JP2015069946A

JP2015069946A - 蓄電素子

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Publication number: JP2015069946A
Application number: JP2013205865A
Authority: JP
Inventors: 泰徳奥野; Yasunori Okuno
Original assignee: GS Yuasa Corp
Current assignee: GS Yuasa Corp
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-13
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: JP6198130B2

Abstract

【課題】充電時にケース内のガス圧が所定の値以上になったときに、外部から電極体への電流の供給を確実に止める又は前記電流の供給を抑えることができる蓄電素子を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、電極体と、ケースと、外部端子と、集電体と、ケース内のガス圧が加わる受圧部と、集電体を挟んで受圧部と反対側の領域であって、集電体における外部端子に接続される第１の部位と電極体に接続される第２の部位との中間部位と隣接する領域に配置される引っ掛け部と、を備える、ことを特徴とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、充放電可能な蓄電素子に関する。

従来から、例えば二次電池のような充放電可能な蓄電素子が知られている。この蓄電素子は、図９及び図１０に示すように、電極体１０２と、電解液と共に電極体１０２を収容するケース１０４と、ケース１０４に取り付けられる外部端子１０６と、電極体１０２と外部端子１０６とを導通可能に接続する集電体１０８と、を備える（特許文献１）。ケース１０４は、開口部を有する有底筒状のケース本体１０４Ａと、前記開口部を塞いでケース本体１０４Ａと共に、電極体１０２及び電解液の収容される内部空間ｓを構築する蓋体１０４Ｂと、を有する。

この蓄電素子１００では、充電等によって過充電、過電圧となった場合、その状態で電極体１０５への電流の供給が続くと、電解液から発生したガスによってケース内のガス圧（ケース２０の内部圧力）が上昇し過ぎる。

特開２０１３−１４９３８７号公報

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、過充電、過電圧のときに電極体への電流の供給を止める又は前記電流の供給を抑えることができる蓄電素子を提供することを課題とする。

本発明に係る蓄電素子は、
電極体と、
電極体を収容するケースと、
ケースに取り付けられる外部端子と、
電極体と外部端子とを導通可能に接続する集電体と、
ケース内のガス圧が加わる受圧部と、
集電体を挟んで受圧部と反対側の領域であって、集電体における外部端子に接続される第１の部位と電極体に接続される第２の部位との中間部位と隣接する領域に配置される引っ掛け部と、を備える。

かかる構成によれば、充電時等の過充電、過電圧によって電解液からガスが発生してケース内のガス圧が上昇したときに、引っ掛け部が中間部位を引きちぎって集電体を分断する、又は引っ掛け部が中間部位を引き伸ばして集電体の一部（引き伸ばされた部位）の電気抵抗を大きくすることができる。これにより、外部端子から電極体へ通じる通電経路が分断され（即ち、集電体において第１の部位と第２の部位とが分断され）、外部端子から電極体への電流の供給が停止する、又は、前記通電経路の通電状態が大きく低下させられ、これにより、外部端子から電極体への電流の供給が大きく抑えられる。

この場合、
中間部位の幅寸法は、中間部位を挟んで該中間部位の両側に隣接する部位の幅寸法よりも小さいことが好ましい。

このように、中間部位の幅寸法をその両側に隣接する部位の幅寸法よりも小さくすることによって、引っ掛け部が移動して中間部位を受圧部側に引っ張る力を該中間部位に集中させることができる。これにより、引っ掛け部が中間部位をより確実に引きちぎることができる。

また、本発明に係る蓄電素子の一態様として、
開口を有する箱形状を有し、受圧部を支持する箱形支持部を備え、
受圧部は、箱形支持部の開口を塞ぐ板形状を有する板状変形部であって引っ掛け部が箱形支持部と反対側の面に連結されている板状変形部を有し、
板状変形部は、ガス圧の上昇によって箱形支持部の内側に向かって膨出するように変形してもよい。

かかる構成によれば、充電時にケース内のガス圧が上昇したときに、箱形支持部と板状変形部とによって囲まれた空間（以下、「囲まれた空間」とも称する。）の圧力と、ケース内における他の空間（電極体が収容されている空間）との間の圧力差が形成されて板状変形部が箱形支持部の内側に向かって膨出するように変形する。これにより、引っ掛け部が板状変形部によって箱形支持部の内側に引き寄せられて中間部位が引っ掛け部によって引きちぎられ、その結果、集電体が分断される。

この場合、
引っ掛け部は、板状変形部の反対側の面において、箱形支持部の開口中央と対応する位置に連結されていることが好ましい。

このような位置に分断部が連結されることにより、前記圧力差によって板状変形部が箱形指示部の内側に向かって膨出するように変形したときに分断部が中間部位を引っ張る力が最も大きくなる。このため、集電体をより確実に分断することができる。

また、前記蓄電素子は、
ケースの外部と、箱形支持部及び板状変形部によって囲まれた空間とを連通する連通部をさらに備えてもよい。

かかる構成によれば、ケース内の温度等に関わらず、前記囲まれた空間の圧力を外気圧に維持する（即ち、ほぼ一定にする）ことができ、これにより、集電体が分断されるときのガス圧の値を一定にすることができる。即ち、箱形支持部及び板状変形部の周囲の温度によって前記囲まれた空間の内部圧力が変動し、この変動によって集電体が分断されるときのガス圧の値が変動するのを防ぐことができる。

また、本発明に係る蓄電素子の他の態様として、
板状変形部及び引っ掛け部は、樹脂によって構成されていてもよい。

このように、集電体を分断する板状変形部及び引っ掛け部が樹脂によって構成されることで、分断後の集電体において、第１の部位と第２の部位とが板状変形部及び引っ掛け部を通じて導通するのを確実に防ぐことができる。

また、本発明に係る蓄電素子の他の態様として、
ケースは、ガス圧が第１の値以上になったときに該ケース内のガスを外部に排出するガス排出弁を有し、
中間部位は、ケース内のガス圧が常圧よりも高く且つ第１の値よりも小さな第２の値のときに、引っ掛け部によって引きちぎられてもよい。

かかる構成によれば、ケース内のガスがガス排出弁から外部に排出されるガス圧（ガス圧の値）まで上昇する前に集電体が分断され、外部から電極体への電流の供給が停止する。これにより、ガス排出弁が開弁（作動）する前に、電極体に電流が供給されることによるガスの発生が抑えられてガス圧が上昇するのを抑制することができる。しかも、電極体への電流の供給が停止した後にガス圧の上昇が続いた場合でも、第１の値まで上昇したときにガス排出弁がガスを外部に排出するため、ガス圧上昇によるケースの破裂をより確実に防ぐことができる。

また、本発明に係る蓄電素子は、
電極体と、
前記電極体を収容するケースと、
前記ケースに取り付けられる外部端子と、
前記電極体と前記外部端子とを導通可能に接続する集電体と、
前記ケース内のガス圧が加わる受圧部と、
前記集電体を挟んで前記受圧部と反対側に配置される引っ掛け部であって、所定のガス圧が前記受圧部に加わったときに前記受圧部側に移動することによって、前記集電体における前記外部端子に接続される第１の部位と前記電極体に接続される第２の部位との中間部位を引きちぎる又は引き伸ばす引っ掛け部と、を備えることを特徴とする。

かかる構成によれば、充電時等の過充電、過電圧によって電解液からガスが発生してケース内のガス圧が上昇することにより所定のガス圧が受圧部に加わると、引っ掛け部が受圧部側に移動することによって中間部位を引きちぎって集電体を分断する、又は、引っ掛け部が中間部位を引き伸ばして集電体の一部の電気抵抗を大きくする。これにより、外部端子から電極体へ通じる通電経路が分断されて外部端子から電極体への電流の供給が停止する、又は、前記通電経路の通電状態が大きく低下させられ、これにより、外部端子から電極体への電流の供給が大きく抑えられる。

以上より、本発明によれば、過充電、過電圧のときに電極体への電流の供給を止める又は前記電流の供給を抑えることができる蓄電素子を提供することができる。

本実施形態に係る非電解質二次電池の斜視図である。前記非電解質二次電池の正面図である。図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ位置断面図である。端子部周辺の拡大断面斜視図である。前記端子部周辺の分解斜視図である。図５におけるＶＩ−ＶＩ位置の拡大断面図である。感圧変形部が集電体を分断する動作を説明するための前記端子周辺の部分拡大断面図であって、ケース内のガス圧が上昇する前の部分拡大断面図である。感圧変形部が集電体を分断する動作を説明するための前記端子周辺の部分拡大断面図であって、ケース内のガス圧が上昇した後の部分拡大断面図である。従来の蓄電素子の斜視図である。前記蓄電素子の縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図８を参照しつつ説明する。本実施形態に係る蓄電素子は、リチウムイオン二次電池等の非電解質二次電池（以下、単に「電池」と称する。）である。以下では、図１〜図３に示すＸ軸方向を電池の幅方向とし、Ｙ軸方向を電池の前後方向とし、Ｚ軸方向を電池の高さ方向とする。

図１〜図３に示すように、電池１０は、ケース２０と、電極体１２と、一対の端子部３０Ａ、３０Ｂと、一対の集電体１４Ａ、１４Ｂと、を備える。

ケース２０は、ケース本体２２と、蓋体２４とを有する。このケース２０は、ケース本体２２と蓋体２４とによって囲まれた内部空間Ｓに、電極体１２、一対の集電体１４Ａ、１４Ｂ及び電解液等を収容する。ケース本体２２と蓋体２４とは、例えば、アルミニウム、又はアルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料によって形成される。このケース本体２２と蓋体２４との端部同士が溶接されることによって、ケース２０が構成される。

ケース本体２２は、幅方向に偏平な有底角筒形状を有する。具体的に、ケース本体２２は、底壁部２２０と、底壁部２２０の周縁から底壁部２２０の法線方向（Ｚ軸方向）に立設された角筒状の周壁２２２と、を有する。底壁部２２０は、平面視において、幅方向に長く且つ四隅が円弧の矩形状である。

蓋体２４は、ケース本体２２の開口周縁部に重ねられてケース本体２２の開口を塞ぐ。蓋体２４は、平面視において、ケース本体２２の外周縁（輪郭）に対応した形状を有する。即ち、蓋体２４は、平面視において幅方向に長く且つ四隅が円弧の矩形状の板材である。

また、蓋体２４には、一対の端子用貫通孔２４０、２４０と、ガス排出弁２４２と、注入部２４４とが設けられている（図３参照）。一対の端子用貫通孔２４０、２４０は、蓋体２４において幅方向（Ｘ軸方向）に間隔を空けて設けられている。ガス排出弁２４２は、薄肉部と破断溝とを有し、蓋体２４の中央に設けられている。ガス排出弁２４２は、ケース２０内のガス圧（ケース２０の内部圧力）が所定の値（第１の値）よりも大きくなったときに開弁する（詳しくは薄肉部が破断溝から裂ける）ことによってケース２０の内部と外部とを連通させてケース２０内のガスを排出する。これにより、ガス排出弁２４２は、上昇したケース２０の内圧を減圧させる。注入部２４４は、蓋体２４に設けられた注液孔２４５と、この注液孔２４５を塞ぐ栓体２４６と、を有する。注液孔２４５は、電解液をケース２０内に注液するための開口であり、栓体２４６は、注液後の注液孔２４５に差し込まれることによって注液孔２４５を閉鎖する。

電極体１２は、帯状の正極シート１２０と、帯状の負極シート１２２と、帯状のセパレータ１２４と、を有する。これら正極シート１２０と負極シート１２２とがその間にセパレータ１２４を挟み且つ互いに幅方向（帯状のシートの長手方向と直交する方向）にずれた状態で長円筒形状に券回されることによって、電極体１２が構成される（図３参照）。

正極シート１２０は、例えば、帯状のアルミニウム箔の表面に正極活物質を担持させたものである。負極シート１２２は、例えば、帯状の銅箔の表面に負極活物質を担持させたものである。これら正極シート１２０及び負極シート１２２は、幅方向の端縁部に、活物質の未塗工部を有している。これにより、電極体１２の幅方向の端部において、活物質が未塗工状態のアルミニウム箔及び銅箔が露出する。このように、電極体１２は、幅方向の一端部に正極シート１２０（正極活物質が未塗工の部位）のみが突出することにより構成される正極側の突出部（電極体の正極）１２６と、幅方向の他端部に負極シート１２２（負極活物質が未塗工の部位）のみが突出することにより構成される負極側の突出部（電極体の負極）１２６とを備える。

以上のように構成される電極体１２は、図略の絶縁カバーによって全体が覆われることによりケース２０と絶縁された状態でケース２０内に収容されている。

集電体１４Ａ、１４Ｂは、ケース２０内において電極体１２に沿って配置され、電極体１２の突出部１２６と端子部３０Ａ、３０Ｂ（外部端子３１Ａ、３１Ｂ）とを導通可能に接続する。本実施形態の電池１０は、正極用の集電体１４Ａと、負極用の集電体１４Ｂとを有する。正極用の集電体１４Ａは、正極側の突出部１２６と正極用の端子部３０Ａとを導通可能に接続する。負極用の集電体１４Ｂは、負極側の突出部１２６と負極用の端子部３０Ｂとを導通可能に接続する。本実施形態では、正極用の集電体１４Ａは、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等によって構成されている。また、負極用の集電体１４Ｂは、例えば、銅又は銅合金等によって構成されている。

正極用の集電体１４Ａは、図４及び図５にも示すように、正極用の端子部３０Ａに直接的に又は間接的に接続される端子側接続部１４０Ａと、電極体１２の突出部１２６に直接的に又は間接的に接続される電極体側接続部（第２の部位）１４１とを有する。この正極用の集電体１４Ａは、所定形状に裁断された板状の金属材料を曲げ加工することにより、正面視において電極体１２に沿うように端子側接続部１４０Ａと電極体側接続部１４１との境界部において屈曲した形状（略Ｌ字状）に成形されている。

端子側接続部１４０Ａは、先端部（第１の部位）１４２と、導通経路（電流の流れる方向）において先端部１４２よりも電極体１２側の基部１４３と、先端部１４２と基部１４３とを接続する接続部（中間部位）１４４と、を有する。

接続部１４４は、ケース２０内のガス圧が所定の値（第２の値）まで上昇したときに正極用の端子部３０Ａにおける係合部３５によって引きちぎられる部位である。この接続部１４４の幅寸法（Ｙ軸方向の寸法）は、接続部１４４を挟んで該接続部１４４の両側に隣接（位置）する先端部１４２及び基部１４３の各幅寸法よりも小さい。本実施形態の接続部１４４は、端子側接続部１４０ＡにおけるＹ軸方向の中心位置においてＸ軸方向に延び、且つＸ軸方向の中央に向かって厚み寸法（Ｚ軸方向の寸法）が漸減する形状を有する。この接続部１４４は、Ｘ軸方向の各位置におけるＹ軸方向の寸法が一定の板状の部位を、Ｙ軸方向の両側から切り欠くことによって形成されている。この接続部１４４がＸ軸方向において端子部３０Ａの略中心位置となるように、端子側接続部１４０Ａが配置されている。また、接続部１４４は、ケース２０内のガス圧が常圧よりも高く且つ第１の値（ガス排出弁２４２が開弁する値）よりも小さな第２の値のときに、係合部３５によって引きちぎられる。尚、本実施形態において、常圧とは、電池１０において過充電、過電圧でないときのケース２０内のガス圧（内部圧力）である。

先端部１４２は、電池１０の幅方向中央側に向けて接続部１４４から正極用の端子部３０Ａの端部と対応する位置まで延び、正極用の端子部３０Ａが係止される切り欠き１４２Ａを先端に有する。また、基部１４３は、電池１０の幅方向外側に向けて接続部１４４から電極体１２の端部位置まで延び、正極用の端子部３０Ａを係止するための貫通孔１４３Ａを有する。この貫通孔１４３Ａは、Ｘ軸方向において、正極用の端子部３０Ａに含まれる圧力検出部３４の端部と対応する位置に設けられている。

負極用の集電体１４Ｂは、負極用の端子部３０Ｂに直接的に又は間接的に接続される端子側接続部１４０Ｂと、電極体１２の突出部１２６に直接的に又は間接的に接続される電極体側接続部１４１とを有する。負極用の集電体１４Ｂにおける端子側接続部１４０Ｂは、電極体１２に沿って延びる一定幅の板状の部位である。即ち、正極用の集電体１４Ａにおける端子側接続部１４０Ａのように、他の部位（先端部１４２及び基部１４３）よりも幅の小さな接続部１４４が設けられていない。

本実施形態の電池１０には、正極用の端子部３０Ａと、負極用の端子部３０Ｂとが設けられている。

正極用の端子部３０Ａは、外部端子３１Ａと、ガスケット３２と、絶縁部材３３Ａと、圧力検出部３４と、係合部３５と、係止部材３６とを有する。

外部端子３１Ａは、ケーブル、バスバー等の導電体（図示省略）が接続される部位である。この外部端子３１Ａは、ガスケット３２によってケース２０（詳しくは蓋体２４）との絶縁が図られた状態でケース２０に取り付けられる。また、外部端子３１Ａは、電極体１２に導通可能に接続されている。

この外部端子３１Ａは、上下に延びる円筒部３１１Ａと、円筒部３１１Ａの上端から該円筒部３１１Ａの径方向外側に広がる鍔部３１２Ａと、を有する。外部端子３１Ａには、平面視における中心部に、円筒部３１１Ａの中心軸（Ｚ軸）方向に延びる貫通孔が形成されている。この貫通孔を画定する円筒部３１１Ａの内周面（連通部）３１３は、圧力検出部３４の内部空間とケース２０の外部とを連通する。円筒部３１１Ａは、蓋体２４に設けられた端子用貫通孔２４０に挿通されている。また、この円筒部３１１Ａは、絶縁部材３３Ａの貫通孔３３０及び圧力検出部３４の貫通孔３４４にも挿通されている。そして、圧力検出部３４の内部まで挿入された円筒部３１１Ａの下端部は、カシメられている（図４参照）。これにより、外部端子３１Ａ、ガスケット３２、蓋体２４、絶縁部材３３Ａ、及び圧力検出部３４が、互いに固定される。尚、図５に示す円筒部３１１Ａは、下端部がカシメられる前の状態である。

ガスケット３２は、絶縁性を有する部材であり、外部端子３１Ａと蓋体２４との間に配置されて外部端子３１Ａと蓋体２４との間の絶縁を図る。また、ガスケット３２は、ケース２０内のガスが端子用貫通孔２４０から外部に漏れ出ないように、外部端子３１Ａと、蓋体２４の端子用貫通孔２４０の周縁部との間を密閉する。ガスケット３２において、蓋体２４の端子用貫通孔２４０と上下方向に重なる位置に、外部端子３１Ａの円筒部３１１Ａが挿通される貫通孔３２０が設けられている。

圧力検出部３４は、金属等の導電性を有する材料によって形成された箱形支持部３４０と、樹脂等の絶縁性を有する材料によって形成された板状変形部（受圧部）３４１と、を有する。

箱形支持部３４０は、下端が開口した箱形状を有する。具体的に、箱形支持部３４０は、外観が略直方体形状で且つ下端が開口した箱状の本体部３４２と、本体部３４２の開口周縁部からＸ軸方向外側に延びる一対の突出片３４３、３４３とを有する。本体部３４２は、平面視において、該本体部３４２の開口中央に正極用の集電体１４Ａにおける接続部１４４が位置するように配置されている。また、本体部３４２の底壁（上端壁）において、端子用貫通孔２４０と重なる位置に、外部端子３１Ａの円筒部３１１Ａが挿通される貫通孔３４４が形成されている。電池１０の幅方向中央側の突出片３４３の下端には、正極用の集電体１４Ａの先端部１４２に設けられた切り欠き１４２Ａに係止される係止部３４５が形成されている。具体的に、係止部３４５は、突出片３４３から先端部１４２の切り欠き１４２Ａ内を通過するように下方に延び、先端部１４２の下面位置においてＹ軸方向に沿って互いに離間するように二股に分かれる。尚、図５に示す係止部３４５は、前記二股に分かれる部位を、先端部１４２の下面位置において折り曲げる（屈曲させる）前の状態である。

板状変形部３４１は、図３〜図８にも示すように、本体部３４２の開口を塞ぐように広がる板形状を有し、箱形支持部３４０と正極用の集電体１４Ａにおける端子側接続部１４０Ａとの間に配置される。この板状変形部３４１は、ケース２０内のガス圧の上昇によって本体部３４２の内側（本実施形態では上方）に向かって膨出するように変形する（図８参照）。即ち、板状変形部３４１は、樹脂製の板状の部材であり、ケース２０内のガス圧が上昇したときに本体部３４２の内側に向かって膨出可能な厚み寸法を有する。これにより、板状変形部３４１は、ケース２０内のガス圧が上昇したときに、該板状変形部３４１に連結された係合部３５を圧力検出部３４側（具体的には、箱形支持部３４０の内側に向けて）に移動させることができる。

また、板状変形部３４１は、Ｘ軸方向の両端に切り欠き３４１Ａをそれぞれ有する（図５参照）。電池１０の幅方向中心側の切り欠き３４１Ａは、正極用の集電体１４Ａの先端部１４２に設けられた切り欠き１４２Ａと上下に重なり、切り欠き３４６Ａの周縁部が正極用の集電体１４Ａの先端部１４２（詳しくは、切り欠き１４２Ａの周縁部）と共に箱形支持部３４０の係止部３４５によって係止される。電池１０の幅方向外側の切り欠き３４６Ａは、端子側接続部１４０Ａの基部１４３に設けられた貫通孔１４３Ａと上下に重なる位置に設けられ、絶縁部材３３Ａ、箱形支持部３４０の突出片３４３、板状変形部３４１の切り欠き３４１Ａの周縁部、及び端子側接続部１４０Ａの基部１４３における貫通孔１４３Ａ周縁部とが重ねられた状態で係止部材３６によって係止される。

係合部３５は、板状変形部３４１における厚み方向両端の一対の平行な面３４６Ａ、３４６Ｂのうちの本体部３４２と反対側の面（本実施形態では下面）３４６Ｂに配置されている。詳しくは、係合部３５は、板状変形部３４１の下面３４６Ｂにおいて、箱形支持部３４０の開口中央（端子側接続部１４０Ａの接続部１４４）と対応する位置に設けられている。この係合部３５は、引っ掛け部３５０と連結部３５１とを有する。

引っ掛け部３５０は、正極用の集電体１４Ａ（詳しくは、端子側接続部１４０Ａの接続部１４４）を挟んで圧力検出部３４と反対側に配置される。この引っ掛け部３５０は、連結部３５１によって板状変形部３４１に連結され、板状変形部３４１が所定のガス圧を受けて変形したときに圧力検出部３４側（本実施形態の例では上方）に移動する。本実施形態の引っ掛け部３５０は、Ｙ軸方向に延びている。本実施形態の引っ掛け部３５０は、接続部１４４に下側から当接しているが、接続部１４４と離間していてもよい。

連結部３５１は、板状変形部３４１の下面３４６Ｂにおける接続部１４４とＹ軸方向に隣接する位置から接続部１４４の下端位置まで垂下する（延びている）。連結部３５１の下端には、引っ掛け部３５０が接続されている。

係合部３５がこのように構成されることで、接続部１４４は、板状変形部３４１と、係合部３５における屈曲した部位（引っ掛け部３５０）との間に位置する。これにより、板状変形部３４１が上方に膨出するように変形して係合部３５が引き上げられる（移動する）と、接続部１４４が係合部３５の引っ掛け部３５０によって上方に引っ張られて引きちぎられる。

本実施形態では、板状変形部３４１と係合部３５とが一体に形成されているが、別体であってもよい。この場合、板状変形部３４１の強度と係合部３５の強度とを容易に変えることができる。

絶縁部材３３Ａは、例えば樹脂等の絶縁性を有する部材によって形成される。そして、絶縁部材３３Ａは、蓋体２４と箱形支持部３４０との間に配置されることによって蓋体２４と箱形支持部３４０との間を絶縁する。本実施形態の絶縁部材３３Ａは、複数箇所で屈曲した板状の部材であり、本体部３４２の上壁から、電池１０の幅方向外側の突出片３４３までの箱形支持部３４０の表面に沿った形状を有する。また、絶縁部材３３Ａには、蓋体２４の端子用貫通孔２４０と上下方向に重なる位置に円筒部３１１Ａが挿通される貫通孔３３０が設けられている。

係止部材３６は、絶縁材料によって形成され、上下に延びる板状の部材の両端部を同じ方向に屈曲させた形状を有する。この係止部材３６は、前記屈曲させた部位間に、絶縁部材３３Ａ、箱形支持部３４０の突出片３４３、板状変形部３４１における切り欠き３４１Ａの周縁部、及び基部１４３の貫通孔１４３Ａの周縁部を挟み込むことによって、これら各部材同士を固定（係止）する。尚、図５に示す係止部材３６は、下端部を先端部１４２の下面位置において折り曲げる（屈曲させる）前の状態である。

負極用の端子部３０Ｂは、正極用の端子部３０Ａと、圧力検出部３４、係合部３５、及び係止部材３６が設けられていない点で異なる。即ち、負極用の端子部３０Ｂは、外部端子３１Ｂとガスケット３２と絶縁部材３３Ｂとを備える。外部端子３１Ｂは、上下に延びる中実の軸部と、軸部上端から該軸部の径方向に広がる鍔部とを有する。この外部端子３１Ｂの下端部は、カシメられることによって負極用の集電体１４Ｂ（詳しくは端子側接続部１４０Ｂ）に接続されている。この外部端子３１Ｂには、正極用の端子部３０Ａにおける外部端子３１Ａと異なり、前記軸部を軸心方向に貫通する貫通孔が設けられていない。絶縁部材３３Ｂは、板状の部材であり、蓋体２４と端子側接続部１４０Ｂとの間に配置されて該蓋体２４と端子側接続部１４０Ｂとの間を絶縁する。

以上のように、圧力検出部３４が箱形支持部３４０と板状変形部３４１とによって構成されることで、ケース２０内においてガスが発生して内部圧力が上昇したときに、箱形支持部３４０と板状変形部３４１とによって囲まれた空間（圧力検出部３４の内部空間）の圧力と、ケース２０内における前記内部空間を除く空間（電極体１２が収容される空間）の圧力との間の圧力差が形成されて板状変形部３４１が変形する。これにより、接続部１４４が係合部３５（引っ掛け部３５０）に引っ張られて引きちぎられ、正極用の集電体１４Ａが分断される。即ち、外部端子３１Ａから電極体１２までの通電経路が分断される。

以上のように構成される電池１０は、充電用の電源等が一対の外部端子３１Ａ、３１Ｂに接続されて電圧が印加されることによって充電される。このとき、電池１０が過充電され若しくは電池１０に過電圧が加わると、ケース２０内の電解液が分解等されることによってケース２０内においてガスが発生し、これにより、ケース２０の内部圧力（ガス圧）が上昇する。

しかし、本実施形態の電池１０によれば、ガスが発生してケース２０内のガス圧が上昇したときに、図７及び図８に示すように、圧力検出部３４（詳しくは板状変形部３４１）が変形することにより係合部３５（引っ掛け部３５０）が接続部１４４を引きちぎって集電体１４Ａが分断されるため、外部端子３１Ａから電極体１２へ通じる通電経路が分断される。本実施形態の例では、集電体１４Ａの端子側接続部１４０Ａにおいて先端部１４２と基部１４３とが分断される。これにより、外部端子３１Ａから電極体１２への電流の供給を確実に止めることができる。その結果、ケース２０内での電解液の分解等によるガスの発生が抑えられ、ガス圧のそれ以上の上昇を抑えることができる。

また、接続部１４４の幅寸法を、該接続部１４４を挟んで両側に隣接する部位（先端部１４２及び基部１４３）の幅寸法よりも小さくすることによって、圧力検出部３４が変形したときの係合部３５が引っ張る力を接続部１４４に効果的に集中させることで、接続部１４４をより確実に破断させることができる。

また、本実施形態の電池１０では、係合部３５が板状変形部３４１における箱形支持部３４０の開口中央と対応する位置（本実施形態の例では上下に重なる位置）に設けられている。このため、圧力検出部３４の内部と外部との圧力差によって板状変形部３４１が変形したときに、該係合部３５が接続部１４４を引っ張る力が最も大きくなる。これにより、過充電、過電圧等によってケース２０内でガスが発生してガス圧が上昇したときに、集電体１４Ａがより確実に分断される。

また、本実施形態の電池１０では、外部端子３１Ａの内周面３１３によって画定される貫通孔を通じてケース２０の外部と圧力検出部３４の内部空間（箱形支持部３４０及び板状変形部３４１によって囲まれた空間）とが連通している。このため、ケース２０内の温度等に関わらず、圧力検出部３４の内部空間の圧力を外気圧に維持する（換言すると、圧力検出部３４の内部空間の圧力をほぼ一定にする）ことができる。これにより、集電体１４Ａが分断されるときのケース２０内のガス圧の値を一定にすることができる。即ち、圧力検出部３４の周囲の温度によって該圧力検出部３４の内部空間の圧力が変動し、この変動によって集電体１４Ａが分断されるときのケース２０内のガス圧の値が変動するのを防ぐことができる。

また、本実施形態の電池１０では、集電体１４Ａを分断する板状変形部３４１及び係合部３５が樹脂によって構成されている。このため、分断後の集電体１４Ａ（本実施形態の例では端子側接続部１４０Ａ）において、先端部１４２と基部１４３とが板状変形部３４１及び係合部３５を通じて導通するのを確実に防ぐことができる。

また、本実施形態の電池１０では、端子側接続部１４０Ａの接続部１４４は、ケース２０内のガス圧が常圧よりも高く且つガス排出弁２４２が開弁（作動）するガス圧の値（第１の値）よりも小さな第２の値のときに、係合部３５によって引きちぎられる。このため、電池１０では、ケース２０内のガスがガス排出弁２４２から外部に排出されるガス圧（ガス圧の値）まで上昇する前に集電体１４Ａが分断され、外部から電極体１２への電流の供給が停止する。これにより、ガス排出弁２４２が開弁（作動）する前に、電極体１２に電流が供給されることによるガスの発生が抑えられてガス圧が上昇するのを抑制することができる。しかも、電極体１２への電流の供給が停止した後にガス圧の上昇が続いた場合でも、ガス圧が第１の値まで上昇したときにガス排出弁２４２がガスを外部に排出するため、ガス圧上昇によるケース２０の破裂をより確実に防ぐことができる。

尚、本発明の蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

上記実施形態の電池１０では、圧力検出部３４が正極用の端子部３０Ａのみに設けられているが、この構成に限定されない。圧力検出部３４は、負極用の端子部３０Ｂのみ、又は正極用の端子部３０Ａと負極用の端子部３０Ｂとの両方に設けられてもよい。これらの場合、正極側の端子側接続部１４０Ａと同様に、先端部１４２と、基部１４３と、接続部１４４と、が、負極用の集電体１４Ｂの端子側接続部１４０Ｂに設けられる。

上記実施形態の電池１０では、圧力検出部３４の一部（板状変形部３４１）が変形することにより係合部３５が移動して集電体１４Ａが分断されるが、この構成に限定されない。例えば、圧力検出部３４に所定の圧力が加わったときにその一部が移動し、この移動に連動して係合部３５（引っ掛け部３５０）が圧力検出部３４側に移動するように構成されていてもよい。

上記実施形態の電池１０では、圧力検出部３４がケース２０と集電体１４Ａとの間に配置されているが、圧力検出部３４が集電体１４Ａよりケース２０の内部側に配置されてもよい。この場合も、圧力検出部３４に所定のガス圧が加わったときに引っ掛け部３５０が圧力検出部３４側に移動するように構成される。

板状変形部３４１に設けられた係合部３５の具体的な形状は限定されない。上記実施形態の係合部３５は、略Ｌ字状であるが、例えば、接続部１４４を周方向に囲むような形状等であってもよい。また、上記実施形態の係合部３５は、接続部１４４と接着等によって互いに固着されていないが、係合部３５と接続部１４４とが例えば接着等によって互いに固着されていてもよい。即ち、係合部３５は、圧力検出部３４（詳しくは、板状変形部３４１）が変形して圧力検出部３４側に移動したときに接続部１４４を引きちぎることが可能な構成であればよい。

上記実施形態の電池１０は、集電体１４Ａが分断されることによって、外部端子３１Ａから電極体１２へ通じる通電経路が分断され、これにより、外部端子３１Ａから電極体１２への電流の供給を止める構成であるが、この構成に限定されない。例えば、電池１０は、集電体１４Ａの一部が伸ばされることによって該部位の電気抵抗が上昇し、これにより、外部端子３１Ａから電極体１２へ通じる通電経路の通電状態を低下させる構成であってもよい。詳しくは、以下の通りである。

集電体１４において、電極体側接続部１４１と、外部端子３１Ａ（端子部３０Ａ）と導通可能に接続される端子側接続部１４０Ａの部位と、の間の部位が伸ばされる。この伸ばされた部位は、断面積が小さくなるため該部位の電気抵抗が大きくなる（上昇する）。このため、外部端子３１Ａから電極体１２へ通じる通電経路の一部（前記伸びた部位）の通電状態が低下し、これにより、外部端子３１Ａから電極体１２への電流の供給を極めて低く抑えることができる。このように、集電体１４を分断しなくても、その一部を伸ばして（断面積を小さくして）外部端子３１Ａから電極体１２への電流の供給を抑えることでケース２０内におけるガス等の発生を抑える構成でもよい。

集電体１４Ａの端子側接続部１４０Ａは、接続部１４４の幅寸法（Ｙ軸方向の寸法）が、該接続部１４４の両側に隣接する先端部１４２及び基部１４３の幅寸法より小さくなっているが、この構成に限定されない。圧力検出部３４（圧力検出部３４の一部）が変形したときに接続部１４４が係合部３５によって容易に引きちぎられる構成であれば、接続部１４４の幅寸法と、該接続部１４４の両側部位（先端部１４２及び基部１４３）の幅寸法とが同じであってもよい。例えば、接続部１４４の強度が接続部１４４の両側に隣接する部位の強度よりも小さい構成等である。

また、上記実施形態の電池１０では、圧力検出部３４（詳しくは、箱形支持部３４０）が外部端子３１Ａから電極体１２までの通電経路の一部を構成しているが、この構成に限定されない。箱形支持部３４０が、前記通電経路に含まれないように配置されてもよい。この場合、箱形支持部３４０は、絶縁性を有する部材によって構成されてもよい。

上記実施形態の電池１０では、外部端子３１Ａの内周面３１３がケース２０の外部と圧力検出部３４の内部空間とを連通する連通部を構成しているが、この構成に限定されない。連通部は、他の部材（部品）によって構成されてもよい。また、上記実施形態の電池１０では、ケース２０の外部と圧力検出部３４の内部空間とが連通しているが、連通していなくてもよい。即ち、圧力検出部３４は、密閉（密封）されていてもよい。この場合でも、ケース２０内のガス圧が上昇することによって、圧力検出部３４内の圧力とケース２０内の圧力との間に圧力差が生じ、これにより、板状変形部３４１が変形して接続部１４４を破断する。

また、上記実施形態においては、充放電可能な二次電池（リチウムイオン二次電池）について説明したが、電池の種類や大きさ（容量）は任意である。また、上記実施形態において、蓄電素子の一例として、リチウムイオン二次電池について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明は、種々の二次電池、その他、一次電池や、電気二重層キャパシタ等のキャパシタの蓄電素子にも適用可能である。

１０電池（蓄電素子）
１２電極体
１４Ａ、１４Ｂ集電体
１４０Ａ、１４０Ｂ端子側接続部
１４１電極体側接続部（第２の部位）
１４２先端部（第１の部位）
１４３基部
１４４接続部（中間部位）
２０ケース
２４２ガス排出弁
３０Ａ、３０Ｂ端子部
３１Ａ、３１Ｂ外部端子
３１３内周面（連通部）
３４圧力検出部
３４０箱形支持部
３４１板状変形部
３５０引っ掛け部
Ｓ内部空間

Claims

電極体と、
前記電極体を収容するケースと、
前記ケースに取り付けられる外部端子と、
前記電極体と前記外部端子とを導通可能に接続する集電体と、
前記ケース内のガス圧が加わる受圧部と、
前記集電体を挟んで前記受圧部と反対側の領域であって、前記集電体における前記外部端子に接続される第１の部位と前記電極体に接続される第２の部位との中間部位と隣接する領域に配置される引っ掛け部と、を備えることを特徴とする、蓄電素子。
前記中間部位の幅寸法は、前記中間部位を挟んで該中間部位の両側に隣接する部位の幅寸法よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の蓄電素子。
開口を有する箱形状を有し、前記受圧部を支持する箱形支持部を備え、
前記受圧部は、前記箱形支持部の前記開口を塞ぐ板形状を有する板状変形部であって前記引っ掛け部が前記箱形支持部と反対側の面に連結されている板状変形部を有し、
前記板状変形部は、前記ガス圧の上昇によって前記箱形支持部の内側に向かって膨出するように変形することを特徴とする、請求項１又は２に記載の蓄電素子。
前記引っ掛け部は、前記板状変形部の前記反対側の面において、前記箱形支持部の開口中央と対応する位置に連結されていることを特徴とする、請求項３に記載の蓄電素子。
前記ケースの外部と、前記箱形支持部及び前記板状変形部によって囲まれた空間とを連通する連通部をさらに備えることを特徴とする、請求項３又は４に記載の蓄電素子。
前記板状変形部及び前記引っ掛け部は、樹脂によって構成されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄電素子。
前記ケースは、前記ガス圧が第１の値以上になったときに該ケース内のガスを外部に排出するガス排出弁を有し、
前記中間部位は、前記ケース内のガス圧が常圧よりも高く且つ前記第１の値よりも小さな第２の値のときに、前記引っ掛け部によって引きちぎられることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の蓄電素子。
電極体と、
前記電極体を収容するケースと、
前記ケースに取り付けられる外部端子と、
前記電極体と前記外部端子とを導通可能に接続する集電体と、
前記ケース内のガス圧が加わる受圧部と、
前記集電体を挟んで前記受圧部と反対側に配置される引っ掛け部であって、所定のガス圧が前記受圧部に加わったときに前記受圧部側に移動することによって、前記集電体における前記外部端子に接続される第１の部位と前記電極体に接続される第２の部位との中間部位を引きちぎる引っ掛け部と、を備えることを特徴とする、蓄電素子。