CN103227308B - 密闭型电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在电流切断机构工作后不会产生火花放电以及电压复位的、安全性以及可信性进一步提高了的密闭型电池。该密闭型电池在电流切断机构中具备：翻转板，其电连接于外部连接端子，具备在电池壳体的内压超过了预定的压力时能够向电池壳体外侧移位的翻转部；和集电体，其配设于比翻转板靠电池壳体内侧的位置并且电连接于电极，在其一部分具有能够断裂的易断裂部。集电体与翻转板，在易断裂部与翻转部电接合且机械接合，并且易断裂部由于翻转部的移位而断裂与翻转部一起移位，将集电体与翻转板的电连接切断；集电体与移位后的易断裂部的距离在0.3mm以上且1.5mm以下的范围内。

Description

密闭型电池
技术领域
本发明涉及密闭型电池，详细地说涉及具备在电池壳体的内压超过预定压力而上升了时将电流切断的机构的密闭型电池。
背景技术
近年来，锂离子二次电池、镍氢电池以及其他的二次电池，作为将电设为驱动源的车辆搭载用电源、或者搭载于个人计算机以及便携终端等其他电子产品等的电源，其重要性正在升高。作为这样的二次电池的典型结构之一，具有将正极以及负极密闭于电池壳体内而成的密闭结构的电池（密闭型电池）。该密闭型电池一般在被控制为收敛于预定的电压区域（例如3.0V以上4.2V以下）的状态下使用，但也可设想如果由于误操作等向电池供给通常以上的电流、则超过预定的电压而陷入过充电状态。在该过充电时，可能会发生电解液分解而在电池壳体内产生气体、并且/或者电池内部的温度由于活性物质的发热而上升之类的问题。因此，出于防止这样的问题于未然的目的，提出了设置有在通过电池温度和/或电池内压等检测到过充电状态的情况下将电流切断的机构（电流切断机构：CID）的电池（例如，参照专利文献1）。
该电流切断机构配设于例如图1所示的密闭型电池10上的外部连接端子（典型地为正极外部连接端子13）与收置于该密闭型电池10的电极体（未图示）之间的导电路径。电流切断机构40如图2所示，考虑到电池结构以及组装作业性等，一般能够与成为该密闭型电池10的电池壳体11的盖的封口板25一体化地配设。
例如，在图2所示的结构中，在比封口板25靠电池10内侧的部位，在与未图示的电极体之间设有电流切断机构40。而且，该电流切断机构40本质上包含翻转板50与集电体60。翻转板50与连接端子20电连接，是在电池10内的压力上升了时翻转板50的翻转部51向电池10外侧移位而变形的部件。另外，集电体60与收置于电池壳体11的未图示的电极体（在图2中配置得比集电体60靠下方）电连接，具备若作用一定的应力则容易断裂的易断裂部61。该翻转板50与集电体60中，通常是翻转部51与易断裂部61互相接合。但是，在过电流状态下电池内压上升、翻转板50变形了时，集电体60的易断裂部61断裂而从集电体60分离，成为翻转板50与集电体60的导电路径被切断的结构。
专利文献1：日本特开2010-212034号公报
但是，在具备这种电流切断机构40的密闭型电池10中，在过电流时电流切断机构40工作后，有时会在翻转板50与集电体60之间产生火花、产生脉冲状的通电。另一方面，在过电流时电流切断机构40工作后，很少也会确认到电压残存的电压恢复现象。
例如在通过控制系统管理电池10的工作的情况下，能够通过电压由于电流切断而变为零的情况感知到电池10的异常。因此，如果产生这样的由火花放电引起的通电和/或在电流切断后电压残存的现象，则控制系统有可能不能感知电池的异常、不能迅速地将系统停止。
发明内容
本发明是鉴于该现有状况而创造出来的，其目的在于提供在电流切断机构工作后不会产生火花放电和/或电压恢复的、安全性以及可信性高的密闭型电池。
对于上述的电流切断机构40的工作后的火花放电的原因，本发明者们进行了锐意研究，结果发现：和翻转板50一起移位了的易断裂部61与集电体60的主体之间的距离、即外部连接端子侧导通部与电极体侧导通部的最接近距离近，所以才会产生放电。
另外，对于电流切断机构40的工作后的电压恢复的原因，可以推断如下所述。即，如果密闭型电池10陷入过充电状态，则除了电解液的分解外，由于电池的发热以及壳体内压的上升等现象，在电池壳体11内引起较多电解液蒸发。该电解液的蒸气在电流切断机构40工作前在比翻转板50以及集电体60靠壳内侧部位扩散。但是，在电流切断机构40工作后，例如如图3所示，该蒸气也能够流入在配设于翻转板50与集电体60之间的绝缘性的集电体支架65与移位而上浮了的翻转板50之间形成的空间。该电解液蒸气，在电流切断后若电池温度下降则液化，所以流入到该空间的电解液蒸气为少量期间没有问题，但在大量的电解液蒸气流入的情况下，液化了的蒸气能够在翻转板50和/或集电体支架65上形成液滴。可以认为，该电压恢复的现象是由于翻转板50与集电体60通过该液滴而再次导通（液接）而产生的。
而且根据发明者们的进一步的验证，可知，该液接现象，在翻转板50与集电体60的电触点物理性断裂的情况下，翻转板50侧与集电体60侧的导通部的最接近距离变为某一一定以上的间隔，在电解液蒸气容易从翻转板50与集电体60的间隙进入上述空间的情况下，容易产生。
因此为了解决上述问题，本发明提供一种密闭型电池，该密闭型电池具备：正极以及负极；电池壳体，其收置所述正极以及负极；外部连接端子，其在所述电池壳体的外侧突出地形成，与所述正极和负极中任一电极电连接；和电流切断机构，其配设于将所述电极与所述外部连接端子电连接的导电路径，能够切断所述导电路径。该电流切断机构具备：翻转板，其电连接于所述外部连接端子，具备在所述电池壳体的内压超过了预定的压力时能够向电池壳体外侧移位的翻转部；和集电体，其配设于比所述翻转板靠壳内侧的部位并且电连接于所述电极，在其一部分具有能够断裂的易断裂部。
在此，所述集电体与所述翻转板，在所述易断裂部和所述翻转部电接合且机械接合，并且由于所述翻转部的移位所述易断裂部断裂而与所述翻转部一起移位，能够将所述集电体与所述翻转板的电连接切断。而且，所述集电体与所述移位后的所述易断裂部的距离在0.3mm以上且1.5mm以下的范围内。
根据该结构，确保了电流切断机构工作后的集电体（电极体侧导通部）与移位后的易断裂部（连接端子侧导通部）的不隔着绝缘部的最接近的距离（下面，有时也简称为最接近距离）。即，通过将最接近距离设为0.3mm以上，能够防止在集电体与易断裂部之间产生火花以及发生火花放电，能够防止电流泄漏。另外，通过将最接近距离设为1.5mm以下，能够抑制电解液蒸气大量流入由于翻转板50移位而形成的空间而形成液滴的情况，能够防止由液接引起的电压复位。该0.3mm以上且1.5mm以下的最接近距离能够不依存于例如电池的尺寸和/或、翻转板的尺寸等而为一定的值。因此，该值在各种用途的电流切断机构的设计上，能够作为用于得到安全性以及可信性的更明确的指标而使用。
另外，一直以来，伴随着电流切断使用固定销以防止再导通的结构众所周知（日本特开平10-294097号公报）。然而，该结构，经由其他部件物理性地妨碍电流切断后的电触点由于压力和/或振动等而再接触，而且不能消除伴随着电流切断机构的结构而生的液接这样的、这里所公开的发明中特有的问题。
在此公开的密闭型电池的优选的一个技术方案中，其特征在于：所述翻转板具有：在中心部分由平面构成的大致圆形的所述翻转部；和随着从所述翻转部朝向周缘部而倾斜的俯视大致圆形的倾斜部，所述翻转部，在从所述电池壳体的外侧被施加应力而变形为大致平面状的状态下，与所述易断裂部接合。
通过将翻转板的形态设为该结构，能够将电池的内压更高效地利用于翻转板的移位的力。另外，通过将翻转板设为该大致圆台状（将圆锥的顶部去除后的、截面形状大致呈梯形的形状）的形态，即使在组装时变形为大致平面状由变形产生的变形应力也不会集中于特定的部位，能够确保更稳定的形状。进而，考虑到电池和/或集电体等的其他部件的形状、尺寸等的形态，能够更简便地进行满足上述的最接近距离的翻转板的形状设计。
在此公开的密闭型电池的优选的一个技术方案中，其特征在于：所述倾斜部的底部的直径为8mm以上且22mm以下。具备在上述的电池壳体的内压超过了预定的压力时向电池壳体外侧翻转的翻转板的电流切断机构，此前在比较小型的密闭型电池中采用，关于大型电池中的工作没有进行详细的研究。特别是在大容量且要求高能量密度特性的电池中，关于表示什么样的工作完全不知。另一方面，本发明与电池和/或集电体等其他部件的形状、尺寸等无关地，能够提供上述那样的具备安全性与可信性的密闭型电池。因此，能够合适地适用于例如翻转板的倾斜部的底部的直径为8mm以上且22mm以下的比较大型的电池。
在此公开的密闭型电池的优选的一个技术方案中，其特征在于：所述连接端子在其内部具有从电池外侧向所述电流切断机构的外侧的空间连通的贯通孔；所述贯通孔由端子塞封闭以使所述电流切断机构的外侧的空间密闭。根据该结构，能够实现例如在组装时电解液和/或清洗液难以进入电流切断机构内的结构。另外，安装端子塞前该空间与外部连通，所以在例如翻转板的翻转部与集电体的易断裂部接合时，能够通过从该贯通孔向该空间插入气体而简便地将翻转板变形为大致平面状，能够简便地进行与易断裂部的接合。
在此公开的密闭型电池的优选的一个技术方案中，其特征在于：所述正极以及所述负极夹着隔片层叠、卷绕而构成卷绕电极体。根据该结构，能够通过一定的体积简便且高效地构筑更大容量的电池。因此，通过将上述的本发明的结构适用于该结构，能够更高效地发挥该优点。
在此公开的密闭型电池的优选的一个技术方案中，其特征在于：所述电极为正极，所述电极体由铝或者铝合金形成；所述易断裂部比所述集电体的其他部位薄，并且沿着该易断裂部的周缘部设有切槽。为了在电池的内压伴随着过电流而上升了时，迅速地进行电流切断机构的工作，易断裂部优选为容易断裂的结构。因此，通过设为该结构，能够构成为一边确保导电性一边断裂更容易的易断裂部。
在此公开的密闭型电池能够作为具备如下所述的电流切断机构的电池而被提供，所述电流切断机构在陷入了过电流状态的情况下、也不会产生火花放电和/或液接等问题，安全性以及可信性高。因此，在此公开的密闭型电池能够优选作为车辆驱动用电源用途的电池而使用，所述电池搭载于特别对高率下的输出特性或者循环特性有要求的级别较高的混合动力车、或者特别对容量有要求的级别较高的（例如，3～30Ah，更限定为10～30Ah）插电式混合动力车或者电动汽车等车辆。由此，本发明也能够合适地提供具备上述的密闭型电池作为驱动用电源的车辆。
附图说明
图1是一个实施方式中的密闭型电池的概略立体图。
图2是沿着图1的II-II截面将电流切断机构的要部放大而表示的模式剖视图，是表示密闭型电池的电流切断机构工作前的状态的图。
图3是表示图2的电流切断机构工作后的状态的图。
图4是图3的局部放大图，是表示电流切断机构工作后的集电体与移位后的易断裂部的最接近距离的图。
图5是一个实施方式中的车辆的侧视图。
符号说明
1：车辆；10：密闭型电池；11：电池壳体；13：正极外部连接端子；
15：安全阀；17：电解液注入部；19：负极外部连接端子；
20：连接端子；20a：贯通孔；21：端子塞；23：密封垫；
25：封口板；27：绝缘板；30：封口体片；40：电流切断机构；
50：翻转板；51：翻转部；53：倾斜部；60：集电体；
61：易断裂部；63：缺口；65：集电体支架
具体实施方式
下面，一边参照附图一边表示本发明的一个实施方式，对在此公开的发明更详细地进行说明。另外，在下面的附图中，对于起到相同作用的部件、部位标注相同符号，重复的说明有时省略或者简略化。另外，各图中的尺寸关系（长度、宽度、厚度等）并不是一定反映实际的尺寸关系。特别，对于翻转板的形状和/或翻转板与其他部件的尺寸关系，并不限定于该附图所示的例子，能够考虑各种形态。另外，能够作为基于本领域中的以往技术的、本领域一般技术人员的设计事项，把握在本说明书中特别言及的事项以外的、本发明的实施所必须的事项。
作为在此公开的密闭型电池中的优选的一个实施方式，将锂离子二次电池设为例子进行说明，但无意于将本发明的适用对象限定于该电池。在本说明书中所谓“电池”，一般是指能够取出电能的蓄电设备的术语，是包含一次电池以及二次电池的概念。另外，所谓“二次电池”，除了锂离子二次电池、金属锂二次电池、镍氢电池、镍镉电池等所谓的蓄电池（即化学电池）外，还包含双电层电容器等电容器（即物理电池）。在此公开的技术典型优选适用于密闭型的二次电池。
图1是第1实施方式涉及的锂离子二次电池的概略立体图，图2是将图1的II-II截面上的电流切断机构的要部放大而表示的示意剖视图，是表示电流切断机构工作前的状态的图。
如图1所示，本实施方式涉及的锂离子二次电池10与以往的一般的锂离子二次电池同样地，典型具有具备预定的电池构成材料（在正负各集电体保持有活性物质的正极以及负极、隔片等）的卷绕电极体（未图示）与适当的电解液（未图示）一起被收置于电池壳体11的结构。另外，在本实施方式中，锂离子二次电池10为方型电池，但电池的形状并不限定于方型，也可以是圆柱形状等任意的形状。另外，电极体并不限定于卷绕电极体，例如也能够设为层叠型的电极体等。进而，该电池的构成材料以及电解液等的构成不是本发明的特征，所以在此没有特别说明，基于本领域一般技术人员的技术常识，能够根据目的和/或用途而选择采用适当的。
电池壳体11具备：长方体箱形状的一个面（在图1中为上表面）开口的形态的壳体本体；和盖住该开口部的长方形板状的封口体25。另外，作为构成电池壳体11的材质，在该实施方式中使用比较轻的铝，但并不限定于此，例如，能够使用与在以往的锂离子二次电池中使用的同样的材质。具体地说，例如，能够使用不锈钢等金属材料或者聚苯硫醚（PPS）、聚酰亚胺树脂等树脂材料。封口体25设置成，与未图示的电极体的正极电连接的正极外部连接端子13和与未图示的电极体的负极电连接的负极外部连接端子19在其上表面（电池壳体11的外侧）突出。在封口体25上还设有安全阀15和注入电解液的电解液注入部17等。
在电池壳体11的内部，设有由于壳内压的上升而工作的电流切断机构40。电流切断机构40在此配设于将正极和正极外部连接端子13电连接的导电路径。更详细地说，如图2所示，电流切断机构40作为构成部件至少具备翻转板50和集电体60。
在此，翻转板50电连接于正极外部连接端子13，在其中心部分具有在电池壳体11的内压超过了预定的压力时能够向电池壳体11外侧移位的翻转部51。翻转板50自身为能够将电池壳体11内与外的气体流通切断的结构，所以能够可靠地承受电池壳体11内的上升压力，在壳体内压超过了一定压力的情况下能够容易地反转。另外，在翻转板50与正极外部连接端子13之间配设有导电性的封口体片30，封口体片30确保两者的导通，并且与翻转板50的周缘部接合而固定翻转板50。
集电体60配设得比该翻转板50靠壳体11内侧并且电连接于正极，在其一部分具有容易断裂的易断裂部61。另外，翻转板50与集电体60分别在翻转部51与易断裂部61电接合且机械接合。在此，正极外部连接端子13、封口体片30、翻转板50以及集电体60之间的接合能够通过焊接（例如，激光焊接、点焊接等）合适地实施，互相坚固地接合。
而且，在图2的例子中，正极外部连接端子13包含导电性的连接端子20以及封口体片30和绝缘性的密封垫23以及绝缘板27。在将连接端子20安装于封口体片30时，由密封垫23以及绝缘板27夹着封口体25，在绝缘的状态下夹持，由此使封口体25与正极外部连接端子13一体化。另外，连接端子20在其内部具有从电池10外部向电池10内的形成于比电流切断机构40靠外侧处的空间连通的贯通孔20a。该贯通孔20a能够由端子塞21封闭以密闭电池10内。
即，在图2所示的例子中，将连接端子20、封口体片30、翻转板50以及集电体60作为导电路径，正极外部连接端子13与正极电连接。经由该导电路径进行锂离子二次电池10的充放电。
在上面的电流切断机构40中，由于壳体内压上升、导电路径被切断。即，如果例如由于锂离子二次电池10的过充电在电池壳体11的内部产生气体、壳体内压上升，则翻转板50的与电池壳体11内侧接触的面承受内压。而且随着内压进一步升高，翻转板50的翻转部51将开始向电池壳体11的外侧移位。伴随于此，在与翻转部51接合了的易断裂部61也作用与翻转部51一起移位的力。然后，在电池壳体11的内压超过了预定的压力时，易断裂部61从集电体60断裂开，如图3所示，翻转部51与易断裂部61移位而是翻转板50翻转。由此，翻转板50与集电体60的电连接断开，从正极外部连接端子13到正极（未图示）的导电路径断开、过充电电流被切断。
另外，电流切断机构40的具体的结构以及配设位置等详情并不限定于该例子，例如，也能够改变电流切断机构40的构成要素的一部分，或者将其配设于从封口板13离开的位置。另外，电流切断机构可以设置于正极侧和负极侧中的任意一极侧，也可以设置于两个电极侧。集电体60一般正极集电体由铝或者铝合金形成，负极集电体由铜或者铜合金形成。在对它们进行比较的情况下，铝或者铝合金在后述的集电体60的加工方面有利，所以作为优选的例子示出了电流切断机构设置于正极侧。另外，将电流切断机构40适用于负极的导电路径的情况下的结构以及方法，与正极的情况基本同样，所以在此省略说明。
集电体60的易断裂部61构成为，比集电体60的其他部分更容易断裂。例如，如图2所示，易断裂部61可以形成得比集电体60的其他部位薄。另外，也可以沿着易断裂部61的周缘部设置切槽63，通过该切槽63构成为比其他部分更容易断裂。另外，并不限定于此，例如也可以在集电体60的板状部形成孔，通过配设金属片等以覆盖该孔，设置易断裂部61。另外，集电体60的材质只要是具有导电性，就没有特别限定，作为电极集电体优选为合适的良导电性的材料。另外，也可以在集电体60上形成有未图示的流通口，电池壳体11的内压直接向翻转板50传递。
如从上述的说明可知，翻转板50本质上能够优选使用被加工为电流切断机构40工作、翻转部51移位了的状态的形状的板。能够通过对具备该移位后的形状的翻转板50从电池壳体11的外侧施加应力而使其变形为大致平面状，将翻转部51和易断裂部61接合。
作为该翻转部51的移位后的形状，只要电流切断机构40工作后的集电体（电极体侧导通部）与移位后的易断裂部（连接端子侧导通部）的最接近距离（最接近距离）在下面详细说明的预定的范围内即可，其他方面没有特别限制。例如，俯视翻转板50的整体时，该翻转部51的移位后的形状可以为大致圆形，也可以为大致方形。另外，翻转部51的形状也没有特别限定，例如与翻转板50的形状同样地，在俯视时可以为大致圆形，也可以为大致方形。另外，在翻转板50整体俯视为大致圆形的情况下，例如，通过由封口体片30等固定其周缘部，能够成为组装性以及密封性更优异的电流切断机构40。
更优选的是，翻转板50，在其中心部分具有由平面构成的大致圆形的翻转部51，并且具有随着从该翻转部51朝向周缘部而倾斜的俯视大致圆形的倾斜部53。更限定地说，优选如图3所例示，倾斜部53由倾斜情况一定的平曲面构成，翻转板50整体的形状为大致圆台形状（截面形状为大致梯形）。由于翻转板50包含这样的形态，实现了能够更迅速地进行反转工作（即电流的切断）的电流切断机构40。另外，除如图3所例示之外，例如也可以为具有由倾斜情况不一定的弯曲面构成的倾斜部53的翻转板50。
进而，翻转板50也可以如图2～4所示，为翻转部51向电池壳体内侧突出的形态，换而言之，为翻转部51相对于翻转板50的大致圆台形状形成凹部的形态。该凹部的深度能够设为例如与将翻转板50与集电体60在翻转部51以及易断裂部61以外绝缘的集电体支架65的厚度相等。通过该结构，能够在电流切断机构40的构筑中将翻转部51与易断裂部61简便且可靠地接合。另外，翻转部51与易断裂部61的接合良好，所以能够在电流切断时伴随着翻转部51的移位迅速且可靠地使易断裂部61断裂。
而且，在此公开的发明中作为特征性的结构，重要的是：电流切断机构40工作后的易断裂部61与集电体60的最接近距离在0.3mm以上且1.5mm以下的范围内。图4是图3的要部放大图，通过由箭头夹着而表示“最接近距离”。即，所谓“最接近距离”表示电流切断机构40工作了的状态下的、集电体60与移位后的翻转部51的最接近距离，换而言之，可以说是电极体侧的导通部与外部连接端子20侧的导通部的距离。另外，该“距离”意义是不隔着例如集电体支架65等绝缘部的最接近的距离。在此所公开的发明中，通过将该最接近距离设为0.3mm以上，能够适度确保易断裂部61与集电体60之间的距离，防止在易断裂部61与集电体60之间产生火花放电。最接近距离优选为例如0.4mm以上，更限定性优选为0.5mm以上，更优选为1.0mm以上。另外，通过该最接近距离设为1.5mm以下，能够抑制电解液蒸气大量流入由于翻转板50移位上浮而形成的空间中，防止产生由该电解液蒸气的液化引起的液接。
另外，易断裂部61，一般为了实现过电流时的更迅速的电流切断，将集电体60的厚度减薄而且引入切槽63等，进行更容易断裂的加工。与此相对，导电路径中的薄壁部和/或切槽63的存在增大内部电阻，也导致与例如在大电流流过时发热等问题。因此，尤其是从密闭型电池10的大容量化、高能量密度化的观点来看，优选使易断裂部61的特别是设有切槽63的部位的厚度尽可能厚地残存，更高地维持通常通电时的导电路径的导电性。因此，考虑在电流切断机构40，通过使断裂部61的厚度尽可能厚地残存、增大翻转板50的受压面积而承受更大的压力，使电流切断机构40工作。在此，为了使翻转板50的受压面积增大，研究认为可以扩大翻转板50的大小直到不与电池壳体11干涉的极限的大小。在该情况下，在翻转板50的形状加工中，如果原样采用更小的翻转板50的加工时的倾斜角度，则可能会引起上述最接近距离超过1.5mm。因此，重要的，是，设计翻转板50的形状，以使即使在增大了翻转板50的大小的情况下上述最接近距离也为1.5mm以下。
从该观点出发，通过将在此公开的发明的0.3mm以上且1.5mm以下的最接近距离适用于翻转板50上的所述倾斜部的底部（即，也能够理解为受压面）的直径为8mm以上且22mm以下的情况等，能够进一步发挥该效果。随着翻转板50上的所述倾斜部的底部的直径增大为例如9mm以上、10mm以上、11mm以上、12mm以上、13mm以上，能够更明了地得到在此公开的发明的效果。
另外，翻转板50并不限定于本实施方式那样其大致整体向电池壳体11外侧移位的，也可以是由于翻转板50的一部分移位而切断导电路径、切断电流的。作为这样的翻转板50的一例，可以例示例如翻转板的周缘部为平面、在比周缘靠内侧的部位俯视大致圆形的倾斜部53立起的形态的翻转板。在该情况下，翻转板50上的倾斜部53的底部的直径能够比翻转板50的直径小倾斜部53向内侧错位的量。
另外，翻转板50并不限定于在电流切断机构40工作前为大致平面形状、在工作后以向电池壳体外侧突出的方式移位的形态，也可以是电流切断机构40工作前的翻转板50的形状与平面相比向电池壳体的内侧凹陷、通过工作而成为大致平面状或者向壳外侧突出的形态。
另外，电池壳体11内具有密闭结构，所以电池壳体11内外的气体流通基本上不需要。然而，例如，也可以在连接端子20，具备将电池壳体11的外侧与在电池壳体11内在比电流切断机构40靠电池外侧处形成的空间连通的贯通孔20a。通过具备该贯通孔20a，能在必要时将电池壳体内的在比电流切断机构40靠电池外侧处形成的空间开放为大气压，另外，能够作为在电池的构筑时使翻转板50变形为平面状时的气体供给口而利用。该贯通孔20a根据尺寸可以一直放开，但为了防止例如电解液和/或清洗液等异物进入电流切断机构内，优选在必要时以外由端子塞21密封、将比电流切断机构40靠电池外侧的空间密闭。
这样一来而构筑的密闭型的锂离子二次电池10，在过充电时电流切断机构40工作后，不会产生火花放电和/或电压复位的事态，提高了过充电时的安全性以及可信性。因此，在例如通过控制系统控制充电的情况下，也能够抑制系统的误工作等问题。另外，该结构能够合适地适用于要求高速下的优异的输出特性和/或容量特性的电池。对于其容量没有特别限制，例如，能够适用于额定容量为3Ah左右以上的电池例如，能够合适地适用于10Ah以上的电池，典型地为20Ah以上的电池（具体地说，20～30Ah左右）。也可以适用于更高容量的电池。因此，例如如图5所示，该密闭型的锂离子二次电池10能够搭载于汽车等车辆1、作为驱动车辆1的电动机等驱动源用的电源而合适地利用。因此，本发明能够提供作为电源具备上述锂离子二次电池（典型地为多个串联连接而成的电池组）10的车辆（典型地为汽车，特别是混合动力汽车、电动汽车、燃料电池汽车那样的具备电动机的汽车）1。
下面，对与本发明有关的几个实施例进行说明，但无意于将本发明限定于该实施例所示的情况。
<密闭型电池的构筑>
如下所述那样进行了具备电流切断机构的封口体部件的组装。
首先，作为翻转板，使用厚度0.2mm的铝合金片（Al1050），将其加工为电流切断机构的工作后的翻转形状（圆台状）。即，准备俯视大致圆形的翻转部（圆台顶部）的直径确定为5mm、倾斜部的底部的直径（圆台底部的直径）为5mm、8mm、11mm、17m、22mm、26mm的6个翻转板。另外，这些翻转板是对倾斜部以及翻转部进行加工而成的，以使在设计上、电流切断机构的工作后集电体与集电体断裂部的距离分别变为0.15mm、0.3mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm。
接下来，准备具有与这些翻转板的直径相对应的孔的封口体片，进行全周焊接而将封口体片的孔部周缘与翻转板的外周部一体化。在该封口体片上以夹持绝缘板、封口体以及密封垫的形态安装连接端子，对封口体片与连接端子进行了焊接。
另外，正极集电体使用铝，将与翻转板的翻转部相对应的位置设为薄壁，通过设置直径4.6mm的圆形的切槽而形成了易断裂部。然后，通过激光焊接该翻转板的翻转部中央与正极集电体的易断裂部，设为封口体部件。另外，在连接端子设有将电池外部与电池内部的电流切断机构连通的贯通孔，在激光焊接时从该贯通孔压入空气，由此在将翻转板压回到大致平面状的状态而进行了焊接。另外，在连接后的连接端子的贯通孔中插入了橡胶制的端子塞。
在由Al箔构成的正极集电体的两面，形成作为正极活性物质使用了镍酸锂（LiNiO2）的正极活性物质层，由此制作了正极片。另外，在由Cu箔构成的负极集电体的两面，形成作为负极活性物质使用了石墨的负极活性物质层，由此制作了负极片。隔着2块聚烯烃制的隔片层叠、卷绕正极片与负极片，由此准备了卷绕电极体。
将卷绕电极体的正极集电体以及负极集电体与封口体部件的正极集电体以及负极集电体分别焊接，将封口体部件与卷绕电极体一体化。
在使电解液充分浸润该一体化了的卷绕电极体并饱和后，将其收置于电池壳体内，将封口体的外周焊接于电池壳体，由此构筑了密闭型电池。另外，作为电解液，使用下述的液体：在将EC、MEC与DMC以体积比3：3：4的比例混合后的非水溶剂中，添加作为支持盐的LiPF6使其为1.0mol/L的浓度，进而添加作为气体产生添加剂的环己基苯（CHB）使其为3.5质量%的浓度。
<SOC调整>
对通过上述构筑的密闭型电池，实施了适当的调整处理后，按照下面的1、2的步骤进行了SOC调整。另外，为了将温度的影响设为一定，在室温（25℃）的温度环境下进行了SOC调整。
步骤1：以0.5C的恒定电流充电到4.1V，然后进行恒定电压充电直到充电时间变为15小时。
步骤2：以0.5C恒定电流放电到3.0V。
步骤3：再次以0.5C的恒定电流充电到4.1V，然后进行恒定电压充电直到充电时间变为3小时。
通过上面的处理，在25℃下调整为SOC100%的充电状态。另外，在25℃下，从3.0V到4.1V的恒定电流充电时的充电容量为20Ah。
<过充电试验>
对上述SOC调整后的各电池，按下面的步骤进行了过充电试验。即，在室温（25℃）下，使各电池放电到4.1V，然后使用外部电源从4.1V的状态以充电电流40A、上线电压10V的条件强制持续流动充电电流。
在该过充电状态下，在翻转板翻转、电流被切断后也以相同条件持续通电30分钟，确认火花放电的有无（脉冲放电的有无）。另外，在电流切断后30分钟后设为开路，确认电压复位的有无（是否残存3.8V以上的电压）。将这些结果示出表1。
<触点的最接近距离的测定>
对上述过充电试验后的电池，各准备3张沿着电流切断机构的翻转板的直径的截面X线穿透照片，计测集电体的断裂部（连接端子侧导通部）与集电体本体（电极体侧导通部）的最接近距离（触点间距离）。将结果示于表1。
表1
如表1所示，能够确认电流切断机构工作后的触点间距离与基于集电体以及翻转板的形状设计的值一致。另外，在触点间距离比0.3mm小的情况下，确认了在两者间产生火花，断续产生脉冲性的放电。另外，在触点间距离比1.5mm大的情况下，确认到3.8V以上的电压，产生了液接现象。由此，判明，为了在具备电流切断机构的密闭型电池中安全地实现电流的切断，重要的是在电流切断机构的工作后将集电体的断裂部与集电体本体的距离（触点间距离）控制在0.3mm～1.5mm的范围内。

Claims (18)

1.一种密闭型电池，具备：正极以及负极；收置所述正极以及负极的电池壳体；外部连接端子，在电池壳体的外侧突出地形成，与所述正极和负极中的任一电极电连接；和电流切断机构，其配设于将所述电极与所述外部连接端子电连接的导电路径，能够切断所述导电路径；
所述密闭型电池的特征在于：
所述电流切断机构具备：翻转板，其电连接于所述外部连接端子，具备在所述电池壳体的内压超过了预定的压力时能够向电池壳体外侧移位的翻转部和随着从所述翻转部朝向周缘部而倾斜的倾斜部；和集电体，其配设于比所述翻转板靠壳体内侧的部位并且电连接于所述电极，在其一部分具有能够断裂的易断裂部；
所述集电体与所述翻转板，在所述易断裂部和所述翻转部电接合且机械接合，并且由于所述翻转部的移位所述易断裂部断裂而与所述翻转部一起移位，将所述集电体与所述翻转板的电连接切断；
所述集电体与所述移位后的所述易断裂部的距离在0.3mm以上且1.5mm以下的范围内。
2.根据权利要求1所述的密闭型电池，其中：
所述翻转板具有：在中心部分由平面构成的大致圆形的所述翻转部；和随着从所述翻转部朝向周缘部而倾斜的俯视大致圆形的倾斜部，
在从所述电池壳体的外侧向内侧施加应力而使得所述翻转板变形为大致平面状的状态下，所述翻转部与所述易断裂部接合。
3.根据权利要求2所述的密闭型电池，其中：
所述倾斜部的底部的直径为8mm以上且22mm以下。
4.根据权利要求1所述的密闭型电池，其中：
所述连接端子在其内部具有从电池外侧向所述电流切断机构的外侧的空间连通的贯通孔；
所述贯通孔由端子塞封闭以使所述电流切断机构的外侧的空间密闭。
5.根据权利要求2所述的密闭型电池，其中：
所述连接端子在其内部具有从电池外侧向所述电流切断机构的外侧的空间连通的贯通孔；
所述贯通孔由端子塞封闭以使所述电流切断机构的外侧的空间密闭。
6.根据权利要求3所述的密闭型电池，其中：
所述连接端子在其内部具有从电池外侧向所述电流切断机构的外侧的空间连通的贯通孔；
所述贯通孔由端子塞封闭以使所述电流切断机构的外侧的空间密闭。
7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的密闭型电池，其中：
所述正极以及所述负极夹着隔片层叠、卷绕而构成卷绕电极体。
8.根据权利要求1～6中的任意一项所述的密闭型电池，其中：
所述电极为正极，所述集电体由铝或者铝合金形成；
所述易断裂部比所述集电体的其他部位薄、且沿着该易断裂部的周缘部设有切槽。
9.根据权利要求7所述的密闭型电池，其中：
所述电极为正极，所述集电体由铝或者铝合金形成；
所述易断裂部比所述集电体的其他部位薄、且沿着该易断裂部的周缘部设有切槽。
10.根据权利要求1～6中的任意一项所述的密闭型电池，其中，
作为搭载于车辆的车辆驱动用电源而使用。
11.根据权利要求7所述的密闭型电池，其中，
作为搭载于车辆的车辆驱动用电源而使用。
12.根据权利要求8所述的密闭型电池，其中，
作为搭载于车辆的车辆驱动用电源而使用。
13.根据权利要求9所述的密闭型电池，其中，
作为搭载于车辆的车辆驱动用电源而使用。
14.根据权利要求10所述的密闭型电池，其中：
额定容量为3～30Ah。
15.根据权利要求11所述的密闭型电池，其中：
额定容量为3～30Ah。
16.根据权利要求12所述的密闭型电池，其中：
额定容量为3～30Ah。
17.根据权利要求13所述的密闭型电池，其中：
额定容量为3～30Ah。
18.一种车辆，其中：
作为驱动用电源具备权利要求1～17中的任意一项所述的密闭型电池。
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