JP2013218816A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極組立体の発熱に即応して通電経路を遮断することができる温度検知型の電流遮断装置を備えている蓄電装置を提供する。
【解決手段】本明細書が開示する蓄電装置では、電流遮断装置は、ケース内に配置された収容容器と、収容容器内に収容された可動部材および感熱変形手段と、可動部材と集電部材とを絶縁する絶縁部とを有している。収容容器は、集電部材側に、開口部が形成されている第１の壁を有している。可動部材は、移動部と作動部とを有している。感熱変形手段は、第１の壁側に膨張可能である。電流遮断装置は、収容容器と集電部材とが接合され、収容容器と集電部材とが電気的に接続された初期状態と、感熱変形手段が膨張され、かつ作動部が開口部より突出され、かつ作動部が絶縁部を介して集電部材と接触されて、集電部材が破断または収容容器と離隔されて、通電経路が遮断された遮断状態とを取りえる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蓄電装置に関する。

特許文献１に、電池の通常動作時には外部端子と電極組立体とを電気的に接続し、電池の発熱時にはその接続を遮断する、電流遮断装置を備えた電池が記載されている。この電流遮断装置では、外部端子の内側に熱膨張材を封入しており、電池の発熱時には、この熱膨張材が膨張することによって外部端子と電極組立体との電気的接続を遮断する。

特開２０１１−１８１４０９号公報

特許文献１では、電極組立体が収容されているケースの外側に突出する外部端子に電流遮断装置が内蔵されているため、電流遮断装置はケースの外側の温度の影響を受けやすく、電極組立体の温度と、電流遮断装置の熱膨張材との温度に温度差が生じる。

本明細書が開示する蓄電装置は、正極および負極を備える電極組立体と、電極組立体を収容するケースと、ケースの外部に突出する正極外部端子及び負極外部端子と、電極組立体と電気的に接続される集電部材と、通電経路を遮断可能な電流遮断装置と、を備えている。この蓄電装置では、集電部材は、正極外部端子と負極外部端子のうちの一方と電気的に接続されることで通電経路が形成される。電流遮断装置は、ケース内に配置された収容容器と、収容容器内に収容された可動部材と、収容容器内に収容された感熱変形手段と、可動部材と集電部材とを絶縁する絶縁部とを有している。収容容器は、集電部材側に第１の壁を、第１の壁とは反対側に第２の壁を夫々有するとともに、第１の壁と第２の壁とを繋ぐ側面部を有している。第１の壁に開口部が形成されている。第１の壁、第２の壁、及び側面部の少なくとも一部は導電体であって、導電体により通電経路の一部が構成されている。可動部材は、移動部と作動部とを有している。移動部は、第２の壁側から第１の壁側に移動可能である。作動部は、移動部よりも第１の壁側に配置され、かつ移動部に連続し、かつ移動部に連動可能である。感熱変形手段は、移動部よりも第２の壁側に配置され、かつ第２の壁に支持され、かつ第１の壁側に膨張可能である。電流遮断装置は、収容容器と集電部材とが接合され、収容容器と集電部材とが電気的に接続された初期状態と、感熱変形手段が膨張され、かつ作動部が開口部より突出され、かつ作動部が絶縁部を介して集電部材と接触されて、集電部材が破断または収容容器と離隔されて、通電経路が遮断された遮断状態とを取りえる。

上記の蓄電装置では、電流遮断装置は、感熱変形手段を収容する収容容器が蓄電装置のケース内に配置されている。このため、感熱変形手段は、ケース内の温度上昇に追随して速やかに加熱されて第１の壁側に膨張する。これによって作動部が開口部より突出して、絶縁部を介して集電部材と接触する。これによって、集電部材が破断されて、または、集電部材が収容容器と離隔されて、速やかに通電経路を遮断することができる。上記の蓄電装置によれば、電極組立体の発熱に即応して通電経路を遮断することができる電流遮断装置を備えているため、安全性が高く、誤作動で電流が停止することを抑制することができる。また、収容容器の一部は導電体で形成され、導電体が通電経路を構成する。このため、電極組立体から正極外部端子もしくは負極外部端子までの通電経路を形成する部材と、電流遮断装置を別部材とする必要がなく、ケース内でのこれらの部材に必要なスペースを削減できる。

感熱変形手段は、さらに側面部に支持され、移動部により収容容器内に密閉されていてもよい。この場合、感熱変形手段は、熱膨張性の液体を含んでいてもよい。

側面部の外表面は、連続する複数の凸状部を備えていてもよい。

感熱変形手段は、形状記憶合金を材料とする弾性部材を含んでいてもよい。また、感熱変形手段は、熱膨張性の液体および熱膨張性の液体に浸漬されている弾性部材を含んでいてもよい。

上記の蓄電装置は、二次電池であってもよい。

本発明によれば、電極組立体の発熱に即応して通電経路を遮断することができる温度検知型の電流遮断装置を備えている蓄電装置を提供することができる。

実施例１に係る蓄電装置の断面図である。 図１の蓄電装置の電流遮断装置の近傍を拡大して示す図であり、蓄電装置の通常動作時の状態を示している。 図１の蓄電装置の電流遮断装置の近傍を拡大して示す図であり、蓄電装置の過充電時の状態を示している。 変形例に係る電流遮断装置を示す図である。 変形例に係る電流遮断装置を示す断面図である。 実施例２に係る蓄電装置の断面図であって、電流遮断装置の近傍を拡大して示す図である。 図６の蓄電装置の電流遮断装置の近傍を拡大して示す図であり、蓄電装置の通常動作時の状態を示している。 図６の蓄電装置の電流遮断装置の近傍を拡大して示す図であり、蓄電装置の過充電時の状態を示している。 実施例３に係る蓄電装置の断面図であって、電流遮断装置の近傍を拡大して示す図である。 図９の蓄電装置の電流遮断装置の近傍を拡大して示す図であり、蓄電装置の通常動作時の状態を示している。

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、この蓄電装置は、車両や電気機器等に搭載されていてもよい。

この蓄電装置は、正極および負極を備える電極組立体と、電極組立体を収容するケースと、ケースの外部に突出する正極外部端子及び負極外部端子とを備えている。電極組立体としては、例えば、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組立体を例示することができる。電極組立体は、電解質によって浸されていてもよい。蓄電装置は、さらに、正極集電端子および負極集電端子を備えていてもよい。正極集電端子は、電極組立体の正極と正極外部端子とを電気的に接続する。負極集電端子は、電極組立体の負極と負極外部端子とを電気的に接続する。

本明細書が開示する蓄電装置は、さらに、集電部材と、電流遮断装置とを備えている。集電部材は、電極組立体の正極または負極に電気的に接続されており、接続されている側の電極に対応する外部端子（正極外部端子と負極外部端子のうちの一方）と電気的に接続されることで、通電経路が形成されている。電流遮断装置は、通電経路を遮断可能に構成されている。集電部材を介して正極と正極外部端子との通電経路が電気的に接続されている場合には、電流遮断装置をこの通電経路に対して配置することによって、正極と正極外部端子との通電経路を遮断できる。集電部材を介して負極と負極外部端子との通電経路が電気的に接続されている場合には、電流遮断装置をこの通電経路に対して配置することによって、負極と負極外部端子との通電経路を遮断できる。電流遮断経路は、正極側と負極側のいずれか一方にのみ設置されていてもよいし、双方に設置されていてもよい。

電流遮断装置は、収容容器と、可動部材と、感熱変形手段と、絶縁部とを備えている。収容容器は、ケース内に配置されている。収容容器は、集電部材側に第１の壁を有し、第１の壁とは反対側に第２の壁を有し、さらに、第１の壁と第２の壁とを繋ぐ側面部を有している。第１の壁には、開口部が形成されている。第１の壁、第２の壁、及び側面部の少なくとも一部は導電体であることが好ましく、この場合、導電体により通電経路の一部が構成されてもよい。可動部材は、収容容器内に収容されている。可動部材は、移動部と作動部とを有している。移動部は、第２の壁側から第１の壁側に移動可能である。作動部は、移動部よりも第１の壁側に配置されている。作動部は、移動部に連続しているとともに、移動部に連動可能である。感熱変形手段は、移動部よりも第２の壁側に配置されている。感熱変形手段は、第２の壁に支持されるとともに、第１の壁側に膨張可能である。絶縁部は、可動部材と集電部材とを絶縁する。これらの構成を備えることによって、電流遮断装置は、初期状態と、通電経路が遮断された遮断状態とを取ることができる。初期状態では、収容容器と集電部材とが接合され、収容容器と集電部材とが電気的に接続されている。遮断状態では、感熱変形手段が膨張され、かつ作動部が開口部より突出され、かつ作動部が絶縁部を介して集電部材と接触される。これによって、集電部材が破断され、または、集電部材が収容容器と離隔されて、通電経路が遮断される。

収容容器は、ケース内に配置されているため、感熱変形手段も、ケース内に配置されている。所定温度以上に加熱されると、感熱変形手段は、第１の壁側に膨張し、これによって、移動部が第２の壁側から第１の壁側に移動する。作動部は、移動部に連続しており、移動部と連動可能であるから、移動部の移動に従って、第２の壁側から第１の壁側に移動する。作動部は、移動部よりも第１の壁側に配置されているため、作動部は、第２の壁側から第１の壁側に移動することによって、絶縁部を介して集電部材と接触して、第１の壁の開口部より突出される。これによって、集電部材が破断されて、または、収容容器と集電部材が離隔されて、通電経路が遮断される。なお、感熱変形手段が変形する「所定温度」は、発熱時に電極組立体のセパレータがシャットダウンされる温度（１３０〜１４０℃程度）よりも低い温度に設定されることが好ましく、例えば、６０℃以上１００℃以下の範囲内で設定されることがより好ましい。

集電部材と収容容器が通電経路中において直列に接続されている場合には、作動部は、集電部材を収容容器と離隔させることによって通電経路を遮断することができる。集電部材と収容容器が通電経路中において並列に接続されている場合には、作動部は、集電部材を破断して通電経路を遮断することができる。作動部によって集電部材が離隔または破断し易いように、絶縁部を介して作動部と接触する部分の近傍において集電部材に刻印部を設けてもよい。可動部材は、導電材料であってもよいし、絶縁材料であってもよい。絶縁部は、可動部材が集電部材と接触する領域に設けられていればよく、可動部材側に固定されていてもよいし、集電部材に固定されていてもよい。可動部材が絶縁材料である場合には、可動部材と絶縁部とは、同一材料によって一体に形成されていてもよい。

収容容器の材料は、熱伝導性の高い材料であることが好ましく、金属材料であることが特に好ましい。収容容器は、熱伝導性を向上させるために、連続する複数の凸状部を備えていてもよい。具体的には、例えば、収容容器の外表面に連続する複数の溝を形成することによって凸状部としてもよいし、収容容器に固定された熱交換フィン等をもって凸状部としてもよい。熱交換フィンとしては、特に限定されず、プレーン型、パーフォレイテッド型、ウェービー型、オフセットストリップ型、ルーバー型、ピン型等の従来公知の形状のフィンを用いることができる。

収容容器の第１の壁、第２の壁、及び側面部の少なくとも一部の導電体によって通電経路の一部を構成する場合、この導電体を集電部材と直列に接続して通電経路を構成してもよく、集電部材と並列に接続して通電経路を構成してもよい。

感熱変形手段は、所定温度以上に加熱された場合に第１の壁側に膨張可能であるものであればよい。例えば、温度が高くなるに従って体積が膨張する熱膨張部材であってもよいし、温度が高くなるに従って可動部材を押圧する方向に伸長して膨張する弾性部材であってもよい。また、一定の温度以上に達した場合に、気化等の状態変化が発生して体積が膨張する材料であってもよい。感熱変形手段は、ケース内に配置された収容容器内に収容されているから、ケース内の温度が高い状態では、変形後の状態が維持され、一旦遮断された通電経路が再度接続されることがない。

熱膨張部材としては、気体、液体、固体のいずれも用いることができるが、過充電時の蓄電装置のケース内の温度において液体であることが好ましい。熱膨張性の液体は、側面部に支持され、移動部により収容容器内に密閉することによって、第１の壁側に膨張可能な感熱変形部材として利用することができる。熱膨張性の液体は、感熱変形手段を収容する領域に容易に充填することが可能であるとともに、他の感熱手段と組み合わせ易いため、好ましい。液体の熱膨張性の感熱変形手段は、発火点が低く難燃性であり、熱安定性が高い材料が好ましい。具体的には、パラフィン系炭化水素を主成分とするパラフィンワックス、蓄電装置の電解液等に使用される炭酸塩またはその誘導体を好適に用いることができる。炭酸塩としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等を挙げることができ、その誘導体としては、例えば、カルボン酸エステル誘導体、フッ素化合物または塩素化合物等を挙げることができる。熱膨張部材の種類や成分比等を調整することによって、感熱変形手段の膨張量と膨張する温度とを調整することができる。

感熱変形手段として好適な弾性部材としては、ニッケル、チタン、銅、鉄、マンガン、ケイ素、コバルト等の元素を含む形状記憶合金を材料とする弾性部材を例示することができ、形状記憶合金を材料とするばね部材を好適に用いることができる。

また、複数の感熱変形手段を組み合わせて用いてもよい。例えば、熱膨張性の液体と、形状記憶合金を材料とする弾性部材を組み合わせて用いてもよい。この場合、弾性部材は、熱膨張性の液体に浸漬されていることが好ましい。電極組立体からの発熱が、収容容器から熱膨張性の液体を介して弾性部材に伝わり易くなる。

図１は、実施例１に係る積層型の蓄電装置２の断面図である。蓄電装置２は、ケース４と、電極組立体６と、集電端子８ａ，８ｂと、正極用集電部材１０ａと、負極用集電部材１０ｂと、正極外部端子１２ａと、負極外部端子１２ｂと、電流遮断装置４０を備えている。電極組立体６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。電極組立体６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それぞれ多数積層された積層体であり、液状の電解質が含浸されている。

ケース４は略直方体形状の箱型部材であり、内部に電極組立体６、集電端子８ａ，８ｂ、正極用集電部材１０ａ、負極用集電部材１０ｂ、電流遮断装置４０を収容している。ケース４の上端面には、正極外部端子１２ａと負極外部端子１２ｂが設けられている。電極組立体６の複数の正極シートの集電体は、集電端子８ａによって束ねられており、複数の負極シートの集電体は集電端子８ｂによって束ねられている。電極組立体６は、絶縁性のフィルムによって覆われており、集電端子８ａ，８ｂ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。

集電端子８ａは、電極組立体６からケース４の上端面に向けて伸び、途中で図１の紙面の表側に向かって屈曲して、ケース４の上端面に略平行な平坦部１８ａを有する形状に形成されている。同様に、集電端子８ｂは、電極組立体６からケース４の上端面に向けて伸び、途中で図１の紙面の表側に向かって屈曲して、ケース４の上端面に略平行な平坦部１８ｂを有する形状に形成されている。

図１に示すように、正極用集電部材１０ａは、第１平面部２０ａと、第２平面部２０ｂと、連結部２０ｃを備える断面が略Ｓ字形状の導電性部材である。第１平面部２０ａは、ケース４の上端面に対して略平行に伸びている。第２平面部２０ｂは、第１平面部２０ａよりも電極組立体６に近い位置で、ケース４の上端面に対して略平行に伸びている。連結部２０ｃは、第１平面部２０ａと第２平面部２０ｂを連結している。正極用集電部材１０ａの第１平面部２０ａの下面と、集電端子８ａの平坦部１８ａ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。このように、電極組立体６から正極外部端子１２ａまでの正極通電経路が形成可能である。

図１に示すように、負極用集電部材１０ｂは、平板状の導電性部材である。負極用集電部材１０ｂは、ケース４の上端面に対して略平行に伸びている。負極用集電部材１０ｂの下面と、集電端子８ｂの平坦部１８ｂ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。このように、電極組立体６から負極外部端子１２ｂまでの負極通電経路が形成可能である。

負極外部端子１２ｂは、ボルト２４ｂと、内側ナット２６ｂと、外側ナット２８ｂを備えている。負極外部端子１２ｂが配置される位置において、ケース４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３０ｂが取り付けられている。内側ナット２６ｂは、負極用集電部材１０ｂに形成された貫通孔を貫通して、ガスケット３０ｂに取り付けられている。ボルト２４ｂは、シール座金３２ｂを介して、内側ナット２６ｂに締結されている。負極用集電部材１０ｂは、内側ナット２６ｂとガスケット３０ｂに挟持されている。ガスケット３０ｂは、ケース４の上端面に当接しながら平板状に伸びる延伸部３４ｂを備えている。正極用集電部材１０ａの上面は、延伸部３４ｂに当接している。なお、負極外部端子１２ｂの外側ナット２８ｂは、負極外部端子１２ｂと配線部材との結線に用いられる。

正極外部端子１２ａは、ボルト２４ａと、内側ナット２６ａと、外側ナット２８ａを備えている。正極外部端子１２ａが配置される位置において、ケース４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３０ａが取り付けられている。ガスケット３０ａは、ケース４の上端面に当接しながら平板状に伸びる延伸部３４ａを備えている。正極用集電部材１０ａの第１平面部２０ａの上面は、延伸部３４ａに当接している。なお、正極外部端子１２ａの外側ナット２８ａは、正極外部端子１２ａと配線部材との結線に用いられる。

正極用集電部材１０ａと正極外部端子１２ａは、電流遮断装置４０を介して接続している。すなわち、本実施形態では、正極通電経路が、配置通電経路である。図２に示すように、電流遮断装置４０は、端子側接続部４０１と、収容容器４０２と、可動部材４０３と、感熱変形手段４０４とを備えている。端子側接続部４０１の外表面には、内側ナット２６ａが固定されている。端子側接続部４０１および内側ナット２６ａは、ケース４に形成された貫通孔を内側から外側に貫通している。内側ナット２６ａは、ガスケット３０ａに取り付けられている。ボルト２４ａは、シール座金３２ａを介して、内側ナット２６ａに締結されている。

収容容器４０２は、端子側接続部４０１側に上面として第２の壁４０２ｃを有し、第２平面部２０ｂ側に底面として第１の壁４０２ｄを有し、さらに、第１の壁４０２ｄと第２の壁４０２ｃとを繋ぐ側面部４０２ｅを有する円柱形状の容器であり、第１の壁４０２ｄに開口部４０２ａを有している。蓄電装置２の通常動作時（初期状態）には、第１の壁４０２ｄの外表面（下面）と第２平面部２０ｂの上面は互いに接合している。第１の壁４０２ｄと第２平面部２０ｂは、互いの接合面の周縁部に位置する溶接部５０１ａ，５０１ｂにおいて溶接され、互いに固定されている。収容容器４０２は、少なくとも一部が正極用集電部材１０ａと同様の導電体によって形成されており、収容容器４０２を介して、正極外部端子１２ａと正極用集電部材１０ａは電気的に接続されている。つまり、収容容器４０２の第１の壁４０２ｄと第２の壁４０２ｃと側面部４０２ｅとが導電体であるため、初期状態では電極組立体６から正極外部端子１２ａまでの通電経路が形成されている。この通電経路において、正極用集電部材１０ａと収容容器４０２とは、直列に接続されている。

可動部材４０３は、収容容器４０２内に収容され、収容容器４０２の第２の壁４０２ｃから第１の壁４０２ｄに向かって、換言すると、第２の壁４０２ｃと開口部４０２ａとを結ぶ、第２の壁４０２ｃの法線方向に沿って開口部４０２ａ側に移動可能な移動部４０３ａと、移動部４０３ａよりも第１の壁４０２ｄ側に配置され、第２の壁４０２ｃ側（開口部４０２ａ側）に向かって伸びる作動部４０３ｂとを有している。移動部４０３ａは、収容容器４０２の側面部４０２ｅに対して摺動可能である。作動部４０３ｂは、開口部４０２ａに挿入可能である。また、作動部４０３ｂは、移動部４０３ａと連動可能である。可動部材４０３は、絶縁材料によって形成されている。可動部材４０３の作動部４０３ｂの先端には、絶縁部４０３ｃが設けられており、可動部材４０３と同一材料によって一体に形成されている。作動部４０３ｂは、絶縁部４０３ｃを介して第２平面部２０ｂと接触可能である。

感熱変形手段４０４は、収容容器４０２内で、第２の壁４０２ｃと可動部材４０３との間に収容されており、側面部４０２ｅに支持されている。また、可動部材４０３の移動部４０３ａによって密閉されている。感熱変形手段４０４は、パラフィンワックスであり、収容容器４０２と、可動部材４０３の移動部４０３ａとによって区画される領域に充填されている。蓄電装置２の過充電時には、ケース４内の温度は７０℃以上となるため、この感熱変形手段４０４として用いるパラフィンワックスは、７０℃以上に加熱された場合に液体の状態で膨張するように、組成が調整されている。なお、パラフィンワックスの量は、蓄電装置２の通常動作時に、作動部４０３ｂが第２平面部２０ｂに接触しながら殆ど押圧しない程度の量に調整されている。

感熱変形手段４０４は、ケース４内に配置されている収容容器４０２内に収容されているため、電極組立体６が過電圧時等に発熱し、ケース４内の温度が７０℃以上に上昇すると、感熱変形手段４０４も速やかに７０℃以上に加熱される。感熱変形手段４０４が７０℃以上に加熱されると、図３に示すように、感熱変形手段４０４が膨張して可動部材４０３を矢印の方向（第１の壁４０２ｄに向かう側の方向）に押圧して移動させる。これによって、作動部４０３ｂは、絶縁部４０３ｃを介して第２平面部２０ｂと接触し、さらに開口部４０２ａから突出して、矢印の方向に第２平面部２０ｂを押圧する。その結果、溶接部５０１ａ，５０１ｂが引き離されて第２平面部２０ｂは収容容器４０２から離隔し、正極用集電部材１０ａと正極外部端子１２ａとの通電経路が遮断される。なお、可動部材４０３および絶縁部４０３ｃは絶縁材料であるため、可動部材４０３と第２平面部２０ｂが接した状態であっても、正極用集電部材１０ａと正極外部端子１２ａとは通電しない。ケース４内の温度が高く、感熱変形手段４０４が７０℃以上の状態である間は、作動部４０３ｂが開口部４０２ａから突出した状態が維持され、正極用集電部材１０ａと正極外部端子１２ａとは通電しない。

上記のとおり、蓄電装置２の電流遮断装置４０では、感熱変形手段４０４を収容する収容容器４０２が蓄電装置２のケース４内に配置されている。このため、感熱変形手段４０４は、ケース４内の温度上昇に追随して速やかに加熱され、所定温度以上に達して膨張可能である。これによって、作動部４０３ｂは、開口部４０２ａから突出して正極用集電部材１０ａを押圧して収容容器４０２と離隔し、電極組立体６の正極と、正極外部端子１２ａとの通電経路を遮断することができる。蓄電装置２によれば、電流遮断装置４０は、電極組立体６の発熱に即応して通電経路を遮断することができるため、安全性が高く、誤作動で電流が停止することを抑制することができる。また、電流遮断装置４０は、感熱変形手段４０４への熱伝導性に優れているため、小型化することができる。電流遮断装置４０の小型化によって、蓄電装置２を小型化することが可能となり、ひいては、これを搭載する車両等を小型化することに寄与することもできる。また、収容容器４０２の一部は導電体で形成され、導電体が通電経路を構成する。このため、電極組立体６から正極外部端子１２ａまでの通電経路を形成する部材と、電流遮断装置４０を別部材とする必要がなく、ケース４内でのこれらの部材に必要なスペースを削減できる。

また、電流遮断装置４０は、正極用集電部材１０ａを離隔して配置通電経路を遮断した遮断状態とするため、正極用集電部材１０ａに、その部材の厚さが薄い刻印部を設ける必要がない。正極用集電部材１０ａと正極外部端子１２ａとの通電経路に刻印部が存在すると、刻印部において通電経路の導電断面積が狭くなるため、電気抵抗が高くなる。蓄電装置２は、刻印部を要しないため、内部抵抗をより低くすることができる。

また、正極用集電部材１０ａと収容容器４０２とは、開口部４０２ａから比較的遠い、互いの接合面の周縁部に位置する溶接部５０１ａ，５０１ｂにおいて固定されているため、開口部４０２ａの近傍で固定されている場合と比べて少ない押圧力で、作動部４０３ｂが正極用集電部材１０ａを離隔することができる。

また、蓄電装置２では、電流遮断装置４０は、端子側接続部４０１によって、正極外部端子１２ａに固定されているため、作動部４０３ｂが正極用集電部材１０ａを押圧する際に、電流遮断装置４０の位置がずれることがなく、確実に通電経路を遮断することができる。また、通常の蓄電装置において正極外部端子を構成する部材のスペースを利用して電流遮断装置４０を設置しているので、ケース４内に電流遮断装置４０を配置することによって、蓄電装置２が大型化することを抑制することができる。

また、蓄電装置２では、集電端子８ａ，８ｂが、ケース４の上端面に対して略平行な方向に折り曲げられ、ケース４の上端面に対して略平行な平坦部１８ａ，１８ｂが形成されている。このような構成とすることによって、集電端子８ａ，８ｂを真っ直ぐに伸ばした場合に比べて、蓄電装置２の上下方向の寸法を小型化することができる。

（変形例）
図４および図５に、変形例に係る電流遮断装置４１，４２を示す。蓄電装置２は、図４に示すように、外表面に凸状部を備えている側面部４１２ｅを有する収容容器４１２ａを有する電流遮断装置４１を備えていてもよい。この凸状部は、収容容器４１２ａの側面部４１２ｅの外表面に連続する複数の溝を形成して得られたものである。側面部４１２ｅの外表面に凸状部を有することによって、収容容器４１２ａの伝熱面積が増加し、感熱変形手段４０４の温度上昇がより速やかになるまた、収容容器の外表面を直接凸状に加工しないで、熱交換フィン等の部材を別途準備して、溶接等によって固定してもよい。

また、蓄電装置２は、図５に示すように、感熱変形手段４０４と感熱変形手段４１４を有する電流遮断装置４２を備えていてもよい。感熱変形手段４１４は、形状記憶合金製のばね部材である。感熱変形手段４１４は、液状のパラフィンワックスである感熱変形手段４０４に浸漬されている。感熱変形手段４１４は、その一方の端部において可動部材４０３に当接するとともに、他方の端部において可動部材４０３に対向する位置にある絶縁部材４１３ｃと当接している。感熱変形手段４１４は、感熱変形手段４０４と同様に、蓄電装置２の過電圧時にケース４内の温度が所定温度以上に上昇すると、速やかに所定温度以上に加熱され、変形する。液状の感熱変形手段４０４を介して収容容器４０２から感熱変形手段４１４に速やかに熱伝達されるため、感熱変形手段４１４は、より速やかに温度上昇する。図４，５に示すように、収容容器から感熱変形手段への熱伝達を向上させる構成を備えていると、感熱変形手段がより速やかにケース内温度に追随して加熱されるから、電流遮断装置の感度をより向上させることができ、電流遮断装置をより小型化することが可能となる。電流遮断装置の小型化によって、蓄電装置２を小型化することが可能となる。

図６は、実施例２に係る蓄電装置２ａの電流遮断装置６０の近傍を示す図であり、より具体的には、正極外部端子１２ａと集電端子８ａとの間を示している。蓄電装置２ａでは、正極用集電部材１１０ａは、第１平面部１２０ａと、第２平面部１２０ｂと、第１平面部１２０ａと第２平面部１２０ｂを連結する連結部１２０ｃとを有している。第１平面部１２０ａは、実施例１に係る第１平面部２０ａと同様に、集電端子８ａと溶接されている。第２平面部１２０ｂは、正極外部端子１２ａの内側ナット２６ａの下面（電極組立体６側の面）に接合しており、この接合面の一部で互いに溶接されている。電流遮断装置６０は、第２平面部１２０ｂの下面に接合しており、この接合面の一部で互いに溶接されている。

図７に示すように、電流遮断装置６０は、収容容器６０２と、可動部材６０３と、感熱変形手段６０４とを備えている。収容容器６０２は、第２平面部１２０ｂ側に上面として第１の壁６０２ｃを有し、電極組立体６側に底面として第２の壁６０２ｄを有し、さらに、第１の壁６０２ｃと第２の壁６０２ｄとを繋ぐ側面部６０２ｅする円柱形状の容器であり、第１の壁６０２ｃに開口部６０２ａを有している。内側ナット２６ａの芯部６１２と第２平面部１２０ｂは、溶接部７０２において溶接され、互いに固定されている。蓄電装置２の通常動作時（初期状態）には、第１の壁６０２ｃの外表面（上面）と第２平面部２０ｂの下面は、互いに接合している。第１の壁６０２ｃと第２平面部１２０ｂは、互いの接合面の周縁部に位置する溶接部７０１ａ，７０１ｂにおいて溶接され、互いに固定されている。第２平面部２０ｂは、開口部６０２ａの近傍に刻印部７０３ａ，７０３ｂを有している。刻印部７０３ａ，７０３ｂにおいて、第２平面部１２０ｂの厚みは薄くなっている。収容容器６０２の第１の壁６０２ｃと第２の壁６０２ｄと側面部６０２ｅは、正極用集電部材１１０ａと同様の導電体によって形成されている。正極用集電部材１１０ａを介して電極組立体６と正極外部端子１２ａは電気的に接続されており、収容容器６０２は、正極用集電部材１１０ａに対して並列に接続されている。これによって、電極組立体６から正極外部端子１２ａまでの通電経路が形成されている。

可動部材６０３は、実施例１に係る可動部材４０３と同様に、移動部６０３ａと、作動部６０３ｂとを有している。作動部６０３ｂは、開口部６０２ａに挿入可能である。可動部材６０３の作動部６０３ｂの先端には、絶縁部６０３ｃが設けられており、可動部材６０３と同一材料によって一体に形成されている。作動部６０３ｂは、絶縁部６０３ｃを介して第２平面部１２０ｂと接触可能である。感熱変形手段６０４は、実施例１に係る感熱変形手段４０４と同様のパラフィンワックスが用いられている。蓄電装置２ａのその他の構成については、蓄電装置２と同様であるため、説明を省略する。

蓄電装置２ａにおいても、感熱変形手段６０４は、ケース４内に配置されている収容容器６０２内に収容されているため、電極組立体６が過電圧時等に発熱し、ケース４内の温度が７０℃以上に上昇すると、感熱変形手段６０４も速やかに７０℃以上に加熱される。感熱変形手段６０４が７０℃以上に加熱されると、図８に示すように、感熱変形手段６０４が膨張して可動部材６０３を矢印の方向（第１の壁６０２ｃに向かう側の方向）に押圧して移動させ、作動部６０３ｂは、絶縁部６０３ｃを介して第２平面部１２０ｂと接触し、さらに開口部６０２ａから突出して、矢印の方向に第２平面部１２０ｂを押圧する。これによって、第２平面部１２０ｂは、刻印部７０３ａ，７０３ｂにおいて破断し、正極用集電部材１１０ａと正極外部端子１２ａとの通電経路が遮断される。上記のとおり、蓄電装置２と同様に、蓄電装置２ａにおいても、電流遮断装置６０は、電極組立体６の発熱に即応して電極組立体６の正極と、正極外部端子１２ａとの通電経路を遮断することができる。

図９は、実施例３に係る蓄電装置２ｂの電流遮断装置８０の近傍を示す図であり、より具体的には、正極外部端子１２ａと集電端子８ａとの間を示している。蓄電装置２ａでは、正極用集電部材２１０ａは、第１平面部２２０ａと、第２平面部２２０ｂと、第１平面部２２０ａと第２平面部２２０ｂを連結する連結部２２０ｃとを有している。第１平面部２２０ａは、実施例１に係る第１平面部２０ａと同様に、集電端子８ａと溶接されている。第２平面部２２０ｂは、実施例２に係る第２平面部１２０ｂと同様に、正極外部端子１２ａの内側ナット２６ａの下面（電極組立体６側の面）に接合しており、この接合面の一部で互いに溶接されている。第２平面部２２０ｂは、集電端子８ａの近傍まで伸びており、電流遮断装置８０は、内側ナット２６ａの下面と第２平面部２２０ｂとの接合面よりも集電端子８に近い側において、第２平面部２２０ｂの下面に接合されており、この接合面の一部で互いに溶接されている。

図１０に示すように、電流遮断装置８０は、収容容器８０２と、可動部材８０３と、感熱変形手段８０４とを備えている。収容容器８０２は、実施例２に係る収容容器６０２と同様の、第１の壁８０２ｃ、第２の壁８０２ｄ、および側面部８０２ｅを有する円柱形状の容器であり、第１の壁８０２ｃに開口部８０２ａを有している。蓄電装置２の通常動作時には、第１の壁８０２ｃ側の外表面と第２平面部２２０ｂの下面は、互いに接合している。第１の壁８０２ｃと第２平面部２２０ｂは、互いの接合面の周縁部に位置する接着部９０１ａ，９０１ｂにおいて接着剤によって接着され、互いに固定されている。第２平面部２２０ｂは、開口部８０２ａの近傍に刻印部９０３を有している。刻印部９０３において、第２平面部２２０ｂの厚みは薄くなっている。収容容器８０２は、絶縁材料によって形成されている。可動部材８０３および感熱変形手段８０４は、実施例２に係る可動部材６０３および感熱変形手段と同様であるため、６００番台の参照番号を８００番台に読み替えることによって説明を省略する。また、蓄電装置２ｂのその他の構成については、蓄電装置２と同様であるため、説明を省略する。

蓄電装置２ｂにおいても、電極組立体６が過電圧時等に発熱し、ケース４内の温度が７０℃以上に上昇すると、感熱変形手段８０４が７０℃以上に速やかに加熱されて膨張し、可動部材８０３を第１の壁８０２ｃに向かう側の方向に押圧する。作動部８０３ｂは、絶縁部８０３ｃを介して第２平面部２２０ｂと接触し、さらに開口部８０２ａから突出して第２平面部２２０ｂを上側に押圧する。これによって、第２平面部２２０ｂは、刻印部９０３において破断して上方に持ち上げられる。その結果、正極用集電部材１０ａと正極外部端子１２ａとの通電経路が遮断される。上記のとおり、蓄電装置２等と同様に、蓄電装置２ｂによっても、電流遮断装置８０は、電極組立体６の発熱に即応して通電経路を遮断することができる。

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。

例えば、作動部４０３ｂ，６０３ｂ，及び８０３ｂは、初期状態において集電部材と接触していたが、初期状態においては接触していなくてもよい。また、可動部材４０３，６０３，８０３は、絶縁部材によって構成されてもよいが、導電部材によって構成されていてもよい。なお、導電部材による場合は、作動部４０３ｂ，６０３ｂ，及び８０３ｂにおける、集電部材との接触部、もしくは、集電部材における作動部４０３ｂ，６０３ｂ，及び８０３ｂが接触する領域に、集電部材と可動部材とを絶縁する絶縁部として、絶縁部材を有するか、絶縁コーティングがされていてもよい。

また、感熱変形手段４０４と感熱変形手段４１４とを有する場合、感熱変形手段４１４は、形状記憶合金の材料であり、感熱変形手段４１４が、液状のパラフィンワックスである感熱変形手段４０４に浸漬されていなくてもよい。例えば、感熱変形手段４１４と感熱変形手段４０４とが隔離された状態で収容容器内に収容されていてもよい。

また、本実施形態では、電流遮断装置は、正極通電経路上に配置したが、負極通電経路上に配置してもよい。

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。

２，２ａ，２ｂ 蓄電装置
４ ケース
６ 電極組立体
８ａ，８ｂ 集電端子
１０ａ，１１０ａ，２１０ａ 正極用集電部材
１０ｂ 負極用集電部材
１２ａ 正極外部端子
１２ｂ 負極外部端子
１８ａ，１８ｂ 平坦部
２０ａ，１２０ａ，２２０ａ 第１平面部
２０ｂ，１２０ｂ，２２０ｂ 第２平面部
２０ｃ，１２０ｃ，２２０ｃ 連結部
２４ａ，２４ｂ ボルト
２６ａ，２６ｂ 内側ナット
２８ａ，２８ｂ 外側ナット
３０ａ，３０ｂ ガスケット
３２ａ，３２ｂ シール座金
３４ａ，３４ｂ 延伸部
４０，４１，４２，６０，８０ 電流遮断装置
４０１ 端子側接続部
４０２，６０２，８０２ 収容容器
４０２ａ，４１２ａ６０２ａ，８０２ａ 開口部
４０３，６０３，８０３ 可動部材
４０３ａ，６０３ａ，８０３ａ 移動部
４０３ｂ，６０３ｂ，８０３ｂ 作動部
４０４，４１４，６０４，８０４ 感熱変形手段
４１３ｃ 絶縁部材
５０１ａ，５０１ｂ，７０１ａ，７０１ｂ，７０２ 溶接部
６１２ 芯部
７０３ａ，７０３ｂ，９０３ 刻印部
９０１ａ，９０１ｂ 接着部

Claims (6)

1. 正極および負極を備える電極組立体と、
   前記電極組立体を収容するケースと、
   前記ケースの外部に突出する正極外部端子及び負極外部端子と、
   前記電極組立体と電気的に接続される集電部材とを有し、
   前記集電部材は、前記正極外部端子と前記負極外部端子のうちの一方と電気的に接続されることで通電経路が形成され、
   さらに、前記通電経路を遮断可能な電流遮断装置と、
   を備えた蓄電装置であって、
   前記電流遮断装置は、
   前記ケース内に配置された収容容器と、
   前記収容容器内に収容された可動部材と、
   前記収容容器内に収容された感熱変形手段と、
   前記可動部材と前記集電部材とを絶縁する絶縁部とを有し、
   前記収容容器は、前記集電部材側に第１の壁を、前記第１の壁とは反対側に第２の壁を夫々有するとともに、前記第１の壁と前記第２の壁とを繋ぐ側面部を有し、
   前記第１の壁に開口部が形成され、
   前記第１の壁、前記第２の壁、及び前記側面部の少なくとも一部は導電体であって、
   前記導電体により前記通電経路の一部が構成され、
   前記可動部材は、移動部と作動部とを有し、
   前記移動部は、前記第２の壁側から前記第１の壁側に移動可能であり、
   前記作動部は、前記移動部よりも前記第１の壁側に配置され、かつ前記移動部に連続し、かつ前記移動部に連動可能であり、
   前記感熱変形手段は、前記移動部よりも前記第２の壁側に配置され、かつ前記第２の壁に支持され、かつ前記第１の壁側に膨張可能であり、
   前記電流遮断装置は、
   前記収容容器と前記集電部材とが接合され、前記収容容器と前記集電部材とが電気的に接続された初期状態と、
   前記感熱変形手段が膨張され、かつ前記作動部が前記開口部より突出され、かつ前記作動部が前記絶縁部を介して前記集電部材と接触されて、前記集電部材が破断または前記収容容器と離隔されて、前記通電経路が遮断された遮断状態とを取りえる、蓄電装置。
2. 前記感熱変形手段は、さらに前記側面部に支持され、前記移動部により前記収容容器内に密閉され、前記感熱変形手段は、熱膨張性の液体を含む、請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記側面部の外表面は、連続する複数の凸状部を備えている、請求項１または請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記感熱変形手段は、形状記憶合金を材料とする弾性部材を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
5. 前記感熱変形手段は、熱膨張性の液体および前記熱膨張性の液体に浸漬されている形状記憶合金を材料とする弾性部材を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
6. 前記蓄電装置は二次電池であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蓄電装置。

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