、電極板に損傷を与えないよう、凹凸のない実質的に一様に滑らかな面とするのが望ましい。
【００１７】
では、「絞り出し機能」につき説明する。上述のように、一対の第１補助シート１２と一対の第２補助シート１３と積層電極体６は、１つのユニットとして、第１電池容器の内部に収納されている。ここで、２つの第１補助シート１２（１２ａ及び１２ｂ）は、積層電極体６の電極板の積層方向（Ｙ方向）に存在する積層電極体６の２つの端面のうち、−Ｙ側の端面に第１補助シート１２ａの第２面が接し、＋Ｙ側の端面に第１補助シート１２ｂの第２面が接するように配置される。また、２つの第２補助シート１３は、上記積層方向（Ｙ方向）に垂直且つ電極タブが電極板から突出する方向（＋Ｚ方向）と垂直方向（Ｘ方向）に存在する積層電極体６の２つの端面のうち、−Ｘ側の端面に一方の第２補助シート１３の裏面が接し、＋Ｘ側の端面に他方の第２補助シート１３の裏面が接するように配置される。
そして、電池１の充放電がなされると、電解液又は電解質が分解等することで気泡が発生し、このうち積層電極体６の内部で発生した微細な気泡は正極板３及び負極板４の表面、すなわち電極板表面に付着する。図１のように電池１が配置される場合には、当該気泡の浮力は第１電池容器の底から蓋７に向かって重力と反対方向である＋Ｚ方向に働くので、一定量の気泡は第１電池容器内の蓋７の周辺まで自然に上昇してここに溜まることになる。しかし、積層電極体６の内部で発生した一部の気泡は、例えば隣り合う電極板同士で圧迫されて、自然には浮力によって上昇できず、結果として電極板の表面に気泡が付着した状態が維持される場合がある。かように電極板の表面に気泡が滞留すると、気泡に接している電極板はイオンの移動に寄与できなくなるため、電池の能力が低減する恐れがある。
そこで、当該電池の能力の低減を防止するために、電池１は、「絞り出し部」による「絞り出し機能」を備えている。「絞り出し機能」は、電極板の表面に付着して、自然には又は放置しては浮力によって上昇困難な気泡をも「絞り出し部」の「絞り出し形状」によって、積層電極体６の内部、具体的には少なくとも正極板３と負極板４とが互いに重なっている部分から気泡を複数の「絞り出し方向」へ絞り出し、当該部分に付着した気泡の量を低減させる機能であり、電池１の充放電により積層方向（Ｙ方向）に膨張・収縮する積層電極体６の動きを積極的に利用するものである。これを以下、詳述する。
【００１８】
上記ユニットとする際に使用された絶縁テープの糊は電解液等の中では変質するため、結果として、当該絶縁テープは第１電池容器内で緩んでいる。このため、正極活物質と負極活物質が上記の二次電池の場合、電池１の充電により、当該絶縁テープの影響を実質的に受けずに、積層電極体６の各負極板４の負極活物質はＸＺ平面上のいずれの位置でも実質的に同じ程度だけ積層方向（Ｙ方向）に膨張する。
従って、充電が進むことで当該膨張の量が大きくなると、一対の第１補助シート１２は絞り出し部として「かまぼこ形」の「絞り出し形状」を備えているので、第１電池容器のＸ軸上の中央付近から２方向へ、すなわち当該中央付近から+Ｘ側及び-Ｘ側の端に向かって、次第にそれぞれの第２面で積層電極体６に接してゆくことになる。
このとき、一対の第１補助シート１２のそれぞれの第１面が第１電池容器の壁面に接すると、第１補助シート１２が積層電極体６の膨張に従ってＹ方向へ移動することがもはや困難となる。このため、第１電池容器の壁面にそれぞれの第１補助シート１２の第１面が接触した状態で積層電極体６がさらに膨張を続けると、積層電極体６が第１補助シート１２の第２面を積層電極体６のＸ軸上の中央付近から±Ｘ方向の端に向かって順次圧迫してゆくことになる。
すなわち、２つの第１補助シート１２の第２面同士の積層方向（Ｙ方向）における間隔は、第１電池容器のＸ軸上の中央付近（積層電極体６のＸ軸上の中央付近でもある）から±Ｘ方向に向かって次第に広く、言い換えれば、気泡の浮力の働く方向と垂直方向且つ当該積層方向の第１電池容器内部の「絞り出し部」間の距離は２つの「絞り出し方向」へ向かって次第に広くなる。従って、積層電極体６の各負極板４の負極活物質がＸＺ平面上のいずれの位置でも同じ幅だけ積層方向（Ｙ方向）に膨張しようとすると、積層電極体６は、自身の膨張力により第１電池容器の上記中央付近から次第に加圧されてゆくことになる。
【００１９】
さらに言い換えれば、電池１は、「絞り出し部」である第１補助シート１２の「絞り出し形状」により、積層電極体６の電極板間に加わる圧力が、第１電池容器の上記中央付近から第１電池容器の側壁に向かう方向に次第に減少する構成、且つ、当該圧力の値が電極板の活物質が塗工されている箇所のいずれの箇所でも実質的に同量だけ次第に増加する構成となる。
このため、電極板に付着した気泡を、２つの「絞り出し方向」へ効果的に絞り出し、積層電極体６の内部に付着した気泡の量を低減させることができる。なお、複数の「絞り出し方向」へ気泡を絞り出す構成としているのは、電極板の一端から他端まで気泡を絞り出すような１つのみの「絞り出し方向」となる構成に比べ、気泡の移動量を減らすことができるため、より効果的に「絞り出し機能」を発揮させることができるからである。
【００２０】
なお、上述した第１補助シート１２の第２面の「絞り出し形状」は「かまぼこ形」として説明したが、図３に示すように「山形」としてもよい。すなわち、略矩形の第1補助シート１２の第２面の中央付近から第1補助シート１２の周囲に向かって放射状に進むにつれて、第２面が次第に第１面に近づく形状（当該形状を「山形」という）としてもよい。この場合、電池１の他の構成は、上記した構成と同一である。このとき、第１補助シート１２ａに対応し且つ「山形」の「絞り出し形状」を備えた第１補助シート１２ａ´と、第１補助シート１２ｂに対応し且つ「山形」の「絞り出し形状」を備えた第１補助シート１２ｂ´が電池１に配置されることになる。
【００２１】
具体的に、図３を用いて、「山形」の「絞り出し形状」を備えた第１補助シート１２ａ´の説明を行う。第１補助シート１２ｂ´の構成は、第１補助シート１２ａ´と同様であるので説明を省略する。
図３（ａ）は図２（ａ）に相当する配置図である。第１補助シート１２ａ´の第１面は平面であるが、第２面は「山形」であるので、図３（ａ）では理解容易のため、第２面のＹ方向の高さの等高線を点線にて示している。そして、図３（ａ）のＢ−Ｂ´線におけるＸＹ断面形状を図３（ｂ）に、図３（ａ）のＣ−Ｃ´線におけるＸＹ断面形状を図３（Ｃ）に、図３（ａ）のＤ−Ｄ´線におけるＸＹ断面形状を図３（ｄ）に示すとともに、図３（ａ）のＥ−Ｅ´線におけるＹＺ断面形状を図３（ｅ）に、図３（ａ）のＦ−Ｆ´線におけるＹＺ断面形状を図３（ｆ）に、図３（ａ）のＧ−Ｇ´線におけるＹＺ断面形状を図３（ｇ）に示している。
図３（ｃ）及び図３（ｆ）に示すように、第１補助シート１２ａ´の厚みは中央部分が一番厚く、当該中央部分から周囲に向かって放射状に進むと、図３（ｂ）、図３（ｄ）、図３（ｅ）及び図３（ｇ）に示すように、次第に厚みが薄くなるよう設計されている。
従って、図１の電池１において、第１補助シート１２ａの代わりに第１補助シート１２ａ´をその第２面を積層電極体６に向けて配置し、第１補助シート１２ｂの代わりに第１補助シート１２ｂ´をその第２面を積層電極体６に向けて配置すると、第１補助シート１２ａのように第１電池容器の側壁に向かう２方向のみではなく、「絞り出し方向」として少なくとも当該２方向を含み且つそれ以上の多方向に放射状に気泡を絞り出すことができる。図１の電池１の配置は、重力の働く方向を−Ｚ方向として説明したが、例えば重力の加わる方向を＋Ｘ方向として電池１を配置することが許容される場合には、第１補助シート１２ａ´と１２ｂ´を、第１補助シート１２ａと１２ｂの代わりに用いた方が、電池１の配置に影響なく、すなわち第１電池容器のいずれの壁面を重力の働く方向へ向けて配置したとしても気泡を絞り出すことができるので、電池性能をより効果的に向上することができる。
【００２２】
さらに、第１電池容器が変形しやすい場合には、図４に示すように、第１電池容器の変形を防止するとともに、第１電池容器が外部から傷付くことを防止するため、第１電池容器の外寸と実質的に同一の内寸を有する保護容器１６（ここでは、「第２電池容器」という場合もある）に、電池１を挿入した構成としてもよい。ここでは、電池１と保護容器１６（第２電池容器）とを併せて、電池１´として記載する。電池１´では、図４（ａ）に示すように、ＸＺ平面をＹ方向から見て、電池１の外寸と保護容器１６の内寸とが実質的に同一となるよう設計される。また、図４（ｂ）に示すように、ＹＺ平面をＸ方向から見て、一対の第１補助シート１２で電池１の第１電池容器を挟んだ寸法が、保護容器１６の内寸と実質的に同じとなるよう設計される。
第２電池容器としての保護容器１６は、第１電池容器の変形を押さえ込んで防止することができればよいので、変形困難な材質及び厚みを備えた絶縁性の樹脂または金属で形成される。
電池１´の構成によれば、電池１の内部の一対の第１補助シート１２と同一の形、例えば「かまぼこ形」または「山形」などのいずれか一つの形に統一された別の一対の第１補助シート１２で電池１を第１電池容器の外部から挟みこんでいる。このとき、当該別の一対の第１補助シート１２のそれぞれの第２面は、第１電池容器に向けて配置される。従って、積層電極体６をＹ方向から４つの「絞り出し部」で挟んでいることとなるので、「絞り出し機能」がより効果的に発揮される。
【００２３】
なお、図４では、電池１自体がその内部に一対の第１補助シート１２を含んでいたが、第１電池容器の外部に他の一対の第１補助シート１２が配置されるため、電池１の内部の一対の第１補助シート１２の代わりに一対の第２補助シート１３を用いてもよい。この場合には、電池１´の保護容器１６（第２電池容器）に挿入される電池は既存の電池と同一なものとなるが、第１電池容器を外部から挟み込む一対の第１補助シート１２と保護容器１６（第２電池容器）の内壁により、依然として「絞り出し機能」が発揮される。従って、保護容器１６（第２電池容器）に挿入される電池についてはなんら設計変更の必要がないため、より簡易に積層電極体の内部で発生した気泡を絞り出すことができる。
【００２４】
以上の簡易な構成によって、積層電極体の内部で発生した気泡を絞り出すことができる。従って、積層電極体の内部で発生する気泡の除去を促進し、結果として、電池性能を向上した電池を提供することができる。
なお、上記の実施形態及びその変形例では、積層電極体６を１つだけ第１電池容器に収納していたが、複数の積層電極体６（ここでは、積層電極体６ａと６ｂ）のそれぞれを図１と同様にユニット化して、第１電池容器に収納する構成としてもよい。
【００２５】
本発明は上述した実施形態及びこれらの組み合わせに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない限りで種々の変形が可能である。例えば、第１電池容器の形状は角型として説明したが、円筒型であってもよい。同様に、上記積層電極体６は、複数の正極板と複数の負極板とがそれぞれセパレータを介して順次積層された積層電極体（積層型積層電極体）でもよいし、１つの正極板と１つの負極板とが１つのセパレータを介して積層され且つ巻かれた状態の積層電極体（捲回型積層電極体）でもよい。
また、第１電池容器は、導電性の材質として説明したが、プラスチック樹脂等の絶縁性の材質としてもよい。なお、第１電池容器が絶縁性の材質で形成された場合あっても、積層電極体６を損傷なく第１電池容器に収納するためには、挿入ガイドとして機能する第１補助シート１２又は第２補助シート１３等の補助シートは極めて有用である。
さらに、積層電極体６の寸法に比べ第１電池容器の寸法が大きい等のため挿入ガイドの機能が重視されない場合には、第１電池容器を形成する際に、絞り出し部である第１補助シート１２の備えた「絞り出し形状」に相当する形状を、第１電池容器の内壁として型等により同一材料で一体に成形してもよい。この場合には、当該内壁自体が「絞り出し部」となる。もちろん、第１補助シート１２のように第１電池容器と別体に形成してもよい。また、同様に、保護容器１６（第２電池容器）の内壁に、第１補助シート１２の「絞り出し形状」に相当する形状を、型等により同一材料で一体に成形してもよい。この場合には、当該内壁自体が「絞り出し部」となる。
その上、上記気泡及び電解液の流れを円滑にするため、第１補助シート１２には、第１面から第２面へ貫通する貫通孔や、第１面に重力方向に延びる凹形状の溝を形成してもよい。
【符号の説明】
【００２６】
１…電池、２…収納容器、３…正極板、４…負極板、５…セパレータ、
６…積層電極体、７…蓋、８…正極端子、９…負極端子、
１０…絶縁性樹脂、１１…絶縁性樹脂板、
１２（１２ａ、１２ｂ、１２ａ´、１２ｂ´）…第１補助シート、１３…第２補助シート、
１４…正極タブ、１５…負極タブ、
１６…保護容器（第２電池容器）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを介して第１電極板と第２電極板とが積層された積層電極体と、
電解液又は電解質と、
前記第１電極板に電気的に接続された第１電極端子と、前記第２電極板に電気的に接続された第２電極端子とを備え、前記電解液又は前記電解質と前記積層電極体とを収納した電池容器と、
前記積層電極体と前記電池容器との間に前記電池容器と一体又は別体に形成され、且つ、複数の絞り出し方向のそれぞれに進むに従って次第にその厚みを減少する絞り出し部と
を有することを特徴とする電池。
【請求項２】
前記絞り出し部の絞り出し形状は、かまぼこ形であることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記絞り出し部の絞り出し形状は、山形であることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項４】
前記絞り出し部は、前記電池容器とは別体として形成された絶縁性の補助シートであり、
前記電池の充電又は放電に伴う前記積層電極体の体積変化によって、前記積層電極体の内部に生じた気泡が前記絞り出し方向へ絞り出されて浮かび上がるのを促進することを特徴とする請求項２または請求項３のいずれか一項に記載の電池。
【請求項５】
前記第１電極板は正極板であり、前記第２電極板は負極板であり、前記第１電極端子は正極端子であり、前記第２電極端子は負極端子であり、前記電池容器は保護容器であることを特徴とする請求項４に記載の電池。
【請求項６】
前記絞り出し部は前記電池容器と一体に形成されており、前記電池の充電又は放電に伴う前記積層電極体の体積変化によって、前記積層電極体の内部に生じた気泡が前記絞り出し方向へ絞り出されて浮かび上がるのを促進することを特徴とする請求項２または請求項３のいずれか一項に記載の電池。
【請求項７】
前記第１電極板は正極板であり、前記第２電極板は負極板であり、前記第１電極端子は正極端子であり、前記第２電極端子は負極端子であり、前記電池容器は保護容器であることを特徴とする請求項６に記載の電池。
【請求項１】
セパレータを介して第１電極板と第２電極板とが積層された積層電極体と、
電解液又は電解質と、
前記第１電極板に電気的に接続された第１電極端子と、前記第２電極板に電気的に接続された第２電極端子とを備え、前記電解液又は前記電解質と前記積層電極体とを収納した電池容器と、
前記積層電極体と前記電池容器との間に前記電池容器と一体又は別体に形成され、且つ、複数の絞り出し方向のそれぞれに進むに従って次第にその厚みを減少する絞り出し部と
を有することを特徴とする電池。
【請求項２】
前記絞り出し部の絞り出し形状は、かまぼこ形であることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記絞り出し部の絞り出し形状は、山形であることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項４】
前記絞り出し部は、前記電池容器とは別体として形成された絶縁性の補助シートであり、
前記電池の充電又は放電に伴う前記積層電極体の体積変化によって、前記積層電極体の内部に生じた気泡が前記絞り出し方向へ絞り出されて浮かび上がるのを促進することを特徴とする請求項２または請求項３のいずれか一項に記載の電池。
【請求項５】
前記第１電極板は正極板であり、前記第２電極板は負極板であり、前記第１電極端子は正極端子であり、前記第２電極端子は負極端子であり、前記電池容器は保護容器であることを特徴とする請求項４に記載の電池。
【請求項６】
前記絞り出し部は前記電池容器と一体に形成されており、前記電池の充電又は放電に伴う前記積層電極体の体積変化によって、前記積層電極体の内部に生じた気泡が前記絞り出し方向へ絞り出されて浮かび上がるのを促進することを特徴とする請求項２または請求項３のいずれか一項に記載の電池。
【請求項７】
前記第１電極板は正極板であり、前記第２電極板は負極板であり、前記第１電極端子は正極端子であり、前記第２電極端子は負極端子であり、前記電池容器は保護容器であることを特徴とする請求項６に記載の電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２３４６２６（Ｐ２０１２−２３４６２６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１００２９６（Ｐ２０１１−１００２９６）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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