JP2014137891A - 角形二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電流遮断機構となる安全部材を有しながら、電池缶内に収容できる捲回電極群の体積を減少させることなく、高容量な角形二次電池の提供を目的としている。
【解決手段】本発明の角形二次電池Ｄ１は、捲回電極群６と、捲回電極群６を収納する電池缶１と、電池缶１を封口する電池蓋２と、電池蓋２に配置される外部端子２１と、捲回電極群６に接続された集電端子２６と、外部端子２１と集電端子２６を接続する反転端子２７を有する。反転端子２７は、外部端子２１の軸内部２１７に配置され、集電端子２６は外部端子２１の軸内部２１７で反転端子２７と接合されている。そして、集電端子２６は、反転端子２７と接続を断つ脆弱部２６５ａを有し、脆弱部２６５ａは、反転端子２７との接合部２６５ｃの外側を囲むように設けられている。
【選択図】図５Ｅ

Description

本発明は、角形二次電池に関する。

近年、ハイブリッド型の電気自動車や純粋な電気自動車等の動力源として大容量（Ｗｈ）の二次電池が開発されており、その中でもエネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）の高い角形のリチウムイオン二次電池が注目されている。

角形のリチウムイオン二次電池においては、正極箔に正極活物質を塗工した正極電極と、負極箔に負極活物質を塗工した負極電極と、およびそれぞれを絶縁するためのセパレータとを重ね合わせて捲回することで、扁平形状の捲回電極群が発電要素として形成される。捲回電極群は、電池容器の電池蓋に設けられた正極外部端子および負極外部端子に電気的に接続される。捲回電極群は、電池容器の電池缶に収容され、電池缶の開口部は電池蓋で封止溶接される。角形二次電池は、捲回電極群を収容した電池容器の注液孔から電解液が注液された後、注液栓が挿入されてレーザ溶接により封止溶接されることで形成される。

従来から、車両やその他の機器に搭載される密閉型のリチウムイオン二次電池などにおいては、過充電や過昇温、外力による破損などによって、内部にガスが溜まり、そのガスによって、電池内部の圧力が上昇する場合がある。そのため、密閉型電池の電池ケースには、安全のための脆弱箇所が形成される。例えば、電池ケースの一部の箇所に、電池の内圧によって変形する部材が用いられ、その部材の変形によって脆弱部分が破損するようにされているものがある。脆弱部分の破損によって、電流経路が遮断されるものや、密閉型電池の内外が連通されてガスを排出するものなどが提案されている。

特許文献１には、電池の非正常的な作動による内圧上昇時に電池内部のガスを放出せしめると共に、電池の通電状態を遮断し得る電池のキャップ組立体を有している二次電池が示されている。特許文献１に記載の二次電池は、電池缶の上面を覆うキャッププレートの上部に絶縁されるような正極部材と排気孔が形成されており、キャッププレートと正極部材とに形成された貫通孔を貫通することにより、キャッププレート及び正極部材を係合するリベット突起を有し、正極部材と電気的に接続されるリベット部材と、排気孔が密閉されるようリベット部材の下端に結合される安全部材を有している。

特開平１１-１６２４３７号公報

しかしながら、特許文献１には、リベット部材の下端に結合されている電流遮断機構となる安全部材を有しているため、電池缶内に収容できる捲回電極群の体積が減少し、二次電池の高容量化に問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電流遮断機構となる安全部材を有しながら、電池缶内に収容できる捲回電極群の体積を減少させることなく、高容量な角形二次電池を提供することである。

上記課題を解決する本発明の角形二次電池は、電極を有する発電要素と、該発電要素を収容する電池缶と、該電池缶の開口を封止する電池蓋と、該電池蓋に配置される外部端子と、前記電池缶内に配置されて前記発電要素の電極に接続される集電端子と、を有する角形二次電池であって、前記集電端子と前記外部端子との間を電気的に接続し、前記電池缶の内圧の上昇により変形して電気的な接続を遮断する反転端子を有し、該反転端子は、前記電池蓋の開口穴に挿通される固定軸の貫通孔内に配置されていることを特徴としている。

本発明によれば、電流遮断機構となる安全部材を有しながら、電池缶内に収容できる捲回電極群の体積を減少させることなく、高容量な二次電池を提供することができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

角形二次電池の外観斜視図。 角形二次電池の構成を示す分解斜視図。 捲回電極群を示す斜視図。 電池蓋組立体の分解斜視図。 正極端子構成部の分解断面図。 正極外部端子を電池蓋に取り付けた状態を示す断面図。 正極外部端子を電池蓋にかしめ固定した状態を示す断面図。 正極外部端子と反転部品とを接合した状態を示す断面図。 反転端子と正極集電端子とを接合した状態を示す断面図。 負極端子構成部の分解断面図。 負極外部端子と負極集電端子とを電池蓋に取り付けた状態を示す断面図。 負極外部端子と負極集電端子とを電池蓋にかしめ固定した状態を示す断面図。 正極端子構成部の要部を拡大して示した断面図。 図７Ａの矢印Ｂ方向の断面斜視図。 図７Ａに示す反転部品が反転した状態を示す断面図。 脆弱部を持った部品が別部品の形態を示した図。

本発明の角形二次電池は、正極電極、及び負極電極をセパレータを介して扁平に捲回した捲回電極群と、該捲回電極群を収納する電池缶と、該電池缶を封口する電池蓋と、電池蓋に配置される外部端子と、該捲回電極群に接続された集電端子と、外部端子と集電端子を接続する反転端子を有している。そして、反転端子は外部端子の固定軸の軸内部に配置され、集電端子は軸内部で反転端子と接続されている。そして、集電端子は、反転端子と接続を断つ脆弱部を有し、脆弱部は、反転端子との接続部の外周に備えている。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ以下に詳細に説明する。

角形二次電池Ｄ１は、図１に示すように、電池容器を構成する電池缶１および蓋２を備えている。電池缶１内には、発電要素である捲回電極群６（図３）が収納されている。電池缶１は、上部開口を有する扁平箱形の形状を有しており、アルミニウム合金を深絞り加工することによって構成されている。電池缶１は、長方形を有する底壁部ＰＢと、底壁部ＰＢの一対の長辺部からそれぞれ立ち上がり対峙する幅広の面壁部ＰＷと、底壁部ＰＢの一対の短辺部からそれぞれ立ち上がり対峙する幅狭の側壁部（対向壁部）ＰＮとを有する。電池缶１の開口部は、蓋２をレーザ溶接等することによって封止されている。

蓋２は、例えば電池缶１と同一の材料であるアルミニウム合金からなり、電池缶１の開口部を閉塞する平板形状を有している。蓋２には、電池容器の内圧が上昇したときに予め設定された圧力で開裂し、ガスを外部放出するためのガス排出弁３が設けられている。ガス排出弁３は、蓋２と同一の金属材料またはその合金で構成した薄膜部材であり、レーザ溶接等により蓋２に接合されている。尚、プレス加工等により、蓋２と一体で形成されることもある。

図２は、図１に示した角形二次電池の分解図である。

電池缶１と蓋２とで構成される電池容器の内部空間には、捲回電極群６と、絶縁シート９と、電解液（図示せず）が収納されている。電解液は、蓋２に予め設けられた注液口２Ａから注液した後に、注液栓５をレーザ溶接等により蓋２に接合することにより、電池内部を密閉している。なお、本実施形態の二次電池Ｄ１は、電池缶１及び蓋２が極性を持たない中性である。

蓋２に集電端子２６、３６を介して取り付けられた捲回電極群６を電池缶１内に絶縁シート９を介して収容する。その後、電池缶１と蓋２を溶接等により接合する。絶縁シート９は、絶縁性の合成樹脂製材料からなるシート部材によって構成されており、集電端子２６、３６に支持された捲回電極群６を集電端子２６、３６ごと外側から包み込むことによって電池缶１と捲回電極群６との短絡を防止している。

捲回電極群６は、図３に示すように、セパレータ６Ｃ、負極板６Ｄ、セパレータ６Ｃ、正極板６Ｅの順に重ねられた状態で捲回され、扁平状に押し潰されて形成された扁平捲回構造を有している。捲回開始端部にはセパレータ６Ｃが巻かれており、捲回終了端部にもセパレータ６Ｃが数周捲回され、巻き解けを防止するために、図３の下側に配されたセパレータ６Ｃの捲回終了端が予め片面に粘着剤が塗着されたテープ（不図示）で止められている。

正極板６Ｅは、アルミニウム合金箔（正極集電体）の両面に、正極活物質として、例えば、マンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複合酸化物を含む正極活物質合剤が略均等かつ略均一に塗着（塗工）されており、両面とも長手方向に沿う一側に正極活物質合剤が未塗工の正極未塗工部６Ａが形成されている。

一方、負極板６Ｄは、銅合金箔（負極集電体）の両面に、負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材を含む負極活物質合剤が略均等かつ略均一に塗着されており、両面とも長手方向に沿う一側に負極活物質合剤が未塗工の負極未塗工部６Ｂが形成されている。セパレータ６Ｃ、６Ｃは、リチウムイオンが通過可能な微多孔性シート材で構成されており、本例では、数十μｍ厚のポリエチレンシートが用いられている。

図４は、電池蓋組立体の分解斜視図である。

電池蓋２に正極端子構成部２０と負極端子構成部３０を取り付けることによって電池蓋組立体が構成される。そして、電池蓋組立体に、捲回電極群６を取り付けることによって発電要素組立体が構成される。

正極端子構成部２０及び負極端子構成部３０は、蓋２の長辺方向一方側と他方側の互いに離れた位置に配置されている。正極端子構成部２０は、正極外部端子２１と、締結部材２２と、外部絶縁体２３と、シール部材２４と、内部絶縁体２５と、正極集電端子２６と、反転端子２７と、かしめ補助部材２８と、正極集電突起絶縁体２９を有している。

正極端子構成部２０は、正極外部端子２１と、締結部材２２と、外部絶縁体２３と、シール部材２４とを電池蓋２の表面側に重ね合わせ、そして、内部絶縁体２５と、かしめ補助部材２８とを電池蓋２の裏面側に重ね合わせて電池蓋２に一体に固定される。そして、正極集電端子２６の正極集電突起２６３に正極集電突起絶縁体２９を外嵌して、固定軸２１６の先端側から軸内部の貫通孔２１７に挿入し、かつ、正極集電端子２６を内部絶縁体２５に係合させて保持させる。そして、反転端子２７を固定軸２１６の基端側から貫通孔２１７に挿入し、正極外部端子２１にレーザ溶接して貫通孔２１７を封止する。それから、固定軸２１６の貫通孔２１７内で反転端子２７を正極集電突起２６３に導通接続することによって組み立てられる。正極集電端子２６は、捲回電極群６の正極電極に導通接続される。

負極端子構成部３０は、負極外部端子３１と、締結部材３２と、外部絶縁体３３と、シール部材３４と、内部絶縁体３５と、負極集電端子３６を有している。負極端子構成部３０は、負極外部端子３１と、締結部材３２と、外部絶縁体３３と、シール部材３４とを電池蓋２の表面側で重ね合わせて、負極外部端子３１の固定軸を電池蓋２の開口穴２Ｂに挿入する。そして、内部絶縁体３５と、負極集電端子３６とを電池蓋２の裏面側で重ね合わせて、固定軸の先端をかしめることにより電池蓋２に一体に固定される。したがって、負極集電端子３６は、電池蓋２の開口穴２Ｂを介して負極外部端子３１に導通接続される。負極集電端子３６は、捲回電極群６の負極電極に導通接続される。

正極外部端子２１と正極集電端子２６と反転端子２７と正極かしめ補助部材２８は、アルミニウム合金で製作され、負極外部端子３１と負極集電端子３６は、銅合金で製作されている。内部絶縁体２５、３５と外部絶縁体２３、３３は、ポリプロピレン（PP）で製作され、シール部材２４、３４は、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（PFA）で製作されている。正極外部端子２１、負極外部端子３１と電池缶１は、内部絶縁体２５、３５と外部絶縁体２３、３３とシール部材２４、３４によって、絶縁性と気密性が保たれる。

図５Ａは、正極端子構成部の分解断面図である。

正極端子構成部２０は、正極集電端子２６に接続する反転端子２７と、反転端子２７に接続する正極外部端子２１と、正極外部端子２１との間に電池蓋２を介して載置される内部絶縁体２５と、電池蓋２の上部にシール部材２４と外部絶縁体２３とをかしめで固定するための正極かしめ補助部材２８と、正極集電突起２６３の外周を絶縁する正極集電突起絶縁体２９と、正極外部端子２１を貫通する締結部材２２を有している。

正極外部端子２１と反転端子２７と締結部材２２と外部絶縁体２３とシール部材２４は、電池缶外部に設置され、内部絶縁体２５と正極集電端子２６と正極集電突起絶縁体２９と正極かしめ補助部材２８は電池内部に設置される。具体的には、電池蓋２の上に外部絶縁体２３が配置され、外部絶縁体２３の上に締結部材２２が配置される。そして、外部絶縁体２３及び締結部材２２の上に正極外部端子２１が配置され、正極外部端子２１の貫通孔２１７の上に反転端子２７が配置される。そして、電池蓋２の下に内部絶縁体２５が配置され、内部絶縁体２５の下に正極かしめ補助部材２８が配置され、正極集電突起絶縁体２９を間に介して正極集電端子２６が配置される。

図５Ｂは、正極外部端子を電池蓋に取り付けた状態を示す断面図である。

正極外部端子２１を電池蓋２の開口穴２Ｂと正極かしめ補助部材２８の貫通孔に通し、各部材を重ね合わせることで絶縁性と気密性を保つ形態が用いられている。正極外部端子２１の電池外部側には、かしめ時に位置決めに用いられる位置決め穴２１７ｃがあり、その位置決め穴２１７ｃにより、電池蓋２と正極かしめ補助部材２８との位置を正確に設置することが可能である。

図５Ｃは、正極外部端子を電池蓋にかしめ固定した状態を示す断面図である。

正極外部端子２１は、シール部材２４と外部絶縁体２３と内部絶縁体２５と正極かしめ補助部材２８が、かしめにより一体に固定されており、絶縁性と正極外部端子２１の外周部の気密性が保たれる。

正極外部端子２１は、固定軸２１６の先端側にかしめ穴２１７ｂが設けられていて（図５Ｂを参照）、そのかしめ穴２１７ｂを径方向外側に向かって広げることでかしめられ、かしめ部２１６ａが形成される。かしめ部２１６ａによるかしめによって、正極外部端子２１とシール部材２４と外部絶縁体２３と内部絶縁体２５と正極かしめ補助部材２８にて絶縁性と正極外部端子２１の外周部の気密性を保つことが可能である。かしめられた正極外部端子２１の電池缶外部側は平面であり、該平面に隣接して前記締結部材２２が配置されている。

図５Ｄは、正極外部端子と反転端子とを接合した状態を示す断面図である。

反転端子２７は、正極外部端子２１の位置決め穴２１７ｃに挿入されて、レーザ溶接により正極外部端子２１に接合される。反転端子２７を正極外部端子２１にレーザ溶接で接合することにより、正極外部端子２１の貫通孔２１７の気密性が保たれ、電池内部と電池外部の気密性が完全に確保される。反転端子２７は、電池の内部圧力が上昇すると電池内部と電池外部との圧力差により半円形状部２７１が電池外部に向かって反転変形する部品である。その反転変形する半円形状部２７１は、固定軸２１６の貫通孔２１７内に設置されている。

図５Ｅは、反転端子と正極集電端子とを接合した正極端子構成部の最終組立状態を示す断面図である。

正極集電端子２６は、反転端子２７と接合される正極集電突起２６３が筒状であり、その筒状の正極集電突起２６３に正極集電突起絶縁体２９が外嵌された状態で、正極外部端子２１の貫通孔２１７内に嵌入される。そして、固定軸２１６の貫通孔２１７内で、天板部２６５の中央部分が、反転端子２７の半円形状部２７１の頂部に当接されて、例えばレーザ溶接により互いに導通接合される。正極集電端子２６は、反転端子２７に導通接合される接合部２６５ｃに対して、振動や衝撃などにより応力がかからないように、内部絶縁体２５の固定リブ２５２に固定される。

なお、本実施の形態では、図５Ｃ及び図５Ｄに示すように、先に反転端子２７を正極外部端子２１の位置決め穴２１７ｃに固定し、次いで、正極集電端子２６を内部絶縁体２５に固定する場合について説明したが、この順番に限定されるものではなく、例えば先に正極集電端子２６を固定し、後に反転端子２７を固定してもよい。

図６Ａは、負極端子構成部の分解断面図である。

負極端子構成部３０は、負極集電端子３６に接続する負極外部端子３１と、負極外部端子３１との間に電池蓋２を介して載置される内部絶縁体３５と、電池蓋２の上部にシール部材３４と外部絶縁体３３を介して配置され、負極外部端子３１を貫通する締結部材３２を有している。負極外部端子３１と締結部材３２と外部絶縁体３３とシール部材３４は、電池缶外部に設置され、内部絶縁体３５と負極集電端子３６は電池内部に設置される。

図６Ｂは、負極外部端子と負極集電端子とを電池蓋に取り付けた状態を示す断面図である。

負極外部端子３１を電池蓋２の開口穴２Ｂと負極集電端子３６の貫通孔３６ａを通し、各部材を重ね合わせることで絶縁性と気密性を保つ形態を用いられている。負極外部端子３１の電池外部側には、かしめ時の位置決め穴３１Ａがあり、その位置決め穴３１Ａにより、電池蓋２と負極集電端子３６との位置を正確に設置することが可能である。

図６Ｃは、負極外部端子と負極集電端子とを電池蓋にかしめ固定した状態を示す断面図である。

負極外部端子３１は、負極集電端子３６と、かしめにより導通接続され、電池内部から電池外部へと電気的接続がされる。負極外部端子３１は、かしめ穴３１Ｂが設けられていて（図６Ｂを参照）、そのかしめ穴３１Ｂを広げることでかしめられ、負極外部端子３１と負極集電端子３６の導通接続が可能である。かしめられた負極外部端子３１の電池缶外部側は平面であり、その平面に隣接して締結部材３２が配置されている。

次に、正極端子構成部の構成について詳細に説明する。

正極外部端子２１は、例えば図４に示すように、電池蓋２の上面に沿って配置される平板部２１１と、平板部２１１から突出して電池蓋２の開口穴２Ｂに挿通される固定軸２１６とを有している。固定軸２１６は、本実施の形態では、平板部２１１に一体に設けられているが、必ずしも一体に設けられている必要はなく、例えば平板部２１１とは別部材によって構成されており、かしめ等により互いに固定される構成を有していてもよい。平板部２１１には、例えば図５Ａに示すように、バスバー等が接面して取り付けられる上面２１３と、締結部材２２を挿通して上面２１３から突出させるための挿通孔２１４が形成されている。

固定軸２１６は、電池蓋２の開口穴２Ｂに挿通されて電池蓋２の裏面側に突出する先端をかしめることによって、電池蓋２に正極外部端子２１を固定する。固定軸２１６は、略円筒形状を有しており、その中心に沿って貫通する貫通孔２１７が設けられている。貫通孔２１７は、一定径で延在する孔径部２１７ａと、孔径部２１７ａから固定軸２１６の先端側に連続するかしめ穴２１７ｂと、孔径部２１７ａから固定軸２１６の基端側で拡径された位置決め穴２１７ｃとを有している。位置決め穴２１７ｃは、平板部２１１の上面２１３に開口している。かしめ穴２１７ｂは、かしめにより拡径されて、固定軸２１６の先端にかしめ部２１６ａを形成する。貫通孔２１７は、一端が電池内部に向かって開口し、他端が電池外部に向かって開口しており、電池内部と電池外部との間を連通する構成を有している。貫通孔２１７は、反転端子２７によって封止されて、電池内部と電池外部との間が隔絶される。

外部絶縁体２３は、正極外部端子２１の平板部２１１と電池蓋２との間に介在されて、これらの間を絶縁している。外部絶縁体２３には、電池蓋２の開口穴２Ｂと同軸上に配置されて固定軸２１６が挿通される開口部２３ａが形成されている。シール部材２４は、電池蓋２の開口穴２Ｂに挿入されて、正極外部端子２１と電池蓋２との間を絶縁しかつシールする。

内部絶縁体２５は、電池内部側である電池蓋２の裏面に配置されて、かしめ補助部材２８と共に、固定軸２１６により電池蓋２に一体にかしめ固定され、電池蓋２と正極かしめ補助部材２８との間を絶縁し、かつ正極集電端子２６を保持する。正極かしめ補助部材２８は、円板形状を有しており、その中心には固定軸２１６を挿通可能な穴が開口して設けられている。

内部絶縁体２５は、電池蓋２の下面に接面して配置される平板部２５１と、平板部２５１の互いに対向する辺部でそれぞれ折曲されて電池蓋２の長辺方向に離間して対峙する一対の固定リブ２５２を有している。

内部絶縁体２５の平板部２５１には、電池蓋２の開口穴２Ｂに連通して固定軸２１６が挿通される開口穴が形成されている。一対の固定リブ２５２は、それぞれの先端部に、正極集電端子２６と係合する係合爪２５３が設けられている。

正極集電端子２６は、電池蓋２の裏面に沿って平行に配置される平板状の基部２６１と、基部２６１の互いに対向する辺部でそれぞれ折曲されて電池蓋２の短辺方向に離間して対峙する一対の集電部２６２を有している。一対の集電部２６２は、捲回電極群６の正極未塗工部６Ａを捲回電極群６の厚さ方向に２つに分けてそれぞれ圧縮形成された正極電極接続部に超音波接合される。

正極集電端子２６の基部２６１は、一対の固定リブ２５２の間に挿入されて、係合爪２５３によって係合される。

正極集電端子２６は、基部２６１の中央に正極集電突起２６３が突設されている。正極集電突起２６３は、正極集電突起絶縁体２９を間に介して固定軸２１６の孔径部２１７ａに嵌入される円筒状の胴部２６４と、胴部２６４の先端側を閉塞する円板形状の天板部２６５を有している。天板部２６５は、胴部２６４よりも薄肉に形成されており、反転端子２７の変形により破断される脆弱部２６５ａ（図７Ａ、図７Ｂを参照）が設けられている。脆弱部２６５ａは、反転端子２７に接合される接合部２６５ｃの外周を囲むように周状に形成された凹溝によって構成されている。凹溝は、周状に連続して形成されていてもよく、また、所定間隔をおいて破線状に形成されていてもよい。

正極集電突起絶縁体２９は、例えば図５Ｂに示されるように、正極集電突起２６３の胴部２６４に外嵌される円筒部２９１と、円筒部２９１の基端で径方向外側に突出して固定軸２１６のかしめ部２１６ａと正極集電端子２６の基部２６１との間に介在されるフランジ部２９２と、円筒部２９１の先端で径方向内側に突出して正極集電突起２６３の天板部２６５の周端縁部に対向する対向部２９３を有している。対向部２９３は、リング状に形成されており、接合部２６５ｃを含む天板部２６５の中央部分を上方に向かって露出させるようになっている。

正極集電端子２６は、正極集電突起２６３が固定軸２１６の貫通孔２１７に嵌入された状態で、基部２６１が一対の固定リブ２５２の間に挟持され、係合爪２５３によって係合されることにより内部絶縁体２５に保持される。したがって、正極集電端子２６の電池蓋２に対する上下方向及び横方向の相対的な動きを規制することができ、電池蓋２に対して確実に固定することができる。

正極集電端子２６は、脆弱部２６５ａによって区画される天板部２６５の中央部分に反転端子２７の半円形状部２７１の頂部が当接され、接合部２６５ｃが形成される。

反転端子２７は、断面が半円形となるドーム状の半円形状部２７１と、半円形状部２７１から径方向外側に向かって放射状に拡がる平板状の拡径部２７２と、拡径部２７２の外周端縁で折曲されて軸方向に沿って半円形状部２７１から離反する方向に向かって立ち上がる短軸円筒状の立ち上がり部２７３とを有する。

反転端子２７は、半円形状部２７１が、電池外側から電池内側に向かって突出する、より詳しくは、位置決め穴２１７ｃから孔径部２１７ａ内に向かって突出する姿勢状態で貫通孔２１７内に挿入される。そして、拡径部２７２が貫通孔２１７の孔径部２１７ａと位置決め穴２１７ｃとの段差面に対向して接面し、立ち上がり部２７３の外周面が位置決め穴２１７ｃの内周面に接面した状態とされる。半円形状部２７１は、正極集電突起絶縁体２９の対向部２９３よりも中央位置で露出する正極集電突起２６３に対向し、半円形状部２７１の頂部が天板部２６５の中央部分に当接される。

立ち上がり部２７３は、拡径部２７２から離反する方向に移行するにしたがって漸次拡径するテーパ形状を有しており、一定径を有する位置決め穴２１７ｃに圧入して嵌入される。したがって、立ち上がり部２７３を所定の押圧力で位置決め穴２１７ｃの内周面に押圧させて、反転端子２７を貫通孔２１７に位置決めした状態で仮固定することができる。

そして、反転端子２７は、位置決め穴２１７ｃ内に仮固定された状態から、正極外部端子２１にレーザ溶接される。レーザ溶接では、立ち上がり部２７３の外周面と位置決め穴２１７ｃの内周面との間が全周に亘って接合される。したがって、貫通孔２１７は、反転端子２７によって完全に封止され、電池内側と電池外側に隔絶される。

そして、反転端子２７は、半円形状部２７１の頂部が正極集電突起２６３の天板部２６５にレーザ溶接されて接合される。

図７Ａは、正極端子構成部の要部を拡大して示した断面図、図７Ｂは、図７Ａの矢印Ｂ方向の断面斜視図である。

正極端子構成部２０は、電池の内部圧力によって反転する反転端子２７とその反転した力により電気的導通を断つために、正極集電端子２６の正極集電突起２６３に脆弱部２６５ａが形成されている。脆弱部２６５ａが形成される正極集電突起２６３の天板部２６５は、円筒状の胴部２６４の上部をプレス成形により薄肉に成形し、破断されやすい形状としている。脆弱部２６５ａは、接合部２６５ｃの外周を囲むように周状に連続して形成されている。

そして、図７Ｂに示すように、正極集電端子２６の天板部２６５には、反転端子２７側と電池内部側との圧力を等しくして差が生じないようにするための通過穴２６５ｂが設けられている。通過穴２６５ｂは、脆弱部２６５ａと接合部２６５ｃとの間に配置されるように設けられており、円状の貫通穴が数カ所空いている。

図８は、図７Ａに示す反転部品が反転した状態を示す断面図である。

反転端子２７は、電池内圧の上昇によって半円形状部２７１が電池外部に向かって反転変形し、天板部２６５の接合部２６５ｃを上方に向かって引っ張りあげる。天板部２６５は、脆弱部２６５ａで破断し、天板部２６５の一部である中央部分が胴部２６４側から切り離されて正極集電突起２６３から完全に分離される。したがって、正極集電端子２６と正極外部端子２１との間の電気的な接続が遮断される。反転端子２７の変形によって電流の遮断がなされた場合には、反転端子２７の半円形状部２７１が貫通孔２１７から上方に向かって突出しているのが目視により確認できるので、電流遮断が行われたか否かを容易に判断することができる。

図９は、他の実施例を示す図であり、脆弱部を持った部品が別部品の形態を示した図である。

正極集電突起２６３は、基部２６１と別体に設けられており、溶接等により接合する構成としてもよい。例えば基部２６１には、係合穴２６１ａが開口形成されており、正極集電突起２６３が嵌合されて、レーザ溶接により接合されて一体化される。正極端子構成部２０は、基部２６１に正極集電突起２６３が接合されて正極集電端子２６が組み立てられた後、図５の組立工程と同様な形態で形成される。

上述した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。

角形二次電池Ｄ１は、正極集電端子２６と正極外部端子２１との間を電気的に接続し、電池缶１の内圧の上昇により変形して電気的な接続を遮断する反転端子２７を有し、反転端子２７は、電池蓋２の開口穴２Ｂに挿通される固定軸２１６の貫通孔２１７内に配置されているので、反転端子２７が電池蓋２から電池缶１の内部に突出するのを防ぐことができる。したがって、電池缶内に収容できる捲回電極群の体積を減少させることなく、高容量な角形二次電池Ｄ１を得ることができる。

本発明によれば、電流遮断機構となる安全部材を有しながら、電池缶内に収容できる捲回電極群の体積を減少させることなく、高容量な二次電池を提供することができる。そして、反転端子２７を正極外部端子２１とは別部材により構成したので、電流遮断機構を高精度且つ容易に作成することができる。

本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。

Ｄ1：二次電池 １：電池缶 ２：電池蓋 ３；ガス排出弁 ５：注液栓 ６：捲回電極群 ６Ａ：正極未塗工部 ６Ｂ：負極未塗工部 ６Ｃ：セパレータ ６Ｄ：負極板
６Ｅ：正極板 ９：絶縁シート ２１：正極外部端子 ２１７：貫通孔
２１７ｂ：かしめ穴 ２１７ｃ：位置決め穴 ２２：締結部材
２３：外部絶縁体 ２４：シール部材 ２５：内部絶縁体 ２５２：固定リブ
２６：正極集電端子 ２６３：正極集電突起 ２６５ａ：脆弱部 ２６５ｂ：圧力通過穴２６５ｃ：接合部 ２７：反転端子 ２８：正極かしめ補助部材
２９：正極集電突起絶縁体 ３１：負極外部端子 ３１Ａ：負極端子位置決め穴
３１Ｂ：負極かしめ穴 ３２：負極締結部材 ３３：外部絶縁体 ３４：シール部材
３５：内部絶縁体 ３６：負極集電端子

Claims (10)

1. 電極を有する発電要素と、該発電要素を収容する電池缶と、該電池缶の開口を封止する電池蓋と、該電池蓋に配置される外部端子と、前記電池缶内に配置されて前記発電要素の電極に接続される集電端子と、を有する角形二次電池であって、
   前記集電端子と前記外部端子との間を電気的に接続し、前記電池缶の内圧の上昇により変形して電気的な接続を遮断する反転端子を有し、
   該反転端子は、前記電池蓋の開口穴に挿通される固定軸の貫通孔内に配置されていることを特徴とする角形二次電池。
2. 前記集電端子は、前記固定軸の貫通孔内で前記反転端子に接合される集電突起を有することを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
3. 前記集電突起は、前記反転端子に接合される接合部と、前記反転端子の変形により破断して前記集電突起から前記接合部を切り離す脆弱部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の角形二次電池。
4. 前記脆弱部は、前記接合部の外周を囲むように周状に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の角形二次電池。
5. 前記集電突起は、前記固定軸の貫通孔に嵌入される筒状の胴部と、該胴部の先端を閉塞する天板部とを有しており、前記天板部に前記接合部と前記脆弱部が形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の角形二次電池。
6. 前記天板部には、反転端子側と電池内部側との圧力を等しくするための通過穴が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の角形二次電池。
7. 前記通過穴は、前記接合部と前記脆弱部との間に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の角形二次電池。
8. 前記反転端子は、断面が半円形となるドーム状の半円形状部を有し、
   前記半円形状部が電池外側から電池内側に向かって突出する姿勢状態で貫通孔内に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の角形二次電池。
9. 前記反転端子は、前記半円形状部から径方向外側に向かって放射状に拡がる平板状の拡径部と、該拡径部の外周端縁で折曲されて軸方向に沿って前記半円形状部から離反する方向に向かって立ち上がる短軸円筒状の立ち上がり部と、を有しており、
   該立ち上がり部の外周面が前記貫通孔の内周面に接面して全周に亘って接合されて、前記貫通孔を封止していることを特徴とする請求項８に記載の角形二次電池。
10. 前記固定軸は、一定径を有する位置決め穴を有しており、
    前記立ち上がり部は、前記半円形状部から離反する方向に移行するにしたがって漸次拡径するテーパ形状を有することを特徴とする請求項９に記載の角形二次電池。

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