JP2013214474A - 蓄電装置およびその構造を有する二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】通常運転時の電気抵抗を高くすることなく、過充電時に確実に電流を遮断することが可能な蓄電装置、およびその構造を有する二次電池を提供する。
【解決手段】本明細書が開示する蓄電装置は、ケース内の圧力が第１圧力以上になると作動して、正極または負極の少なくともいずれか一方において、外部端子と電極シートとの間の通電経路を遮断可能な電流遮断機構と、ケース内に設けられる収容室と、収容室内に配置される、液体または固体の第１反応物と、ケース内でかつ収容室外に配置され、第１反応物と混合されて反応することによって気体を発生する、液体または固体の第２反応物と、収容室に設けられ、開放すると第１反応物が第２反応物に向かって移動する位置に設置されている弁とを備えている。弁は、ケース内の圧力が、第１圧力よりも低い第２圧力以上の場合に、開放される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蓄電装置と、この蓄電装置の構造を有する二次電池に関する。

蓄電装置の過充電時に電極体が発熱すると、ガスが発生して、電極体を収容するケース内の圧力が上昇する。過充電時に通電経路を遮断するために、ケース内の圧力が上昇した場合に、導電部材を破断して通電経路を遮断する電流遮断機構が設置されることがある。しかしながら、過充電時に発生するガス量が、電流遮断機構を作動させるために十分でない場合がある。このような電流遮断機構をより低い圧力で作動させるためには、破断される導電部材の少なくとも一部の厚みを薄くする必要がある。しかしながら、このような導電部材は、蓄電装置の通常動作時には、電極体と外部端子との通電経路となっており、厚みを薄くすると蓄電装置の通常動作時の電気抵抗が上昇する。

このため、蓄電装置の過充電時に積極的にガスを発生させて、電流遮断機構を確実に動作させる技術が提案されている。特許文献１には、温度上昇によって不燃性ガスを発生するジカルボン酸等のガス供給体と、この不燃性ガスの発生により作動して通電経路を遮断する電流遮断機構とを備えた電池が記載されている。電流遮断機構は、一方が電極体側に面し、他方がガス供給体側に面する電流遮断板を有している。電流遮断板は、通常時においては正極または負極側の端子と電極とを電気的に接続しており、電池の過充電時等にガス供給体から不燃性ガスが発生して、ガス供給体側のガス圧力が上昇すると、電極体側との圧力差によって破断し、電池の電流を遮断する。

特開平１０−２７００１１号公報

特許文献１では、ガス供給体は、電極体と離れた位置に設けられているため、過充電時等に電極体が発熱しても、ガス供給体の温度が上がりにくく、十分にガスを発生させられない場合がある。すなわち、過充電等の異常時に電極体が発熱しても、ガス供給体から十分なガスが発生されないため、電流遮断機構が作動しない場合がある。

本明細書が開示する蓄電装置は、正極シートと負極シートがシート状のセパレータを間に挟んだ状態で層状をなす電極体と、電極体に含浸されている電解液と、電極体を収容するケースと、ケースに設けられる正極外部端子及び負極外部端子と、ケース内の圧力が第１圧力以上になると作動して、正極外部端子と正極シートとの間の正極通電経路と、負極外部端子と負極シートとの間の負極通電経路の少なくともいずれか一方を遮断可能な電流遮断機構と、ケース内に設けられる収容室と、収容室内に配置される、液体または固体の第１反応物と、ケース内でかつ収容室外に配置され、第１反応物と混合されて反応することによって気体を発生する、液体または固体の第２反応物と、収容室に設けられ、開放すると第１反応物が第２反応物に向かって移動する位置に設置されている弁とを備えている。弁は、ケース内の圧力が、第１圧力よりも低い第２圧力以上の場合に、開放される。

上記の蓄電装置では、電流遮断機構は、ケース内の圧力が第１圧力以上になると作動して、正極通電経路と負極通電経路の少なくともいずれか一方を遮断する。弁が開放される第２圧力は、電流遮断機構が通電経路を遮断する第１圧力よりも低いから、ケース内の圧力が第１圧力未満の場合であっても、弁が開放して気体が発生してケース内の圧力が第１圧力以上に到達し、電流遮断機構が確実に作動する。また、弁は、ケース内の温度ではなくケース内の圧力に応じて開放されるので、ケース内の温度分布に関わらず確実にガスを発生させて、電流遮断機構を作動させることができる。上記の蓄電装置によれば、通常運転時の電気抵抗を高くすることなく、過充電時に確実に電流を遮断することが可能となる。

なお、第１反応物と第２反応物は、ケース内の圧力が第２圧力から第１圧力に上昇するのに必要な気体を発生させるために十分な量が配置されていることが好ましい。

弁は、ケース内の圧力が第２圧力以上の場合に破断する破断弁であってもよい。また、弁は、ケース内の圧力が第２圧力未満の場合には閉鎖し、ケース内の圧力が第２圧力以上の場合には開放される開閉弁であってもよい。

上記の蓄電装置の使用時において、弁は第２反応物の重力方向上方に配置されていることが好ましい。

第１反応物は液体であり、第２反応物は固体であってもよい。第１反応物はクエン酸水溶液であり、第２反応物は炭酸水素ナトリウムであってもよい。また、電極体は、絶縁フィルムによって覆われていてもよい。

本明細書は、また、上記の蓄電装置の構造を有する二次電池を開示する。

本発明によれば、通常運転時の電気抵抗を高くすることなく、過充電時に確実に電流を遮断することが可能な蓄電装置およびその構造を有する二次電池を提供することができる。

実施例１に係る蓄電装置を示す図であり、弁が封止されている状態を示している。 図１に係る蓄電装置の弁を示す図である。 電流遮断機構を示す図であり、接続部材による通電経路が接続されている状態を示している。 電流遮断機構を示す図であり、接続部材による通電経路が遮断されている状態を示している。 図１に係る蓄電装置を示す図であり、弁が開放された状態を示している。 図１に係る蓄電装置を示す図であり、弁が開放された状態を示している。 変形例に係る蓄電装置を示す図である。 実施例２に係る蓄電装置を示す図であり、弁が封止されている状態を示している。 図８に係る蓄電装置を示す図であり、弁が開放された状態を示している。

本明細書が開示する蓄電装置に係る技術は、例えば、二次電池、キャパシタ等の従来公知の蓄電装置に利用することができる。また、本明細書が開示する蓄電装置は、車両や電気機器等に搭載されていてもよい。

本願が開示する蓄電装置は、正極シートと負極シートがシート状のセパレータを間に挟んだ状態で層状をなす電極体と、電解液と、電極体を収容するケースと、正極外部端子及び負極外部端子と、電流遮断機構とを備えている。電解液は、電極体に含浸されている。正極外部端子及び負極外部端子は、ケースに設けられている。電流遮断機構は、ケース内の圧力が第１圧力以上になると作動して、正極外部端子と正極シートとの間の正極通電経路と、負極外部端子と負極シートとの間の負極通電経路の少なくともいずれか一方を遮断することができる。なお、例えば、電流遮断機構は、正極通電経路と負極通電経路のいずれか一方の電気的接続を遮断することによって、正極通電経路と負極通電経路を遮断する構造であってもよく、正極通電経路と負極通電経路とを短絡させることで、正極通電経路と負極通電経路を遮断する構造であってもよい。

この蓄電装置は、さらに、ケース内に設けられる収容室と、収容室内に配置される第１反応物と、ケース内でかつ収容室外に配置される第２反応物と、弁とを備えている。第１反応物と第２反応物は、固体または液体である。第２反応物は、第１反応物と混合されて反応することによって気体を発生する。

弁は、収容室に設けられており、ケース内の圧力が、第１圧力よりも低い第２圧力以上の場合に、開放される。弁は、開放すると第１反応物が第２反応物に向かって移動する位置に設置されている。例えば、弁は、蓄電装置の使用時の方向において、第１反応物が配置される位置よりも重力方向の下方に設置されることが好ましく、第２反応物が配置される位置よりも重力方向の上方に設置されることが好ましい。また、収容室は、蓄電装置の使用時の方向において、第２反応物が配置される位置よりも重力方向の上方に配置されることが好ましい。このように配置すれば、弁の開放時に重力によって第１反応物が第２反応物の方向に移動させることが容易となる。

弁は、ケース内の圧力が第２圧力以上の場合に開放されるものであればよい。特に限定されないが、例えば、ケース内の圧力が第２圧力以上の場合に破断する破断弁であってもよいし、ケース内の圧力が第２圧力未満の場合には閉鎖し、ケース内の圧力が第２圧力以上の場合には開放される開閉弁であってもよい。弁として破断弁を用いる場合には、弁の構造が簡単で省スペースであるため、コスト性に優れるとともに、蓄電装置の小型化に寄与することができる。

第１反応物と第２反応物は、液体または固体であり、液体または固体の混合物（例えば、水溶液等）であってもよい。第１反応物と第２反応物は、反応によって二酸化炭素等の低燃焼性または不燃性のガスを発生する物質を組み合わせて用いることが好ましい。第１反応物と第２反応物の好ましい組合せの一例として、反応によって二酸化炭素等を発生する、クエン酸水溶液と炭酸水素ナトリウムの組合せを挙げることができる。なお、第１反応物と第２反応物は、ケース内の圧力が第２圧力から第１圧力に上昇するのに必要な気体を発生させるために十分な量が配置されていることが好ましい。

収容室に収容する第１反応物は、液体であることが好ましい。例えば、第１反応物と第２反応物としてクエン酸と炭酸水素ナトリウムを用いる場合には、一方を水溶液として、第１反応物として用いることが好ましい。例えば、クエン酸水溶液を第１反応物と用い、炭酸水素ナトリウムを第２反応物として用いてもよい。なお、蓄電装置は、第２反応物を収容する第２の収容室をさらに備えていてもよい。第２の収容室は、ケース内の電極体側と連通する孔部を有していることが好ましい。孔部は、第２の収容室内で第１反応物と第２反応物が反応した場合に発生するガスの通路となり得る。

電極体は、絶縁性フィルムによって覆われていてもよい。絶縁性フィルムで覆われていることによって、第１反応物または第２反応物が電極体に接触して蓄電装置の電極特性に影響を与えることを抑制することができる。

図１に示すように、蓄電装置１００は、ケース６０と、電極体２と、正極外部端子３０と、負極外部端子１０と、正極集電端子４６と、負極集電端子２６と、第１正極接続部材４４と、第２正極接続部材４５と、負極接続部材２４と、電流遮断機構５０を備えている。ケース６０は、金属製の略直方体形状の箱型部材であり、ｘ方向の長さがｚ方向の長さよりも長くなっている。

ケース６０は、その内側に、電極体収容室６１と、第１収容室６３と、第２収容室６２とを備えている。第１収容室６３は、電極体収容室６１の側方の図１に示すｘ軸の正方向に設けられており、板状の隔壁６３１によって電極体収容室６１および第２収容室６２と隔離されている。第２収容室６２は、電極体収容室６１の下方（図１に示すｚ軸の負方向）に設けられている。第２収容室６２は、板状部材６２１によって電極体収容室６１と隔てられている。板状部材６２１は、電極体収容室６１と第２収容室６２とを連通する孔部６２２を備えている。板状部材６２１および隔壁６３１は、ケース６０の内壁面に溶接等によって固定されている

図１に示すように、隔壁６３１は、電極体収容室６１および第１収容室６３に面している。図１および図２に示すように、隔壁６３１は、電極体収容室６１側の面に弁６３２を有している。弁６３２は、隔壁６３１の下方の第２収容室６２により近い位置に設けられている。図２に示すように、弁６３２は、図２に示す四角と十字とを組み合わせた形状の刻印を隔壁６３１に形成したものであり、刻印が形成されている部分の隔壁６３１の厚さは薄くなっている。なお、刻印は隔壁６３１の電極体収容室６１側の面に形成してもよいし、第１収容室６３側の面に形成してもよい。弁６３２は、電極体収容室６１内の圧力が第２圧力以上の場合に破断する破断弁である。弁６３２は、封止された状態において第１収容室６３と電極体収容室６１および第２収容室６２を隔離している。

電極体収容室６１の内部には、電極体２と、正極集電端子４６と、負極集電端子２６と、第１正極接続部材４４と、第２正極接続部材４５と、負極接続部材２４と、電流遮断機構５０が収容されている。

電極体２は、正極活物質と正極集電体とを含む正極シートと、負極活物質と負極集電体とを含む負極シートと、正極シートと負極シートとの間に挟まれてそれぞれを分離する、シート状のセパレータとを備えている。電極体２は、正極シート、セパレータ、負極シートが層状にこの順序でｙ軸方向にそれぞれ多数積層された積層体である。なお、電極体は積層体に限らず捲回体であってもよい。電極体２には、液状の電解液が含浸されている。電極体２の複数の正極シートの集電体は、正極集電端子４６によって束ねられており、複数の負極シートの集電体は負極集電端子２６によって束ねられている。電極体２は、絶縁性のフィルムによって覆われており、正極集電端子４６，負極集電端子２６に接続する部分において、絶縁性のフィルムから突出している。

正極集電端子４６は、電極体２からケース６０の上端面（ｚ軸の正方向の面）に向けて伸び、途中でｙ軸の正方向に向かって屈曲して、ケース６０の上端面に略平行な平坦部を有する形状に形成されている。正極集電端子４６は、電極体２からケース６０の上端面に向けて伸び、途中でｙ軸の正方向に向かって屈曲して、ケース６０の上端面に略平行な平坦部を有する形状に形成されている。

第１正極接続部材４４は、平板状の導電性部材であり、ケース６０の上端面に対して略平行に伸びている。正極外部端子３０と電流遮断機構５０は、第１正極接続部材４４を介して電気的に接続されており、正極外部端子３０と電極体２の正極シートとの正極通電経路の一部を構成している。

図１に示すように、第２正極接続部材４５は、その一部が湾曲した平板状の導電性部材である。正極集電端子４６と電流遮断機構５０は、第２正極接続部材４５を介して電気的に接続されており、正極外部端子３０と電極体２の正極シートとの正極通電経路の一部を構成している。第２正極接続部材４５は、正極集電端子４６側からケース６０の上端面に対して略平行にｘ軸の負方向に伸び、湾曲して電流遮断機構５０の下方に向かってさらに伸びて、電流遮断機構５０の下方において再びｘ軸の負方向に伸びている。第２正極接続部材４５のｘ方向の端部側の下面と、正極集電端子４６の平坦部の上面は当接しており、両者は溶接によって固定されている。

図１に示すように、負極接続部材２４は、平板状の導電性部材である。負極接続部材２４は、ケース６０の上端面に対して略平行に伸びている。負極接続部材２４の下面と、負極集電端子２６の平坦部の上面は当接しており、両者は溶接によって固定されている。負極外部端子１０と負極集電端子２６は、負極接続部材２４を介して電気的に接続されており、負極外部端子１０と電極体２の負極との負極通電経路の一部を構成している。

正極外部端子３０は、ボルト３４と、内側ナット３２と、外側ナット３６を備えている。正極外部端子３０が配置される位置において、ケース６０の上端面には貫通孔が形成されており、その貫通孔に絶縁性のガスケット４２が取り付けられている。内側ナット３２は、正極接続部材４４に形成された貫通孔を貫通して、ガスケット４２に取り付けられている。ボルト３４は、シール座金を介して、内側ナット３２に締結されている。第１正極接続部材４４は、内側ナット３２とガスケット４２に挟持されている。ガスケット４２は、ケース６０の上端面に当接しながら平板状に正極集電端子４６に向かってｘ軸の正方向に伸びる延伸部を備えている。第２正極接続部材４５の正極集電端子４６側の平面部の上面は、ガスケット４２の延伸部の下面に当接している。なお、正極外部端子３０の外側ナット３６は、正極外部端子３０と配線部材との結線に用いられる。

負極外部端子１０は、ボルト１４と、内側ナット１２と、外側ナット１６を備えている。負極外部端子１０が配置される位置において、ケース６０の上端面には貫通孔が形成されており、その貫通孔に絶縁性のガスケットが取り付けられている。内側ナット１２は、負極接続部材２４に形成された貫通孔を貫通して、ガスケット２２に取り付けられている。ボルト１４は、シール座金を介して、内側ナット１２に締結されている。負極接続部材２４は、内側ナット１２とガスケット２２に挟持されている。ガスケット２２は、ケース６０の上端面に当接しながら負極集電端子２６に向かってｘ軸の負方向に平板状に伸びる延伸部を備えている。負極接続部材２４の上面は、ガスケット４２の延伸部の下面に当接している。なお、負極外部端子１０の外側ナット１６は、負極外部端子１０と配線部材との結線に用いられる。

図１および図３に示すように、電流遮断機構５０は、金属製のダイアフラム５６と、支持部材５２とを備えている。ダイアフラム５６は、中央部５６ａおよび両端部５６ｂ，５６ｃにおいて平坦であり、中央部５６ａから両端部５６ｂ，５６ｃに向かって一部湾曲しながら斜め上方に伸びている。ダイアフラム５６は、両端部５６ｂ，５６ｃにおいて第１正極接続部材４４に接合するとともに、中央部５６ａにおいて第２正極接続部材４５と接合している。ダイアフラム５６の中央部５６ａと第２正極接続部材４５は、溶接によって固定されている。支持部材５２が、ダイアフラム５６と第２正極接続部材４５を支持している。ダイアフラム５６の両端部５６ｂ，５６ｃと第２正極接続部材４５との間には絶縁性の支持部材５２が存在している。第２正極接続部材４５には、ダイアフラム５６の中央部５６ａとの接合部の近傍において、刻印部５５が形成されている。刻印部５５においては、第２正極接続部材４５の厚さが薄くなっている。

電極体収容室６１内の圧力が第１圧力より低い状態の場合には、図３に示すように、ダイアフラム５６の中央部５６ａは第２正極接続部材４５の方向（ｚ軸の負方向）に突出している。第１正極接続部材４４と第２正極接続部材４５がダイアフラム５６を介して電気的に接続されており、正極外部端子３０と電極体２の正極シートとの正極通電経路が接続されている。

電極体収容室６１内の圧力が第１圧力以上に上昇すると、図４に示すように、刻印部５５が破断し、ダイアフラム５６が変形して中央部５６ａが反転し、第２正極接続部材４５から離れる方向（ｚ軸の正方向）に突出する。これによって、ダイアフラム５６と第２正極接続部材４５が非導通となり、第１正極接続部材４４と第２正極接続部材４５が非導通となって、正極外部端子３０と電極体２の正極シートとの正極通電経路が遮断される。

第１収容室６３の内部には、液体の第１反応物８１０が収容されている。第１反応物８１０の液面は、弁６３２よりも上方（図１に示すｚ軸の正方向）に位置している。第２収容室６２内の底部には、固体の第２反応物８２０が配置されている。なお、本実施例では、第１反応物８１０としてクエン酸水溶液を用いており、第２反応物８２０として、炭酸水素ナトリウムの粉末を用いている。

蓄電装置１００は、電極体２に対して、正極外部端子３０および負極外部端子１０が設けられている側の方向（図１に示すｚ軸の正方向）が重力方向の上方となるように車両等に設置されて、使用される。電極体２の過充電時等に、電極体２が発熱すると、電極体２に含浸されている電解液が反応してガスが発生し、電極体収容室６１内の圧力が上昇する。電極体収容室６１内の圧力が第２圧力よりも低い場合には、弁６３２は封止されており、電流遮断機構５０は、図３に示すように、正極外部端子３０と電極体２の正極との通電経路を接続している。

電極体収容室６１の圧力が第２圧力以上に上昇すると、弁６３２が破断して、開放される。これによって、図５に矢印で示すように、第１反応物８１０が弁６３２を介して電極体収容室６１の下部に流れ込む。第１反応物８１０は、電極体収容室６１の下部を流れな、板状部材６２１の孔部６２２から第２収容室６２内に流れ込む。なお、電極体収容室６１の圧力が第２圧力以上であっても、第１圧力に満たない場合には、電流遮断機構５０は、図３に示すように、正極外部端子３０と電極体２の正極シートとの正極通電経路を接続した状態のままである。

第１反応物８１０が第２収容室６２に流れ込むと、第１反応物８１０と第２反応物８２０が反応し、第２収容室６２内においてガスが発生する。本実施例では、クエン酸水溶液と炭酸水素ナトリウムが反応して、二酸化炭素が発生する。図６に矢印で示すように、二酸化炭素は、第２収容室６２から、孔部６２２を通過して、電極体収容室６１に入り込む。発生した二酸化炭素によって、電極体収容室６１内の圧力が上昇し、第１圧力以上となると、電流遮断機構５０は、図４に示すように、正極外部端子３０と電極体２の正極シートとの正極通電経路を遮断する。なお、蓄電装置１００には、互いに混合した場合にケース６０内の電極体収容室６１内の圧力が第２圧力から第１圧力に上昇するのに必要な気体を発生させるために十分な量のクエン酸水溶液および炭酸水素ナトリウムが配置されている。

上記のとおり、蓄電装置１００によれば、電流遮断機構５０は、ケース６０の電極体収容室６１内の圧力（ケース６０の圧力）が第１圧力以上の場合に、正極外部端子３０と電極体２の正極シートとの通電経路（正極通電経路）を遮断する。電極体収容室６１内の圧力が第１圧力に満たない場合であっても、第２圧力以上に達すると、弁６３２が開放される。これによって、弁６３２を介して第１収容室６３から第２収容室６２側に第１反応物８１０が流れ込み、第１反応物８１０と第２反応物８２０が混合されて反応し、気体が発生する。弁６３２が開放される第２圧力は、電流遮断機構５０が通電経路を遮断する第２圧力よりも低いから、電極体収容室６１内の圧力が第１圧力未満の場合であっても、弁６３２が開放して気体が発生して電極体収容室６１内の圧力を電流遮断機構５０が作動する第１圧力以上にすることができる。このため、電流遮断機構５０を確実に作動させることができる。上記の蓄電装置１００によれば、電流遮断機構５０の作動圧力を下げるために刻印部５５を深くして第２正極接続部材４５を薄くする必要がないから、通常運転時の電気抵抗を高くすることなく、過充電時に確実に電流を遮断することが可能となる。また、弁６３２は、電極体収容室６１内の温度ではなく圧力に応じて開放されるので、確実にガスを発生させて、電流遮断機構５０を作動させることができる。

（変形例）
第１反応物を収容する収容室および弁は、弁を開放することによって第１反応物が弁を介して第２反応物に向かって移動する位置に配置されていればよい。例えば、図７に示す蓄電装置１００ａのように、ケース６０ａにおいて電極体収容室６１ａの下部に第１収容室６３ａが配置されていてもよい。

第１収容室６３ａは、電極体収容室６１ａの下部に設置されており、隔壁６２１ａおよび隔壁６３１ａによって電極体収容室６１と隔離されている。隔壁６２１ａは、第１収容室６３ａの下方（第２収容室６２ａ側）に配置されており、隔壁６３１ａは、第１収容室６３ａの上方（電極体２側）に配置されている。隔壁６３１ａは、ケース６０ａの上下端面に平行に伸びる平坦部と、平坦部から下方に伸びる２つの側面部を有しており、２つの側面部には弁６３２ａが形成されている。隔壁６２１ａは、平板状部材である。隔壁６２１ａと隔壁６３１ａとは、その接合部において互いに溶接されており、隔壁６２１ａ，６３１ａは、ケース６０ａの内壁面に溶接されている。隔壁６２１ａ，６３１ａは、弁６３２ａが設けられている側において、ケース６０ａよりも短くなっており、第２収容室６２ａと電極体収容室６１ａは、孔部６２２ａにおいて連通している。蓄電装置１００ａのその他の構成は、蓄電装置１００と同様であるため、説明を省略する。

弁６３２ａは、電極体収容室６１ａ内の圧力が第２圧力以上の場合に破断する破断弁である。弁６３２ａは、封止された状態において第１収容室６３ａと電極体収容室６１ａおよび第２収容室６２ａを隔離している。なお、図７においては、隔壁６２１ａの下面側の圧力は、電極体収容室６１ａ内の圧力に等しいから、隔壁６２１ａに弁が設けられていてもよい。

電極体収容室６１ａの圧力が第２圧力以上に上昇すると、弁６３２ａが破断して開放され、図７に矢印で示すように、第１反応物８１０が弁６３２ａおよび孔部６２２ａを介して第２収容室６２ａ内に流れ込む。第１反応物８１０と第２反応物８２０が反応し、第２収容室６２ａ内において二酸化炭素が発生して、電極体収容室６１ａに入り込む。実施例１と同様に、発生した二酸化炭素によって電極体収容室６１ａ内の圧力が上昇し、第１圧力以上となると、電流遮断機構５０は、図４に示すように、正極外部端子３０と電極体２の正極シートとの正極通電経路を遮断する。

図８に示すように、蓄電装置１００ｂは、ケース６０ｂに電極体収容室６１ｂと、第１収容室６３ｂと、第２収容室６２ｂとを備えている。第１収容室６３ｂおよび第２収容室６２ｂは、電極体収容室６１ａの下方に設置されており、弁６３２ｂを介して互いに隣接している。

第１収容室６３ｂは、隔壁６３１ｂによって電極体収容室６１ｂと隔離されている。第１収容室６３ｂの下方には、ケース６０ｂの下端面よりも上方に配置された平板状の隔壁６３３ｂが設けられている。隔壁６３３ｂからケース６０ｂの下端面に向かって、隔壁６３５ｂが設けられている。第１反応物８１０は、第１収容室６３ｂ内の隔壁６３３ｂの上方に収容されており、第２反応物８２０は、第２収容室６２ｂ内のケース６０ｂの下端面に接する領域に収容されている。

第２収容室６２ｂは、板状部材６２１ｂによって電極体収容室６１ｂと隔てられている。板状部材６２１ｂには、孔部６２２ｂが設けられており、孔部６２２ｂを介して、電極体収容室６１ｂと第２収容室６２ｂは連通している。第２収容室６２ｂの第１収容室６３ｂ側には、隔壁６２３ｂが設けられている。隔壁６２３ｂは、ケース６０ｂの下端面から上方に伸びており、その上面が、隔壁６３３ｂの上面とほぼ同じ高さとなっている。隔壁６３１ｂ，６３３ｂ，６３５ｂ，６２３ｂおよび板状部材６２１ｂは、ケース６０ｂの内壁面に溶接されている。

第１収容室６３ｂと第２収容室６２ｂとの間に、弁６３２ｂが設けられている。弁６３２ｂは、摺動部材６３６ｂと弾性部材６３４ｂとを有している。摺動部材６３６ｂの上面は、その中央部において電極体収容室６１ｂ側に面するとともに、その周縁部において隔壁６３１ｂおよび板状部材６２１ｂに接している。摺動部材６３６ｂの下面は、隔壁６３３ｂおよび板状部材６２１ｂの上面よりも低い位置に位置している。弾性部材６３４ｂは、摺動部材６３６ｂの下面とケース６０ｂの下端面に固定されている。本実施例では、弾性部材６３４ｂの一例として、ばね部材を図示しているが、その他の弾性材料を用いてもよい。蓄電装置１００ｂのその他の構成は、蓄電装置１００と同様であるため、説明を省略する。

弁６３２ｂは、電極体収容室６１ｂ内の圧力が第２圧力以上の場合に開放する開閉弁である。電極体収容室６１ｂ内の圧力が第２圧力よりも低い場合には、図８に示すように、弁６３２ｂは封止された状態であり、第１収容室６３ｂと第２収容室６２ｂは隔離されている。

電極体収容室６１ｂの圧力が第２圧力以上に上昇すると、図９に示すように、摺動部材６３６ｂが下方に変位し、その上面が隔壁６３１ｂおよび板状部材６２１ｂと離間して、弁６３２ｂが開放される。これによって、図９に示す矢印（第１収容室６３ｂから第２収容室６２ｂに向かう矢印）の方向に、第１反応物８１０が弁６３２ｂを介して第２収容室６２ｂ内に流れ込む。第１反応物８１０と第２反応物８２０が反応し、第２収容室６２ｂ内において二酸化炭素が発生して、孔部６２２ｂを介して電極体収容室６１ｂに入り込む。実施例１と同様に、発生した二酸化炭素によって電極体収容室６１ｂ内の圧力が上昇し、第１圧力以上となると、電流遮断機構５０は、図４に示すように、正極外部端子３０と電極体２の正極との通電経路を遮断する。

実施例２においても、実施例１と同様に、電極体収容室６１ｂ内の圧力が第１圧力未満の場合であっても、弁６３２ｂが開放して気体が発生して電極体収容室６１ｂ内の圧力を電流遮断機構５０が作動する第１圧力以上にすることができるため、電流遮断機構５０を確実に作動させることができる。また、弁６３２ｂは、電極体収容室６１ｂ内の温度ではなく圧力に応じて開放されるので、確実にガスを発生させて、電流遮断機構５０を作動させることができる。

以上、本発明の実施形態および実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２ 電極体
１０ 負極外部端子
１２，３２ 内側ナット
１４，３４ ボルト
１６，３６ 外側ナット
２２，４２ ガスケット
２４ 負極接続部材
２６ 負極集電端子
３０ 正極外部端子
４４ 第１正極接続部材
４５ 第２正極接続部材
４６ 正極集電端子
５０ 電流遮断機構
５２ 支持部材
５５ 刻印部
５６ ダイアフラム
５６ａ 中央部
５６ｂ，５６ｃ 両端部
６０，６０ａ，６０ｂ ケース
６１，６１ａ，６１ｂ 電極体収容室
６２，６２ａ，６２ｂ 第２収容室
６３，６３ａ，６３ｂ 第１収容室
６２１ 板状部材
６２２，６２２ｂ 孔部
６２１ｂ，６３１ 隔壁
６３２，６３２ａ，６３２ｂ 弁
８１０ 第１反応物
８２０ 第２反応物
６２１，６２１ｂ 板状部材
６２１ａ，６３１ａ，６３１ｂ，６３３ｂ，６３５ｂ，６２３ｂ 隔壁
６２２，６２２ａ，６２２ｂ 孔部
６３３ｂ 隔壁
６３４ｂ 弾性部材
６３５ｂ 隔壁
６３６ｂ 摺動部材

Claims (8)

1. 正極シートと負極シートがシート状のセパレータを間に挟んだ状態で層状をなす電極体と、
   前記電極体を収容するケースと、
   前記電極体に含浸されている電解液と、
   前記ケースに設けられる正極外部端子及び負極外部端子と、
   前記ケース内の圧力が第１圧力以上になると作動して、前記正極外部端子と前記正極シートとの間の正極通電経路と、前記負極外部端子と前記負極シートとの間の負極通電経路の少なくともいずれか一方を遮断可能な電流遮断機構と、
   前記ケース内に設けられる収容室と、
   前記収容室内に配置される、液体または固体の第１反応物と、
   前記ケース内で、かつ前記収容室外に配置され、前記第１反応物と混合されて反応することによって気体を発生する液体または固体の第２反応物と、
   前記収容室に設けられ、開放すると前記第１反応物が前記第２反応物に向かって移動する位置に設置されている弁とを備えており、
   前記弁は、前記ケース内の圧力が、前記第１圧力よりも低い第２圧力以上の場合に開放される、蓄電装置。
2. 前記弁は、前記ケース内の圧力が前記第２圧力以上の場合に破断する破断弁である、請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記弁は、前記ケース内の圧力が前記第２圧力未満の場合には閉鎖し、前記ケース内の前記圧力が前記第２圧力以上の場合には開放される開閉弁である、請求項１に記載の蓄電装置。
4. 前記蓄電装置の使用時において、前記弁は前記第２反応物の重力方向上方に配置されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
5. 前記第１反応物は液体であり、前記第２反応物は固体である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
6. 前記第１反応物はクエン酸水溶液であり、前記第２反応物は炭酸水素ナトリウムである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電装置。
7. 前記電極体は、絶縁フィルムによって覆われている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の蓄電装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の蓄電装置の構造を有する二次電池。
   

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