JP2010267615A - 二次電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、過充電時に外部から電極端子を短絡させた短絡状態を維持して、過充電状態における安全性を確保する二次電池を提供する。
【解決手段】本発明の二次電池は、ケースと、ケース内部に設けられる、正極、負極およびセパレータからなる電極群と、電極群の一の電極と電気的に接続され、ケースに締結される第１電極と、電極群の他の電極と電気的に接続され、ケースの外側に延長された延長部分を設けてケースに締結される第２電極と、第２電極の延長部分に電気的に接続される短絡バーと、ケースから延設され、短絡バーの少なくとも一部と所定の間隔を有して対向する可変部材と、を備え、可変部材は、過充電状態に反応して変動して、短絡バー及び第１電極を電気的に接続させて、第１電極及び第２電極を短絡させる。可変部材はベローズを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池に関し、より詳しくは、過充電時に外部から電極端子を短絡（ｓｈｏｒｔ）させ、短絡状態を維持して、過充電安全性を確保する二次電池に関する。
ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）用角型二次電池は、円型二次電池に比べて円滑な放熱性能を有するため、過充電安全性においてより有利な特性を有する。従って、ＨＥＶ用角型二次電池は、円型二次電池に適用されている過充電時に電流を遮断する電流遮断装置（ＣＩＤ：Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ）を適用していないのが実情である。
しかし、ＨＥＶだけでなく、ＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ ＥｌｅｃｔｒｉｃＶｅｈｉｃｌｅ）及び電気自動車には、高容量の二次電池が要求されるので、適用する二次電池のサイズも増加する。これにより、角型二次電池も電池の厚さが増加して、セルの内部と外部とで放熱差が発生するようになるため、過充電状態における二次電池の安全性の確保が難しくなっている。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、過充電時に外部から電極端子を短絡させた短絡状態を維持して、過充電状態における安全性を確保することが可能な、新規かつ改良された二次電池を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ケースと、ケース内部に設けられる、正極、負極およびセパレータからなる電極群と、電極群の一の電極と電気的に接続され、ケースに締結される第１電極と、電極群の他の電極と電気的に接続され、ケースの外側に延長された延長部分を設けてケースに締結される第２電極と、第２電極の延長部分に電気的に接続される短絡バーと、ケースから延設され、短絡バーの少なくとも一部と所定の間隔を有して対向する可変部材（ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ ｍｅｍｂｅｒ）と、を備え、可変部材は、過充電状態に反応して変動して、短絡バー及び第１電極を電気的に接続させて、第１電極及び第２電極を短絡させることを特徴とする、二次電池が提供される。
可変部材はベローズ（ｂｅｌｌｏｗｓ）を含むこともできる。
可変部材は、ケースの内圧が設定値以上になったとき、短絡バーに向かって伸長するように構成してもよい。
可変部材は電気伝導体を含むこともできる。
可変部材及び短絡バーは、過充電状態に反応して変動した可変部材によって形成された電気的な接続状態を維持するように構成してもよい。
可変部材及び短絡バーのうちの少なくとも一つは、過充電状態に反応して変動した可変部材によって可変部材及び短絡バーが電気的に接続されたときに融解するようにしてもよい。
短絡バーは、第２電極の延長部分に溶接、またはねじ締結してもよい。
一側端部はケースと連結され、他側端部は可変部材の短絡バーと対向する一側と連結されるスプリングをさらに備え、スプリングは、可変部材に対して短絡バーから離隔してケース側に向かう方向に圧力を加えるように設けてもよい。
スプリングは、可変部材の、短絡バーと対向する側にある略円形状の面の、直径方向に対向する位置に設けられた２つのスプリングを含むこともできる。
スプリングによって可変部材に加えられる圧力は、過充電状態で可変部材に加えられるケースの内圧より小さくしてもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ケースと、ケース内部に設けられる、正極、負極およびセパレータからなる電極群と、電極群の一の電極と電気的に接続され、ケースに締結される第１電極と、電極群の他の電極と電気的に接続され、ケースの外側に延長された第２電極延長部分を設けてケースに締結される第２電極と、ケースの外側に延長された第３電極延長部分を設けてケースに締結された第３電極と、第２電極延長部分と電気的に接続される第１短絡バーと、第３電極延長部分と電気的に接続される第２短絡バーと、ケースから延設されて、第１短絡バー及び第２短絡バーのそれぞれ少なくとも一部と所定の間隔を有して対向する可変部材と、を備え、可変部材は、過充電状態に反応して変動して、第１短絡バー及び第２短絡バーを電気的に接続させて、第１電極及び第２電極を短絡させることを特徴とする、二次電池が提供される。
可変部材はベローズを含むことができる。
可変部材は、ケースの内圧が設定値以上になったとき、第１短絡バー及び第２短絡バーに向かって伸長するように構成してもよい。
第２短絡バーは、第１短絡バーと可変部材との間に位置するようにしてもよい。
第１短絡バー及び第２短絡バーは、可変部材から略同一距離だけ離隔されるようにしてもよい。
可変部材は電気伝導体を含むこともできる。
可変部材は、第１短絡バー及び第２短絡バーと対向する面上に導電板をさらに含み、導電板は、可変部材が過充電状態に反応して変動することにより、第１短絡バー及び第２短絡バーと共に電気的に接続されるようにしてもよい。
第１短絡バー及び第２短絡バーは、過充電状態に反応して変動した可変部材によって形成された電気的な接続状態を維持するように構成してもよい。
第１短絡バー及び第２短絡バーのうちの少なくとも一つは、過充電状態に反応して変動した可変部材によって第１短絡バー及び第２短絡バーが可変部材と電気的に接続されたときに融解するようにしてもよい。
第１短絡バーは、第２電極延長部分に溶接、またはねじ締結してもよい。
以上説明したように本発明によれば、過充電時に外部から電極端子を短絡させた短絡状態を維持して、過充電状態における安全性を確保することが可能な二次電池を提供することができる。
本発明の第１実施形態に係る二次電池の概略的な斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断して示した概略的な断面図である。 図２の二次電池の内圧が上昇する時の電極端子の短絡状態を示した概略的な断面図である。 本発明の第２実施形態に係る二次電池の概略的な断面図である。 本発明の第３実施形態に係る二次電池の概略的な断面図である。 本発明の第４実施形態に係る二次電池の概略的な断面図である。 本発明の実施形態に係る二次電池の外部短絡による電圧及び温度の減少状態を示したグラフである。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る二次電池１００の概略的な斜視図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断して示した概略的な断面図である。
図１及び図２を参照すると、二次電池１００は、電極群１０を内蔵するケース２０、ケース２０の一側に形成される開口を密閉するキャッププレート３０、キャッププレート３０の端子孔３１、３６に各々設置される第１、第２電極端子４１、４２、及び第１、第２電極端子４１、４２を電極群１０と各々連結させるリード部材５１、５２を含む。
電極群１０は、正極１１及び負極１２を絶縁体であるセパレータ１３の両面に各々配置して、正極１１、負極１２、及びセパレータ１３を共に巻き取り、ゼリーロール状にして構成される。
正極１１及び負極１２は、各々薄板の金属ホイル集電体で形成され、活物質のコーティングの有無によって区画されるコーティング部及び無地部１１１、１２１を含む。つまり、コーティング部は活物質がコーティングされた領域であり、無地部１１１、１２１は活物質がコーティングされていない領域である。
無地部１１１、１２１は、正極１１及び負極１２の長さ方向（図２のｙ方向）の各側端に形成されており、正極１１の無地部１１１と負極１２の無地部１２１とは互いに反対側に配置される。無地部１１１、１２１はリード部材５１、５２と各々連結され、リード部材５１、５２は第１、第２電極端子４１、４２と各々連結される。
ケース２０は、二次電池１００の全体的な外形を形成し、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、またはニッケルがメッキされたスチールなどの導電性金属で形成される。ケース２０は、電極群１０を内蔵する空間が形成され、例えば六面体の角型からなる。角型ケース２０は、放熱面積が広いため、円形に比べて優れた放熱性能を有する。
キャッププレート３０は薄板材からなり、ケース２０の一側に形成される開口と結合されて開口を密閉する。キャッププレート３０は、密閉された内部に電解液を注入する電解液注入口３２を備える。電解液注入口３２は、電解液の注入後に密封キャップ３３によって密封される。
また、キャッププレート３０は、内圧の上昇による二次電池１００の爆発を防止するために、二次電池１００の内圧が設定値に達するときに切開されて、内部のガスを排出するベント部３４を含む。
一方、第１実施形態の二次電池１００は、過充電時の安全性を確保するために、第１、第２電極端子４１、４２を短絡させる構成を外部に備える。また、第１実施形態の二次電池１００は、第１、第２電極端子４１、４２の短絡状態を完全に維持させて、短絡状態から短絡解除状態に切り換わるのを防止するように構成される。
例えば、電極群１０の正極１１はリード部材５１によって第１電極端子４１と連結され、負極１２はリード部材５２によって第２電極端子４２と連結される。
第１電極端子４１は、キャッププレート３０の端子孔３１に挿入されて、キャッププレート３０と導電構造に連結される。つまり、第１電極端子４１は、端子孔３１に挿入された状態でキャッププレート３０に溶接される。従って、キャッププレート３０及び第１電極端子４１は正極１１を帯びるようになる。また、ケース２０は、キャッププレート３０と導電構造に連結される。
第２電極端子４２は、他の端子孔３６にインシュレータ４３を介在して挿入されて、キャッププレート３０と電気的に絶縁状態を維持する。従って、第２電極端子４２は負極１２を帯びて、第１電極端子４１及びキャッププレート３０と電気的に絶縁状態を維持する。
第１実施形態の二次電池１００は、内圧が上昇するときに第１電極端子４１と導電構造に連結される部分及び第２電極端子４２と導電構造に連結される部分を互いに短絡させることができるように配置される可変部材（ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ ｍｅｍｂｅｒ）５０を備える。可変部材５０には、例えばベローズ（ｂｅｌｌｏｗｓ）等を用いることができる。
また、第１実施形態の二次電池１００は、第２電極端子４２に、過充電時に可変部材５０と短絡構造を形成する短絡バー６１をさらに備える。つまり、可変部材５０はキャッププレート３０を経由して第１電極端子４１と連結され、短絡バー６１は第２電極端子４２と直接連結される。
キャッププレート３０は、第２電極端子４２と隣接する側に貫通口３５を形成する。可変部材５０は、開口側（ケース２０の外部側）にて貫通口３５を収容する構造でキャッププレート３０に設置される。従って、二次電池１００の内圧は貫通口３５を通して可変部材５０に作用する。
可変部材５０は、二次電池１００が正常に駆動されて内圧が正常範囲を維持する場合に収縮した状態（図２参照）を維持し、内圧が設定値を超える場合に伸長されて（図３参照）短絡バー６１から短絡される弾性を有する。
可変部材５０は、導電性材料、つまりアルミニウムや金属材で形成される。また、可変部材５０は、キャッププレート３０と導電構造を形成するようにキャッププレート３０に溶接によって設置される。可変部材５０は、溶接性を勘案して、キャッププレート３０と同一な材質で形成されてもよい。
可変部材５０は、キャッププレート３０と導電構造に連結されるため、第１電極端子４１、リード部材５１、及び無地部１１１を通して電極群１０の正極１１と電気的に接続される。
なお、第１実施形態では、キャッププレート３０及び第１電極端子４１を正極１１に連結し、第２電極端子４２をキャッププレート３０と電気的に絶縁して負極１２に連結する構造を例示しているが、その逆の連結構造も可能である。
第１実施形態に例示したように、キャッププレート３０及びケース２０が正極１１と連結される二次電池１００は、キャッププレート３０及びケース２０が負極１２と連結される二次電池（図示せず）に比べて、より優れた放熱性能を有する。ここで、詳細は後述するが、図７に示す、二次電池の外部短絡による電圧及び温度の減少状態を示したグラフを参照すると、負極１２側は短絡前後の温度変化（ａ）が少なく、正極１１側は短絡前後の温度変化（ｃ）が大きいことが示されている。
短絡バー６１は、第２電極端子４２の一端に連結設置される。このとき、短絡バー６１は、可変部材５０の伸縮範囲内に設けられ、可変部材５０の伸縮方向（図２では、ｚ方向）の先端と対向する。従って、短絡バー６１は、可変部材５０の伸縮作動に応じて可変部材５０と接触したり、可変部材５０と離隔したりする。
例えば、短絡バー６１は、第２電極端子４２とねじ結合されて電気的に接続される。また、短絡バー６１は、第２電極端子４２と溶接によって連結させたり、ねじ結合されると同時に溶接によって連結させたりすることができる（図示せず）。
従って、電極群１０の正極１１はリード部材５１、第１電極端子４１、及びキャッププレート３０を通して可変部材５０と連結され、負極１２はリード部材５２及び第２電極端子４２を通して短絡バー６１と連結される。
二次電池１００の内圧が正常範囲を維持する場合に、可変部材５０は収縮された状態であり、可変部材５０及び短絡バー６１は互いの間で離隔される間隙（Ｃ）を維持する。
図３は、図２の二次電池の内圧が上昇するときの電極端子の短絡状態を示した断面図である。図３を参照すると、二次電池１００の内圧が正常範囲を超えたため、可変部材５０が伸長して、可変部材５０及び短絡バー６１が接触し、短絡された状態である。従って、二次電池１００の過充電が解消される。
また、二次電池１００は、可変部材５０及び短絡バー６１が接触し短絡されると、これらが溶けて互いに結合されることによって、短絡状態から短絡解除状態に切り換わらずに短絡状態を維持し続ける。つまり、二次電池１００が再び過充電状態に切り換わることはない。例えば、可変部材５０及び短絡バー６１は、短絡に対する抵抗によって温度が増加して、可変部材５０及び短絡バー６１が溶けて互いに結合される。
図７は、外部短絡による電圧及び温度の減少状態を示したグラフである。図７に示すグラフは、鉛蓄電池を３６Ａに過充電し、ベント作動前に０．０５ｍΩの部品で正極及び負極を短絡させた実験の結果である。図７において、（ａ）は負極側の温度、（ｂ）は鉛蓄電池の電圧、（ｃ）は正極側の温度を表している。また、グラフの横軸は時間を示している。
グラフを見ると、負極側の温度（ａ）は、短絡前後を通してほぼ一定に維持されている。短絡時の鉛蓄電池の電圧（ｂ）は、短絡前は約４〜５ボルトの値を示しているが、短絡時に急激に０ボルトに落ちて、短絡後は約０ボルトのまま推移する。そして、正極側の温度（ｃ）は、短絡前は約２０℃の値を示しているが、短絡時に急激に上昇した後、急激に下降し、その後緩やかに温度は低下している。これより、過充電時には鉛蓄電池の電圧をほぼ０ボルトとすることができ、正極および負極の温度も、短絡時に正極側の温度が一時的に上昇するものの、すくに低下しており、安全な温度状態を維持できているといえる。
このように、二次電池１００の過充電時に第１実施形態のような外部短絡構造で二次電池１００の安全性を確保することができることを、この実験から確認することができた。
以下、本発明の多様な実施形態について説明するが、第１実施形態と類似または同一な構成についての説明は省略し、互いに異なる構成について説明する。
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態による二次電池２００の断面図である。図４を参照すると、第２実施形態の二次電池２００は、キャッププレート３０に固定されて、一端が可変部材５０を支持する板スプリング７１をさらに備えている。板スプリング７１は、可変部材５０に対して短絡バー６１から離隔してケース２０側に向かう方向に圧力を加えるように設けられる。また、板スプリング７１によって可変部材５０に加えられる圧力は、過充電状態で可変部材５０に加えられるケース２０の内圧より小さくなるように設定される。
例えば、板スプリング７１は、例えば円筒形状に形成される可変部材５０の上面の少なくとも一部に設置されて、可変部材５０の上面の一部を弾性的に支持することができる。図４に示す第２実施形態では、可変部材５０の上面の直径方向において対向する２つの部分に板スプリング７１を設け、可変部材５０の上面の２つの部分をバランスが取れるように支持する構成を例示している。
従って、板スプリング７１は、キャッププレート３０に設置された支持部７２を介在してキャッププレート３０に固定される。つまり、板スプリング７１は、支持部７２に一端が固定され、他端が可変部材５０の上面に固定されることで、直径方向における両側を弾性的に支持する。このとき、図４のｚ方向における、支持部７２及び板スプリング７１の高さは、可変部材５０が延長されてない状態の可変部材５０の高さと略同一である。
第２実施形態の二次電池２００は、内圧が正常範囲を維持する場合に、衝撃や振動によって可変部材５０が延長されて、短絡バー６１に短絡されるのを防止することができる。
板スプリング７１は、二次電池２００の内圧が正常範囲である場合に、可変部材５０を収縮状態に維持させることができ、正常範囲を超えた場合に、伸長される可変部材５０が板スプリング７１から離脱する程度の弾性力を有する。従って、板スプリング７１は、二次電池２００の内圧が上昇するときに可変部材５０の延長を妨害せず、内圧が正常範囲である場合に可変部材５０及び短絡バー６１の誤短絡を防止する。
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態による二次電池の断面図である。図５を参照すると、第３実施形態の二次電池３００は、内圧が上昇する時に第１電極端子４１と導電構造に連結される部分及び第２電極端子４２と導電構造に連結される部分を互いに短絡させるように、可変部材５３、第１、第２短絡バー８１、８２をさらに備える。
第１実施形態の二次電池１００は、可変部材５０を導電材で形成して、可変部材５０及び短絡バー６１を直接短絡させる構造を形成する。これに対して、第３実施形態の二次電池３００は、第１短絡バー８１を第１電極端子４１及びキャッププレート３０と導電構造に連結し、第２短絡バー８２を第２電極端子４２と導電構造に連結して、延長される可変部材５３によって第１、第２短絡バー８１、８２を直接短絡させる構造を形成する。
このために、第１短絡バー８１は、キャッププレート３０の補助電極８３に設置されて、可変部材５３の伸縮方向の延長線上で可変部材５３と第１間隔（Ｃ１）で離隔されて対向する。例えば、補助電極８３はキャッププレート３０に導電構造に設置され、第１短絡バー８１は補助電極８３にねじ結合で設置することができる。また、第１短絡バー８１は補助電極８３に溶接、またはねじ結合及び溶接によって設置することができる（図示せず）。
第２短絡バー８２は、第２電極端子４２に設置されて、可変部材５３の伸縮方向の延長線上で第１短絡バー８１と第２間隔（Ｃ２）で離隔されて対向する。つまり、可変部材５３、第１短絡バー８１、及び第２短絡バー８２が可変部材５３の伸縮方向に沿って互いの間に第１、第２間隙（Ｃ１、Ｃ２）を形成しながら配置される。
従って、二次電池３００の内圧が正常範囲に維持される場合に、可変部材５３、第１、第２短絡バー８１、８２は、順次第１、第２間隙（Ｃ１、Ｃ２）を維持して電気的に絶縁状態を維持する。しかし、二次電池３００の内圧が正常範囲を超えた場合には、可変部材５３が伸長されて第１短絡バー８１に密着し、可変部材５３がさらに伸長されて第１短絡バー８１を上昇させて、第１、第２短絡バー８１、８２を短絡させる。
第１、第２実施形態の二次電池１００、２００は、可変部材５０が直接導電されて短絡構造を形成するため、可変部材５０を導電材で形成しなければならない制約がある。これに対して、第３実施形態の二次電池３００は、可変部材５３が第１、第２短絡バー８２を短絡させるように作動して、直接導電されないため、可変部材５３を電気絶縁材で形成してもよい。
（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態による二次電池の断面図である。図６を参照すると、第４実施形態の二次電池４００は、内圧が上昇するときに第１電極端子４１と導電構造に連結される部分及び第２電極端子４２と導電構造に連結される部分を互いに短絡させるように、可変部材５４、導電板５５、及び第１、第２短絡バー９１、９２をさらに備える。
第３実施形態の二次電池３００は、可変部材５３の伸縮作動に応じて第１、第２短絡バー８１、８２で短絡構造を形成する。これに対して、第４実施形態の二次電池４００は、可変部材５４の伸縮作動に応じて可変部材５４の上端に形成された導電板５５の導電構造を通して第１、第２短絡バー９１、９２の短絡構造を形成する。
このために、第１、第２短絡バー９１、９２は、図６のｚ方向における、可変部材５４の上面に設けられた導電板５５の高さを基準にして略同一な高さに設置される。第１短絡バー９１は、キャッププレート３０の補助電極９３に設置されて、可変部材５４の伸縮方向の延長線上で可変部材５４と第３間隙（Ｃ３）で離隔されて可変部材５４の上面と部分的に対向する。
第２短絡バー９２は、第２電極端子４２に設置されて、可変部材５４の伸縮方向の延長線上で可変部材５４と第３間隙（Ｃ３）で離隔されて可変部材５４の上面と部分的に対向する。つまり、第１、第２短絡バー９１、９２は、可変部材５４との間に互いに同一な第３間隙（Ｃ３）を形成し、可変部材５４の上面に対して互いに異なる部分で互いに対向する。
従って、二次電池４００の内圧が正常範囲に維持される場合に、可変部材５４及び第１、第２短絡バー９１、９２は、互いに第３間隙（Ｃ３）で離隔されて電気的に絶縁状態を維持する。しかし、二次電池４００の内圧が正常範囲を超えた場合には、可変部材５４が伸長されて、可変部材５４の上端に形成された導電板５５が第１、第２短絡バー９１、９２を互いに同時に短絡させる。
第３実施形態の二次電池３００は、可変部材５３が第１、第２短絡バー８１、８２を短絡させるように作動して、第１、第２短絡バー８１、８２が導電構造で直接短絡されるのに対して、第４実施形態の二次電池４００は、可変部材５４が第１、第２短絡バー９１、９２を短絡させる作動、つまり導電板５５を上昇させて、導電板５５を通して第１、第２短絡バー９１、９２を間接的に短絡させる。
従って、第３、第４実施形態の二次電池３００、４００は、第１、第２実施形態の可変部材５０に比べて、可変部材５３、５４を多様な材質で形成することができ、可変部材５０を導電材で形成する困難を解消することができる。
（効果）
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、可変部材である二次電池の内圧によって伸長されるベローズによって外部から電極端子などを短絡させるため、二次電池の過充電を解消する効果がある。
ベローズを第１電極端子と電気的に接続し、短絡バーをベローズに向けて第２電極端子に設置することで、二次電池の内圧が上昇したときに、伸長するベローズ及び短絡バーが接続して外部短絡を実現するため、二次電池の過充電を解消する効果がある。
第１電極端子と連結されるベローズ及び第２電極端子と連結される短絡バーが融解して互いに結合されて二次電池の短絡状態を維持し続けるため、再び過充電状態に切り換わるのを防止する効果がある。
第１電極端子に第１短絡バーを連結し、第２電極端子に第２短絡バーを連結し、二次電池の内圧の上昇によって伸長するベローズが第１、第２短絡バーを短絡させるため、二次電池の過充電を解消する効果がある。
第１、第２短絡バーが融解して互いに結合されて二次電池の短絡状態を維持し続けるため、再び過充電状態に切り換わるのを防止する効果がある。
第１電極端子に第１短絡バーを連結し、第２電極端子に第２短絡バーを連結し、二次電池の内圧の上昇によって伸長するベローズに設置される導電板が第１、第２短絡バーを短絡させるため、二次電池の過充電を解消する効果がある。
第２短絡バーが融解して導電板に結合されて二次電池の短絡状態を維持し続けるため、再び過充電状態に切り換わるのを防止する効果がある。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１００、２００、３００、４００ 二次電池
１０ 電極群
１１ 正極
１２ 負極
１１１、１２１ 無地部
１３ セパレータ
２０ ケース
３０ キャッププレート
３１、３６ 端子孔
３２ 電解液注入口
３３ 密封キャップ
３４ ベント部
３５ 貫通口
４１ 第１電極端子
４２ 第２電極端子
５１、５２ リード部材
５０、５３、５４ ベローズ
５５ 導電板
６１ 短絡バー
７１ 板スプリング
７２ 支持部
８１、８２、９１、９２ 短絡バー
８３ 補助電極
Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ 間隙

Claims (20)

  1. ケースと、
    前記ケース内部に設けられる、正極、負極およびセパレータからなる電極群と、
    前記電極群の一の電極と電気的に接続され、前記ケースに締結される第１電極と、
    前記電極群の他の電極と電気的に接続され、前記ケースの外側に延長された延長部分を設けて前記ケースに締結される第２電極と、
    前記第２電極の前記延長部分に電気的に接続される短絡バーと、
    前記ケースから延設され、前記短絡バーの少なくとも一部と所定の間隔を有して対向する可変部材と、
    を備え、
    前記可変部材は、過充電状態に反応して変動して、前記短絡バー及び前記第１電極を電気的に接続させて、前記第１電極及び第２電極を短絡させることを特徴とする、二次電池。
  2. 前記可変部材はベローズを含むことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記可変部材は、前記ケースの内圧が設定値以上になったとき、前記短絡バーに向かって伸長することを特徴とする、請求項１または２に記載の二次電池。
  4. 前記可変部材は電気伝導体を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池。
  5. 前記可変部材及び前記短絡バーは、前記過充電状態に反応して変動した前記可変部材によって形成された電気的な接続状態を維持するように構成されることを特徴とする、請求項４に記載の二次電池。
  6. 前記可変部材及び前記短絡バーのうちの少なくとも一つは、前記過充電状態に反応して変動した前記可変部材によって前記可変部材及び前記短絡バーが電気的に接続されたときに融解することを特徴とする、請求項４または５に記載の二次電池。
  7. 前記短絡バーは、前記第２電極の前記延長部分に溶接、またはねじ締結されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池。
  8. 一側端部は前記ケースと連結され、他側端部は前記可変部材の前記短絡バーと対向する一側と連結されるスプリングをさらに備え、
    前記スプリングは、前記可変部材に対して前記短絡バーから離隔して前記ケース側に向かう方向に圧力を加えるように設けられることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
  9. 前記スプリングは、前記可変部材の、前記短絡バーと対向する側にある略円形状の面の、直径方向に対向する位置に設けられた２つのスプリングを含むことを特徴とする、請求項８に記載の二次電池。
  10. 前記スプリングによって前記可変部材に加えられる前記圧力は、過充電状態で前記可変部材に加えられる前記ケースの内圧より小さいことを特徴とする、請求項８または９に記載の二次電池。
  11. ケースと、
    前記ケース内部に設けられる、正極、負極およびセパレータからなる電極群と、
    前記電極群の一の電極と電気的に接続され、前記ケースに締結される第１電極と、
    前記電極群の他の電極と電気的に接続され、前記ケースの外側に延長された第２電極延長部分を設けて前記ケースに締結される第２電極と、
    前記ケースの外側に延長された第３電極延長部分を設けて前記ケースに締結された第３電極と、
    前記第２電極延長部分と電気的に接続される第１短絡バーと、
    前記第３電極延長部分と電気的に接続される第２短絡バーと、
    前記ケースから延設されて、前記第１短絡バー及び第２短絡バーのそれぞれ少なくとも一部と所定の間隔を有して対向する可変部材と、
    を備え、
    前記可変部材は、過充電状態に反応して変動して、前記第１短絡バー及び前記第２短絡バーを電気的に接続させて、前記第１電極及び第２電極を短絡させることを特徴とする、二次電池。
  12. 前記可変部材はベローズを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の二次電池。
  13. 前記可変部材は、前記ケースの内圧が設定値以上になったとき、前記第１短絡バー及び第２短絡バーに向かって伸長することを特徴とする、請求項１１または１２に記載の二次電池。
  14. 前記第２短絡バーは、前記第１短絡バーと前記可変部材との間に位置することを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の二次電池。
  15. 前記第１短絡バー及び前記第２短絡バーは、前記可変部材から略同一距離だけ離隔されていることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の二次電池。
  16. 前記可変部材は電気伝導体を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の二次電池。
  17. 前記可変部材は、前記第１短絡バー及び前記第２短絡バーと対向する面上に導電板をさらに含み、
    前記導電板は、前記可変部材が過充電状態に反応して変動することにより、前記第１短絡バー及び第２短絡バーと共に電気的に接続されることを特徴とする、請求項１５に記載の二次電池。
  18. 前記第１短絡バー及び前記第２短絡バーは、前記過充電状態に反応して変動した前記可変部材によって形成された電気的な接続状態を維持するように構成されることを特徴とする、請求項１１に記載の二次電池。
  19. 前記第１短絡バー及び前記第２短絡バーのうちの少なくとも一つは、前記過充電状態に反応して変動した前記可変部材によって前記第１短絡バー及び前記第２短絡バーが前記可変部材と電気的に接続されたときに融解することを特徴とする、請求項１１に記載の二次電池。
  20. 前記第１短絡バーは、前記第２電極延長部分に溶接、またはねじ締結されることを特徴とする、請求項１１〜１９のいずれか１項に記載の二次電池。
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