CN101897059A - 二次电池 - Google Patents

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Abstract

电极组通过在一端侧配置正极的集电体的露出部分、在另一端侧配置负极的集电体的露出部分而构成。正极和负极的集电体的露出部分分别与正极集电端子板和负极集电端子板连接。在正极集电端子板和封口板之间压缩配置具有导电性的碟形弹簧。碟形弹簧具有弹力不因变形量而改变的不敏感带，以一定的弹力对负极集电端子板朝向电池壳体的底部施力。

Description

二次电池
技术领域
本发明涉及以锂离子电池以及镍氢蓄电池为代表的二次电池。
背景技术
近年来，随着便携式电子设备的小型化，作为其电源，越来越广泛地采用锂离子电池和镍氢蓄电池。此外，锂离子电池和镍氢蓄电池由于耐振动性和耐冲击性高，因此作为无线电动工具和动力辅助自行车、或混合式汽车等需要大电流的设备的动力源也备受关注。
而且，开发出了电池的形状与使用对象的设备相应的圆筒形或扁平形的电池，对任一形状的电池均要求小型化、轻量化以及高输出化。
图31所示为以锂离子电池为代表的二次电池的普通结构。图示的电池100含有电极组108，该电极组108通过在以含锂复合氧化物为电极活性物质的正极板102与以能保持锂的材料为电极活性物质的负极板104之间夹持隔膜106卷成漩涡状而得到。电极组108与配置在上下的绝缘板112一起收纳于有底圆筒形电池壳体110的内部。
负极板104通过从电极组108的下部引出的负极引线114与电池壳体110的底部连接。正极板102通过从电极组108的上部引出的正极引线116与封口板118连接。此外，在电池壳体110的内部注入规定量的非水电解液(未图示)。关于电池壳体110的开口部，以从安装于封口板118的周边的封口密封垫片120的上方将封口板118的周边部敛缝的方式，将电池壳体110的开口端向内向弯折而封口。
如上所述，在以往的普通二次电池中，在正极板和负极板的集电体上安装长条状的正极引线和负极引线，由此将正极板和负极板分别与作为外部端子的封口板或电池壳体连接。但是，这种连接方法特别是在需要大电流的高输出的二次电池中存在如下问题：正极引线和负极引线的IR损失(电压损失)变大，放电特性下降。
在专利文献1中，提出了用于解决上述问题的圆筒形电池。该电池具有与收纳于电池壳体的未图示的漩涡状电极组多点接触或多点连接的集电部(参照专利文献1的图1)。该集电部与封口盖除了通过长条状的引线部进行连接以外，还通过金属弹簧而连接。根据该构成，IR损失减少，高倍率放电特性提高。
此外，在专利文献2中，提出了如下的非水电解液二次电池。在该电池中，在电极组的上侧，正极集电体的露出部分突出(参照专利文献2的图1)。另外，在电极组的下侧，负极集电体的露出部分突出。在电极组的上下，以与上下的露出部分分别接触的方式配置具有导电性的弹性体。此外，在上侧的弹性体的更上侧配置有弹簧，所述弹簧用于对发电元件朝下施力。根据该构成，IR损失减少，高倍率放电特性提高。
专利文献1：日本特开平06-36756号公报
专利文献2：日本特开2000-311714号公报
但是，上述现有技术均具有如下问题：当二次电池的发电元件即卷成漩涡状的电极组的高度不均时，该发电元件和作为外部端子的电池壳体或封口板的接触状态发生变化，无法保持其间的稳定的导通状态。
更具体而言，在专利文献1的圆筒形电池中，通过金属弹簧将插入电池壳体的电极组的集电部与封口板连接，形成导电路径。但是，当电极组的总高度不均时，上述金属弹簧的按压力会发生变化，难以维持稳定的导电路径。
另外，在专利文献2的非水系二次电池中，在插入电池壳体的电极组的上侧和下侧配置具有导电性的弹性体，从上侧的弹性体的更上侧用弹簧按压电极组，利用这些部件的弹力维持导通状态。但是，专利文献2也同样，当发生上述弹性体的厚度不均以及电极组的总高度不均时，难以维持稳定的导通装置。
此外，上述现有技术均具有如下问题：当因内部短路等而导致电池温度上升时，难以有效地抑制热失控。
更具体而言，在专利文献1的圆筒形电池中，当因内部短路等而引起温度急剧上升时，由于没有切断电流的电流切断机构，因此即使在发生内部短路时，电流也通过上述的导电路径继续流通。因此，放热反应扩展到电池整体，很难抑制热失控。这点在专利文献2的非水系二次电池中也同样。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供不仅能简化结构、还能使发电元件与外部端子之间的导通状态稳定的、可靠性高的二次电池。
此外，本发明的目的还在于提供当因内部短路等引起急剧的放热反应时、能切断发电元件与外部端子之间的电流、能避免放热引起的热失控的、安全性优异的二次电池。
用于实现上述目的的本发明涉及如下的二次电池，其具备：
电极组，其包含正极板和负极板、以及夹于上述正极板和负极板之间的隔膜，并通过将这些正极板、负极板以及隔膜卷成漩涡状或层叠而构成，所述正极板及负极板通过在长条带状的集电体的两面或单面形成由含有活性物质的电极用合剂形成的合剂层、并在上述集电体的宽度方向的一端部形成上述集电体的质地露出的露出部分而构成；
正极集电端子板，其配置在上述电极组的一端侧，与上述正极板的集电体的上述露出部分连接；
负极集电端子板，其配置在上述电极组的另一端侧，与上述负极板的集电体的上述露出部分连接；
电解液；
电池壳体，其具有开口部，与上述正极集电端子板以及负极集电端子板中的一个集电端子板连接，并收纳上述电极组、正极集电端子板、负极集电端子板以及电解液；
封口板，其与上述正极集电端子板以及负极集电端子板中的另一个集电端子板连接，并在与上述电池壳体绝缘的状态下将其开口部封口；
1个或多个弹性部件，其具有导电性，配置在上述电池壳体与上述一个集电端子板之间以及上述封口板与上述另一个集电端子板之间中的至少一方，使夹持该弹性部件的两个部件导通，并对上述电极组朝向上述电池壳体或上述封口板施力，所述弹性部件具有弹力不因变形量而增减的不敏感带。
本发明的二次电池的优选方式为上述弹性部件由在周缘部具有狭缝的碟形弹簧构成。
本发明的二次电池的另一优选方式为上述弹性部件被铬以及镍中的至少1种金属被覆。
此外，本发明的另一优选方式为上述正极集电端子板以及负极集电端子板中的至少一方具有与上述碟形弹簧的狭缝卡合的凸部。
此外，本发明还提供如下二次电池，其具备：
电极组，其包含正极板和负极板、以及夹于上述正极板和负极板之间的隔膜，并通过将这些正极板、负极板以及隔膜卷成漩涡状或层叠而构成，所述正极板和负极板通过在长条带状的集电体的两面或单面形成由含有活性物质的电极用合剂形成的合剂层、并在所述集电体的宽度方向的一端部形成所述集电体的质地露出的露出部分而构成；
正极集电端子板，其配置在上述电极组的一端侧，与上述正极板的集电体的上述露出部分连接；
负极集电端子板，其配置在上述电极组的另一端侧，与上述负极板的集电体的上述露出部分连接；
电解液；
电池壳体，其具有开口部，与上述正极集电端子板以及负极集电端子板中的一个集电端子板连接，并收纳上述电极组、正极集电端子板、负极集电端子板以及电解液；
封口板，其与上述正极集电端子板以及负极集电端子板中的另一个集电端子板连接，并在与上述电池壳体绝缘的状态下将其开口部封口；
1个或多个可切断导通的部件，其配置在上述电池壳体与上述一个集电端子板之间以及上述封口板与上述另一个集电端子板之间中的至少一方，使夹持该可切断导通的部件的两个部件导通，另一方面，当到达规定温度以上时，将夹持该可切断导通的部件的两个部件之间的电流切断。
本发明的二次电池的优选方式为上述可切断导通的部件由具有导电性的无纺布构成。
本发明的二次电池的更优选的方式为上述无纺布由在表面涂布了金属的树脂制纤维构成。
本发明的二次电池的更优选的方式为上述树脂含有聚乙烯以及聚丙烯中的至少1种。
此外，本发明的二次电池的另一优选方式为上述可切断导通的部件包含由形状记忆合金形成的元件。
本发明的二次电池的另一更优选的方式为上述形状记忆合金具有双向性。
本发明的二次电池的另一更优选方式为上述形状记忆合金由钛和镍的合金形成。
本发明的二次电池的另一更优选方式为上述可切断导通的部件包含：
主弹簧，其由形状记忆合金形成，自然长度因温度而改变；
偏置弹簧，其以对抗所述主弹簧的弹力进行伸缩的方式被配置；
由导体形成的端子棒，其包含夹于上述主弹簧和上述偏置弹簧之间的受力部，以向两弹簧的弹力平衡的位置移动的方式被施力，能沿轴向移动地被支撑。
本发明的二次电池的另一更优选方式为上述可切断导通的部件包含薄板状部件，所述薄板状部件由形状记忆合金形成，且其形状根据温度在具有凸部的形状与更平坦的形状之间转换。
本发明的二次电池的另一更优选方式为上述可切断导通的部件由含有树脂的各向异性导电材料构成。
本发明的二次电池的另一更优选方式为上述可切断导通的部件与上述电池壳体的内周部抵接而定位。
本发明的二次电池的另一更优选方式为上述各向异性导电材料由含有金属核的导电性填料和含有树脂的粘合剂构成。
本发明的二次电池的另一更优选方式为上述各向异性导电材料由含有实施了金属镀覆的树脂核的导电性填料和含有树脂的粘合剂构成。
本发明的二次电池中，具有弹力不因变形量而增减的不敏感带的、具有导电性的1个或多个弹性部件被配置在电池壳体与一个集电端子板之间、以及封口板与另一个集电端子板之间中的至少一方，使夹持它的两个部件导通，并对电极组朝向电池壳体或封口板施力。由此，即使电极组和集电端子板的尺寸改变也能一直维持一定的应力状态，使集电端子板与电池壳体或封口板的导通状态稳定。因此，能得到发电元件与外部端子的导通状态的稳定性高、可靠性高的二次电池。
另外，在本发明的二次电池中，具备1个或多个可切断导通的部件，其配置在电池壳体与一个集电端子板之间、以及封口板与另一个集电端子板之间中的至少一方，使夹持它的两个部件导通，并且当到达规定温度以上时，将夹持它的两个部件之间的电流切断。由此，当因内部短路等而引起剧烈的放热反应时，能将夹持可切断导通的部件的两个部件之间的电流切断。其结果是，能避免在二次电池中发生因放热而引起的热失控。因此，能得到安全性高的二次电池。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的二次电池的电极组的详细情况的纵截面图。
图2是表示在同上电极组上附设集电端子板的工序的立体图，所示为连接前的状态。
图3是表示在同上电极组上附设集电端子板的工序的立体图，所示为连接后的状态。
图4是本发明的实施方式1的二次电池的纵截面图。
图5A是同上二次电池中使用的碟形弹簧的俯视图。
图5B是同上二次电池中使用的碟形弹簧的侧视图。
图6是表示同上碟形弹簧的变形量与弹力的关系的图表。
图7是表示同上碟形弹簧的定位机构的一个例子的立体图。
图8是表示同上碟形弹簧的变形例的俯视图。
图9是表示同上碟形弹簧的其他变形例的俯视图。
图10是表示同上碟形弹簧的另一变形例的俯视图。
图11是表示本发明的实施方式1的二次电池的变形例的纵截面图。
图12是表示同上二次电池的另一变形例的纵截面图。
图13是表示同上二次电池的另一变形例的纵截面图。
图14是表示同上二次电池的另一变形例的纵截面图。
图15是本发明的实施方式2的二次电池的纵截面图。
图16是表示同上二次电池的变形例的纵截面图。
图17是表示同上二次电池的其他变形例的纵截面图。
图18是本发明的实施方式3的二次电池的纵截面图。
图19是同上二次电池中使用的可切断导通的部件的纵截面图，所示为常温下的动作状态。
图20是同上可切断导通的部件的纵截面图，所示为高温状态下的动作状态。
图21是同上可切断导通的部件的变形例的立体图，所示为常温下的动作状态。
图22是同上可切断导通的部件的变形例的截面图，所示为常温下的动作状态。
图23是同上可切断导通的部件的变形例的立体图，所示为高温状态下的动作状态。
图24是同上可切断导通的部件的变形例的截面图，所示为高温状态下的动作状态。
图25是本发明的实施方式3的二次电池的变形例的纵截面图。
图26是同上二次电池的另一变形例的纵截面图。
图27是本发明的实施方式4的二次电池的纵截面图。
图28是同上二次电池的变形例的纵截面图。
图29是同上二次电池的另一变形例的纵截面图。
图30是同上二次电池的另一变形例的纵截面图。
图31是以往的二次电池的纵截面图。
具体实施方式
本发明涉及如下二次电池，其包含电极组，该电极组包含正极板和负极板、以及夹于正极板和负极板之间的隔膜，并通过将这些正极板、负极板以及隔膜卷成漩涡状或层叠而构成，所述正极板和负极板通过在长条带状的集电体的两面或单面形成由含有活性物质的电极用合剂形成的合剂层、并在该集电体的宽度方向的一端部形成集电体的质地露出的露出部分而构成。该二次电池还具备：正极集电端子板，其配置在电极组的一端侧，与正极板的上述露出部分连接；负极集电端子板，其配置在电极组的另一端侧，与负极板的上述露出部分连接；电解液；电池壳体，其具有开口部，与正极集电端子板以及负极集电端子板中的一个集电端子板连接，并收纳电极组、正极集电端子板、负极集电端子板以及电解液；封口板，其与正极集电端子板以及负极集电端子板中的另一个集电端子板连接，并在与电池壳体绝缘的状态下将其开口部封口；以及1个或多个弹性部件，其具有导电性，配置在电池壳体与上述一个集电端子板之间以及封口板与上述另一个集电端子板之间中的至少一方，使夹持该弹性部件的两个部件导通，并对所述电极组朝向所述电池壳体或所述封口板施力，所述弹性部件具有弹力不因变形量而增减的不敏感带。
根据上述构成，即使附设了正极集电端子板和负极集电端子板的电极组的尺寸等存在产品间的偏差，或这些尺寸发生经时变化，通过在变形量的不敏感带的区域中利用弹性部件对电极组施力，能一直以一定的按压力使正极集电端子板以及负极集电端子板与电池壳体或封口板接触。因此，能提高二次电池的发电元件与外部端子之间的导通状态的稳定性，能得到可靠性更高的二次电池。
这里，对电极组施力的弹性部件若沿伸缩方向重叠数个来使用，则容易得到区域更广的不敏感带。由此，更容易提高二次电池的发电元件与外部端子之间的导通状态的稳定性。但是，从抑制部件数增加的观点出发，弹性部件的个数可以为1个。
另外，若在电池壳体与一个端子板之间、以及封口板与另一个端子板之间的两方配置弹性部件，则能从两侧按压电极组，因此能进一步提高二次电池的发电元件与外部端子之间的导通状态的稳定性。
这里，上述弹性部件可以由在周缘部具有狭缝的碟形弹簧构成。
根据该构成，能以仅在碟形弹簧上形成规定尺寸的狭缝这一简单结构即可实现具有所希望区域的不敏感带的弹性部件。因此，能在几乎不提高成本的前提下达到上述效果。
此外，上述弹性部件可以用具有高耐电压性的铬和镍中的至少1种金属被覆。
如上所述，通过用具有高耐电压性的金属将弹性部件被覆，弹性部件的耐电压性提高。因此，能抑制经常被施加电压的弹性部件的经时劣化。与此同时，上述弹性部件优选仅配置在负极集电端子板与外部端子(电池壳体或封口板)之间。由此，能抑制因一直对弹性部件施加电压而引起的经时劣化。
此外，本发明的二次电池可以使正极集电端子板以及负极集电端子板中的至少一方具有与碟形弹簧的狭缝卡合的凸部。
根据该构成，能规定电池壳体的内部的碟形弹簧的位置，能防止因按压力左右偏移而发生导通不良。
此外，本发明还涉及如下二次电池，其具备1个或多个可切断导通的部件，其配置在电池壳体与上述一个集电端子板之间、以及封口板与上述另一个集电端子板之间中的至少一方，使夹持它的两个部件导通，并且当到达规定温度以上时，将夹持它的两部件之间的电流切断。
根据该构成，在因内部短路等引起剧烈的放热反应时，二次电池的发电元件与外部端子之间的电流被切断。因此，能提高二次电池的安全性。
这里，上述可切断导通的部件可以由具有导电性的无纺布构成。
根据该构成，在因内部短路等引起了剧烈的放热反应时，构成无纺布的纤维会软化或熔融，其弹性丧失，无法维持夹持它的两个部件的导通状态，其间的电流被切断。由此，能排除因内部短路等引起的二次电池热失控的危险性。
此外，这种无纺布可以由在表面涂布了金属的树脂制纤维构成。
通过由这种无纺布构成可切断导通的部件，能向可切断导通的部件赋予适度的弹性。由此，不仅可以获得能提高二次电池的安全性这一效果，还可以获得能提高发电元件与外部端子的导通状态的稳定性这一效果。
此外，上述树脂可以含有聚乙烯和聚丙烯中的至少1种。
由此，为了防止二次电池的热失控，可以在适当的温度下开始上述无纺布的变形或熔融，从而将发电元件与外部端子之间的电流切断。
另外，可切断导通的部件可以包含由形状记忆合金形成的元件。
由此，在因内部短路等引起二次电池的温度上升时，由形状记忆合金形成的元件记忆要变形的形状，由此将夹持可切断导通的部件的两个部件之间的电流切断，从而能排除二次电池热失控的危险性。因此，能得到安全性高的二次电池。
这里，该形状记忆合金可以具有双向性。
由此，能构成具有可逆性的可切断导通的部件，该可切断导通的部件在因内部短路等放热反应而导致二次电池处于高温状态时，切断发电元件与外部端子之间的电流，在放热反应结束、二次电池返回到常温时，能使它们之间导通。
并且，这种形状记忆合金可以由钛和镍的合金构成。由此，能根据放热反应以较快的响应性切断电流。
此外，上述可切断导通的部件包含：主弹簧，其由形状记忆合金形成，自然长度因温度而改变；偏置弹簧，其以对抗所述主弹簧的弹力进行伸缩的方式被配置；由导体形成的端子棒，其包含夹于主弹簧与偏置弹簧之间的受力部，以向两弹簧的弹力平衡的位置移动的方式被施力，能沿轴向移动地被支撑。
根据该构成，通过使主弹簧根据温度伸缩而使端子棒移动，从而能根据温度转换二次电池的导通状态。另外，还可以获得如下效果：利用两弹簧的弹力对电极组朝向封口板或电池壳体的底部施力，从而能使发电元件和外部端子的导通状态稳定。
此外，可切断导通的部件还可以是包含薄板状部件的构成，该薄板状部件由形状记忆合金形成，且其形状根据温度在具有凸部的形状与比其更平坦的形状之间转换。
根据该构成，通过使薄板状部件的形状根据温度而改变，能根据温度来转换二次电池的导通状态。另外，还可以获得如下效果：利用具有凸部的薄板状部件的弹力对电极组朝向封口板或电池壳体的底部施力，从而能使发电元件和外部端子的导通状态稳定。
此外，可切断导通的部件还可以由含有树脂的各向异性导电材料构成。
根据该构成，在因内部短路等而引起剧烈的放热反应时，该放热能使各向异性导电材料熔融或变形，能切断电流。因此，能提高二次电池的安全性。
此时，若将由各向异性导电材料形成的可切断导通的部件以与电池壳体的内周部抵接定位的方式来构成，则无需可切断导通的部件的定位机构，能制成更简单的结构。优选可切断导通的部件与电池壳体的用于将封口板敛缝而缩小的部分抵接。由此，还能提高封口性。
此外，构成可切断导通的部件的各向异性导电材料可以由含有金属核的导电性填料和含有树脂的粘合剂构成。
在该构成中，由于在常温下金属核彼此接触，正极及负极的集电端子板与电池壳体或封口板导通，另一方面当二次电池的温度上升至规定温度以上时，粘合剂熔融或变形，而无法确保金属核彼此之间的接触，电流被切断。
此外，构成可切断导通的部件的各向异性导电材料还可以由含有实施了金属镀覆的树脂核的导电性填料和含有树脂的粘合剂构成。
在该构成中，由于在常温下导电性填料彼此之间接触，从而正极及负极的集电端子板与电池壳体或封口板导通，另一方面当二次电池的温度上升至规定温度以上时，树脂核和粘合剂中的至少一方因热而熔融或变形，从而无法确保导电性填料彼此之间的接触，电流被切断。
《实施方式1》
以下，参照附图对本发明的实施方式1进行说明。图1是表示本发明的实施方式1的二次电池所使用的电极组的概略构成的纵截面图。
电极组10通过将正极板3和负极板7在其间间隔隔膜8卷成漩涡状而构成，正极板3通过在长条带状正极集电体1的两面形成正极合剂层2而形成，负极板7通过在长条带状负极集电体5的两面形成负极合剂层6而形成。
正极集电体1在宽度方向的一端部(图的上端部)形成有未形成正极合剂层2而露出了质地的露出部分。负极集电体5在宽度方向的一端部(图的下端部)形成有未形成负极合剂层6而露出了质地的露出部分。这些露出部分向电极组10的一端侧和另一端侧(图的上侧和下侧)突出。
这里，正极合剂层2含有含锂复合氧化物作为活性物质。负极合剂层6含有能嵌入和脱嵌锂的材料作为活性物质。
正极集电体1的露出部分与配置在电极组10的一端侧的圆盘状正极集电端子板4多点连接。负极集电体5的露出部分与配置在电极组10的另一端侧的圆盘状负极集电端子板9多点连接。
图2和图3表示将正极集电端子板4与正极集电体1的露出部分连接的工序的一个例子。在图示例中，在向电极组10的一端侧突出的正极集电体1的露出部分处放置圆盘状正极集电端子板4，通过在焊枪17与正极集电子端子板4之间产生弧光18，在多个位点将正极集电端子板4与正极集电体1的露出部分焊接。焊接位点4a在正极集电端子板4上以放射状排列的方式形成。另外，在图示例中，通过弧焊而连接，但不限于此，也可以通过激光焊接将正极集电端子板4与正极集电体1的露出部分焊接。另外，将负极集电端子板9与负极集电体5的露出部分连接的工序也同样。
图4表示在有底圆筒状电池壳体11的内部收纳图1所示的带集电端子板的电极组10而构成的二次电池。
图示例的二次电池20构成为：以负极集电端子板9与电池壳体11的底部接触的方式，将电极组10插入电池壳体，在正极集电端子板4上设置由具有导电性的材料形成的碟形弹簧14。碟形弹簧14以压缩的状态配置于将电池壳体11的开口部封口并兼作外部端子的封口板12与正极集电端子板4之间。由此，碟形弹簧14与正极集电端子板4和封口板12两者压接，使正极集电端子板4与封口板12之间导通。另外，与电极组10一起封入电池壳体11中的规定量的非水电解液并未图示。
封口板12在周缘部安装有封口密封垫片13。以从该封口密封垫片13的上方将封口板12的周缘部敛缝的方式，将电池壳体11的开口端向内方向弯折，由此将电池壳体11的开口封口。
此外，碟形弹簧14利用由压缩产生的弹力，对上述带集电端子板的电极组10朝向电池壳体11的底部施力。由此，能确保负极集电端子板9和电池壳体11的导通状态。
图5A和5B表示碟形弹簧14的详细情况。图示例的碟形弹簧14构成为：具有弹力不因变形量而改变的不敏感带，使得无论电极组10等的尺寸误差或尺寸变化如何，均能以一定的弹力对上述带集电端子板的电极组10朝向电池壳体11的底部施力。
更具体而言，碟形弹簧14具有除去了深碟的底部的形状，即直径从一端侧(图5B的上侧)向另一端侧(图5B的下侧)变大的短筒形状。在碟形弹簧14的小径侧的开口部或内周部，以等间距沿圆周方向形成多个(图示为8个)狭缝15。
由此，如图6所示，碟形弹簧14的弹力-变形量特性曲线中出现即使碟形弹簧14的变形量改变、弹力也几乎不变的不敏感带C。
以在该不敏感带C的变形量的区域中利用碟形弹簧14对电极组10施力的方式，设定碟形弹簧14的自然长度和狭缝15的形状等，从而能一直以一定的弹力向电池壳体11的底部按压电极组10而不受电极组10等的尺寸误差和尺寸变化的影响。由此，能确保在正极集电端子板4和封口板12之间、以及在负极集电端子板9和电池壳体11之间的稳定的导通状态。
这里，作为碟形弹簧14的材质，可以使用不锈钢、碳素钢、工具钢、贝氏体钢以及磷青铜等。特别优选磷青铜。另外，还优选用具有高耐电压性的金属薄膜包覆这些材质的表面。例如，优选对碟形弹簧14的表面实施镍镀以及铬镀。由此，碟形弹簧14的耐电压性提高，能抑制因时常施加的电压导致的碟形弹簧14的经时劣化的加速。
此外，如图7所示，在与碟形弹簧14对置的部件上可以设置用于碟形弹簧14的定位的定位机构。图示例的定位机构构成为：在正极集电端子板4的与碟形弹簧14对置的面上，设置与碟形弹簧14的各狭缝15卡合的多个(图示例中为4个)定位用突起16。
通过设置这种定位机构，能防止碟形弹簧14的轴心从电极组10的轴心大幅度地左右偏移而导致其弹力作用于与电极组10的轴心偏移的位置。由此，能更稳定地确保二次电池的发电元件与外部端子的导通状态。
图8～图10表示本实施方式的碟形弹簧的变形例。
图8的碟形弹簧14A具有与上述碟形弹簧14相同的主体，在其大径侧的开口部或外周部等间距地设有多个(图示例中为8个)狭缝15A。
图9的碟形弹簧14B具有较小的平底部19的碟形状，在其外周部沿圆周方向等间距地形成有多个(图示例中为8个)长狭缝15B。
图10的碟形弹簧14C具有与上述碟形弹簧14和14A相同的主体，在其外周部以及内周部两方均等间距地设置同样数量(图示例中为8个)的狭缝15C。此外，在碟形弹簧14C的外周部以及内周部相互错位地形成狭缝15C。如上所述，通过在外周部和内周部设置狭缝15C，在与外周部及内周部两方的狭缝15C对应的位置上各设置多个定位用突起16，能使定位用突起16与外周部和内周部的两方的狭缝15C卡合。由此，能更准确地进行碟形弹簧的定位。
需要说明的是，本发明的碟形弹簧不限于这些，为了根据二次电池的尺寸使按压力和不敏感带的区域最佳化，可以任意设定狭缝的位置、形状、大小以及个数等。
图11～14表示本实施方式的二次电池的变形例。
图11的二次电池20A在负极集电端子板9与电池壳体11的底部之间压缩配置碟形弹簧14以及14A～14C中的任一种。这里，正极集电端子板4和封口板12不借助碟形弹簧而直接连接。
图12的二次电池20B在正极集电端子板4与封口板12之间以及在负极集电端子板9与电池壳体11的底部之间均压缩配置碟形弹簧14以及14A～14C中的任一种。
图13的二次电池20C在正极集电端子板4与封口板12之间以使各大径侧的开口部对置的方式压缩配置碟形弹簧14以及14A～14C中的任意两种。此时，使对置的各大径侧的开口部的端面形成为与碟形弹簧的轴垂直的面，从而能防止碟形弹簧相互之间的错位。
另外，也可以使2个碟形弹簧的各小径侧的开口部对置地配置，此时，使对置的各小径侧的开口部的端面形成为与碟形弹簧的轴垂直的面，也能防止碟形弹簧相互之间的错位。
也就是说，通过使直径相同侧的开口部对置，使相同形状的2个碟形弹簧沿伸缩方向排列配置，能将2个碟形弹簧重叠使用。
图14的二次电池20D在负极集电端子板4与电池壳体11的底部之间以各大径侧的开口部对置的方式压缩配置碟形弹簧14以及14A～14C中的任意2种。此时，通过使对置的各大径侧的开口部为平面，能防止碟形弹簧相互之间的错位。
以下，对本实施方式1的实施例进行说明。另外，本发明不限于以下的实施例。
《实施例1》
首先，将正极用的活性物质的钴酸锂100重量份、作为导电材料的乙炔黑2重量份、作为粘合材料的聚偏氟乙烯2重量份与适量的N-甲基-2-吡咯烷酮一起，在双臂式混炼机中搅拌混炼，制备正极用的合剂涂料。
接着，在由厚15μm的铝箔形成的长条带状正极集电体的两面上涂布上述制得的合剂涂料，干燥。由此，制得单面的正极合剂层的厚度为100μm的正极板的前体。然后，对该前体进行压制使总厚度为165μm。其结果是，单面的合剂层的厚度为75μm。接着，对压制后的上述前体进行剪切加工使其到达规定的尺寸，制作正极板。在制得的正极板的宽度方向的一端侧形成规定宽度的集电体的露出部分。
另外，将作为负极用的活性物质的人造石墨100重量份、作为粘合材料的苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶粒子的水分散液(固体成分40重量％)2.5重量份(按粘合材料的固体成分换算计为1重量份)、作为增稠剂的羧甲基纤维素1重量份与适量的水一起在双臂式混炼机中搅拌混炼，制备负极用的合剂涂料。
接着，在由厚10μm的铜箔形成的长条带状负极集电体的两面上涂布上述制得的合剂涂料，干燥。由此，制得单面的负极合剂层的厚度为110μm的负极板的前体。然后，对该前体进行压制使总厚度为180μm。其结果是，单面的负极合剂层的厚度为85μm。接着，对压制后的上述前体进行剪切加工使其到达规定的尺寸，制作负极板。在制得的负极板的宽度方向的一端侧形成规定宽度的集电体的露出部分。
使如上制得的正极板和负极板夹持厚20μm的隔膜并卷绕，裁剪成规定的长度，得到电极组。此时，正极板和负极板各自的集电体的露出部分在电极组的一端侧和另一端侧分别突出，构成电极组。
然后，将向电极组的一端侧突出的正极集电体的露出部分与圆盘形正极集电端子板在多个位点通过激光焊接而接合。另外，将向电极组的另一端侧突出的负极集电体的露出部分与圆盘形负极集电端子板在多个位点通过激光焊接而接合。
将接合了正极集电端子板以及负极集电端子板得到的电极组(以下称为带集电端子板的电极组)插入有底圆筒形电池壳体内，向该电池壳体内仅注入规定量的电解液(未图示)，该电解液通过在由碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)以及碳酸甲乙酯(MEC)形成的混合溶剂中溶解了1M的LiPF6而得到。
接着，在正极集电端子板上载置形状与图5A和图5B所示的碟形弹簧14相同的碟形弹簧后，利用在周缘部安装了密封垫片的封口板将电池壳体的开口部封口。这里，碟形弹簧的材质为磷青铜，对其表面实施了镍镀。
此外，关于碟形弹簧，使设置在正极集电端子板的与封口板对置的面上的4个定位用突起分别与狭缝逐个卡合，进行定位。
如上所述，在本实施例1中，制作100个锂离子二次电池作为评价对象的二次电池。
《实施例2》
首先，与实施例1同样地制作带集电端子板的电极组。另外，制作形状与图8所示的碟形弹簧14A相同的碟形弹簧。碟形弹簧的材质、自然长度以及变形量的不敏感带的区域与实施例1的碟形弹簧相同。
接着，将上述碟形弹簧以大径侧的开口部与电池壳体的底部接触的方式插入电池壳体。然后，将上述带集电端子板的电极组以使负极集电端子板与上述碟形弹簧的小径侧的开口部接触的方式插入电池壳体。然后，向电池壳体注入与实施例1相同的电解液。然后，使在周缘部附设有密封垫片的封口板与正极集电端子板接触，与实施例1同样地利用该封口板将电池壳体的开口部封口。由此，借助被压缩的碟形弹簧将负极集电端子板与电池壳体连接，另一方面利用碟形弹簧的弹力使封口板与正极集电端子板压接而连接，构成锂离子二次电池。
这里，关于上述碟形弹簧，使设置在负极集电端子板的与电池壳体对置的面上的4个定位用突起分别与狭缝逐个卡合，进行定位。
如上所述，制作100个锂离子二次电池，作为评价对象的二次电池。
《实施例3》
首先，与实施例1同样地制作带集电端子板的电极组。另外，制作形状与图5A和5B所示的碟形弹簧14相同的第1碟形弹簧。第1碟形弹簧的材质与实施例1的碟形弹簧相同。此外，制作形状与图8所示的碟形弹簧14A相同的第2碟形弹簧。第2碟形弹簧的材质与实施例1的碟形弹簧相同。
接着，将上述第2碟形弹簧以大径侧的开口部与电池壳体的底部接触的方式插入电池壳体。然后，将上述带集电端子板的电极组以使负极集电端子板与上述第2碟形弹簧的小径侧的开口部接触的方式插入电池壳体。然后，向电池壳体11注入与实施例1相同的电解液。
接着，将上述第1碟形弹簧以大径侧的开口部与正极集电端子板接触的方式插入电池壳体。然后，以使在周缘部附设有密封垫片的封口板与上述第1碟形弹簧的小径侧的开口部接触的方式，与实施例1同样地利用该封口板将电池壳体的开口部封口。由此，借助被压缩的第2碟形弹簧将负极集电端子板与电池壳体连接，同时利用被压缩的第1碟形弹簧将封口板与正极集电端子板连接，构成锂离子二次电池。
此外，配置于封口板与正极集电端子板之间的第2碟形弹簧使设置在正极集电端子板的与封口板对置的面上的4个定位用突起分别与狭缝逐个卡合，进行定位。配置于负极集电端子板与电池壳体的底部之间的第1碟形弹簧使设置在负极集电端子板的与电池壳体的底部对置的面上的4个定位用突起分别与狭缝逐个卡合，进行定位。
如上所述，制作100个锂离子二次电池，作为评价对象的二次电池。
《实施例4》
首先，与实施例1同样地制作带集电端子板的电极组。另外，制作2个形状与图5A和5B所示的碟形弹簧14相同的碟形弹簧。该碟形弹簧的材质、自然长度以及不敏感带的区域与实施例3的第1碟形弹簧相同。其大径侧的开口部的端面形成为与轴垂直的平面。
接着，将该带集电端子板的电极组以使负极集电端子板与底部接触的方式插入电池壳体。然后，向电池壳体11注入与实施例1相同的电解液。然后，将上述碟形弹簧之一以使小径侧的开口部与正极集电端子板接触的方式插入电池壳体。
接着，将另一上述碟形弹簧以使其与上一碟形弹簧的大径侧的开口部彼此相对置的方式插入电池壳体。然后，以使在周缘部附设有密封垫片的封口板与第2个上述碟形弹簧的小径侧的开口部接触的方式，与实施例1同样地利用该封口板将电池壳体的开口部封口。由此，使负极集电端子板与电池壳体直接接触而连接，另一方面利用被压缩的2个碟形弹簧使封口板与正极集电端子板连接，构成锂离子二次电池。
另外，与正极集电端子板接触配置的碟形弹簧使与设置在正极集电端子板的与封口板对置的面上的4个定位用突起分别与狭缝逐个卡合，进行定位。在该碟形弹簧上重叠配置的碟形弹簧使与设置在封口板的与正极集电端子板对置的面上的4个定位用突起分别与狭缝逐个卡合，进行定位。
如上所述，在本实施例4中，制作100个锂离子二次电池，作为评价对象的二次电池。
《实施例5》
首先，与实施例1同样地制作带集电端子板的电极组。另外，制作2个形状与图5A和5B所示的碟形弹簧14相同的碟形弹簧。该碟形弹簧的材质、自然长度以及不敏感带的区域与实施例3的第1碟形弹簧相同。其大径侧的开口部端面形成为与轴垂直的平面。
接着，将上述碟形弹簧之一以使大径侧的开口部与底部接触的方式插入电池壳体。然后，将另一上述碟形弹簧以使其与上一碟形弹簧的大径侧的开口部彼此相对置的方式插入电池壳体。然后，将上述带集电端子板的电极组以使负极集电端子板与第2个碟形弹簧的小径侧的开口部接触的方式插入电池壳体。
然后，向电池壳体11注入与实施例1相同的电解液。之后，以使在周缘部附设有密封垫片的封口板与第2个上述碟形弹簧的小径侧的开口部接触的方式，与实施例1同样地利用该封口板将电池壳体的开口部封口。由此，借助被压缩的2个碟形弹簧将负极集电端子板与电池壳体连接，另一方面使封口板与正极集电端子板直接接触地连接，构成锂离子二次电池。
另外，与正极集电端子板接触配置的碟形弹簧使与设置在正极集电端子板的与封口板对置的面上的4个定位用突起分别与狭缝逐个卡合，进行定位。在该碟形弹簧上重叠配置的碟形弹簧使与设置在封口板的与正极集电端子板对置的面上的4个定位用突起分别与狭缝逐个卡合，进行定位。
如上所述，在本实施例5中，制作100个锂离子二次电池，作为评价对象的二次电池。
《评价》
对上述实施例1～5的各100个二次电池进行2次初期充放电后，测定在45℃的环境下放置7天后的内阻。其结果是，内阻在任一电池中均约为10mΩ，未发现发生了导通不良的电池。
然后，对这些二次电池，在作为一个评价例进行下述的循环劣化评价后，未发现二次电池的循环劣化，所述循环劣化评价是在进行了500个循环的充放电时容量下降大于50％时判定为二次电池劣化。另外，将进行了该循环劣化评价后的二次电池全部解体，将电极组解开，检查有无锂的析出或电极合剂层的脱落，结果均未发现这些不良情况。
可认为以上结果是因为：在上述实施例1～5中，使用1个或2个在变形量的规定区域具有弹力几乎不变的不敏感带的碟形弹簧，利用其弹力确保正极集电端子板与封口板之间或负极集电端子板与电池壳体的底部之间的导通状态。
这是因为通过使用这种碟形弹簧，即使电极组等出现了尺寸不均或尺寸变化时，也能一直以一定的弹力按压电极组，确保正极集电端子板与封口板之间或负极集电端子板与电池壳体的底部之间的导通状态。
另外，在上述实施方式1及其各实施例中，以碟形弹簧的轴心位于电极组的中央的方式配置碟形弹簧，但本发明不限于此。例如，在大型圆筒形二次电池的情况下，也可以沿电极组的圆周方向排列配置多个碟形弹簧。
《实施方式2》
接着，对本发明的实施方式2进行说明。
图15表示本发明的实施方式2的二次电池的概略构成。图示例的二次电池20E构成为：将成形成环状的由具有导电性的纤维的无纺布构成的可切断导通的部件21，以使一端面与正极集电端子板4接触、使另一端面与封口板12接触的方式，配置在正极集电端子板4与封口板12之间。
根据该构成，通常的情况下，正极集电端子板4与封口板12借助可切断导通的部件21而连接，另一方面当发生短路而使可切断导通的部件21的温度变为高温时，可切断导通的部件21的纤维软化或熔融，其弹性丧失，无法维持夹持它的两部件的导通状态，其间的电流被切断。由此，能排除因内部短路等引起的二次电池热失控的危险性。因此，二次电池的安全性提高。
这里，构成可切断导通的部件21的无纺布可以由表面涂布了金属的树脂制纤维构成。树脂优选为聚乙烯或聚丙烯。此外，还可以使用具有耐电解液性、热变形开始温度或熔点为100～170℃、优选为110～150℃的热塑性树脂或合成橡胶。
另外，无纺布的表面的涂布优选为电阻小的镀金。但是，只要是具有导电性的金属的涂布即可，例如还可以是镍镀。
图16和图17表示本实施方式2的变形例。
在图16所示的二次电池20F中，在负极集电端子板9与电池壳体11的底部之间，以使一端面与负极集电端子板9接触、使另一端面与电池壳体11的底部接触的方式，配置由具有导电性的无纺布构成的环状的可切断导通的部件21。在环状的可切断导通的部件21的中空部中配置用于对可切断导通的部件21进行定位的圆盘状绝缘体15。这里，绝缘体15的厚度比可切断导通的部件21的厚度小。
在图17所示的二次电池20G中，在正极集电端子板4与封口板12之间、以及在负极集电端子板9与电池壳体11的底部之间均配置有可切断导通的部件21。在配置于负极集电端子板9与电池壳体11的底部之间的可切断导通的部件21的中空部配置有用于定位的圆盘状绝缘体15。
以下，对与本实施方式2相关的实施例进行说明。另外，本发明不限于以下的实施例。
《实施例6》
首先，与实施例1同样地制作带集电端子板的电极组。将经镀金处理的由聚乙烯形成的纤维形成厚2mm的环状部件，制作可切断导通的部件。
接着，将上述带集电端子板的电极组以使负极集电端子板与底部接触的方式插入电池壳体。然后，向电池壳体注入与实施例1相同的电解液。然后，将上述可切断导通的部件以与正极集电端子板接触的方式插入电池壳体。然后，以使周缘部安装有密封垫片的封口板与可切断导通的部件接触的方式，利用该封口板与实施例1同样地将电池壳体的开口部封口。如此操作，将正极集电端子板与封口板通过可切断导通的部件进行连接，另一方面使负极集电端子板与电池壳体的底部直接接触而连接，构成锂离子二次电池。
如上所述，制作100个作为评价对象的锂离子二次电池。
《实施例7》
首先，与实施例1同样地制作带集电端子板的电极组。将经镀金处理的由聚乙烯形成的纤维形成厚2mm的环状部件，制作可切断导通的部件。接着，在该可切断导通的部件的中空部中插入圆盘状的由聚四氟乙烯形成的绝缘体。
接着，将该可切断导通的部件以与底部接触的方式插入电池壳体。然后，将上述带集电端子板的电极组以使负极集电端子板与上述可切断导通的部件接触的方式插入电池壳体。然后，向电池壳体注入与实施例1相同的电解液。然后，以使在周缘部安装有密封垫片的封口板与正极集电端子板接触的方式，利用该封口板与实施例1同样地将电池壳体的开口部封口。如此操作，使正极集电端子板与封口板直接接触而连接，另一方面使负极集电端子板与电池壳体的底部通过可切断导通的部件而连接，构成锂离子二次电池。
如上所述，制作100个作为评价对象的锂离子二次电池。
《实施例8》
首先，与实施例1同样地制作带集电端子板的电极组。此外，将经镀金处理的由聚乙烯形成的纤维形成厚2mm的环状部件，制作可切断导通的部件。接着，在该可切断导通的部件的中空部中插入圆盘状的由聚四氟乙烯形成的绝缘体。
接着，将该可切断导通的部件以与底部接触的方式插入电池壳体。然后，将上述带集电端子板的电极组以使负极集电端子板与上述可切断导通的部件接触的方式插入电池壳体。然后，向电池壳体注入与实施例1相同的电解液。然后，将另一上述可切断导通的部件以与正极集电端子板接触的方式插入电池壳体。然后，以使在周缘部安装有密封垫片的封口板与正极集电端子板接触的方式，利用该封口板与实施例1同样地将电池壳体的开口部封口。如此操作，将正极集电端子板与封口板之间以及负极集电端子板与电池壳体的底部之间通过可切断导通的部件连接，构成锂离子二次电池。
如上所述，制作100个作为评价对象的锂离子二次电池。
《评价》
对上述实施例6～8的各100个二次电池进行如下内容的试验：进行2次初期充放电后，测定在45℃的环境下放置7天后的内阻。其结果是，内阻在任一电池中均约为10mΩ，未发现发生了导通不良的电池。
然后，从这些测定了内阻的二次电池中取出10个，对这些二次电池进行循环劣化评价。更具体而言，作为一个评价例，进行循环劣化评价，该循环劣化评价将进行了500个循环的充放电后容量下降大于50％的情况作为判定基准。其结果是，不存在确认为循环劣化的二次电池。另外，将进行了该循环劣化评价后的二次电池全部解体，将电极组解开，检查有无锂的析出或电极合剂层的脱落，结果不存在产生了这些不良情况的二次电池。
然后，从上述测定了内阻的二次电池中另取出10个，对这些二次电池进行如下内容的试验：在110℃的环境下保存2小时后，测定电压。其结果是，在任一个二次电池中几乎均未检测到电压。该结果证实：当二次电池的温度上升至规定温度以上时，电流不流过由导电性无纺布形成的可切断导通的部件，发电元件与外部端子之间的电流被切断。
更详细而言，在110℃的高温状态下，可切断导通的部件21中的纤维形态的聚乙烯熔融，弹性丧失，无法确保导通接触，从而电流被切断。
《实施方式3》
接着，说明本发明的实施方式3。
在图18所示的二次电池20H中，在封口板12与正极集电端子板4之间配置有使用了由形状记忆合金形成的元件的多个、例如3个以上的可切断导通的部件21A。
图19和图20表示可切断导通的部件21A的详细情况。图示例的可切断导通的部件21A通过在由铝等金属形成的壳体32中收纳由使用了形状记忆合金的螺旋弹簧所形成的主弹簧28和由普通的金属螺旋弹簧所形成的偏置弹簧30和端子棒31而构成。主弹簧28和偏置弹簧30沿伸缩方向排列配置。
主弹簧28例如由利用钛和镍的合金形成的双向性的形状记忆合金来构成。端子棒31通过形成于壳体32的一端侧的管状轴插通部27和设于壳体32的另一端侧的未图示的轴插通孔以能轴向变位的方式被支撑。
此外，在端子棒31上固定有配置于主弹簧28与偏置弹簧30之间的受力板29，以受力板29受到的来自各弹簧的力达到平衡的方式使端子棒31沿轴向移动。
图19表示二次电池的温度为常温时的可切断导通的部件21A的动作状态。在该动作状态下，主弹簧28的形状以主弹簧28的自然长度变短的方式发生变化，端子棒31向正极集电端子板4(或负极集电端子板9)的方向移动，端子棒31的一端部与正极集电端子板4(或负极集电端子板9)接触。此时，端子棒31的另一端部通过轴插通部27与封口板连接。由此，正极集电端子板4与封口板12通过可切断导通的部件21A而连接。
图20表示二次电池2的温度为高温(例如100℃以上的温度)时的可切断导通的部件21A的动作状态。在该动作状态中，主弹簧28的形状以主弹簧28的自然长度变长的方式发生变化，使端子棒31从正极集电端子板4分离。由此，正极集电端子板4与封口板12之间的电连接被切断。
图21～图24表示本实施方式3的变形例。该变形例的可切断导通的部件21B是通过在由具有导电性的圆形膜所形成的基板36上粘贴由形状记忆合金所形成的薄膜38而构成的隔膜式(diaphragm)元件。作为基板36，可以使用在聚酰亚胺上形成了导电性薄膜的膜、或铝箔。形状记忆合金使用具有双向性的形状记忆合金。
图21和图22表示二次电池的温度为常温时可切断导通的部件21B的动作状态。在该动作状态中，薄膜38的中央部为膨胀的形状，使可切断导通的部件21B与正极集电端子板4以及封口板12两者接触。由此，正极集电端子板4与封口板12通过可切断导通的部件21B连接。
图23和图24表示二次电池的温度为高温(例如100℃以上的温度)时的可切断导通的部件21B的动作状态。在该动作状态下，由于薄膜38成为更平坦的形状，从而成为可切断导通的部件21B与封口板12不接触的状态。由此，正极集电端子板4与封口板12之间的电流被切断。
图25和图26所示为本实施方式3的另一变形例。
在图25所示的二次电池20I中，上述可切断导通的部件21A或21B配置在负极集电端子板9与电池壳体11的底部之间。在图26所示的二次电池20J中，上述可切断导通的部件21A或21B配置在正极集电端子板4与封口板12之间以及负极集电端子板9与电池壳体11的底部之间。
以下，对本实施方式3的实施例进行说明。另外，本发明不限于以下的实施例。
《实施例9》
首先，与实施例1同样地制作带集电端子板的电极组。此外，制作与图19和图20所示的结构相同的可切断导通的部件。这里，构成主弹簧的形状记忆合金由钛和镍的合金构成。
接着，将上述带集电端子板的电极组以使负极集电端子板与底部接触的方式插入电池壳体。然后，向电池壳体注入与实施例1相同的电解液。然后，以使端子棒的一端部与正极集电端子板接触的方式向电池壳体插入4个上述可切断导通的部件。然后，以使在周缘部安装有密封垫片的封口板与轴插通部接触的方式，利用该封口板与实施例1同样地将电池壳体的开口部封口。如此操作，将正极集电端子板与封口板通过可切断导通的部件连接，另一方面使负极集电端子板与电池壳体直接接触而连接，构成锂离子二次电池。
如上所述，制作100个作为评价对象的锂离子二次电池。
《实施例10》
首先，与实施例1同样地制作带集电端子板的电极组。此外，制作与图19和图20所示的结构相同的可切断导通的部件。这里，构成主弹簧的形状记忆合金由钛和镍的合金构成。
接着，以轴插通部为底侧、使该轴插通部与电池壳体的底部接触的方式，将4个上述可切断导通的部件插入电池壳体。然后，将上述带集电端子板的电极组以使负极集电端子板与上述可切断导通的部件的端子棒的一端部接触的方式插入电池壳体。然后，向电池壳体注入与实施例1相同的电解液。然后，以使在周缘部安装有密封垫片的封口板与正极集电端子板接触的方式，利用该封口板与实施例1同样地将电池壳体的开口部封口。如此操作，使正极集电端子板与封口板直接接触而连接，另一方面使负极集电端子板与电池壳体通过可切断导通的部件而连接，构成锂离子二次电池。
如上所述，制作100个作为评价对象的锂离子二次电池。
《实施例11》
首先，与实施例1同样地制作带集电端子板的电极组。此外，制作与图21～图24所示的结构相同的第1可切断导通的部件。这里，构成薄膜的形状记忆合金由钛和镍的合金构成。另外，制作与图19和图20所示的结构相同的第2可切断导通的部件。这里，构成主弹簧的形状记忆合金由钛和镍的合金构成。
接着，以将薄膜的膨胀部位于开口侧、使基板与电池壳体的底部接触的方式，将4个上述第1可切断导通的部件插入电池壳体。然后，将上述带集电端子板的电极组以使负极集电端子板与上述第1可切断导通的部件的薄膜的膨胀部接触的方式插入电池壳体。然后，向电池壳体注入与实施例1相同的电解液。然后，以将轴插通部位于开口侧、使端子棒的一端部与正极集电端子板接触的方式，将4个上述第2可切断导通的部件插入电池壳体。然后，以使在周缘部安装有密封垫片的封口板与上述第2可切断导通的部件的轴插通部接触的方式，利用该封口板与实施例1同样地将电池壳体的开口部封口。如此操作，将正极集电端子板与封口板通过上述第2可切断导通的部件连接，另一方面将负极集电端子板与电池壳体通过上述第1可切断导通的部件连接，构成锂离子二次电池。
如上所述，制作100个作为评价对象的锂离子二次电池。
《评价》
对上述实施例6～8的各100个二次电池进行如下内容的试验：进行2次初期充放电后，测定在45℃的环境下放置7天后的内阻。其结果是，内阻在任一电池中均约为10mΩ，未发现发生了导通不良的电池。
然后，从这些测定了内阻的二次电池中取出10个二次电池，对这些二次电池进行循环劣化评价。更具体而言，作为一个评价例，将在进行了500个循环的充放电后容量下降大于50％的情况作为判定基准，进行循环劣化评价。其结果是，不存在确认了循环劣化的二次电池。另外，将进行了该循环劣化评价后的二次电池全部解体，将电极组解开，检查有无锂的析出或电极合剂层的脱落，结果不存在出现了这些不良情况的二次电池。
然后，从上述测定了内阻的二次电池中另取出10个二次电池，将这些二次电池在110℃的环境下保存2小时后，测定端子间电压，结果在任一个二次电池中几乎均未检测到电压。接着，将这些锂离子二次电池放置到温度回复到室温，然后测定端子间电压，结果任一个二次电池均回复至初期电压，且内阻均约为10mΩ左右。
该结果证实：在110℃的高温状态下，上述第1和第2可切断导通的部件以将二次电池的发电元件与外部端子之间的电流切断的方式进行动作。另外，其后二次电池的温度回复到常温时，上述第1和第2可切断导通的部件以使二次电池的发电元件与外部端子导通的方式进行动作。
更详细而言，可以认为在实施例9中，在110℃的高温状态下由形状记忆合金形成的主弹簧以自然长度增加的方式发生变形，从而使可切断导通的部件的总长变短，正极集电端子板与封口板之间的电流被切断。另一方面，在室温状态下，可切断导通的部件的总长回复到原长，从而使正极集电端子板与封口板之间导通。
在实施例10中，在110℃的高温状态下由形状记忆合金形成的主弹簧以自然长度增加的方式发生变形，从而使可切断导通的部件的总长变短，正极集电端子板与封口板之间的电流被切断。另一方面，在室温状态下，可切断导通的部件的总长回复到原长，从而使正极集电端子板与封口板之间导通。
在实施例11中，在110℃的高温状态下由形状记忆合金形成的薄膜以厚度减少的方式发生变形，从而使发电元件与外部端子之间的电流被切断。另外，在110℃的高温状态下由形状记忆合金形成的主弹簧以自然长度增加的方式发生变形，从而使可切断导通的部件的总长变短，正极集电端子板与封口板之间的电流被切断。
另一方面，在室温状态下，由形状记忆合金形成的薄膜以厚度增加的方式发生变形，从而使发电元件与外部端子之间导通。另外，在室温状态下，可切断导通的部件的总长回复到原长，从而使正极集电端子板与封口板之间导通。
《实施方式4》
接着，说明本发明的实施方式4。图27表示本发明的实施方式4的二次电池。图示例的二次电池20K通过在正极集电端子板4与封口板12之间配置成形成环状的由各向异性导电材料形成的可切断导通的部件21C而构成。
环状的可切断导通的部件21C具有仅在高度方向(厚度方向)导电、在宽度方向(径向)不导电的结构，通过一端面与正极集电端子板4接触、另一端面与封口板12接触，将正极集电端子板4与封口板12连接。
更详细而言，构成可切断导通的部件21C的各向异性导电材料可以通过将由金属核构成的导电性填料或对树脂核实施了金属镀覆而构成的导电性填料分散在由树脂形成的粘合剂中而构成。
这里，作为构成导电性填料的金属核，可以使用粒状或纤维状的金属。当由单质金属构成该金属核时，优选使用耐电压性优异的镍。另外，为了降低电阻值，可以对金属核的表面实施镀金等。
此外，当导电性填料含有树脂核时，可以通过对该树脂核的表面实施金属镀覆来赋予导电性。从减小电阻值的观点出发，该金属镀覆优选为镀金。此外，该树脂核的原材料和粘合剂的原材料优选为具有耐电解液性、热变形温度或熔点为100～170℃、优选为110～150℃的热塑性树脂或合成橡胶。
图28～30所示为本实施方式4的变形例。图28所示的二次电池20L使由各向异性导电材料形成的环状可切断导通的部件21C的外周部与电池壳体11的开口部附近的收缩部42抵接，进行可切断导通的部件21C的定位。这里，为了能使电池壳体11的开口端向内方弯折、从密封垫片13的上方将封口板12的周缘部敛缝，收缩部42设置在比该开口端略偏向底侧的位置。即，封口板12的周缘部夹持于收缩部42与弯折的电池壳体11的开口端壁之间，从而封口板12被固定在电池壳体11的开口部中。
环状的可切断导通的部件21C由于仅在厚度方向导电、在径向不导电，因此如上所述，可以通过使外周部与电池壳体11的内周面抵接来定位。另外，通过使可切断导通的部件21C与收缩部42抵接，封口板12对电池壳体11的封口性也提高，产生漏液的危险性减小。
此外，图29所示的二次电池20M通过在负极集电端子板9与电池壳体11的底部之间配置上述由各向异性导电材料形成的可切断导通的部件21C而构成。可切断导通的部件21C通过一端面与正极集电端子板4接触、另一端面与封口板12接触而将负极集电端子板9与电池壳体11连接。
如上所述，通过在负极集电端子板9与电池壳体11的底部之间配置可切断导通的部件21C，能简化二次电池的电池壳体11的封口部分附近的结构。由此，能提高二次电池的容量。
此外，图30所示的二次电池20N通过在正极集电端子板4与封口板12之间以及在负极集电端子板9与电池壳体11的底部之间均配置上述由各向异性导电材料形成的可切断导通的部件21C而构成。
电池壳体11的开口部侧的可切断导通的部件21C通过一端面与正极集电端子板4接触、另一端面与封口板12接触，将正极集电端子板4与封口板12连接。另外，电池壳体11的底部侧的可切断导通的部件21C通过一端面与负极集电端子板4接触、另一端面与电池壳体11的底部接触，将负极集电端子板9与电池壳体11连接。
如上所述，通过在正极集电端子板4与封口板12之间以及在负极集电端子板9与电池壳体11的底部之间配置可切断导通的部件21C，在二次电池的温度异常上升的情况下，能更可靠地切断二次电池的发电元件与外部端子之间的电流。由此，能进一步提高二次电池的安全性。
此外，在上述实施方式中，采用如下构成：各向异性导电材料的导电性填料的树脂核以及粘合剂中的至少一方受热软化或熔融，可切断导通的部件21C将电流切断。但不限于此结构。例如，设置成通过热使树脂核和粘合剂的至少一方发泡或收缩而使导电性消失的结构也同样可以。
另外，在上述实施例1～4中，各向异性导电材料14a、14b、14c均采用环状的形状，但不限于此，只要是能与上述集电端子板4、8以及电池壳体11或封口板12均一接触的形状即可，例如使用在环状的橡胶弹性体中埋入多个圆筒状各向异性导电材料而得到的结构、或在环状树脂支架中埋入多个圆筒状各向异性导电材料而得到的结构、或用树脂连接材料将多个圆筒状各向异性导电材料连结而得的结构等也同样可以。
以下，对本实施方式4的实施例进行说明。另外，本发明不限于以下的实施例。
《实施例12》
首先，与实施例1同样地制作带集电端子板的电极组。另外，将通过对聚苯乙烯核进行镀金处理而构成的导电性填料分散在由聚酯形成的粘合剂中，由此来制作厚2mm的环状的由各向异性导电材料形成的可切断导通的部件。
接着，将上述带集电端子板的电极组以使负极集电端子板与底部接触的方式插入电池壳体。然后，向电池壳体注入与实施例1相同的电解液。然后，将上述可切断导通的部件以使一端面与正极集电端子板接触的方式插入电池壳体。然后，以使在周缘部安装有密封垫片的封口板与可切断导通的部件的另一端面接触的方式，利用该封口板与实施例1同样地将电池壳体的开口部封口。如此操作，将正极集电端子板与封口板通过可切断导通的部件连接，使负极集电端子板与电池壳体直接接触而连接，构成锂离子二次电池。
如上所述，制作100个作为评价对象的锂离子二次电池。
《实施例13》
首先，与实施例1同样地制作带集电端子板的电极组。另外，将通过对聚甲基丙烯酸甲酯核进行镀金处理而构成的导电性填料分散在由聚酰胺形成的粘合剂中，由此来制作厚2mm的环状的由各向异性导电材料形成的可切断导通的部件。这里，该可切断导通的部件的外径按与用于将封口板的周缘部敛缝而将电池壳体的开口部封口的收缩部抵接的方式来设定。
接着，将上述带集电端子板的电极组以使负极集电端子板与底部接触的方式插入电池壳体。然后，向电池壳体注入与实施例1相同的电解液。然后，将上述可切断导通的部件以一端面与正极集电端子板接触的方式插入电池壳体。然后，以使在周缘部安装有密封垫片的封口板与可切断导通的部件的另一端面接触、使上述收缩部与可切断导通的部件的外周部接触的方式，利用该封口板与实施例1同样地将电池壳体的开口部封口。如此操作，将正极集电端子板与封口板通过可切断导通的部件连接，使负极集电端子板与电池壳体直接接触而连接，构成锂离子二次电池。
如上所述，制作100个作为评价对象的锂离子二次电池。
《实施例14》
首先，与实施例1同样地制作带集电端子板的电极组。另外，将通过对镍核进行镀金处理而成的导电性填料分散在由聚乙烯形成的粘合剂中，由此来制作厚2mm的环状的由各向异性导电材料形成的可切断导通的部件。而且，在环状的可切断导通的部件的中空部中插入圆盘状的由聚四氟乙烯形成的绝缘体。
接着，将上述可切断导通的部件以使一端面与电池壳体的底部接触的方式插入电池壳体。然后，将上述带集电端子板的电极组以使负极集电端子板与上述可切断导通的部件的另一端面接触的方式插入电池壳体。然后，向电池壳体注入与实施例1相同的电解液。然后，以使在周缘部安装有密封垫片的封口板与正极集电端子板接触的方式，利用该封口板将电池壳体的开口部进行激光封口。如此操作，使正极集电端子板与封口板直接接触而连接，使负极集电端子板与电池壳体通过可切断导通的部件而连接，构成锂离子二次电池。
如上所述，制作100个作为评价对象的锂离子二次电池。
《实施例15》
首先，与实施例1同样地制作带集电端子板的电极组。另外，将通过对聚甲基丙烯酸甲酯核进行镀金处理而构成的导电性填料分散在由聚酰胺形成的粘合剂中，由此来制作厚2mm的环状的由各向异性导电材料形成的第1可切断导通的部件。这里，该可切断导通的部件的外径按与用于将封口板的周缘部敛缝而将电池壳体的开口部封口的收缩部抵接的方式来设定。另外，将通过对镍核进行镀金处理而成的导电性填料分散在由聚乙烯形成的粘合剂中，由此来制作厚2mm的环状的由各向异性导电材料形成的第2可切断导通的部件。而且，在环状的上述第2可切断导通的部件的中空部中插入圆盘状的由聚四氟乙烯形成的绝缘体。
接着，将上述第2可切断导通的部件以使一端面与电池壳体的底部接触的方式插入电池壳体。然后，将上述带集电端子板的电极组以使负极集电端子板与上述可切断导通的部件的另一端面接触的方式插入电池壳体。然后，向电池壳体注入与实施例1相同的电解液。
接着，将上述第1可切断导通的部件以使一端面与正极集电端子板接触的方式插入电池壳体。然后，以使在周缘部安装有密封垫片的封口板与上述第1可切断导通的部件的另一端面接触的方式，利用该封口板与实施例1同样地将电池壳体的开口部封口。如此操作，将正极集电端子板与封口板通过可切断导通的部件进行连接的同时，使负极集电端子板与电池壳体通过可切断导通的部件进行连接，构成锂离子二次电池。
如上所述，制作100个作为评价对象的锂离子二次电池。
《评价》
对上述实施例6～8的各100个二次电池进行如下内容的试验：进行2次初期充放电后，测定在45℃的环境下放置7天后的内阻。其结果是，内阻在任一电池中均约为10mΩ，未发现发生了导通不良的电池。
然后，从这些测定了内阻的二次电池取出10个二次电池，对这些二次电池进行循环劣化评价。更具体而言，作为一个评价例，将进行了500个循环的充放电后容量下降大于50％的情况作为判定基准，进行循环劣化评价。其结果是，不存在确认了循环劣化的二次电池。另外，将进行了该循环劣化评价后的二次电池全部解体，将电极组解开，检查有无锂的析出或电极合剂层的脱落，结果不存在发生了这些不良情况的二次电池。
然后，从上述测定了内阻的二次电池中另取出10个二次电池，将这些二次电池在110℃的环境下保存2小时后，测定端子间电压，结果在任一个二次电池中几乎均未检测到电压。
该结果证实：在各实施例12～15中，可切断导通的部件正常工作，二次电池的发电元件与外部端子之间的电流被切断。
更详细而言，在实施例12中，可以认为在110℃的高温状态下，各向异性导电材料中的聚苯乙烯核发生热变形，无法确保导电性填料彼此之间的导通接触，从而电流被切断。
此外，在实施例13中，可以认为在110℃的高温状态下，各向异性导电材料中的聚甲基丙烯酸甲酯核发生热变形，无法确保导电性填料彼此之间的导通接触，从而电流被切断。
此外，在实施例14中，可以认为在110℃的高温状态下，各向异性导电材料中的聚乙烯熔融，无法确保作为导电性填料的镍核彼此之间的导通接触，从而电流被切断。
此外，在实施例15中，可以认为在110℃的高温状态下，各向异性导电材料中的聚甲基丙烯酸甲酯核发生热变形，无法确保导电性填料彼此之间的接触，且各向异性导电材料中的聚乙烯熔融，无法确保作为导电性填料的镍核彼此之间的导通接触，从而电流被切断。
本发明的二次电池无需集电引线而使电池结构简化，同时还能使集电端子板与电池壳体或封口板的导通状态稳定，能得到可靠性高的非水系二次电池。另外，还能防止因内部短路等引起的热失控。因此，能用作无线电动工具、动力辅助自行车、以及混合式汽车等耐振动性和耐冲击性强且需要大电流的动力源。

Claims (17)

1.一种二次电池，其具备：
电极组，其包含正极板和负极板、以及夹于所述正极板和负极板之间的隔膜，并通过将这些正极板、负极板以及隔膜卷成漩涡状或层叠而构成，所述正极板和负极板通过在长条带状的集电体的两面或单面形成由含有活性物质的电极用合剂形成的合剂层、并在所述集电体的宽度方向的一端部形成所述集电体的质地露出的露出部分而构成；
正极集电端子板，其配置在所述电极组的一端侧，与所述正极板的集电体的所述露出部分连接；
负极集电端子板，其配置在所述电极组的另一端侧，与所述负极板的集电体的所述露出部分连接；
电解液；
电池壳体，其具有开口部，与所述正极集电端子板以及负极集电端子板中的一个集电端子板连接，并收纳所述电极组、正极集电端子板、负极集电端子板以及电解液；
封口板，其与所述正极集电端子板以及负极集电端子板中的另一个集电端子板连接，并在与所述电池壳体绝缘的状态下将其开口部封口；
1个或多个弹性部件，其具有导电性，配置在所述电池壳体与所述一个集电端子板之间以及所述封口板与所述另一个集电端子板之间中的至少一方，使夹持该弹性部件的两个部件导通，并对所述电极组朝向所述电池壳体或所述封口板施力，所述弹性部件具有弹力不因变形量而增减的不敏感带。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其中，所述弹性部件由在周缘部具有狭缝的碟形弹簧构成。
3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其中，所述弹性部件被铬以及镍中的至少1种金属被覆。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的二次电池，其中，所述正极集电端子板以及负极集电端子板中的至少一方具有与所述碟形弹簧的狭缝卡合的凸部。
5.一种二次电池，其具备：
电极组，其包含正极板和负极板、以及夹于所述正极板和负极板之间的隔膜，并通过将这些正极板、负极板以及隔膜卷成漩涡状或层叠而构成，所述正极板和负极板通过在长条带状的集电体的两面或单面形成由含有活性物质的电极用合剂形成的合剂层、并在所述集电体的宽度方向的一端部形成所述集电体的质地露出的露出部分而构成；
正极集电端子板，其配置在所述电极组的一端侧，与所述正极板的集电体的所述露出部分连接；
负极集电端子板，其配置在所述电极组的另一端侧，与所述负极板的集电体的所述露出部分连接；
电解液；
电池壳体，其具有开口部，与所述正极集电端子板以及负极集电端子板中的一个集电端子板连接，并收纳所述电极组、正极集电端子板、负极集电端子板以及电解液；
封口板，其与所述正极集电端子板以及负极集电端子板中的另一个集电端子板连接，并在与所述电池壳体绝缘的状态下将其开口部封口；
1个或多个可切断导通的部件，其配置在所述电池壳体与所述一个集电端子板之间以及所述封口板与所述另一个集电端子板之间中的至少一方，使夹持该可切断导通的部件的两个部件导通，另一方面，当到达规定温度以上时，将夹持该可切断导通的部件的两个部件之间的电流切断。
6.根据权利要求5所述的二次电池，其中，所述可切断导通的部件由具有导电性的无纺布构成。
7.根据权利要求6所述的二次电池，其中，所述无纺布由在表面涂布了金属的树脂制纤维构成。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其中，所述树脂含有聚乙烯以及聚丙烯中的至少1种。
9.根据权利要求5所述的二次电池，其中，所述可切断导通的部件包含由形状记忆合金形成的元件。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其中，所述形状记忆合金具有双向性。
11.根据权利要求9或10所述的二次电池，其中，所述形状记忆合金由钛和镍的合金形成。
12.根据权利要求9～11中任一项所述的二次电池，其中，所述可切断导通的部件包含：
主弹簧，其由形状记忆合金形成，自然长度因温度而改变；
偏置弹簧，其以对抗所述主弹簧的弹力进行伸缩的方式被配置；
由导体形成的端子棒，其包含夹于所述主弹簧与所述偏置弹簧之间的受力部，以向两弹簧的弹力平衡的位置移动的方式被施力，能沿轴向移动地被支撑。
13.根据权利要求9～11中任一项所述的二次电池，其中，所述可切断导通的部件包含薄板状部件，所述薄板状部件由形状记忆合金形成，且其形状根据温度在具有凸部的形状与更平坦的形状之间转换。
14.根据权利要求9～11中任一项所述的二次电池，其中，所述可切断导通的部件由含有树脂的各向异性导电材料构成。
15.根据权利要求14所述的二次电池，其中，所述可切断导通的部件与所述电池壳体的内周部抵接而定位。
16.根据权利要求14或15所述的二次电池，其中，所述各向异性导电材料由含有金属核的导电性填料和含有树脂的粘合剂构成。
17.根据权利要求14或15所述的二次电池，其中，所述各向异性导电材料由含有实施了金属镀覆的树脂核的导电性填料和含有树脂的粘合剂构成。
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