CN114597603A - 二次电池以及电池组 - Google Patents

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CN114597603A CN202111457305.1A CN202111457305A CN114597603A CN 114597603 A CN114597603 A CN 114597603A CN 202111457305 A CN202111457305 A CN 202111457305A CN 114597603 A CN114597603 A CN 114597603A
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Abstract

本发明涉及二次电池以及电池组。在此公开的二次电池具备电极体、电池壳体、从端子引出孔(18)向电池壳体的外部引出的端子(30)、以及与端子(30)接合的外部导电部件(32)。外部导电部件(32)具有供端子(30)的一部分插入的贯通孔(32h)，在贯通孔(32h)的周缘形成有外部导电部件(32)与端子(30)的接合部(31w)。外部导电部件(32)具有设置在接合部(31w)的周围的大致环形的薄壁部(32t)，薄壁部(32t)构成为在1000A以上的电流流过二次电池时所述薄壁部(32t)熔断。

Description

二次电池以及电池组
技术领域
本发明涉及二次电池以及电池组。
背景技术
将多个二次电池相互电连接而成的电池组例如被广泛用作车辆驱动用的高输出电源等。在构成电池组的二次电池中，若由于误操作等而供给过剩的电流，则可能产生温度上升等不良情况。因此，以往，已知有具备在流过规定以上的电流时将导通路径切断的机构的二次电池。
例如在专利文献1中公开了如下的二次电池，该二次电池具备：电极体，该电极体具有正极和负极；电池壳体，该电池壳体收容电极体并具有端子引出孔；端子，该端子在电池壳体的内部与正极或负极连接，并从端子引出孔向电池壳体的外部引出；外部导电板，该外部导电板在电池壳体的外部将端子与汇流条电连接；以及熔丝部，该熔丝部设置在外部导电板的端子连接部与汇流条连接部之间，在流过规定以上的电流时熔断。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开公报第2017-157334号公报
发明内容
发明要解决的课题
例如在搭载于汽车等车辆的二次电池中，高容量化、高能量密度化正在推进。在这样的二次电池中，要求在流过1000A以上的大电流时将电池内的发热抑制得较小而提高可靠性。
本发明是鉴于上述情形而作出的，其目的在于提供一种在流过大电流时能够抑制电池内的发热且可靠性高的二次电池以及电池组。
用于解决课题的方案
根据本发明，提供一种二次电池，该二次电池具备：一个或多个电极体，所述一个或多个电极体具有正极和负极；电池壳体，所述电池壳体收容所述电极体，并具有端子引出孔；端子，所述端子在所述电池壳体的内部与所述正极或所述负极电连接，并从所述端子引出孔向所述电池壳体的外部引出；以及外部导电部件，所述外部导电部件在所述电池壳体的外部与所述端子接合。所述外部导电部件具有供所述端子的一部分插入的贯通孔。在所述贯通孔的周缘形成有所述外部导电部件与所述端子的接合部。所述外部导电部件具有设置在所述接合部的周围的大致环形的薄壁部。所述薄壁部构成为在1000A以上的电流流过所述二次电池时所述薄壁部熔断。
在本发明中，薄壁部形成为大致环形，从而能够防止例如在二次电池的组装时成为悬臂状态而使得向薄壁部的负荷变大，能够提高力学可靠性。另外，在本发明中，在大电流流过二次电池时，在端子与外部导电部件的接合部的周围设置的大致环形的薄壁部熔断，由此导通路径被切断。通过这样的新的结构，能够在流过大电流时适当地抑制电池内的发热，能够提供综合可靠性高的二次电池。
在此处公开的二次电池的优选的一个方案中，所述外部导电部件具有沿着所述贯通孔的边缘设置且与所述端子相向的大致环形的凹部，在所述外部导电部件与所述端子之间确保3mm3以上的空间。通过这样的结构，外部导电部件的导热性稳定，能够使流过大电流时的熔断特性恒定。因此，能够提高二次电池的可靠性。
在此处公开的二次电池的优选的一个方案中，所述薄壁部具有以0.1mm以上且1mm以下的厚度沿径向延伸0.5mm以上的区域。通过这样的结构，能够在通常使用时充分确保与端子的导通，能够降低电阻。另外，能够提高外部导电部件的强度和耐变形性。此外，在大电流流过二次电池时，能够使薄壁部更稳定地熔断。
在此处公开的二次电池的优选的一个方案中，在所述薄壁部中，厚度最薄的部分设置在沿径向从所述贯通孔离开的位置。通过这样的结构，能够在通常使用时充分确保与端子的导通，能够降低电阻。另外，能够提高外部导电部件的强度和耐变形性。
在此处公开的二次电池的优选的一个方案中，所述端子具有：插通部，所述插通部插通所述端子引出孔；凸缘部，所述凸缘部从所述插通部延伸并配置在所述电池壳体的外部；以及突起部，所述突起部从所述凸缘部向与所述插通部相反的一侧突起，并插入到所述贯通孔中，所述外部导电部件配置在所述凸缘部的表面。通过这样的结构，容易将二次电池控制为安全的能量状态。即，在大电流流过二次电池而薄壁部熔断之后，能够在端子的凸缘部与外部导电部件之间形成高电阻的导通路径，使凸缘部与外部导电部件再次导通。由此，电流在凸缘部与外部导电部件的高电阻的导通路径中流动，能够缓慢地释放蓄积在二次电池内的(残留的)能量。
在此处公开的二次电池的优选的一个方案中，所述外部导电部件与所述凸缘部的接触面积为150mm2以上且250mm2以下。通过这样的结构，在通常使用时能够充分确保与端子的导通，能够降低电阻。另外，能够提高二次电池的强度和耐变形性。此外，在薄壁部熔断之后，容易使凸缘部与外部导电部件再次导通。
在此处公开的二次电池的优选的一个方案中，所述端子具有：插通部，所述插通部插通所述端子引出孔；凸缘部，所述凸缘部从所述插通部延伸并配置在所述电池壳体的外部；以及突起部，所述突起部从所述凸缘部向与所述插通部相反的一侧突起，并插入到所述贯通孔中，所述外部导电部件隔着绝缘部件配置在所述凸缘部上。通过这样的结构，在流过大电流而薄壁部熔断之后，能够避免凸缘部与外部导电部件的接触，能够切断导通路径。
在此处公开的二次电池的优选的一个方案中，所述电极体为多个，所述二次电池还具备正极集电部，所述正极集电部介于所述端子与多个所述电极体的所述正极之间。所述正极集电部具有：正极第一集电部，所述正极第一集电部与所述端子接合；以及多个正极第二集电部，所述多个正极第二集电部与所述正极第一集电部接合，并与多个所述电极体的所述正极分别电连接。在具备多个电极体的情况下，流过大电流时的发热容易变大。因此，应用在此公开的技术是特别有效的。另外，通过这样的结构，能够确保流过大电流时的可靠性，并且提高二次电池的体积能量密度或实现小型化。
另外，根据本发明，提供一种具备多个在此公开的二次电池的电池组。
在此处公开的电池组的优选的一个方案中，具备将多个所述二次电池相互电连接的汇流条，所述汇流条以被向远离所述电池壳体的方向施力的状态安装于所述外部导电部件。通过这样的结构，在流过大电流而薄壁部熔断之后，外部导电部件以从端子离开的方式移动。由此，能够切断外部导电部件与端子的导通路径。
附图说明
图1是示意性地表示一实施方式的二次电池的立体图。
图2是沿着图1的II-II线的示意性纵剖视图。
图3是沿着图1的III-III线的示意性纵剖视图。
图4是沿着图1的IV-IV线的示意性横剖视图。
图5是示意性地表示安装于封口板的电极体组的立体图。
图6是示意性地表示安装有正极第二集电部和负极第二集电部的电极体的立体图。
图7是表示电极体的结构的示意图。
图8是将图2的正极端子的附近放大后的局部放大图。
图9是将图8的一部分放大后的局部放大图。
图10是示意性地表示安装有正极端子、负极端子、正极第一集电部、负极第一集电部、正极内部绝缘部件以及负极内部绝缘部件的封口板的立体图。
图11是将图10的封口板翻过来的立体图。
图12是示意性地表示一实施方式的电池组的立体图。
图13是示意性地表示第一变形例的汇流条的侧视图，(A)表示初始状态，(B)表示电池组中的状态。
图14是示意性地表示第二变形例的汇流条的侧视图，(A)表示初始状态，(B)表示电池组中的状态。
附图标记说明
10电池壳体
20a、20b、20c电极体
30正极端子(端子)
30a插通部
30b凸缘部
30c突起部
31w接合部
31s空间
32正极外部导电部件(外部导电部件)
32b第二凹部(凹部)
32h贯通孔
32t薄壁部
40负极端子(端子)
42负极外部导电部件(外部导电部件)
100二次电池
具体实施方式
以下，参照附图，对在此公开的技术的几个优选实施方式进行说明。需要说明的是，在本说明书中特别提及的事项以外的事项且本发明的实施所需的事项(例如，不以本发明为特征的二次电池的一般的结构以及制造工艺)可作为基于该领域中的现有技术的本领域技术人员的设计事项来掌握。本发明能够基于本说明书所公开的内容和该领域中的技术常识来实施。需要说明的是，在本说明书中表示范围的“A～B”的表述包含A以上B以下的含义，并且包含“优选大于A”以及“优选小于B”的含义。
需要说明的是，在本说明书中，“二次电池”是指所有能够反复充放电的蓄电设备的用语，是包含锂离子二次电池、镍氢电池等所谓的蓄电池(化学电池)和双电层电容器等电容器(物理电池)的概念。
<二次电池100>
图1是二次电池100的立体图。图2是沿着图1的II-II线的示意性纵剖视图。图3是沿着图1的III-III线的示意性纵剖视图。图4是沿着图1的IV-IV线的示意性横剖视图。在以下的说明中，附图中的附图标记L、R、F、Rr、U、D表示左、右、前、后、上、下，附图中的附图标记X、Y、Z分别表示二次电池100的短边方向、与短边方向正交的长边方向、上下方向。但是，这些只不过是为了便于说明的方向，对二次电池100的设置方式没有任何限定。
如图2所示，二次电池100具备电池壳体10、电极体组20、正极端子30、正极外部导电部件32、负极端子40、负极外部导电部件42、外部绝缘部件92、正极集电部50、负极集电部60、正极内部绝缘部件70以及负极内部绝缘部件80。详情后述，正极集电部50具备正极第一集电部51和正极第二集电部52，负极集电部60具备负极第一集电部61和负极第二集电部62。虽然省略图示，但二次电池100在此还具备电解液。二次电池100在此为锂离子二次电池。二次电池100的内部电阻例如可以为0.2～2.0mΩ左右。
电池壳体10是收容电极体组20的框体。电池壳体10在此具有扁平且有底的长方体形状(方形)的外形。电池壳体10的材质可以与以往使用的材质相同，没有特别限定。电池壳体10优选为金属制，更优选由例如铝、铝合金、铁、铁合金等构成。如图2所示，电池壳体10优选具备：具有开口12h的外装体12；以及将开口12h堵塞的封口板(盖体)14。
如图1所示，外装体12具备：底壁12a、从底壁12a延伸并彼此相向的一对长侧壁12b、以及从底壁12a延伸并彼此相向的一对短侧壁12c。底壁12a为大致矩形。短侧壁12c的面积比长侧壁12b的面积小。封口板14以将外装体12的开口12h堵塞的方式安装于外装体12。封口板14与外装体12的底壁12a相向。封口板14在俯视时为大致矩形。电池壳体10通过在外装体12的开口12h的周缘接合(例如焊接接合)封口板14而一体化。封口板14的接合例如能够通过激光焊接等焊接来进行。电池壳体10被气密地密封(密闭)。
如图2所示，在封口板14设置有注液孔15、气体排出阀17以及两个端子引出孔18、19。注液孔15用于在将封口板14组装于外装体12之后注入电解液。注液孔15被密封部件16密封。气体排出阀17构成为，在电池壳体10内的压力成为规定值以上时断裂，将电池壳体10内的气体向外部排出。端子引出孔18、19分别形成在封口板14的长边方向Y的两端部。端子引出孔18、19在上下方向Z上贯通封口板14。
图5是示意性地表示安装于封口板14的电极体组20的立体图。电极体组20在此具有三个电极体20a、20b、20c。但是，配置在一个电池壳体10的内部的电极体的数量没有特别限定，可以是一个，也可以是两个以上(多个)。在此，电极体20a、20b、20c的正极集电部50配置在长边方向Y的一侧(图5的左侧)，负极集电部60配置在长边方向Y的另一侧(图5的右侧)，并联连接。但是，电极体20a、20b、20c也可以串联连接。在此，电极体组20以被由树脂制片构成的电极体保持件29(参照图3)覆盖的状态配置在电池壳体10的外装体12的内部。
图6是示意性地表示电极体20a的立体图。图7是表示电极体20a的结构的示意图。需要说明的是，以下以电极体20a为例进行详细说明，但对于电极体20b、20c也能够采用同样的结构。
如图7所示，电极体20a具有正极22、负极24以及隔膜26。在此，电极体20a是带状的正极22和带状的负极24隔着两张带状的隔膜26层叠并以卷绕轴WL为中心卷绕而成的卷绕电极体。电极体20a具有扁平形状。电极体20a以卷绕轴WL与长边方向Y大致平行的朝向配置在外装体12的内部。
如图3所示，电极体20a具有：与外装体12的底壁12a和封口板14相向的一对弯曲部(R部)20r；以及将一对弯曲部20r连结并与外装体12的长侧壁12b相向的平坦部20f。平坦部20f沿着长侧壁12b延伸。但是，电极体20a也可以是将多张方形(典型的是矩形)的正极和多张方形(典型的是矩形)的负极以绝缘的状态层叠而成的层叠电极体。
如图7所示，正极22具有：正极集电体22c；以及固定在正极集电体22c的至少一个表面上的正极活性物质层22a和正极保护层22p。但是，正极保护层22p并不是必须的，也可以在其他实施方式中省略。正极集电体22c为带状。正极集电体22c例如由铝、铝合金、镍、不锈钢等导电性金属构成。正极集电体22c在此为金属箔，具体而言为铝箔。
在正极集电体22c的长边方向Y的一个端部(图7的左端部)设置有多个正极极耳22t。多个正极极耳22t沿着正极22的长度方向隔开间隔地(间断地)设置。多个正极极耳22t向长边方向Y的一侧(图7的左侧)突出。多个正极极耳22t相比隔膜26向长边方向Y突出。但是，正极极耳22t可以设置在长边方向Y的另一个端部(图7的右端部)，也可以分别设置在长边方向Y的两端部。正极极耳22t是正极集电体22c的一部分，由金属箔(铝箔)构成。但是，正极极耳22t也可以是与正极集电体22c不同的部件。在正极极耳22t的至少一部分，未形成正极活性物质层22a和正极保护层22p，正极集电体22c露出。
如图4所示，多个正极极耳22t在长边方向Y的一个端部(图4的左端部)层叠，构成正极极耳组23。多个正极极耳22t以外方侧的端部对齐的方式被折弯而弯曲。由此，能够提高向电池壳体10的收容性，使二次电池100小型化。正极极耳组23经由正极集电部50与正极端子30电连接。优选多个正极极耳22t被折弯并与正极端子30电连接。在正极极耳组23附设有正极第二集电部52。多个正极极耳22t的尺寸(长边方向Y的长度以及与长边方向Y正交的宽度，参照图7)考虑与正极集电部50连接的状态，例如能够根据其形成位置等适当调整。多个正极极耳22t在此以弯曲时外方侧的端部对齐的方式使尺寸相互不同。
如图7所示，正极活性物质层22a沿着带状的正极集电体22c的长度方向设置成带状。正极活性物质层22a包含能够可逆地吸留和放出电荷载体的正极活性物质(例如，锂镍钴锰复合氧化物等锂过渡金属复合氧化物)。在将正极活性物质层22a的全部固体含量设为100质量％时，正极活性物质可以占据约80质量％以上，典型的是90质量％以上、例如95质量％以上。正极活性物质层22a也可以包含正极活性物质以外的任意成分，例如导电材料、粘合剂、各种添加成分等。作为导电材料，可以使用例如乙炔黑(AB)等碳材料。作为粘合剂，可以使用例如聚偏氟乙烯(PVdF)等。
如图7所示，正极保护层22p在长边方向Y上设置在正极集电体22c与正极活性物质层22a的边界部分。在此，正极保护层22p设置于正极集电体22c的长边方向Y的一个端部(图7的左端部)。但是，正极保护层22p也可以设置在长边方向Y的两端部。正极保护层22p沿着正极活性物质层22a设置成带状。正极保护层22p包含无机填料(例如，氧化铝)。在将正极保护层22p的全部固体含量设为100质量％时，无机填料可以占据约50质量％以上，典型的是70质量％以上、例如80质量％以上。正极保护层22p也可以包含无机填料以外的任意成分，例如导电材料、粘合剂、各种添加成分等。导电材料和粘合剂可以与作为能够包含于正极活性物质层22a而例示的材料相同。
如图7所示，负极24具有负极集电体24c和固定在负极集电体24c的至少一个表面上的负极活性物质层24a。负极集电体24c为带状。负极集电体24c例如由铜、铜合金、镍、不锈钢等导电性金属构成。负极集电体24c在此为金属箔，具体而言为铜箔。
在负极集电体24c的长边方向Y的一个端部(图7的右端部)设置有多个负极极耳24t。多个负极极耳24t沿着负极24的长度方向隔开间隔地(间断地)设置。多个负极极耳24t相比隔膜26向长边方向Y突出。负极极耳24t向长边方向Y的一侧(图7的右侧)突出。但是，负极极耳24t可以设置在长边方向Y的另一个端部(图7的左端部)，也可以分别设置在长边方向Y的两端部。负极极耳24t是负极集电体24c的一部分，由金属箔(铜箔)构成。但是，负极极耳24t也可以是与负极集电体24c不同的部件。在负极极耳24t的至少一部分，未形成负极活性物质层24a，负极集电体24c露出。
如图4所示，多个负极极耳24t在长边方向Y的一个端部(图4的右端部)层叠，构成负极极耳组25。负极极耳组25设置在与正极极耳组23在长边方向Y上对称的位置。多个负极极耳24t以外方侧的端部对齐的方式被折弯而弯曲。由此，能够提高向电池壳体10的收容性，使二次电池100小型化。负极极耳组25经由负极集电部60与负极端子40电连接。优选多个负极极耳24t被折弯并与负极端子40电连接。在负极极耳组25附设有负极第二集电部62。在此，多个负极极耳24t与多个正极极耳22t同样地，以弯曲时外方侧的端部对齐的方式使尺寸相互不同。
如图7所示，负极活性物质层24a沿着带状的负极集电体24c的长度方向设置成带状。负极活性物质层24a包含能够可逆地吸留和放出电荷载体的负极活性物质(例如，石墨等碳材料)。在将负极活性物质层24a的全部固体含量设为100质量％时，负极活性物质可以占据约80质量％以上，典型的是90质量％以上、例如95质量％以上。负极活性物质层24a也可以包含负极活性物质以外的任意成分，例如粘合剂、分散剂、各种添加成分等。作为粘合剂，可以使用例如苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)等橡胶类。作为分散剂，可以使用例如羟甲基纤维素(CMC)等纤维素类。
如图7所示，隔膜26是将正极22的正极活性物质层22a与负极24的负极活性物质层24a绝缘的部件。作为隔膜26，例如优选由聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烃树脂构成的树脂制的多孔性片。隔膜26也可以具有由树脂制的多孔性片构成的基材部和设置在基材部的至少一个表面上并包含无机填料的耐热层(Heat Resistance Layer：HRL)。作为无机填料，例如，可以使用氧化铝、勃姆石、氢氧化铝、二氧化钛等。
电解液与以往相同即可，没有特别限定。电解液例如是含有非水系溶剂和支持电解质的非水电解液。非水系溶剂例如包含碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯等碳酸酯类。支持电解质例如为LiPF6等含氟锂盐。但是，电解液也可以为固体状(固体电解质)，与电极体组20一体化。
如图1、图2所示，正极端子30配置在封口板14的长边方向Y的一个端部(图1、图2的左端部)。负极端子40配置在封口板14的长边方向Y的另一个端部(图1、图2的右端部)。在此，正极端子30和负极端子40分别从电池壳体10的相同面(具体而言为封口板14)突出。但是，正极端子30和负极端子40也可以分别从电池壳体10的不同的面突出。正极端子30和负极端子40分别安装于封口板14。正极端子30和负极端子40优选固定于封口板14。正极端子30和负极端子40是端子的一例。端子优选为正极端子30。
如图2所示，正极端子30在外装体12的内部经由正极集电部50与电极体组20的正极22(参照图7)电连接。正极端子30插通端子引出孔18而从封口板14的内部向外部引出。正极端子30通过正极内部绝缘部件70和垫圈90与封口板14绝缘。正极端子30优选为金属制，更优选由例如铝或铝合金构成。在正极端子30上固定有正极外部导电部件32。正极端子30与正极外部导电部件32接合。
图8是将图2的正极端子30的附近放大后的局部放大图。图9是将图8的一部分放大后的局部放大图。如图8所示，正极端子30具有插通部30a、凸缘部30b以及突起部30c。
插通部30a是外径比封口板14的端子引出孔18小的部分。插通部30a贯通电池壳体10的封口板14。详细而言，插通部30a从封口板14侧依次插通垫圈90的贯通孔90h、封口板14的端子引出孔18、正极内部绝缘部件70的贯通孔70h、以及正极第一集电部51的贯通孔51h。插通部30a的下端在此通过焊接接合与正极第一集电部51接合。焊接接合的方法没有特别限定，例如，可以是激光焊接、电子束焊接、超声波焊接、电阻焊接、TIG(Tungsten InertGas：钨惰性气体)焊接等。另外，正极端子30也可以通过焊接接合以外的方法、例如铆接、铆钉、压入、热压配合、折入、螺栓接合、热压接、超声波压接、钎焊等与正极第一集电部51接合。
凸缘部30b是外径比封口板14的端子引出孔18大的部分(扩径部)。凸缘部30b从插通部30a的上端向上方延伸。凸缘部30b从端子引出孔18突出，配置在电池壳体10的外部。凸缘部30b载置于封口板14的上表面(远离外装体12的一侧的面)。凸缘部30b在俯视时可以形成为大致圆形，也可以形成为四边形等多边形。在凸缘部30b的上方配置有正极外部导电部件32。凸缘部30b在此与正极外部导电部件32直接接触。
突起部30c是从凸缘部30b的上端向上方(与插通部30a相反的一侧)突起的部分。突起部30c被插入到正极外部导电部件32的贯通孔32h中。突起部30c与正极外部导电部件32接合。在突起部30c形成有与正极端子30接合的接合部31w。在此，突起部30c在俯视时形成为大致环形(优选为圆环状)。但是，突起部30c也可以形成为柱状(实心状)。虽然没有特别限定，但如图9所示，突起部30c的外径D1可以为大致1～10mm、例如5～10mm(在一例中为7.5mm)。突起部30c的外径D1也可以比插通部30a的外径小。突起部30c的内径D2例如可以为5～10mm(在一例中为5.8mm)。突起部30c的线径D3(＝(D1-D2)/2)例如可以为0.1～2mm(在一例中为0.85mm)。
正极外部导电部件32在电池壳体10的外部与正极端子30电连接。如图8所示，正极外部导电部件32通过接合部31w与正极端子30接合。正极外部导电部件32在通过外部绝缘部件92与封口板14绝缘的状态下安装于封口板14。正极外部导电部件32优选为板状。如图1所示，正极外部导电部件32在此为在长边方向Y上较长的大致矩形。正极外部导电部件32优选为金属制，更优选由例如铝或铝合金构成。正极外部导电部件32也可以在一部分或全部的表面具有包覆有镍等金属的镀层。正极外部导电部件32是外部导电部件的一例。
如图12所示，正极外部导电部件32是在长边方向Y上被划分的部分，具有与正极端子30电连接的端子连接区域321和从端子连接区域321向与正极端子30相反的一侧延伸的延伸区域322。延伸区域322是在将多个二次电池100相互电连接而制作电池组200时附设导电部件的部位(汇流条连接部)。导电部件在此为板状(棒状)的汇流条110。在二次电池100中，从正极极耳22t到延伸区域322的电阻例如可以为0.05～0.2mΩ左右。
如图8所示，端子连接区域321配置在正极端子30的上方，详细而言配置在凸缘部30b的上方。正极端子30的凸缘部30b的上表面与正极外部导电部件32的下表面的接触面积优选为50～500mm2，更优选为100～300mm2，进一步优选为150～250mm2。由此，能够降低电阻，并且能够提高强度和耐变形性。在端子连接区域321设置有贯通孔32h、第一凹部32a、第二凹部32b以及薄壁部32t。
贯通孔32h在上下方向Z上贯通正极外部导电部件32。在贯通孔32h中插入有正极端子30的一部分、在此为突起部30c。贯通孔32h在俯视时形成为大致圆形。贯通孔32h也可以形成为与突起部30c相同的形状。如图1所示，在二次电池100的上表面，正极端子30(在此为突起部30c)从贯通孔32h露出。在贯通孔32h的周缘(缘部或周围)形成有正极端子30与正极外部导电部件32的接合部31w。
第一凹部32a从正极外部导电部件32的上表面32u(远离外装体12的一侧的面)向下方侧凹陷。第一凹部32a位于薄壁部32t的上方。第一凹部32a在俯视时形成为比贯通孔32h大的大致圆形。第一凹部32a以包围接合部31w的周围的方式设置。由此，能够抑制接合部31w从正极外部导电部件32的上表面32u突出，容易在延伸区域322连接汇流条110。
第二凹部32b从正极外部导电部件32的下表面32d(与外装体12相向的一侧的面)向上方侧凹陷。第二凹部32b沿着贯通孔32h的边缘设置。第二凹部32b位于薄壁部32t的下方。第二凹部32b与正极端子30的凸缘部30b相向。第二凹部32b在俯视时形成为大致环形(优选为圆环状)。第二凹部32b的内缘在此形成为圆角形状(R形状)。第二凹部32b的外缘在此形成为朝向下表面32d(换言之，越接近正极端子30越)扩径的锥形形状。通过具有第二凹部32b，正极外部导电部件32的导热性稳定，能够使流过大电流时的熔断特性恒定。第二凹部32b是凹部的一例。
在正极端子30与外部导电部件32之间、详细而言在正极端子30的凸缘部30b的上表面与正极外部导电部件32的下表面之间确保有空间31s。由此，上述正极端子30与正极外部导电部件32的接触面积被调整。空间31s沿着贯通孔32h的边缘设置。空间31s沿着凸缘部30b的上表面水平地扩展。空间31s形成为大致环形(优选为圆环状)。如图9所示，空间31s的沿着贯通孔32h的方向的长度(换言之，正极外部导电部件32与正极端子30的分离距离)T2可以大致为0.1mm以上，例如为0.1～0.5mm(在一例中为0.25mm)左右。分离距离T2也可以比薄壁部32t的厚度T1小。空间31s的体积可以大致为3mm3以上，例如为3～10mm3左右(在一例中为5mm3)。
薄壁部32t沿着贯通孔32h的边缘形成。薄壁部32t设置在接合部31w的周围。薄壁部32t设置于正极端子30的突起部30c的周缘。薄壁部32t是厚度形成得比径向的外侧的部分薄的部分。典型的是，薄壁部32t是在从正极集电部50到正极外部导电部件32的导通路径中截面积形成得最小的部位。薄壁部32t是以在1000A以上的电流(大电流)流过二次电池100时熔断的方式构成的熔断预定部位。通过具有薄壁部32t，能够适当地抑制二次电池100的发热。薄壁部32t优选为在二次电池100的充电状态(SOC：State of Charge)为100％且使用电阻为5mΩ以下的导电部件使正极外部导电部件32和负极外部导电部件42短路时熔断的部位。由此，能够更适当地抑制二次电池100的发热。
薄壁部32t形成为大致环形(优选为圆环状)。由此，能够提高力学可靠性。另外，即便在通常使用时施加振动、冲击等外力，也能够稳定地维持导通，能够提高强度和耐变形性。薄壁部32t连续或者间断地形成。薄壁部32t可以形成为虚线状，也可以分割形成为多个。薄壁部32t优选设置在由铝或铝合金构成的区域。铝的熔点低，因此，若薄壁部32t设置在以铝为主体的区域，则在流过大电流时薄壁部32t容易熔断。薄壁部32t优选以最小的截面积比正极集电部50的最小的截面积、例如后述的正极第二集电部52的凹部52d以及/或者极耳接合部52c的截面积小的方式调整尺寸。由此，在流过大电流时能够使薄壁部32t更稳定地熔断。
如图9所示，薄壁部32t的线径(径向的最大长度)L1可以大致为0.5mm以上，例如为0.5～5mm(在一例中为0.85mm)。在薄壁部32t中，在贯通孔32h的缘部，具有规定的厚度T1的区域可以沿径向以规定的长度延伸。由此，能够降低电阻，并且能够提高强度和耐变形性。厚度T1优选比正极第二集电部52的凹部52d以及/或者极耳接合部52c的厚度薄。厚度T1可以大致为0.1～1mm，例如为0.1～0.5mm。具有厚度T1的区域沿径向延伸的长度L2可以大致为0.5mm以上，例如为0.5～5mm(在一例中为0.57mm)。
在薄壁部32t中，厚度最薄的部分32t1可以设置在沿径向从贯通孔32h离开的位置。由此，能够降低电阻。厚度最薄的部分32t1可以设置在从正极端子30的凸缘部30b的上表面离开的位置。由此，能够提高强度和耐变形性。
接合部31w是正极端子30与正极外部导电部件32接合的部位。接合部31w形成于贯通孔32h的周缘(缘部或周围)。接合部31w在俯视时形成为大致环形(优选为圆环状)。相对于正极端子30的轴心，轴对称地形成。接合部31w连续或者间断地形成。接合部31w也可以形成为虚线状。
在此，接合部31w是使用光能、电子能量、热能等形成的冶金的金属接合部。接合部31w例如是通过激光焊接、电子束焊接、超声波焊接、电阻焊接、TIG(Tungsten Inert Gas)焊接等焊接而形成的焊接接合部。特别优选基于激光等高能量线的照射的焊接。但是，接合部31w也可以通过焊接接合以外的金属接合的方法、例如热压接、超声波压接、钎焊等形成。另外，接合部31w也可以由将正极端子30和正极外部导电部件32机械固定的紧固部和将该紧固部的周缘连续或者间断地接合的金属接合部构成。机械固定例如也可以通过铆接、铆钉、压入、热压配合、折入等进行。
如图2所示，负极端子40在外装体12的内部经由负极集电部60与电极体组20的负极24(参照图7)电连接。负极端子40插通端子引出孔19而从封口板14的内部向外部引出。负极端子40通过负极内部绝缘部件80和垫圈90与封口板14绝缘。负极端子40优选为金属制，更优选由例如铜或铜合金构成。负极端子40也可以通过将两个导电部件接合并一体化而构成。负极端子40例如也可以是，与负极集电部60连接的部分由铜或铜合金构成，在封口板14的外侧露出的部分由铝或铝合金构成。负极端子40可以由铝系金属和铜系金属的包层材料构成。负极端子40的具体结构可以与正极端子30相同。在负极端子40上固定有负极外部导电部件42。负极端子40与负极外部导电部件42接合。
负极外部导电部件42在电池壳体10的外部与负极端子40电连接。负极外部导电部件42与负极端子40接合。负极外部导电部件42在通过外部绝缘部件92与封口板14绝缘的状态下安装于封口板14。负极外部导电部件42优选为板状。如图1所示，负极外部导电部件42在此为在长边方向Y上较长的大致矩形。负极外部导电部件42相对于长边方向Y与正极外部导电部件32对称地配置。负极外部导电部件42优选为金属制，更优选由例如铝或铝合金构成。负极外部导电部件42也可以在一部分或全部的表面具有包覆有镍等金属的镀层。负极外部导电部件42的具体结构可以与正极外部导电部件32相同。负极外部导电部件42是外部导电部件的一例。
外部绝缘部件92是在电池壳体10的外部将正极外部导电部件32和负极外部导电部件42从封口板14绝缘的部件。外部绝缘部件92优选具有电绝缘性，具有耐热性。外部绝缘部件92例如优选为聚丙烯(PP)等聚烯烃树脂、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯共聚物(PFA)等氟化树脂、聚苯硫醚(PPS)等树脂制。如图8所示，在与延伸区域322相向的区域设置有绝缘部件凹部92a。由此，延伸区域322的热量难以传递到端子连接区域321，能够使流过大电流时的熔断特性恒定。
正极集电部50构成将由多个正极极耳22t构成的正极极耳组23与正极端子30电连接的导通路径。如图2所示，正极集电部50在此由正极第一集电部51和正极第二集电部52构成。正极第一集电部51和正极第二集电部52也可以由与正极集电体22c相同的金属种类、例如铝、铝合金、镍、不锈钢等导电性金属构成。
图10是示意性地表示封口板14的立体图。图11是将图10的封口板翻过来的立体图。图11表示封口板14的外装体12侧(内侧)的面。如图10、图11所示，正极第一集电部51安装于封口板14的内侧的面。正极第一集电部51与正极端子30电连接。正极第一集电部51具有第一区域51a和第二区域51b。正极第一集电部51可以通过例如通过冲压加工等将一个部件折弯而构成，也可以通过利用焊接接合等将多个部件一体化而构成。
第一区域51a是配置在封口板14与电极体组20之间的部位。第一区域51a沿着长边方向Y延伸。第一区域51a沿着封口板14的内侧的表面水平地扩展。在封口板14与第一区域51a之间配置有正极内部绝缘部件70。第一区域51a通过正极内部绝缘部件70与封口板14绝缘。在第一区域51a形成有与正极端子30接合的接合部。接合部例如是通过超声波焊接、电阻焊接、激光焊接等焊接而形成的焊接接合部。优选第一区域51a的接合部的周围的最小的截面积比正极外部导电部件32的薄壁部32t的最小的截面积大。在第一区域51a中，在与封口板14的端子引出孔18对应的位置形成有在上下方向Z上贯通的贯通孔51h。
第二区域51b是配置在外装体12的短侧壁12c与电极体组20之间的部位。如图2所示，第二区域51b从第一区域51a的长边方向Y的一端(图2的左端)朝向外装体12的短侧壁12c延伸。第二区域51b沿着上下方向Z延伸。第二区域51b与正极第二集电部52接合。
如图2所示，正极第二集电部52沿着外装体12的短侧壁12c延伸。如图5、图6所示，正极第二集电部52具有集电板连接部52a、倾斜部52b以及极耳接合部52c。
集电板连接部52a是与正极第一集电部51电连接的部位。集电板连接部52a沿着上下方向Z延伸。集电板连接部52a与电极体20a、20b、20c的卷绕轴WL大致垂直地配置。在集电板连接部52a设置有厚度比其周围薄的凹部52d。在凹部52d设置有在短边方向X上贯通的贯通孔52e。在贯通孔52e形成有与正极第一集电部51接合的接合部。接合部例如是通过超声波焊接、电阻焊接、激光焊接等焊接而形成的焊接接合部。特别优选使用基于激光等高能量线的照射的焊接。在电极体组20中，优选贯通孔52e的接合部的周围的最小的截面积比正极外部导电部件32的薄壁部32t的最小的截面积大。
极耳接合部52c是附设于正极极耳组23并与多个正极极耳22t电连接的部位。极耳接合部52c沿着上下方向Z延伸。极耳接合部52c与电极体20a、20b、20c的卷绕轴WL大致垂直地配置。极耳接合部52c的与多个正极极耳22t连接的面与外装体12的短侧壁12c大致平行地配置。
如图4所示，在极耳接合部52c形成有与正极极耳组23接合的接合部J。接合部J例如是在将多个正极极耳22t重叠的状态下通过超声波焊接、电阻焊接、激光焊接等焊接而形成的焊接接合部。在接合部J中，将多个正极极耳22t靠近电极体20a、20b、20c的短边方向X的一侧而配置。由此，能够更适当地折弯多个正极极耳22t，稳定地形成图4所示那样的弯曲形状的正极极耳组23。在电极体组20中，优选接合部J的周围的最小的截面积比正极外部导电部件32的薄壁部32t的最小的截面积大。接合部J的周围的最小的截面积也可以比贯通孔52e的接合部的周围的最小的截面积大。
倾斜部52b是将集电板连接部52a的下端与极耳接合部52c的上端连结的部位。倾斜部52b相对于集电板连接部52a和极耳接合部52c倾斜。倾斜部52b在长边方向Y上以使集电板连接部52a位于比极耳接合部52c靠中央侧的位置的方式将集电板连接部52a与极耳接合部52c连结。由此，能够扩大电极体组20的收容空间，实现二次电池100的高能量密度化。倾斜部52b的下端(换言之，外装体12的底壁12a侧的端部)优选位于比正极极耳组23的下端靠下方的位置。由此，能够更适当地折弯多个正极极耳22t，稳定地形成图4所示那样的弯曲形状的正极极耳组23。
负极集电部60构成将由多个负极极耳24t构成的负极极耳组25与负极端子40电连接的导通路径。如图2所示，负极集电部60在此由负极第一集电部61和负极第二集电部62构成。负极第一集电部61和负极第二集电部62也可以由与负极集电体24c相同的金属种类、例如铜、铜合金、镍、不锈钢等导电性金属构成。负极第一集电部61和负极第二集电部62的具体结构可以与正极集电部50的正极第一集电部51和正极第二集电部52相同。
如图11所示，负极第一集电部61具有第一区域61a和第二区域61b。在封口板14与第一区域61a之间配置有负极内部绝缘部件80。第一区域61a通过负极内部绝缘部件80与封口板14绝缘。在第一区域61a中，在与封口板14的端子引出孔19对应的位置形成有在上下方向Z上贯通的贯通孔61h。如图6所示，负极第二集电部62具有与负极第一集电部61电连接的集电板连接部62a、倾斜部62b、以及附设于负极极耳组25并与多个负极极耳24t电连接的极耳接合部62c。集电板连接部62a具有与极耳接合部62c连结的凹部62d。在凹部62d设置有在短边方向X上贯通的贯通孔62e。
正极内部绝缘部件70是在电池壳体10的内部将封口板14与正极第一集电部51绝缘的部件。正极内部绝缘部件70例如由具有针对所使用的电解液的耐性和电绝缘性且能够弹性变形的树脂材料构成。正极内部绝缘部件70例如优选由聚丙烯(PP)等聚烯烃树脂、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯共聚物(PFA)等氟化树脂、聚苯硫醚(PPS)等构成。如图2所示，正极内部绝缘部件70具有基体部70a和多个突出部70b。基体部70a和突出部70b在此一体成型。
基体部70a是在上下方向Z上配置在封口板14与正极第一集电部51的第一区域51a之间的部位。基体部70a沿着正极第一集电部51的第一区域51a水平地扩展。如图8所示，基体部70a具有在上下方向Z上贯通的贯通孔70h。贯通孔70h形成在与封口板14的端子引出孔18对应的位置。
多个突出部70b分别与基体部70a相比向电极体组20侧突出。如图11所示，在长边方向Y上，多个突出部70b设置在比基体部70a靠封口板14的中央侧(图11的右侧)的位置。多个突出部70b在短边方向X上排列配置。如图3所示，多个突出部70b在此与构成电极体组20的电极体20a、20b、20c的弯曲部20r相向。突出部70b的数量在此与构成电极体组20的电极体20a、20b、20c的数量相同。即，为三个。但是，突出部70b的数量也可以与构成电极体组20的电极体的数量不同，例如也可以是一个。
如图2所示，负极内部绝缘部件80相对于电极体组20的长边方向Y与正极内部绝缘部件70对称地配置。负极内部绝缘部件80的具体结构可以与正极内部绝缘部件70相同。负极内部绝缘部件80在此与正极内部绝缘部件70同样地，具有多个突出部80b和配置在封口板14与负极第一集电部61之间的基体部80a。
在二次电池100中，在流过1000A以上的电流(大电流)时，正极外部导电部件32的大致环形的薄壁部32t熔断。由此，正极端子30与正极外部导电部件32的导电路径被切断。正极端子30与正极外部导电部件32的导电路径在此与正极集电部50相比提前熔断。
另外，在本实施方式中，正极端子30的凸缘部30b与正极外部导电部件32相接，因此，在薄壁部32t熔断之后，例如通过凸缘部30b与正极外部导电部件32的接触连接，形成高电阻的导电路径。由此，能够使凸缘部30b与正极外部导电部件32再次导通。凸缘部30b和正极外部导电部件32优选在流过大电流后，例如如电阻焊接那样被熔敷。通过使凸缘部30b与正极外部导电部件32再次导通，电流在高电阻的导电路径中流动，能够缓慢地释放蓄积于二次电池100的(残留的)能量。例如，在二次电池100搭载于汽车等车辆的情况下，能够确保行驶中的最低限度的动力而使车辆停止。
二次电池100能够用于各种用途，例如，能够适当用作搭载于乘用车、卡车等车辆的电机用的动力源(驱动用电源)。车辆的种类没有特别限定，例如，可以列举插电式混合动力汽车(PHEV)、混合动力汽车(HEV)、电动汽车(BEV)等。
如图12所示，二次电池100能够适用于电池组200的构建。在图12中，多个二次电池100通过在正极外部导电部件32与负极外部导电部件42之间架设板状(棒状)的汇流条110而电连接。汇流条110例如由铝、铝合金、镍、不锈钢等导电性金属构成。汇流条110在此为在短边方向X上较长的大致矩形。正极外部导电部件32以及/或者负极外部导电部件42与汇流条110例如能够通过激光焊接等焊接接合而电连接。但是，多个二次电池100之间的电连接也可以通过螺栓接合等进行。
以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但上述实施方式仅仅是一例。本发明也可以以其他各种方式实施。本发明能够基于本说明书所公开的内容和该领域中的技术常识来实施。在权利要求书所记载的技术中，包括对上述例示的实施方式进行各种变形、变更而得到的技术。例如，也能够将上述实施方式的一部分置换为其他变形例，也能够在上述实施方式中追加其他变形例。另外，如果该技术特征没有作为必须的技术特征进行说明，则也可以适当删除。
例如，在上述图8、图9的实施方式中，在正极端子30的凸缘部30b的表面配置正极外部导电部件32，凸缘部30b与正极外部导电部件32直接接触。但是并不限定于此。凸缘部30b与正极外部导电部件32也可以不接触。正极外部导电部件32例如也可以隔着绝缘部件配置在凸缘部30b上。由此，在流过大电流而薄壁部32t熔断之后，能够避免凸缘部30b与正极外部导电部件32的接触，能够切断导电路径而不使凸缘部30b与正极外部导电部件32再次导通。需要说明的是，作为绝缘部件，例如能够使用构成外部绝缘部件92那样的树脂制的片、带。绝缘部件更优选由熔点为200℃以上的材料构成。绝缘部件例如也可以是陶瓷制。
另外，例如，在上述图12的实施方式中，汇流条110为板状(棒状)。但是并不限定于此。图13(A)、(B)是示意性地表示第一变形例的汇流条120a、120的侧视图。如图13(B)所示，第一变形例的汇流条120在电池组的状态下具有：从正极外部导电部件32以及/或者负极外部导电部件42(以下，称为外部导电部件32、42)离开的凸部121；以及与外部导电部件32、42相接的平面部122。汇流条120以被向远离电池壳体10的方向施力的状态安装于外部导电部件32、42。
即，如图13(A)所示，安装于外部导电部件32、42之前的(初始状态的)汇流条120a具有凸部121和分别设置在凸部121的短边方向X的两端部的一对倾斜部122a。倾斜部122a是成为与外部导电部件32、42相接的平面部122的部分。倾斜部122a朝向凸部121向下倾斜。凸部121和倾斜部122a的上下方向Z的位置不同，不在同一平面上。在将汇流条120安装于外部导电部件32、42时，如图13(B)中箭头所示，按压倾斜部122a的两端部而压靠于外部导电部件32、42。由此，使倾斜部122a变形而成为与外部导电部件32、42相接的平面部122。通过这样的结构，在电池组的状态下，始终对汇流条120施加向上的应力。其结果是，当流过大电流而薄壁部32t熔断时，外部导电部件32、42以从正极端子30或负极端子40离开的方式移动。由此，能够可靠地切断正极端子30或负极端子40与外部导电部件32、42的导电路径。
另外，图14(A)、(B)是示意性地表示第二变形例的汇流条130a、130的侧视图。如图14(B)所示，第二变形例的汇流条130在电池组的状态下具有从外部导电部件32、42离开的凸部131和与外部导电部件32、42相接的平面部132。汇流条130以被向接近电池壳体10的方向施力的状态安装于外部导电部件32、42。
即，如图14(A)所示，安装于外部导电部件32、42之前的(初始状态的)汇流条130a具有凸部131和分别设置在凸部131的短边方向X的两端部的一对倾斜部132a。倾斜部132a是成为与外部导电部件32、42相接的平面部132的部分。倾斜部132a与汇流条120的倾斜部122a相反，朝向凸部131向上倾斜。凸部131和倾斜部132a的上下方向Z的位置不同，不在同一平面上。在将汇流条130安装于外部导电部件32、42时，如图14(B)中箭头所示，按压凸部131而压靠于外部导电部件32、42。由此，使倾斜部132a变形而成为与外部导电部件32、42相接的平面部132。通过这样的结构，在电池组的状态下，始终对汇流条130施加向下的应力。其结果是，即便流过大电流而薄壁部32t熔断，也能够维持正极端子30或负极端子40与外部导电部件32、42的接触。由此，能够缓慢地释放蓄积于二次电池100的(残留的)能量。因此，容易将二次电池100控制为安全的能量状态。

Claims (10)

1.一种二次电池，所述二次电池具备：
一个或多个电极体，所述一个或多个电极体具有正极和负极；
电池壳体，所述电池壳体收容所述电极体，并具有端子引出孔；
端子，所述端子在所述电池壳体的内部与所述正极或所述负极电连接，并从所述端子引出孔向所述电池壳体的外部引出；以及
外部导电部件，所述外部导电部件在所述电池壳体的外部与所述端子接合，
其中，
所述外部导电部件具有供所述端子的一部分插入的贯通孔，
在所述贯通孔的周缘形成有所述外部导电部件与所述端子的接合部，
所述外部导电部件具有设置在所述接合部的周围的大致环形的薄壁部，
所述薄壁部构成为在1000A以上的电流流过所述二次电池时所述薄壁部熔断。
2.如权利要求1所述的二次电池，其中，
所述外部导电部件具有沿着所述贯通孔的边缘设置且与所述端子相向的大致环形的凹部，
在所述外部导电部件与所述端子之间确保3mm3以上的空间。
3.如权利要求1或2所述的二次电池，其中，
所述薄壁部具有以0.1mm以上且1mm以下的厚度沿径向延伸0.5mm以上的区域。
4.如权利要求1～3中任一项所述的二次电池，其中，
在所述薄壁部中，厚度最薄的部分设置在沿径向从所述贯通孔离开的位置。
5.如权利要求1～4中任一项所述的二次电池，其中，
所述端子具有：
插通部，所述插通部插通所述端子引出孔；
凸缘部，所述凸缘部从所述插通部延伸并配置在所述电池壳体的外部；以及
突起部，所述突起部从所述凸缘部向与所述插通部相反的一侧突起，并插入到所述贯通孔中，
所述外部导电部件配置在所述凸缘部的表面。
6.如权利要求5所述的二次电池，其中，
所述外部导电部件与所述凸缘部的接触面积为150mm2以上且250mm2以下。
7.如权利要求1～4中任一项所述的二次电池，其中，
所述端子具有：
插通部，所述插通部插通所述端子引出孔；
凸缘部，所述凸缘部从所述插通部延伸并配置在所述电池壳体的外部；以及
突起部，所述突起部从所述凸缘部向与所述插通部相反的一侧突起，并插入到所述贯通孔中，
所述外部导电部件隔着绝缘部件配置在所述凸缘部上。
8.如权利要求1～7中任一项所述的二次电池，其中，
所述电极体为多个，
所述二次电池还具备正极集电部，所述正极集电部介于所述端子与多个所述电极体的所述正极之间，
所述正极集电部具有：
正极第一集电部，所述正极第一集电部与所述端子接合；以及
多个正极第二集电部，所述多个正极第二集电部与所述正极第一集电部接合，并与多个所述电极体的所述正极分别电连接。
9.一种电池组，其中，所述电池组具备多个权利要求1～8中任一项所述的二次电池。
10.如权利要求9所述的电池组，其中，
所述电池组具备将多个所述二次电池相互电连接的汇流条，
所述汇流条以被向远离所述电池壳体的方向施力的状态安装于所述外部导电部件。
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