CN103227311A

CN103227311A - 密闭型二次电池

Info

Publication number: CN103227311A
Application number: CN2013100302740A
Authority: CN
Inventors: 原田宏纪; 犬饲博史; 高田登志广; 山内康弘; 横山喜纪
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2033-01-25
Also published as: CN103227311B; JP2013157156A; US20130196192A1; US9196895B2; JP5611251B2

Abstract

本发明提供具备防止由高速充放电时的焦耳热引起的集电板的熔断的耐热性较的电流切断机构的密闭型二次电池。密闭型二次电池的电流切断机构构成为，在壳体内的内压上升超过预定水平时电流切断阀由于该内压向从矩形板形状的集电板离开的方向变形，集电板在该集电板的中央薄壁部的环状槽的部分断裂，将与矩形板形状集电板的短边平行的方向的截面设为基准截面：（1）基准截面上的厚壁部（78）的截面面积A（mm²）与中央薄壁部的截面面积B（mm²）的关系式：B/A的值为0.05以上且0.15以下；并且（2）厚壁部与环状槽的距离P（mm）与该环状槽上的残留部的截面面积C（mm²）的关系式：P/C的值为1.6以下。

Description

密闭型二次电池

技术领域

本发明涉及密闭型二次电池（典型地整体形状为方形（长方体形状）的密闭型二次电池）。详细地说涉及具备由于内压上升而工作的电流切断机构的密闭型二次电池。

背景技术

近年来，锂离子二次电池、镍氢电池等二次电池，优选作为个人计算机和/或便携终端等所谓的便携电源和/或车辆驱动用电源使用。特别是轻量且能够得到高能量密度的锂离子二次电池，作为优选作为电动汽车、混合动力汽车等车辆的驱动用高输出电源使用的电池，备受期待。

作为这样的二次电池的典型的结构之一，能够列举将具备正极以及负极的电极体与电介质一起密闭于电池壳体内而成的密闭结构的电池（密闭型电池）。在对这种电池进行充电处理时，在具有由不良电池的存在和/或充电装置的故障引起的误工作等情况下，设想有向电池供给通常以上的电流、陷入过充电状态的情况。在该过充电等时，电池反应快速进行在密闭的电池壳体内部产生气体，该电池壳体的内压上升，有可能由于该异常内压（气体压）而产生该壳体的变形等。为了应对这样的异常，作为现有技术，提出了具备电流切断机构的电池结构，所述电流切断机构使用伴随着电池的异常的壳体内部的压力（气体压）使部件变形，使通电部分物理性地开裂而切断电流。

例如，作为与具备这样的结构的电流切断机构的二次电池相关的以往例，可以列举专利文献1。该文献所记载的电流切断机构，具备：在被收置于方状的密闭型二次电池的壳体内部的电极体连接的矩形板状的集电板；和能够通电地焊接于该集电板的一部分的翻转板（电流切断阀），构成为，在壳体内压（气体压）上升了时由于该气体压该翻转板向从电极体以及集电板离开的方向反转、变形，与该变形一起包含上述焊接了的部分的集电体的一部分断裂。这样翻转板反转、变形而从集电体的主体脱离，由此实现电流切断。

专利文献1：日本特开2010-212034号公报

在上述专利文献1所记载那样的结构的电流切断机构中，为了在达到了预先设定的壳体内压（即预定的气体压）时正确地切断电流，为了在达到了该壳体内压时与上述翻转板（电流切断阀）的反转、变形一起迅速进行包含上述焊接部分的集电体的一部分的断裂，进行：将集电板的该被焊接的部分及其周围形成得比集电板的其他部分相对要薄，进而/或者在要断裂的部位预先形成槽（notch：切槽部）等措施。

但是，在作为电动汽车、混合动力汽车（包含插电式混合动力汽车）等车辆的驱动电源用使用的密闭型二次电池中，为了进一步的高性能化，要求高输出且大容量（典型地为1时间率容量为3Ah以上、例如为5～20Ah或者20Ah以上（例如为20～30Ah）的大容量）的电池。因此，要求作为个人计算机和/或便携终端的电源使用（即民生用）的电池不能比的高速充放电。

但是，在要求比以往的车辆驱动电源用二次电池更高速的充放电的情况下，在具备上述结构的电流切断机构的密闭型二次电池中，需要构筑电流切断机构以使即使在该高速充放电时也维持正常不会进行意外的工作。例如，如上所述，为了在预定的壳体内压（气体压）时使电流切断阀（翻转板）迅速反转、变形并使集电板的一部分断裂，在该集电板形成的薄壁部分和/或形成有槽（notch）的部分的截面面积比周围的相对较厚的部分的截面面积小。特别是在薄壁部分进而设有槽的情况下，该槽形成部的截面面积变得更小。在高速充放电时大电流在这样的较小的截面面积的部分流动时，由于产生的焦耳热该部分发热，在该发热过度过剩的情况下，该部位可能会伴随着过热而熔断。该熔断会成为电流切断的原因，所以不优选。

发明内容

本发明是鉴于这一点而完成的，其目的在于提供在伴随着电池的高输出化的高速充放电时也防止由上述焦耳热引起的集电板的熔断、并且具备在产生预定的壳体内压（气体压）的情况下高精度地实现电流切断的可信性高的电流切断机构的密闭型二次电池。

本发明者发现，在采用使用矩形板形状的集电板和电流切断阀的电流切断机构的情况下，关于该矩形板形状集电板的形状、设计该集电板以使其具备预定的条件，从而能够实现上述目的，完成本发明。

即，在此所公开的密闭型二次电池是具备下述部件的密闭型二次电池：具备正极以及负极的电极体；收置所述电极体的电池壳体；设置于所述电池壳体的外面、分别与所述电极体的正极以及负极电连接的正极端子以及负极端子；和在所述壳体内的内压上升超过了预定水平时将电流切断的电流切断机构。

所述电流切断机构，在所述电极体的正极与所述正极端子之间或者所述电极体的负极与所述负极端子之间，具备与所述正极端子及负极端子的任一端子电连接的电流切断阀和与所述电极体的正极及负极的任一电极电连接的矩形板状的集电板。

另外，所述矩形板状的集电板，由形成得相对较薄的中央薄壁部和在该中央薄壁部的周围且形成得相对较厚的厚壁部构成，并且在该中央薄壁部的内侧以预定的直径形成有断裂用的环状槽。

另外，所述电流切断阀，其一部分在所述环状槽的内侧能够通电地接合于所述集电板的中央薄壁部，在所述壳体内的内压上升超过了预定水平时，电流切断阀由于该内压向从所述集电板离开的方向变形并且所述集电板的中央薄壁部在所述环状槽的部分断裂，由此带着所述断裂了的中央薄壁部的电流切断阀从所述集电板离开而实现电流切断。本说明书中术语“矩形板形状”不限定于具有4个为真正直角的角部的形状。在此所说的“矩形板形状”中包括具有一个或多个切掉上述直角角部的一部分而形成的变形角部（cutting shaped corner）的矩形板形状、或者，具有一个或多个R形状（round-shaped）角部的矩形板形状。

而且，在此所公开的密闭型二次电池，其特征在于：以通过所述环状槽的中心点且与矩形板状集电板的短边平行的方向的截面为基准截面，所述矩形板状的集电板被设计为满足下面的全部条件：

（1）所述基准截面上的所述厚壁部的截面面积A与所述基准截面上的所述中央薄壁部的截面面积B的关系式：B/A的值为0.05以上且0.15以下，其中截面面积A与截面面积B的单位为mm²；

（2）所述厚壁部与所述环状槽的距离P与所述环状槽上的残留部的截面面积C的关系式：P/C的值为1.6以下，其中距离P的单位为mm，截面面积C的单位为mm²。

在此所公开的密闭型二次电池所具备的电流切断机构，以上述的结构的矩形板形状的集电板与电流切断阀为主构成要素而构成，并且该矩形板形状集电板同时具备上述（1）的条件（即上述基准截面上的厚壁部的截面面积与中央薄壁部的截面面积B的关系式：B/A的值为0.05以上且0.15以下）与上述（2）的条件（即上述厚壁部与环状槽的距离P与该环状槽上的残留部的截面面积C的关系式：P/C的值为1.6以下）。

在该结构的密闭型二次电池中，能够在预定的壳体内压（气体压）时使电流切断阀迅速变形而使集电板的一部分断裂，并且能够使在高速充放电时那样大电流流动时在形成有上述环状槽的部位产生的焦耳热高效地向厚壁部方向散逸。由此抗熔断性（耐热性）提高，该部分难以熔断。因此，与电池的高输出化所要求的高速充放电相对应地提高电流切断机构的可信性，能够提供更高品质的密闭型二次电池（例如密闭型锂离子二次电池）。

优选，其特征在于：所述B/A的值为0.07以上且0.12以下，所述P/C的值为0.5以上且1.3以下。

另外，优选，其特征在于：所述环状槽上的残留部的截面面积C（mm²）为0.3以上，所述厚壁部与所述环状槽的距离P（mm）为0.5以下。

关于上述（1）的条件与（2）的条件，通过具备上述数值范围，能够进一步提高电流切断机构抗熔断性（耐热性）。

另外，在此所公开的密闭型二次电池的优选的另一个技术方案中，其特征在于：所述环状槽的直径为4mm以上（典型为4mm以上且6mm以下）。

通过设置这样的直径尺寸的环状槽，能够使预定的壳体内压（气体压）时的电流切断阀的工作（即集电板的断裂）正确性和耐热性的提高在较高的维度上同时成立。

另外，在此所公开的密闭型二次电池的优选的另一个技术方案中，其特征在于：所述中央薄壁部的厚度为0.15mm以下。

根据本发明，通过具备上述（1）的条件与（2）的条件，能够使在高速充放电时那样大电流流动时在形成有上述环状槽的部位产生的焦耳热高效地向厚壁部方向散逸，所以即使中央薄壁部的厚度为0.15mm以下也能够实现对熔断的较高的抵抗性（耐热性）。

另外根据本发明，作为具备上述（1）的条件与（2）的条件、能够使预定的壳体内压（气体压）时的电流切断阀的工作（即集电板的断裂）正确性和耐热性的提高在较高的维度上同时成立的电池的优选的一个技术方案，可以列举所谓的方形状的锂离子二次电池之外的密闭型二次电池，其特征在于：所述电极体为将长条片状的正极以及长条片状的负极与长条片状的隔片一起卷绕而成的扁平形状的卷绕电极体，所述电池壳体与该卷绕电极体的形状相对应地形成为收置该卷绕电极体的扁平的方形状。

另外本发明提供一种电池组，其特征在于：将在此所公开的某一密闭型二次电池设为单电池，具备多个单电池且这些单电池相互电连接。

该结构的电池组，维持构成其的单电池的电流切断机构的可信性、同时抗熔断性（耐热性）也优异，所以作为电动汽车和/或混合动力汽车等车辆的驱动用电源比较合适。

另外，本发明提供一种具备在此所公开的任一密闭型二次电池或者电池组作为驱动用电源的插电式混合动力汽车（PHV）、混合动力汽车（HV）电动汽车（EV）等车辆。

附图说明

图1是示意性表示一个实施方式涉及的密闭型锂离子二次电池（锂离子电池）的外形的立体图。

图2是示意性表示一个实施方式涉及的密闭型锂离子二次电池中的集电体的结构的图。

图3是示意性表示在一个实施方式涉及的密闭型锂离子二次电池的正极侧设置的电流切断机构的结构与状态（电流切断前）的剖视图。

图4是示意性表示在一个实施方式涉及的密闭型锂离子二次电池的正极侧设置的电流切断机构的结构与状态（电流切断后）的剖视图。

图5是图2中的V-V线剖视图，表示一个实施方式涉及的密闭型锂离子二次电池的电流切断机构所具备的矩形板形状的集电板的基准剖面。

图6是表示一个实施方式涉及的电池组的结构的立体图。

图7是示意性表示具备一个实施方式涉及的电池组的车辆（汽车）的侧视图。

附图标记说明

1：车辆；10：二次电池（锂离子电池）；12：电池壳体；

14：壳体本体；16：封口板（盖体）；18：负极端子；

20：正极端子；22：连接端子；22B：贯通孔；

22C：顶端部；24：密封垫；26：绝缘板；28：封口体片；

30：翻转板（电流切断阀）；30A：中央凹部；32：绝缘支架；

50：卷绕电极体；52：正极片；54：隔片；55：卷绕芯部；

60：正极集电片；70：正极集电体；71：连结部（臂部）；

72：集电板；74：中央薄壁部；74A：气体流通孔；

78：厚壁部；78A：气体流通孔；79：环状槽（notch）；

80：电流切断机构；100：电池组

具体实施方式

在说明书中，所谓“锂离子二次电池”，指的是作为电解质离子利用锂离子、通过伴随着正负极间的锂离子的电荷的移动来实现充放电的二次电池。一般称为锂离子电池（或者锂离子二次电池）等的二次电池，是本说明书中的锂离子二次电池所包含的典型例。另外，在说明书中，所谓“活性物质”指的是在正极侧或者负极侧与蓄电有关的物质（化合物）。即，指的是在电池充放电时与电子的吸藏以及释放有关的物质。

下面，作为在此所示的密闭型二次电池的一例，一边参照附图一边对与锂离子二次电池（锂离子电池）10有关的优选的一个实施方式进行说明。不用于进行特别限定，但在下面以将绕型的电极体（下面称为“卷绕电极体”）与非水电解液收置于方形（即长方体的箱形状）的壳体内的形态的锂离子电池为例进行说明。各图中的尺寸关系（长度、宽度、厚度等）不反映实际的尺寸关系。另外，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，本发明只要具有在此所公开的结构的电流切断机构，二次电池的种类并不限定于锂离子二次电池（典型地为具备非水电解质的锂离子二次电池），也能够适用于镍氢电池等其他的二次电池。

本实施方式涉及的锂离子二次电池10，是图2所示的扁平形状的卷绕电极体50与未图示的液状电解质（电解液）一起收置于与卷绕电极体50的形状相对应的图1所示的扁平的长方体形状的电池壳体（即外装容器）12内而构成的电池。

电池壳体12由在一端（相当于电池10的通常的使用状态下的上端部）具有开口部的箱形（即有底长方体形状）的壳体本体14和安装于该开口部将该开口部封闭的由矩形状板部件构成的封口板（盖体）16构成。该封口板（盖体）16焊接于壳体本体14的开口部周缘，由此构成与扁平形状的卷绕电极体50的宽度较宽面相对的一对壳体宽度较宽面和与该壳体宽度较宽面相邻的4个矩形状壳体面（即，其中的一个矩形状壳体上表面由封口板16构成）的六面体形状的密闭结构的电池壳体12。

没有特别限制，但作为这种方形电池的六面体形状壳体的合适的尺寸，能够例示，壳体本体14以及封口板16的长边侧的长度：约80～200mm（例如100～150mm），壳体本体14以及封口板16的短边侧的长度（即壳体12的厚度）：约8～25mm（例如10～20mm），壳体12的高度：约70～150mm。

壳体12的材质只要与在以往的密闭型电池中使用的相同即可，没有特别限制。优选以轻量且导热性良好的金属材料为主体构成的壳体12，作为这样的金属制材料，可以例示铝、不锈钢、镀镍钢等。本实施方式所涉及的壳体12（壳体本体14以及封口板16）由铝或者以铝为主体的合金构成。

另外，壳体12（壳体本体14以及封口板16）的厚度没有特别限定，但在构成车辆驱动电源用的密闭型电池的情况下，0.3mm～2mm左右比较适当，优选为0.5mm～1mm左右。

如图1所示，在封口板16上形成有外部连接用的正极端子20以及负极端子18。在这些外部端子18、20上，能够根据本实施方式所涉及的锂离子电池10的利用形态而安装适当形状的端子板或者外部连接端子。

在封口板16的两端子18、20之间，形成有构成为在壳体12的内压上升到预定水平（例如，设定阀门打开压力0.3～1.0Mpa左右）以上的情况下释放该内压的薄壁的安全阀40和注液口42（图1为在注液后该注液口42由密封件43密封而遮掩的状态）。

如图2所示，卷绕电极体50与通常的锂离子电池的卷绕电极体同样，通过下述的步骤制作：将长条片状正极（正极片）52和与该正极片52同样的未图示的长条片状负极（负极片）与合计两条长条片状隔片（分隔片）54一起层叠而在长度方向上卷绕，接下来从侧面方向挤压并压扁所得到的卷绕体。具体地说，正极片52与负极片在宽度方向上稍稍错位地层叠，以使该正极片和负极片中任一个的宽度方向的一端分别从隔片54的宽度方向的一端以及另一端露出，在该状态下正极片52与负极片被卷绕。其结果，在卷绕电极体50的卷绕轴方向的一方以及另一方的端部，分别形成有正极片52以及负极片的宽度方向的一端从卷绕芯部55（即正极片、负极片与隔片紧密地卷绕的部分）向外侧露出的部分。

在图2中，图示了正极片52的露出部分52A，该正极片52的露出部分52A，经由配置于壳体12的内部的正极集电片60以及正极集电体70与上述外部连接用的正极端子20电连接。未图示的负极侧也同样，经由配置于壳体12的内部的未图示的负极集电片以及负极集电体与上述外部连接用的负极端子18电连接。

另外，在本实施方式所涉及的锂离子电池10中，电流切断机构80由正极端子20的一部分和正极集电体70的一部分构成。关于该电流切断机构80后述。

构成卷绕电极体50的材料以及部件本身与以往的锂离子电池所具备的电极体同样即可，没有特别限制。例如正极片52可以是在长条状的正极集电体（例如铝箔）之上形成有正极活性物质层的结构。作为在该正极活性物质层的形成中使用的正极活性物质，能够没有特别限定地使用以往以来在锂离子电池中使用的物质的一种或者两种以上。作为优选例，可以列举：镍酸锂（LiNiO₂）、钴酸锂（LiCoO₂）、锰酸锂（LiMn₂O₄）等作为构成金属元素包含锂和迁移金属元素的氧化物（锂迁移金属氧化物）和/或磷酸锰锂（LiMnPO₄）、磷酸铁锂（LiFePO₄）等包含作为构成金属元素锂和迁移金属元素的磷酸盐等。

负极片可以是在长条状的负极集电体（例如铜箔）之上形成有负极活性物质层的结构。作为在该负极活性物质层的形成中使用的负极活性物质，能够没有特别限定地使用以往以来在锂离子电池中使用的物质的一种或者两种以上。作为优选例，可以列举：石墨、无定形碳等碳系材料、锂迁移金属氧化物、锂迁移金属氮化物等。另外，作为上述隔片的优选例，可以列举由多孔聚烯烃系树脂等构成。

作为液状电解质（电解液），能够没有特别限定地使用与以往以来在锂离子电池中使用的非水电解液同样的电解液。典型的该非水电解液具有在适当的非水溶剂中含有支持电解质（盐类）而成的组成。作为上述非水溶剂，能够使用例如从由碳酸乙酯、碳酸丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、1,2-二甲基乙醚、1,2-二乙基乙醚、四氢呋喃、1,3-二环氧乙烷等构成的群中选择的一种或者两种以上。另外，作为上述支持电解质，能够使用例如LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆、LiCF₃SO₃、LiC₄F₉SO₃、LiN（CF₃SO₂）₂、LiC（CF₃SO₂）₃等锂盐。作为一例，可以列举在碳酸乙酯与碳酸二乙酯的混合溶剂（例如质量比1：1）中以约1mol/L的浓度含有LiPF₆的非水电解液。另外，也可以代替电解液而采用固体状和/或膏状的电解质。

下面，一边参照附图一边对电流切断机构80进行详细叙述。首先，对正极端子20的内部结构进行说明。

如图2所示，在卷绕电极体50的卷绕轴方向的一方的端部露出的露出部分52A上，连接有铝或者以铝为主体的合金制的正极集电片60。以从该集电片60向上方（即封口板方向）延伸的方式形成有铝或者以铝为主体的合金制的正极集电体70。正极集电体70由：接近封口板16的内面侧而配置成与该内面大致平行的矩形板形状（典型为长方形的板形状）的集电体本体即集电板72；和连结该集电板72与正极集电片60的臂状的连结部71，构成。

集电板72由后述的电流切断阀（翻转板）30的一部分（中央凹部30A）焊接的中央薄壁部74和其周围的相对较厚的厚壁部78构成。中央薄壁部典型形成为圆状或者矩形状。另外，如图2所示，在中央薄壁部74的中心部以及厚壁部78的多个部位（在本实施方式中为2个部位），形成有气体流通孔74A、78A。另外，在中央薄壁部74的内侧以预定的直径形成有断裂用的环状槽79。

没有特别限定，但在作为车辆的驱动电源用而使用的电池的情况下，该矩形板形状的集电板72的短边侧的长度（短径）典型为6mm～15mm左右，集电板72的长边侧的长度（长径）典型地规定为短径的2～5倍左右。

另外，厚壁部78的厚度典型为2mm以下（例如0.4mm～2mm），优选为1mm以下（例如0.5mm～1mm）。中央薄壁部74的厚度典型地为0.2mm以下（例如0.05mm～0.2mm），优选为0.15mm以下（例如0.08mm～0.15mm）。

另外，中央薄壁部74的大小没有特别限制，但形成为将与集电板72的短径侧的长度的40～70%相当的长度（例如在集电板72的短边为8mm的情况下为3.2mm～5.6mm）设为直径的圆形或者方形状是比较适当的。

环状槽79的直径优选为4mm以上（典型地为4mm以上且6mm以下）。另外，环状槽79的形成位置从提高抗熔断性（耐热性）的观点出发，厚壁部78与环状槽79的距离P为0.5mm以下是适当的，优选为0.2～0.4mm（例如0.3mm±0.05mm左右）。

另外，环状槽79的切入深度，使该环状槽79上的残留部的厚度至少为0.025mm左右是适当的，优选为0.03mm以上（例如0.03mm～0.08mm左右）。如果残留部的厚度过小，则抗熔断性降得过低而不优选，相反如果残留部的厚度过大，则在产生预定的壳体内压时上述集电板的断裂变得困难，所以不优选。

如上所述，在本发明的实施时，上述矩形板形状集电板72如图5所示，将通过环状槽79的中心点且与该集电板72的短边平行的方向的截面设为基准截面，设计成具备下面的全部条件：

（1）基准截面上的厚壁部78的截面面积A（mm²）与基准截面上的中央薄壁部74的截面面积B（mm²）的关系式：B/A的值为0.05以上且0.15以下（更优选B/A的值为0.07以上且0.12以下）；

（2）所述厚壁部与所述环状槽的距离P（mm）和所述环状槽上的残留部的截面面积C（mm²）的关系式：P/C的值为1.6以下（更优选P/C的值为0.5以上且1.3以下）。

进而，环状槽79上的残留部的截面面积C（mm²）优选为0.3以上。另外，厚壁部78与环状槽79的距离P（mm）特别优选设计为0.5以下（参照后述的实施例）。

另一方面，如图3所示，本实施方式涉及的正极端子20在封口板16的外面侧，具备：安装于预先在封口板16上形成的正极安装孔16A中的筒状连接端子22；和被夹入该筒状连接端子22与封口板16（安装孔16A的周缘）之间的密封垫24。在筒状连接端子22的贯通孔22B内，封入有橡胶制的端子塞23。

进而，本实施方式所涉及的正极端子20在封口板16的内面侧，具备分别形成有上述筒状连接端子22能够插入其中的插入孔的、矩形盖状的合成树脂制的绝缘板26以及金属制的封口体片28。

更具体地说，如图3所示，与正极集电体70电连接的筒状连接端子22被插入分别在密封垫24、封口板16绝缘板26以及封口体片28形成的孔内，其顶端部22C如图所示那样被夹箍，由此这些部件22、24、16、26、28固定为一体。

另外，在该矩形盖状的封口体片28的边缘部，焊接有矩形板状的作为电流切断阀起作用的翻转板30，进而在集电板72以及翻转板30的周边部，出于该集电板72以及翻转板30的定位与周边部的电绝缘的目的，配置有合成树脂制的绝缘支架32。

另外，矩形板状的翻转板30的中央部凹陷以经由形成于对应的绝缘支架32的中央部的孔与集电板72的中央薄壁部74相接，该翻转板30的中央凹部30A通过激光焊接或者超声波焊接而接合于集电板72的中央薄壁部74的环状槽79的内侧。换而言之，在正极集电体70的集电板72的中央薄壁部74，在上述翻转板30的中央凹部30A的接合部位存在断裂用环状槽79。

上述结构的结果，正极片52经由正极露出部分52A、极集电片60、正极集电体70、翻转板30以及封口体片28与连接端子22电连接。

而且翻转板30，形成为如果电池壳体12内的压力（气体压）增大到预定值以上、则向连接端子22侧挠曲变形（典型的是向连接端子22侧翻转、变形），并且在该翻转板30的中央凹部30A焊接有集电板72，所以在壳体12内的压力超过预定值、翻转板30如上所述那样变形了时，伴随于此集电板72的中央薄壁部74在环状槽79的部分断裂。由此，如图4所示，翻转板30与集电板72之间的电连接被切断。另外，本实施方式所涉及的电流切断机构80设置于正极端子20侧，但并不限定于该形态，也可以设置于负极端子18侧。

下面，介绍与由本发明提供的集电板有关的几个具体的试验例，但并不是有意将由本发明提供的集电板限定于下面介绍的形态。

<试验例：各尺寸、形状的集电板（样本0～7）的耐热性评价>

制作合计7种（样本0、1、2、3、4、5以及6）矩形板形状的铝制集电板72，与对于图5的基准截面进行表示的集电板72有关的各尺寸和/或截面面积按下面的表1所示设计。另外，各样本的集电板的长径尺寸设为短径尺寸的2.5倍。另一方面，准备上述的图3所示的8mm（短径）×20mm（长径）的矩形状且厚度为0.3mm～0.5mm左右的翻转板30。

然后，在中央薄壁部74的中心部即气体流通孔74A的周缘部且比环状槽79靠内侧的部位激光焊接有翻转板30的中央凹部30A。

使用上述各样本的集电板与翻转板的接合体而评价抗熔断性（耐热性）。具体地说，对于各样本接合体，向集电板与翻转板之间通入大容量电流（在此为1500A），计测到通过此时产生的焦耳热熔断环状槽的部分为止的时间（秒：sec）。将结果表示于表1的相应栏中。

表1

如表1所示，对于具备上述的两个条件的样本1～6，所述条件为（1）基准截面上的厚壁部的截面面积A（mm²）与中央薄壁部的截面面积B（mm²）的关系式：B/A的值为0.05以上且0.15以下；并且（2）厚壁部与环状槽的距离P（mm）与该环状槽上的残留部的截面面积C（mm²）的关系式：P/C的值为1.6以下（特别是0.5以上且1.3以下），与不具备该条件（2）的样本0相比较，确认出熔断时间延长。特别是样本2、3、4、5的集电体，虽然其外形（短径以及长径）与样本0大致相等，但到熔断为止的时间却延长了6倍以上。

如上所述，根据本发明，能够提供具备电流切断机构的密闭型二次电池（典型为外形为方形的锂二次电池之外的密闭型二次电池），所述电流切断机构使用了具备在此所公开的上述（1）以及（2）的条件的集电板。该集电体由于抗熔断性（耐热性）优异，所以作为要求伴随着高输出化的高率充放电的车辆的驱动用电源比较合适。因此，本发明还提供图6示意所示的电池组100。

具体地说，如图6所示，将具备使用在此所公开的集电板而构筑的电流切断机构（参照上述的图2～4）的密闭型二次电池（典型的是图示那样的方形的锂二次电池）10设为单电池，构成为多个（在图示的实施方式中为4个但并不限定于此）该单电池10在预定方向上排列。典型的图示那样各单电池10之间串联连接而构成。具体地说，在各单电池10的电池壳体12的上表面（即封口板）16上，分别设有与被收置于壳体12内的电极体的正极电连接的正极端子20以及与负极电连接的负极端子18。而且，在相邻的单电池10之间，一方的正极端子20与另一方的负极端子18通过适当的连接件92电连接。而且，能够：在排列的单电池群11的两外侧分别配置端板96，在电池群11的两侧面上沿着排列方向安装有紧固用梁件98以将这一对端板96、96桥接，通过小螺钉99将梁件98的各端部紧固且固定于端板96。通过这样串联连接各单电池10并对它们进行约束（固定），构筑适于作为具有所希望的电压的车辆的驱动用电源的电池组100。

另外，典型地在预定方向上排列的多个单电池10之间，配置有预定形状的间隔保持片94。该间隔保持片94优选为能够作为用于使在使用时在各单电池10内产生的热量散逸的散热部件起作用的材质（例如导热性良好的金属制或者轻量且较硬的聚丙烯等其他合成树脂制）以及/或者形状。

另外，本发明如图7所示，能够提供具备将密闭型二次电池（典型的为方形的密闭型锂离子二次电池）设为单电池的电池组100作为驱动用电源的车辆1（典型的为电动汽车、混合动力汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池车这样的具备驱动用电动机的汽车），所述密闭型二次电池具备使用在此所公开的集电板而构筑的电流切断机构，高输出且大容量（典型的为1时间率容量为3Ah以上、例如为5～20Ah或者20Ah以上（例如为20～30Ah）的大容量）。

上面，对本发明的具体例详细进行了说明，但这些只不过是例示，并不限定技术方案。在技术方案所记载的技术中，包含对上面例示的具体例进行各种变形、变更而成的技术。

Claims

1.一种密闭型二次电池，具备：

具备正极以及负极的电极体；

收置所述电极体的电池壳体；

设置于所述电池壳体的外面、分别与所述电极体的正极以及负极电连接的正极端子以及负极端子；和

在所述壳体内的内压上升超过了预定水平时将电流切断的电流切断机构；所述密闭型二次电池的特征在于：

所述电流切断机构，在所述电极体的正极与所述正极端子之间或者所述电极体的负极与所述负极端子之间，具备与所述正极端子及负极端子的任一端子电连接的电流切断阀和与所述电极体的正极及负极的任一电极电连接的矩形板状的集电板；

所述矩形板状的集电板，由形成得相对较薄的中央薄壁部和在该中央薄壁部的周围且形成得相对较厚的厚壁部构成，并且在该中央薄壁部的内侧以预定的直径形成有断裂用的环状槽；

所述电流切断阀，其一部分在所述环状槽的内侧能够通电地接合于所述集电板的中央薄壁部；

在所述壳体内的内压上升超过了预定水平时，电流切断阀由于该内压向从所述集电板离开的方向变形并且所述集电板的中央薄壁部在所述环状槽的部分断裂，由此带着所述断裂了的中央薄壁部的电流切断阀从所述集电板离开而实现电流切断；

在此，以通过所述环状槽的中心点且与矩形板状集电板的短边平行的方向的截面为基准截面，所述矩形板状的集电板被设计为满足下面的全部条件：

2.根据权利要求1所述的密闭型二次电池，其特征在于：所述B/A的值为0.07以上且0.12以下，所述P/C的值为0.5以上且1.3以下。

3.根据权利要求1或2所述的密闭型二次电池，其特征在于：所述环状槽上的残留部的截面面积C为0.3以上，所述厚壁部与所述环状槽的距离P为0.5以下。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的密闭型二次电池，其特征在于：所述环状槽的直径为4mm以上。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的密闭型二次电池，其特征在于：所述中央薄壁部的厚度为0.15mm以下。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的密闭型二次电池，其特征在于：所述电极体为将长条片状的所述正极以及长条片状的所述负极与长条片状的隔片一起卷绕而成的扁平形状的卷绕电极体；

所述电池壳体与该卷绕电极体的形状相对应地形成为收置该卷绕电极体的扁平的长方体状。

7.一种电池组，其特征在于：将权利要求1～6中的任意一项所述的密闭型二次电池设为单电池，具备多个单电池且这些单电池相互电连接。

8.一种车辆，其中：作为驱动用电源具备权利要求1～6中的任意一项所述的密闭型二次电池或者权利要求7所述的电池组。