JP2015037046A - 蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒューズ機能によって集電体が溶断された場合でも、電極体の脱落を抑制することができる蓄電素子を提供する。
【解決手段】正極端子２００と電極体１４０とを備える蓄電素子１０であって、正極端子２００と電極体１４０とを電気的に接続する正極集電体１２０と、正極集電体１２０を支持するための支持部材１５０とを備え、正極集電体１２０は、正極端子２００側に配置される端子側配置部１２１ｃと、電極体１４０側に配置される電極体側配置部１２１ｄと、端子側配置部１２１ｃと電極体側配置部１２１ｄとの間に配置されるヒューズ部１２１ｅとを有し、支持部材１５０は、電極体側配置部１２１ｄを支持する第一支持部１５１を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電極端子と、電極体と、電極端子及び電極体を電気的に接続する集電体とを備える蓄電素子に関する。

世界的な環境問題への取り組みとして、ガソリン自動車から電気自動車への転換が重要になってきている。このため、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子を動力源に用いた電気自動車の開発が進められている。そして、このような蓄電素子においては、一般的に、電極端子と電極体と電極端子及び電極体を電気的に接続する集電体とを備えている。

ここで、蓄電素子内部に過大な電流が流れた場合には、蓄電素子の温度が上昇したり内圧が上昇したりするなどの問題がある。このため、従来、蓄電素子内部に過大な電流が流れるのを防止するために、電流の流れを遮断するヒューズ機能を有する蓄電素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この蓄電素子では、蓄電素子内部に過大な電流が流れた場合に、集電体が溶断されて電流の流れを遮断する。

特開２０１３−７７５４６号公報

しかしながら、上記従来のヒューズ機能を有する蓄電素子では、過大な電流が流れて集電体が溶断された場合に、電極体が容器内部に脱落する虞があるという問題がある。

つまり、特許文献１に開示された従来の蓄電素子においては、集電体で電極体を吊り下げるようにして電極体を容器内部で保持しているため、集電体が溶断されてしまうと、電極体が落下してしまう。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ヒューズ機能によって集電体が溶断された場合でも、電極体の脱落を抑制することができる蓄電素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、電極端子と電極体とを備える蓄電素子であって、前記電極端子と前記電極体とを電気的に接続する集電体と、前記集電体を支持するための支持部材とを備え、前記集電体は、前記電極端子側に配置される端子側配置部と、前記電極体側に配置される電極体側配置部と、前記端子側配置部と前記電極体側配置部との間に配置されるヒューズ部とを有し、前記支持部材は、前記電極体側配置部を支持する第一支持部を有する。

これによれば、蓄電素子は、集電体を支持するための支持部材を備えており、支持部材は、ヒューズ部よりも電極体側に配置される電極体側配置部を支持する第一支持部を有している。このため、ヒューズ部に大電流が流れてヒューズ部が熱により溶断された場合でも、第一支持部が電極体側配置部を支持することで、電極体側配置部が電極体とともに落下するのを抑制することができる。このように、ヒューズ機能によって集電体が溶断された場合でも、電極体の脱落を抑制することができる。

また、前記第一支持部は、前記端子側配置部と前記電極体側配置部とに跨って配置されていることにしてもよい。

これによれば、第一支持部が、端子側配置部と電極体側配置部とに跨って配置され、端子側配置部と電極体側配置部とを繋いでいるため、支持部材を蓄電素子の内部で他の部材に固定することなく、電極体側配置部を支持することができる。

また、前記支持部材は、さらに、前記第一支持部とで前記電極体側配置部を挟むように配置される第二支持部を有することにしてもよい。

これによれば、支持部材は、さらに、第一支持部とで電極体側配置部を挟むように配置される第二支持部を有しているため、第一支持部と第二支持部とで電極体側配置部を挟むことにより、電極体側配置部を安定して支持することができる。

また、前記第二支持部は、前記端子側配置部と前記電極体側配置部とに跨って配置されていることにしてもよい。

これによれば、第二支持部が、端子側配置部と電極体側配置部とに跨って配置され、端子側配置部と電極体側配置部とを繋ぐことで、電極体側配置部をさらに安定して支持することができる。

また、前記第一支持部と前記第二支持部とは、前記ヒューズ部を挟むように配置されていることにしてもよい。

これによれば、第一支持部と第二支持部とでヒューズ部を挟むことで、ヒューズ部が高温になった場合でも、ヒューズ部がパッキンなどの熱に弱い部材に直接接触するのを防止し、当該パッキンなどの部材が溶融することを抑制することができる。

また、前記集電体は、前記端子側配置部と前記電極体側配置部との間に形成された開口部を有し、前記第一支持部は、前記開口部に挿入される軸部を備えることにしてもよい。

これによれば、第一支持部は、軸部を介して電極体側配置部を支持することで、電極体側配置部が電極体とともに落下するのを抑制することができる。

また、前記軸部は、前記開口部に対応した形状の外形を有していることにしてもよい。

これによれば、集電体の開口部に、当該開口部の形状に対応した外形の軸部が挿入されて、当該開口部内の空間が埋まるため、ヒューズ部の強度が補強され、ヒューズ部の箇所で耐振動性及び耐衝撃性が低減するのを抑制することができる。

また、さらに、前記電極端子と前記集電体とを接続する接続部を備え、前記端子側配置部は、前記接続部に接続されて支持されていることにしてもよい。

これによれば、端子側配置部は、接続部に支持されているため、ヒューズ部が溶断された場合でも、端子側配置部が落下するのを抑制し、また、端子側配置部と電極体側配置部とが繋がれていれば、電極体側配置部が落下するのも抑制することができる。

また、前記支持部材は、前記ヒューズ部よりも高抵抗な電気伝導体であることにしてもよい。

これによれば、支持部材はヒューズ部よりも高抵抗な部材であるため、大電流が発生した場合には、ヒューズ部に当該大電流が流れて、ヒューズ部が溶断される。そして、ヒューズ部が溶断された後は、支持部材は電気伝導体であるため、電極体に残留した電力を放電することができる。また、通常使用時においても、支持部材が電気伝導体であるため、支持部材を介しての通電を行うことができる。

また、前記支持部材は、低熱伝導性の部材であることにしてもよい。

これによれば、支持部材は、低熱伝導性の部材であるので、パッキンなどの熱に弱い部材が支持部材に隣接して配置されていても、当該パッキンなどの部材が溶融することを抑制することができる。

本発明における蓄電素子によれば、ヒューズ機能によって集電体が溶断された場合でも、電極体の脱落を抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る蓄電素子の外観を模式的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電素子の容器の本体を分離して蓄電素子が備える各構成要素を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電素子を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る正極集電体及び支持部材の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る正極集電体及び支持部材の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る正極集電体のヒューズ部が溶断される状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る正極集電体のヒューズ部が溶断される状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る蓄電素子が支持部材を備えていることによって奏する効果を示す図である。 本発明の実施の形態の変形例１に係る支持部材の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態の変形例２に係る支持部材の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態の変形例３に係る支持部材の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態の変形例４に係る支持部材の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態の変形例４に係る支持部材の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態の変形例５に係る支持部材の構成を示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

（実施の形態）
まず、蓄電素子１０の構成について、説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０の外観を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０の容器１００の本体１１１を分離して蓄電素子１０が備える各構成要素を示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。なお、図３は、容器１００の本体１１１を省略して図示している。

蓄電素子１０は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。例えば、蓄電素子１０は、高レートサイクルの充放電を行うようなハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）などに適用される。なお、蓄電素子１０は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。

これらの図に示すように、蓄電素子１０は、容器１００と、正極端子２００と、負極端子３００とを備えている。また、容器１００内方には、正極集電体１２０と、負極集電体１３０と、電極体１４０と、支持部材１５０及び１６０とが収容されている。

また、蓄電素子１０の容器１００の内部には電解液（非水電解液）などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。なお、容器１００に封入される電解液としては、蓄電素子１０の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく様々なものを選択することができる。

容器１００は、矩形筒状で底を備える本体１１１と、本体１１１の開口を閉塞する板状部材である蓋体１１０とで構成されている。また、容器１００は、電極体１４０等を内部に収容後、蓋体１１０と本体１１１とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。なお、蓋体１１０及び本体１１１の材質は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼など溶接可能な金属であるのが好ましい。

電極体１４０は、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる部材である。正極は、アルミニウムやアルミニウム合金などからなる長尺帯状の金属箔である正極基材箔上に正極活物質層が形成されたものである。また、負極は、銅や銅合金などからなる長尺帯状の金属箔である負極基材箔上に負極活物質層が形成されたものである。また、セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートである。

ここで、正極活物質層に用いられる正極活物質、または負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質または負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。

そして、電極体１４０は、負極と正極との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものが巻き回されて形成され、正極集電体１２０及び負極集電体１３０と電気的に接続されている。なお、同図では、電極体１４０の形状としては長円形状を示したが、円形状または楕円形状でもよい。また、電極体１４０の形状は巻回型に限らず、平板状極板を積層した形状でもよい。

正極端子２００は、電極体１４０の正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子３００は、電極体１４０の負極に電気的に接続された電極端子である。つまり、正極端子２００及び負極端子３００は、電極体１４０に蓄えられている電気を蓄電素子１０の外部空間に導出し、また、電極体１４０に電気を蓄えるために蓄電素子１０の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。

また、正極端子２００及び負極端子３００は、電極体１４０の上方に配置された蓋体１１０に取り付けられている。具体的には、図３に示すように、正極端子２００は、突出部２１０が蓋体１１０の貫通孔１１０ａと正極集電体１２０の貫通孔１２１ａとに挿入されて、かしめられることにより、正極集電体１２０とともに蓋体１１０に固定される。また同様に、負極端子３００は、突出部３１０が蓋体１１０の貫通孔１１０ｂと負極集電体１３０の貫通孔１３１ａとに挿入されて、かしめられることにより、負極集電体１３０とともに蓋体１１０に固定される。なお、パッキン等も配置されているが、同図では省略して図示している。

正極集電体１２０は、電極体１４０の正極と容器１００の本体１１１の側壁との間に配置され、正極端子２００と電極体１４０の正極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、正極集電体１２０は、電極体１４０の正極基材箔と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成されている。

負極集電体１３０は、電極体１４０の負極と容器１００の本体１１１の側壁との間に配置され、負極端子３００と電極体１４０の負極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、負極集電体１３０は、電極体１４０の負極基材箔と同様、銅または銅合金などで形成されている。

このように、正極集電体１２０が電極体１４０の正極側の端部に接続され、負極集電体１３０が電極体１４０の負極側の端部に接続されることで、正極集電体１２０及び負極集電体１３０は、電極体１４０を容器１００内で吊り下げるようにして保持している。

また、正極集電体１２０は、第一支持部１５１と第二支持部１５２とからなる支持部材１５０に支持され、負極集電体１３０は、第一支持部１６１と第二支持部１６２とからなる支持部材１６０に支持されている。

ここで、正極集電体１２０、負極集電体１３０、支持部材１５０及び支持部材１６０の構成について、詳細に説明する。なお、正極集電体１２０及び支持部材１５０と、負極集電体１３０及び支持部材１６０とは、同様の構成を有するため、以下では正極集電体１２０及び支持部材１５０についての説明を中心に行い、負極集電体１３０及び支持部材１６０についての説明は、省略または簡略化する。

図４は、本発明の実施の形態に係る正極集電体１２０及び支持部材１５０の構成を示す斜視図である。また、図５は、本発明の実施の形態に係る正極集電体１２０及び支持部材１５０の構成を示す断面図である。具体的には、図５は、正極集電体１２０を支持部材１５０で支持している構成を示す部分をＸＺ平面で切断した場合の断面を拡大して示す拡大断面図である。

まず、図４に示すように、正極集電体１２０は、端子接続部１２１と、２つの電極体接続部１２２、１２３とを備えている。

端子接続部１２１は、正極端子２００側（Ｚ軸プラス側）に配置される平板状の部位である。端子接続部１２１には、正極端子２００の突出部２１０が挿入される貫通孔１２１ａが形成されている。そして、端子接続部１２１は、突出部２１０が貫通孔１１０ａに挿入されて蓋体１１０とともにかしめられることにより、蓋体１１０に固定される。つまり、突出部２１０は、正極端子２００と正極集電体１２０とを接続する接続部である。

また、端子接続部１２１には、開口部１２１ｂが形成されており、端子側配置部１２１ｃと、電極体側配置部１２１ｄと、ヒューズ部１２１ｅとを有している。

開口部１２１ｂは、端子側配置部１２１ｃと電極体側配置部１２１ｄとの間に形成された開口部である。具体的には、開口部１２１ｂは、円形状の貫通孔である。なお、開口部１２１ｂは、円形状には限定されず、楕円形状や矩形状などであってもよく、また、開口部１２１ｂは、貫通孔には限定されず、半円形状や矩形状に切り欠いた切り欠きなどであってもよい。

端子側配置部１２１ｃは、端子接続部１２１の正極端子２００側（Ｘ軸マイナス側）に配置される部位である。具体的には、端子側配置部１２１ｃは、開口部１２１ｂよりも正極端子２００側に配置される平板状の部位である。

また、端子側配置部１２１ｃには、上述の貫通孔１２１ａが形成されているため、端子側配置部１２１ｃは、突出部２１０に接続されて支持されている。つまり、正極端子２００と正極集電体１２０とを接続する接続部である突出部２１０が貫通孔１２１ａに挿入されて、かしめられることで、端子側配置部１２１ｃが容器１００内で固定される。

電極体側配置部１２１ｄは、端子接続部１２１の電極体１４０側（Ｘ軸プラス側）に配置される部位である。具体的には、電極体側配置部１２１ｄは、開口部１２１ｂよりも電極体１４０側（Ｘ軸プラス側）に配置される平板状の部位である。つまり、電極体側配置部１２１ｄは、端子側配置部１２１ｃと、後述の２つの電極体接続部１２２、１２３との間に配置されており、端子側配置部１２１ｃと電極体接続部１２２、１２３とを接続する。

ヒューズ部１２１ｅは、端子側配置部１２１ｃと電極体側配置部１２１ｄとの間に配置される部位である。つまり、ヒューズ部１２１ｅは、端子側配置部１２１ｃと電極体側配置部１２１ｄとの間の開口部１２１ｂに隣接した位置に配置され、端子側配置部１２１ｃ及び電極体側配置部１２１ｄよりも断面積が小さいように形成されている。

具体的には、ヒューズ部１２１ｅは、端子側配置部１２１ｃと電極体側配置部１２１ｄとの境界部分であって、開口部１２１ｂの両側（Ｙ軸方向プラス側及びＹ軸方向マイナス側）に配置された断面積の小さい部位である。これにより、ヒューズ部１２１ｅは、正極集電体１２０に過大な電流が流れた場合に、溶融して溶断され、当該電流の流れを遮断するヒューズ機能を有する。

なお、ヒューズ部１２１ｅは、当該ヒューズ機能を有するために溶断される構成であればよく、形状や断面積の大きさなどは特に限定されない。また、ヒューズ部１２１ｅは、本実施の形態では開口部１２１ｂの両側に配置されているが、例えば開口部１２１ｂが貫通孔ではなく切り欠きの場合には、ヒューズ部１２１ｅは、開口部１２１ｂの切り欠いていない側に配置された断面積の小さい部位であることにしてもかまわない。

２つの電極体接続部１２２、１２３は、端子接続部１２１の両側面部に接続された棒状の部材である。具体的には、２つの電極体接続部１２２、１２３は、電極体側配置部１２１ｄの対向する両側面部から電極体１４０の方向（Ｚ軸マイナス方向）に垂れ下がるように配置された平板状で棒状の部材であり、電極体１４０の正極側の端部に接合される。

つまり、２つの電極体接続部１２２、１２３は、Ｚ軸方向に延びる部材であり、ＸＺ平面に平行な面を対向して有している。そして、２つの電極体接続部１２２、１２３は、当該対向する面にて電極体１４０の正極側の端部に接合されて、容器１００内で電極体１４０を吊り下げるように保持する。

また、図４及び図５に示すように、正極集電体１２０の端子接続部１２１を挟むように、支持部材１５０が配置されている。支持部材１５０は、正極集電体１２０を支持するための部材である。ここで、支持部材１５０は、ヒューズ部１２１ｅよりも高抵抗な電気伝導体であるのが好ましく、低熱伝導性の部材であるのが好ましい。また、支持部材１５０は、耐熱性や耐薬品性に優れた材質で形成されているのが好ましい。

例えば、支持部材１５０の材質としては、高抵抗な金属や半導体、アルミナや窒化ケイ素などからなるセラミック、または、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイミド樹脂などの樹脂等が用いられる。

ここで、支持部材１５０は、第一支持部１５１と第二支持部１５２とを有している。

第一支持部１５１は、電極体側配置部１２１ｄを支持する部材である。つまり、第一支持部１５１は、電極体側配置部１２１ｄを下方（Ｚ軸マイナス方向）から支持する。具体的には、第一支持部１５１は、端子側配置部１２１ｃと電極体側配置部１２１ｄとに跨って配置されている。そして、第一支持部１５１は、ヒューズ部１２１ｅが溶断された場合に、電極体側配置部１２１ｄが落下しないように、電極体側配置部１２１ｄを下方から支持する。

ここで、第一支持部１５１は、開口部１２１ｂに挿入される軸部１５１ｂと、軸部１５１ｂが接続される端部１５１ａとを備えている。軸部１５１ｂは、開口部１２１ｂに対応した形状の外形を有する部位であり、本実施の形態では、開口部１２１ｂは円形状の貫通孔であるため、軸部１５１ｂは円柱形状を有している。

また、端部１５１ａは、上側（Ｚ軸方向プラス側）に平面を有する半球形状の部位であり、軸部１５１ｂよりも大きな外形を有している。つまり、端部１５１ａの上面が、端子側配置部１２１ｃ及び電極体側配置部１２１ｄに当接することで、電極体側配置部１２１ｄを下方から支持する。

なお、軸部１５１ｂは、開口部１２１ｂに対応した形状を有していれば円柱形状には限定されず、また、端部１５１ａは、平板状など下側（Ｚ軸方向マイナス側）も平面を有する形状であってもかまわない。

第二支持部１５２は、第一支持部１５１とで電極体側配置部１２１ｄを挟むように配置された筒状の部材である。つまり、第二支持部１５２は、電極体側配置部１２１ｄの第一支持部１５１とは反対側に配置されており、第一支持部１５１とで電極体側配置部１２１ｄを挟み込む。

具体的には、第二支持部１５２は、蓋体１１０と正極集電体１２０の端子接続部１２１との間に配置されたパッキン１７０に形成された凹部内に収容されて配置されている。なお、第二支持部１５２は、パッキン１７０の当該凹部内に固定されて配置されていてもよいし、着脱可能に配置されていてもよい。

また、第二支持部１５２は、端子側配置部１２１ｃと電極体側配置部１２１ｄとに跨って配置されている。つまり、第二支持部１５２は、端子側配置部１２１ｃ及び電極体側配置部１２１ｄの上方（Ｚ軸方向プラス側）に、端子側配置部１２１ｃ及び電極体側配置部１２１ｄに当接して配置されている。

具体的には、第二支持部１５２には、第一支持部１５１の軸部１５１ｂが挿入される円形状の開口部１５２ａが形成されている。なお、開口部１５２ａは、軸部１５１ｂの外形に対応した形状を有していれば円形状には限定されない。また、開口部１５２ａは、貫通孔には限定されず、切り欠きであってもよく、また、凹部であってもかまわない。

つまり、第一支持部１５１の軸部１５１ｂが開口部１５２ａに挿入されて、第一支持部１５１と第二支持部１５２とが固定される。これにより、第一支持部１５１と第二支持部１５２とで端子側配置部１２１ｃと電極体側配置部１２１ｄとを挟み込むことで、ヒューズ部１２１ｅが溶断された場合に、電極体側配置部１２１ｄが落下しないように、電極体側配置部１２１ｄを支持することができる。

なお、第一支持部１５１と第二支持部１５２との接続方法については、特に限定されない。例えば、軸部１５１ｂと開口部１５２ａとに対応するネジ溝が形成されており、ネジ締めにより第一支持部１５１と第二支持部１５２とが接続固定されることにしてもよいし、嵌合部を形成して嵌め合わせによって接続固定されることにしてもよいし、溶接（溶着）などによるその他の機械的接合や接着剤による接着などによって接続固定されることにしてもよい。

また、第一支持部１５１と第二支持部１５２とは、ヒューズ部１２１ｅを挟むように配置されている。つまり、第一支持部１５１がヒューズ部１２１ｅの下面に当接し、第二支持部１５２がヒューズ部１２１ｅの上面に当接することで、第一支持部１５１と第二支持部１５２とが、ヒューズ部１２１ｅを挟み込んでいる。

次に、蓄電素子１０が支持部材１５０を備えていることによって奏する効果について、説明する。

図６は、本発明の実施の形態に係る正極集電体１２０のヒューズ部１２１ｅが溶断される状態を示す斜視図である。また、図７は、本発明の実施の形態に係る正極集電体１２０のヒューズ部１２１ｅが溶断される状態を示す断面図である。具体的には、図７は、正極集電体１２０を支持部材１５０で支持している構成を示す部分をＸＺ平面で切断した場合の断面を拡大して示す拡大断面図である。また、図８は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０が支持部材１５０を備えていることによって奏する効果を示す図である。

まず、図６に示すように、ヒューズ部１２１ｅに過大な電流が流れた場合、熱が発生し、ヒューズ部１２１ｅが溶融して、溶断された状態になる。つまり、図６の（ａ）におけるヒューズ部１２１ｅが溶融して、図６の（ｂ）におけるヒューズ部１２１ｅのように溶断された状態になる。これによって、端子側配置部１２１ｃと電極体側配置部１２１ｄとが分断される。

この場合、蓄電素子が支持部材１５０を備えていない従来の構成では、図８の（ａ）に示すように、電極体側配置部１２１ｄが、端子側配置部１２１ｃから分離されて、電極体接続部１２２、１２３及び電極体１４０とともに、落下する。また負極側も同様に、電極体側配置部１３１ｄが、端子側配置部１３１ｃから分離されて、電極体接続部１３２、１３３（図示せず）及び電極体１４０とともに、落下する。

なお、正極側の電極体接続部１２２、１２３は、電極体１４０の正極側の電極体端部１４１に、領域Ｒ１の部分において溶接などにより接合されて固定されており、負極側の電極体接続部１３２、１３３は、電極体１４０の負極側の電極体端部１４２に、領域Ｑ１の部分において溶接などにより接合されて固定されている。

そして、集電体のヒューズ部が溶断するような状況では、電極体１４０と容器１００との間に配置されている絶縁シートなどの部材も溶けている可能性が高いため、電極体１４０が落下した場合には、電極体１４０が金属製の容器１００と接触し、短絡を起こす虞がある。

なお、図８の（ａ）では、正極集電体１２０及び負極集電体１３０の４つのヒューズ部が溶断することを想定したが、当該４つのヒューズ部の全てが溶断しない場合でも、電極体１４０が落下する可能性がある。例えば、正極集電体１２０のヒューズ部１２１ｅのみが溶断した場合、負極集電体１３０のみで電極体１４０を支える必要があるため、負極集電体１３０と電極体１４０との間の溶接箇所が破れたりして、電極体１４０が落下する可能性がある。

このように、図８の（ａ）に示すような構成では、正極集電体１２０及び負極集電体１３０が有するいずれかのヒューズ部が溶断した場合に、電極体１４０が落下して、電極体１４０と容器１００とが短絡してしまう虞がある。

これに対し、支持部材１５０を備えた蓄電素子１０においては、図７に示すように、図７の（ａ）におけるヒューズ部１２１ｅが溶融して、図７の（ｂ）におけるヒューズ部１２１ｅのように溶断された状態になるが、電極体側配置部１２１ｄは支持部材１５０によって支持される。つまり、電極体側配置部１３１ｄが端子側配置部１３１ｃから分離されても、第一支持部１５１と第二支持部１５２とによって、電極体側配置部１３１ｄは落下しない。

このため、図８の（ｂ）に示すように、電極体側配置部１２１ｄが、第一支持部１５１と第二支持部１５２とによって、電極体接続部１２２、１２３及び電極体１４０を保持した状態を維持する。また負極側も同様に、電極体側配置部１３１ｄが、第一支持部１６１と第二支持部１６２とによって、落下せずに、電極体接続部１３２、１３３及び電極体１４０を保持した状態を維持する。

これにより、正極集電体１２０及び負極集電体１３０が有するいずれかのヒューズ部が溶断した場合でも、電極体１４０が落下することによる電極体１４０と容器１００との短絡を抑制することができる。

なお、同図においても、正極側の電極体接続部１２２、１２３は、電極体１４０の正極側の電極体端部１４１に、領域Ｒ１の部分において溶接などにより接合されて固定されており、負極側の電極体接続部１３２、１３３は、電極体１４０の負極側の電極体端部１４２に、領域Ｑ１の部分において溶接などにより接合されて固定されている。

また、端子側配置部１２１ｃについては、突出部２１０が貫通孔１２１ａに挿入されて容器１００内で固定されているため、ヒューズ部１２１ｅが溶融しても、落下はしない。負極側の端子側配置部１３１ｃについても同様である。

以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電素子１０によれば、正極集電体１２０を支持するための支持部材１５０を備えており、支持部材１５０は、ヒューズ部１２１ｅよりも電極体１４０側に配置される電極体側配置部１２１ｄを支持する第一支持部１５１を有している。このため、ヒューズ部１２１ｅに大電流が流れてヒューズ部１２１ｅが熱により溶断された場合でも、第一支持部１５１が電極体側配置部１２１ｄを支持することで、電極体側配置部１２１ｄが電極体１４０とともに落下するのを抑制することができる。このように、ヒューズ機能によって正極集電体１２０が溶断された場合でも、電極体１４０の脱落を抑制することができる。負極集電体１３０についても同様である。

また、第一支持部１５１が、端子側配置部１２１ｃと電極体側配置部１２１ｄとに跨って配置され、端子側配置部１２１ｃと電極体側配置部１２１ｄとを繋いでいるため、支持部材１５０を蓄電素子１０の内部で他の部材に固定することなく、電極体側配置部１２１ｄを支持することができる。負極集電体１３０についても同様である。

また、支持部材１５０は、さらに、第一支持部１５１とで電極体側配置部１２１ｄを挟むように配置される第二支持部１５２を有しているため、第一支持部１５１と第二支持部１５２とで電極体側配置部１２１ｄを挟むことにより、電極体側配置部１２１ｄを安定して支持することができる。負極集電体１３０についても同様である。

また、第二支持部１５２が、端子側配置部１２１ｃと電極体側配置部１２１ｄとに跨って配置され、端子側配置部１２１ｃと電極体側配置部１２１ｄとを繋ぐことで、電極体側配置部１２１ｄをさらに安定して支持することができる。負極集電体１３０についても同様である。

また、第一支持部１５１と第二支持部１５２とでヒューズ部１２１ｅを挟むことで、ヒューズ部１２１ｅが高温になった場合でも、ヒューズ部１２１ｅがパッキン（例えば図５に示されたパッキン１７０）などの熱に弱い部材に直接接触するのを防止し、当該パッキンなどの部材が溶融することを抑制することができる。負極集電体１３０についても同様である。

また、第一支持部１５１は、軸部１５１ｂを介して電極体側配置部１２１ｄを支持することで、電極体側配置部１２１ｄが電極体１４０とともに落下するのを抑制することができる。負極集電体１３０についても同様である。

また、正極集電体１２０の開口部１２１ｂに、開口部１２１ｂの形状に対応した外形の軸部１５１ｂが挿入されて、開口部１２１ｂ内の空間が埋まるため、ヒューズ部１２１ｅの強度が補強され、ヒューズ部１２１ｅの箇所で耐振動性及び耐衝撃性が低減するのを抑制することができる。負極集電体１３０についても同様である。

また、端子側配置部１２１ｃは、突出部２１０に支持されているため、ヒューズ部１２１ｅが溶断された場合でも、端子側配置部１２１ｃが落下するのを抑制し、また、端子側配置部１２１ｃと電極体側配置部１２１ｄとが繋がれていれば、電極体側配置部１２１ｄが落下するのも抑制することができる。負極集電体１３０についても同様である。

また、支持部材１５０はヒューズ部１２１ｅよりも高抵抗な部材であるのが好ましく、この場合には、大電流が発生した場合には、ヒューズ部１２１ｅに当該大電流が流れて、ヒューズ部１２１ｅが溶断される。そして、ヒューズ部１２１ｅが溶断された後は、支持部材１５０は電気伝導体であるため、電極体１４０に残留した電力を放電することができる。また、通常使用時においても、支持部材１５０が電気伝導体であるため、支持部材１５０を介しての通電を行うことができる。負極集電体１３０についても同様である。

また、支持部材１５０は、低熱伝導性の部材であるのが好ましく、この場合には、パッキン（例えば図５に示されたパッキン１７０）などの熱に弱い部材が支持部材１５０に隣接して配置されていても、当該パッキンなどの部材が溶融することを抑制することができる。負極集電体１３０についても同様である。

なお、上記実施の形態では、第二支持部１５２は、端子側配置部１２１ｃと電極体側配置部１２１ｄとに跨って配置されていることとした。しかし、第一支持部１５１と第二支持部１５２とで電極体側配置部１２１ｄを挟むことで電極体側配置部１２１ｄの落下を防止することができるため、第二支持部１５２は、端子側配置部１２１ｃの上方には配置されていない構成でもかまわない。

また、同様に、上記実施の形態では、第一支持部１５１は、端子側配置部１２１ｃと電極体側配置部１２１ｄとに跨って配置されていることとした。しかし、第一支持部１５１と第二支持部１５２とで電極体側配置部１２１ｄを挟むことで電極体側配置部１２１ｄの落下を防止することができるため、第一支持部１５１は、端子側配置部１２１ｃの下方には配置されていない構成でもかまわない。

また、上記実施の形態では、第一支持部１５１と第二支持部１５２とは、ヒューズ部１２１ｅを挟むように配置されていることとした。しかし、第一支持部１５１と第二支持部１５２とは、ヒューズ部１２１ｅを挟んでいなくともかまわない。

また、上記実施の形態では、第一支持部１５１の軸部１５１ｂは、第一支持部１５１の開口部１２１ｂに対応した形状の外形を有していることとした。しかし、軸部１５１ｂは、開口部１２１ｂに挿入できればよく、開口部１２１ｂに対応した形状の外形を有していなくともかまわない。

また、上記実施の形態では、支持部材１５０は、第一支持部１５１と第二支持部１５２とを有していることとした。しかし、支持部材１５０は、第二支持部１５２を有していない構成でもかまわない。以下の変形例において、詳細に説明する。

（変形例１）
次に、上記実施の形態の変形例１について、説明する。

図９は、本発明の実施の形態の変形例１に係る支持部材１５０ａの構成を示す断面図である。具体的には、同図は、正極集電体１２０を支持部材１５０ａで支持している構成を示す部分をＸＺ平面で切断した場合の断面を拡大して示す拡大断面図である。

同図に示すように、支持部材１５０ａは、第一支持部１５１からなる。つまり、支持部材１５０ａは、上記実施の形態における支持部材１５０のように電極体側配置部１２１ｄの上方に第二支持部を有していない。ここで、第一支持部１５１は、蓋体１１０と正極集電体１２０の端子接続部１２１との間に配置されたパッキン１７０ａに固定されている。つまり、本変形例においては、パッキン１７０ａが、上記実施の形態における第二支持部１５２の機能を有している。

以上のように、本発明の実施の形態の変形例１に係る蓄電素子によれば、第二支持部を有していない構成においても、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。なお、第一支持部１５１とパッキン１７０ａとの固定方法は、ネジ止め、嵌め合わせ、溶接（溶着）、接着剤による接着など、どのような方法で固定されることにしてもよい。

（変形例２）
次に、上記実施の形態の変形例２について、説明する。

図１０は、本発明の実施の形態の変形例２に係る支持部材１５０ｂの構成を示す断面図である。具体的には、同図は、正極集電体１２０を支持部材１５０ｂで支持している構成を示す部分をＸＺ平面で切断した場合の断面を拡大して示す拡大断面図である。

同図に示すように、支持部材１５０ｂは、電極体側配置部１２１ｄの下方に配置された第一支持部１５３からなる。つまり、第一支持部１５３は、上記変形例１における第一支持部１５１のように端子側配置部１２１ｃと電極体側配置部１２１ｄとに跨っては配置されていない。

以上のように、本発明の実施の形態の変形例２に係る蓄電素子によっても、端子側配置部１２１ｃの下方に第一支持部１５３が配置されていない構成でも、電極体側配置部１２１ｄを挟んで支持することで電極体側配置部１２１ｄの落下を防止することができるため、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。

（変形例３）
次に、上記実施の形態の変形例３について、説明する。

図１１は、本発明の実施の形態の変形例３に係る支持部材１５０ｃの構成を示す斜視図である。

同図に示すように、支持部材１５０ｃは、第一支持部１５４と第二支持部１５５とを有している。そして、第二支持部１５５が端部１５５ａと軸部１５５ｂとを有しており、第一支持部１５４に軸部１５５ｂが挿入される貫通孔である開口部１５４ａが形成されている。

つまり、支持部材１５０ｃは、上記実施の形態における支持部材１５０の第一支持部１５１及び第二支持部１５２の凹凸の関係が反対になった構成を有している。言い換えれば、支持部材１５０の第一支持部１５１は、軸部１５１ｂを一体に有しているが、本変形例における支持部材１５０ｃの第一支持部１５４は、軸部１５５ｂを別体で有している。

なお、第一支持部１５４に形成されている開口部１５４ａは、貫通孔には限定されず、切り欠きであってもよく、また、凹部であってもかまわない。

以上のように、本発明の実施の形態の変形例３に係る蓄電素子によっても、支持部材１５０ｃで電極体側配置部１２１ｄを支持することができるため、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。

（変形例４）
次に、上記実施の形態の変形例４について、説明する。

図１２及び図１３は、本発明の実施の形態の変形例４に係る支持部材１５０ｄの構成を示す斜視図である。具体的には、図１２は、正極集電体１２０に支持部材１５０ｄが配置される前の状態を示しており、図１３は、正極集電体１２０に支持部材１５０ｄが配置された後の状態を示している。

図１２に示すように、支持部材１５０ｄは、第一支持部１５６と第二支持部１５７とを備えている。そして、第一支持部１５６は、矩形状の突出部１５６ｃが形成された平板状の端部１５６ａと、円柱状の軸部１５６ｂとを有している。なお、端部１５６ａ及び軸部１５６ｂの形状は、特に限定されない。

また、第二支持部１５７は、平板状の本体部１５７ａと、本体部１５７ａの端部から下方（Ｚ軸マイナス方向）に突起した突起部１５７ｄとを有している。そして、本体部１５７ａには、突出部２１０が挿入される円形状の貫通孔である第一開口部１５７ｂと、第一支持部１５６の軸部１５６ｂが挿入される円形状の貫通孔である第二開口部１５７ｃとが形成されている。また、突起部１５７ｄには、第一支持部１５６の突出部１５６ｃが挿入される矩形状の貫通孔である第三開口部１５７ｅが形成されている。

これらの構成により、第一支持部１５６の軸部１５６ｂが第二開口部１５７ｃに挿入され、第一支持部１５６の突出部１５６ｃが第三開口部１５７ｅに挿入されて、図１３に示すように、正極集電体１２０の端子接続部１２１を挟むように、第一支持部１５６と第二支持部１５７とが配置される。

つまり、第一支持部１５６と第二支持部１５７とは、軸部１５６ｂ及び第二開口部１５７ｃによって接続されるだけではなく、突出部１５６ｃ及び第三開口部１５７ｅによっても接続されている。

なお、第二支持部１５７に形成されている第一開口部１５７ｂ、第二開口部１５７ｃ及び第三開口部１５７ｅの形状は特に限定されず、また、貫通孔ではなく切り欠きであってもよく、また、凹部であってもかまわない。また、本体部１５７ａ及び突起部１５７ｄの形状も、特に限定されない。

以上のように、本発明の実施の形態の変形例４に係る蓄電素子によっても、支持部材１５０ｄで電極体側配置部１２１ｄを支持することができるため、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。

なお、第一支持部１５６の軸部１５６ｂが第二支持部１５７の第二開口部１５７ｃに挿入されなくとも、第一支持部１５６の突出部１５６ｃが第二支持部１５７の第三開口部１５７ｅに挿入されることで、電極体側配置部１２１ｄを支持することができる。このため、第一支持部１５６は軸部１５６ｂを有していなくともよく、第二支持部１５７には第二開口部１５７ｃが形成されていなくともよい。つまり、正極集電体１２０の端子接続部１２１には開口部１２１ｂは形成されていなくともかまわない。

（変形例５）
次に、上記実施の形態の変形例５について、説明する。

図１４は、本発明の実施の形態の変形例５に係る支持部材１５０ｅの構成を示す斜視図である。

同図に示すように、支持部材１５０ｅは、第一支持部１５８と第二支持部１５９とを有している。そして、第二支持部１５９には、本体部１５９ａに軸部１５９ｂが設けられており、第一支持部１５８には、軸部１５９ｂが挿入される貫通孔である開口部１５８ａが形成されている。

つまり、支持部材１５０ｅは、上記変形例４における支持部材１５０ｄの第一支持部１５６及び第二支持部１５７の凹凸の関係が反対になった構成を有している。なお、第一支持部１５８に形成されている開口部１５８ａは、貫通孔には限定されず、切り欠きであってもよく、また、凹部であってもかまわない。

以上のように、本発明の実施の形態の変形例５に係る蓄電素子によっても、支持部材１５０ｅで電極体側配置部１２１ｄを支持することができるため、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。

以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電素子について説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

また、上記実施の形態及び上記変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。

１０ 蓄電素子
１００ 容器
１１０ 蓋体
１１０ａ、１１０ｂ、１２１ａ、１３１ａ 貫通孔
１１１ 本体
１２０ 正極集電体
１２１ 端子接続部
１２１ｂ 開口部
１２１ｃ、１３１ｃ 端子側配置部
１２１ｄ、１３１ｄ 電極体側配置部
１２１ｅ ヒューズ部
１２２、１２３、１３２、１３３ 電極体接続部
１３０ 負極集電体
１４０ 電極体
１４１、１４２ 電極体端部
１５０、１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ、１５０ｅ、１６０ 支持部材
１５１、１５３、１５４、１５６、１５８、１６１ 第一支持部
１５１ａ、１５３ａ、１５５ａ、１５６ａ 端部
１５１ｂ、１５３ｂ、１５５ｂ、１５６ｂ、１５９ｂ 軸部
１５２、１５５、１５７、１５９、１６２ 第二支持部
１５２ａ、１５４ａ、１５８ａ 開口部
１５６ｃ 突出部
１５７ａ、１５９ａ 本体部
１５７ｂ 第一開口部
１５７ｃ 第二開口部
１５７ｄ 突起部
１５７ｅ 第三開口部
１７０、１７０ａ パッキン
２００ 正極端子
２１０、３１０ 突出部
３００ 負極端子

Claims (10)

1. 電極端子と電極体とを備える蓄電素子であって、
   前記電極端子と前記電極体とを電気的に接続する集電体と、
   前記集電体を支持するための支持部材とを備え、
   前記集電体は、
   前記電極端子側に配置される端子側配置部と、
   前記電極体側に配置される電極体側配置部と、
   前記端子側配置部と前記電極体側配置部との間に配置されるヒューズ部とを有し、
   前記支持部材は、前記電極体側配置部を支持する第一支持部を有する
   蓄電素子。
2. 前記第一支持部は、前記端子側配置部と前記電極体側配置部とに跨って配置されている
   請求項１に記載の蓄電素子。
3. 前記支持部材は、さらに、
   前記第一支持部とで前記電極体側配置部を挟むように配置される第二支持部を有する
   請求項１または２に記載の蓄電素子。
4. 前記第二支持部は、前記端子側配置部と前記電極体側配置部とに跨って配置されている
   請求項３に記載の蓄電素子。
5. 前記第一支持部と前記第二支持部とは、前記ヒューズ部を挟むように配置されている
   請求項３または４に記載の蓄電素子。
6. 前記集電体は、前記端子側配置部と前記電極体側配置部との間に形成された開口部を有し、
   前記第一支持部は、前記開口部に挿入される軸部を備える
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄電素子。
7. 前記軸部は、前記開口部に対応した形状の外形を有している
   請求項６に記載の蓄電素子。
8. さらに、
   前記電極端子と前記集電体とを接続する接続部を備え、
   前記端子側配置部は、前記接続部に接続されて支持されている
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の蓄電素子。
9. 前記支持部材は、前記ヒューズ部よりも高抵抗な電気伝導体である
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の蓄電素子。
10. 前記支持部材は、低熱伝導性の部材である
    請求項１〜８のいずれか１項に記載の蓄電素子。

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