JP2015082416A - 電流遮断装置を備えた蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性に優れた電流遮断装置を備えたリチウム系の蓄電装置を提供する。【解決手段】電流遮断装置１４０は、負極と電気的に接続された第１導電部材１０ａと、負極電極端子に電気的に接続された第２導電部材２２との間に直列に接続して、通電経路を接続または遮断する。電流遮断装置は通電経路の一部を構成する変形板１３８を含む。変形板は導電部材と接合して通電経路を接続する接合部１３３を有し、ケース内の圧力が上昇したときに変形して被接合部材と離間して通電経路を遮断する。変形板の材料は、クリープ特性と疲労耐性との少なくともいずれか一方が、アルミニウムよりも高く、かつ負極電位でリチウムと合金化しない材料であり、典型的には銅を主成分とする合金、ニッケルを主成分とする合金である。【選択図】図４

Description

本発明は、電流遮断装置を備えたリチウム系の蓄電装置に関する。

特許文献１に、圧力検知型の電流遮断装置を備えたリチウム系電池が記載されている。この電池では、電流遮断装置は、正極電極端子の略下方（電極組立体側）に設けられ、電極組立体の正極と正極電極端子との通電経路を構成しており、電池のケース内の圧力が上昇すると、電流遮断装置の変形板が変形して、正極と正極電極端子との通電経路を遮断する。電流遮断装置の反転板、正極集電板等は、アルミニウムを材料としている。

特開２０１３−１５７２００号公報

圧力検知型の電流遮断装置は、電極組立体等に異常が発生してケース内の圧力が異常に上昇した場合に作動し、通電経路を遮断するように設計される。リチウム系の蓄電装置では、一般に、電極組立体の正極の集電箔としては、アルミニウムが用いられる。特許文献１のように、正極側の通電経路に電流遮断装置を設置する場合に、変形板の材料として正極の集電箔と同じアルミニウムを用いると、クリープ現象等が原因となって変形板が変形する圧力の下限値が低下することがある。この場合、ケース内の圧力が正常な範囲内の低い圧力であっても電流遮断装置が通電経路を遮断してしまうという誤作動が起こり得る。

本明細書が開示するリチウム系の蓄電装置は、ケースと、ケース内に収容され正極及び負極を備える電極組立体と、ケースの端子取付壁に設けられる負極電極端子および正極電極端子と、ケース内に収容され電極組立体の負極と電気的に接続された第１導電部材と、ケース内に収容され負極電極端子と電気的に接続された第２導電部材と、ケース内に収容され電極組立体の正極および正極電極端子と電気的に接続された第３導電部材と、ケース内に収容され第１導電部材と第２導電部材との間に直列に接続して、電極組立体から負極電極端子までの通電経路を接続または遮断する電流遮断装置とを備えている。電流遮断装置は、第１導電部材及び第２導電部材と電気的に接続されて通電経路の一部を構成する変形板を含む。変形板は、第１導電部材もしくは第２導電部材のいずれか一方である被接合部材と接合して通電経路を接続する接合部を有し、ケース内の圧力が上昇したときに変形して被接合部材と離間して通電経路を遮断する。変形板の材料は、クリープ特性と疲労耐性との少なくともいずれか一方が、アルミニウムよりも高く、かつ、負極電位でリチウムと合金化しない材料である。

上記の蓄電装置では、電流遮断装置は、第１導電部材と第２導電部材との間に直列に接続して、電極組立体から負極電極端子までの通電経路を接続または遮断する。このため、電流遮断装置に含まれる変形板の材料として、負極電位でリチウムと合金化しない材料のうちから、クリープ特性と疲労耐性との少なくともいずれか一方が、アルミニウムよりも高いものを選定することができる。これによって、変形板の耐久性を向上させることができるため、耐久性に優れた電流遮断装置を備えた蓄電装置を提供できる。

上記の蓄電装置では、変形板の材料は、銅、銅を主成分とする合金、ニッケル、ニッケルを主成分とする合金のうちのいずれか１つであってもよい。

上記の蓄電装置では、変形板の材料と、被接合部材の材料とは、同一の材料であってもよい。

上記の蓄電装置では、変形板の材料は、負極電極端子の材料と同一の材料であってもよい。

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、耐久性に優れた電流遮断装置を備えたリチウム系の蓄電装置を提供できる。

実施例１に係る蓄電装置の縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線から見た蓄電装置の平面図である。 図１の電流遮断装置およびその近傍を示す図であり、蓄電装置の通常動作時の状態を示している。 図１の電流遮断装置およびその近傍を示す図であり、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およびその近傍を示す図であり、蓄電装置の通常動作時の状態を示している。 変形例に係る電流遮断装置およびその近傍を示す図であり、蓄電装置の通常動作時の状態を示している。 変形例に係る電流遮断装置およびその近傍を示す図であり、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およびその近傍を示す図であり、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電流遮断装置は、例えば、密閉型の二次電池、密閉型のキャパシタ等の従来公知のリチウム系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。

本明細書が開示する蓄電装置は、ケースと、ケース内に収容された、電極組立体、第１導電部材、第２導電部材、第３導電部材、及び電流遮断装置と、ケースの端子取付壁に設けられる電極端子とを備えている。電極組立体は、正極及び負極を備えている。第１導電部材は、電極組立体の負極と電気的に接続され、第２導電部材は、負極電極端子と電気的に接続され、電流遮断装置は、第１導電部材と第２導電部材との間に直列に接続される。第３導電部材は、電極組立体の正極および正極電極端子と電気的に接続される。

電極組立体としては、例えば、シート状の正極とシート状の負極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対を備えた電極組立体を挙げることができ、より具体的には、この電極対が多数積層された積層型の電極組立体や、この電極対が所定の軸周りに捲回された捲回型の電極組立体を例示できる。電極組立体は、電解質によって浸されていてもよい。

負極側では、電極組立体の負極から負極電極端子までの通電経路は、この順で直列に接続された、タブ、第１導電部材、電流遮断装置、第２導電部材を介して電気的に接続されている。電流遮断装置は、電極組立体の負極から負極電極端子までの通電経路の一部を構成しており、通電経路を接続または遮断可能に構成されている。

電流遮断装置は、第１導電部材及び第２導電部材と電気的に接続されて通電経路の一部を構成する変形板を含む。変形板は、被接合部材（第１導電部材もしくは第２導電部材のいずれか一方）と接合して通電経路を接続する接合部を有する。例えば、変形板は、第１導電部材と第２導電部材のいずれか一方とは常に電気的に接続されており、他方とは接合部によって電気的に接続され、適宜、接合部における通電を遮断できるものであってもよい。また、第１導電部材と第２導電部材のいずれか一方が変形板と一体に形成されており、他方が被接合部材として変形板と接合部で接合していてもよい。接合部では、例えば、溶接等によって、変形板と被接合部材が電気的に接続可能に固定されていることが好ましい。

変形板は、ケース内の圧力が上昇したときに変形して、被接合部材と離間して、通電経路を遮断する。変形板の構造としては、例えば、ダイアフラム構造が挙げられる。変形板は、ケース内の圧力が上昇して変形板の両面における圧力差が所定値以上となった場合に変形する感圧部材であってもよいし、ケース内の圧力が上昇したときに動作する他の感圧部材によって加えられた荷重を受けて変形するものであってもよい。被接合部材と接合する変形板に荷重を加える感圧部材が変形板と同様の構造であってもよい。追加的に設けられる、荷重を加えるための変形板は、本願が開示する蓄電装置に必須の構成ではなく、通電経路に電気的に接続されていなくてもよい。

ケース内の圧力が上昇し変形板が変形したときに、接合部の溶接が剥離する等によって接合部において変形板と被接合部材が離間してもよいし、接合部の周囲で被接合部材が破断する等によって、接合部における接合が維持された状態で変形板と被接合部材が離間されてもよい。被接合部材を破断させる場合には、接合部の周囲において被接合部材に刻印等の破断を容易にする構成を形成してもよい。被接合部材を破断して通電経路を遮断する場合、破断荷重を調整し易く、ケース内の所望の圧力に対してより精度よく電流遮断装置を作動させることができる。

本明細書が開示する蓄電装置では、変形板の材料は、クリープ特性と疲労耐性との少なくともいずれか一方が、アルミニウムよりも高く、かつ、負極電位でリチウムと合金化しない材料であり、限定されないが、このような材料の具体例を挙げると、銅、銅を主成分とする合金、ニッケル、ニッケルを主成分とする合金を例示することができる。

図１は実施例１に係るリチウム系の蓄電装置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、第１導電部材１０ａと、第２導電部材２２と、第３導電部材１０ｂと、負極電極端子１２ａと、正極電極端子１２ｂと、絶縁部材３４ａ，３４ｂと、電流遮断装置１４０とを備えている。

電極組立体６は、シート状の負極と、シート状の正極と、負極と正極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。負極は、負極活物質と負極金属箔とを含む。負極活物質としては、従来公知のリチウム系の蓄電装置に用いられる吸蔵及び放出可能な材料（例えば、黒鉛、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ、ハードカーボン、ソフトカーボン等のカーボン、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、金属化合物、ＳｉＯ_ｘ等の金属酸化物、ホウ素添加炭素等）を含む。正極は、正極活物質と正極金属箔とを含む。正極活物質としては、従来公知のリチウム系の蓄電装置に用いられる材料（例えば、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉ_０．３３Ｃｏ_０．３３Ｍｎ_０．３３Ｏ_２、ＬｉＮｉ_０．８ Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５Ｏ_２、Ｌｉ_２ＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_０．５Ｏ_２といった、リチウムと、マンガン、ニッケル、コバルト、アルミニウム等との複合酸化物等）を用いることができる。電極組立体６は、セパレータを挟んで負極および正極が交互かつ層状に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。電極組立体６の負極金属箔からタブ８ａが伸びており、正極金属箔からタブ８ｂが伸びている。負極金属箔は、銅箔であり、正極金属箔は、アルミニウム箔である。

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（タブ８ａ，８ｂを含む）と、第１導電部材１０ａと，第２導電部材２２と、第３導電部材１０ｂと、電流遮断装置１４０と、絶縁部材３４ａ，３４ｂとを収容している。ケース４の端子取付壁４ａ（ｚ軸の正方向の壁）には、負極電極端子１２ａと正極電極端子１２ｂが設けられている。負極電極端子１２ａと正極電極端子１２ｂは、端子取付壁４ａのｘ方向の両端部に設けられており、タブ８ａ，８ｂは、電極組立体６のｘ方向の中央部に設けられている。電極組立体６の複数の負極金属箔の一端から突出したタブ８ａが束ねられており、同様に、複数の正極金属箔の一端から突出したタブ８ｂが束ねられている。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、タブ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。

図２に示すように、タブ８ａは、電極組立体６からケース４の端子取付壁４ａに向けてｚ軸の正方向に伸び、途中でｙ軸の負方向に屈曲して、ケース４の端子取付壁４ａ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、タブ８ｂは、電極組立体６からケース４の端子取付壁４ａに向けてｚ軸の正方向に伸び、途中でｙ軸の負方向に屈曲して、ケース４の端子取付壁４ａ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、第１導電部材１０ａ及び第２導電部材２２は、平板状の導電性部材であり、銅を材料としている。第１導電部材１０ａは、ケース４の端子取付壁４ａに対して略平行なｘ方向に直線状に延在している。第２導電部材２２は、ｚ方向に第１導電部材１０ａよりもケース４の端子取付壁４ａから遠い位置に配置されており、ケース４の端子取付壁４ａに対して略平行なｘ方向に直線状に延在している。図２に示すように、第１導電部材１０ａの下面（電極組立体６側の面）と、タブ８ａの平坦部１８ａの上面（端子取付壁４ａ側の面）が当接しており、両者は溶接によって固定されている。

図１に示すように、第３導電部材１０ｂは、平板状の導電性部材であり、アルミニウムを材料としている。第３導電部材１０ｂは、ケース４の端子取付壁４ａに対して略平行なｘ方向に直線状に延在している。第３導電部材１０ｂの下面と、タブ８ｂの平坦部１８ｂの上面が当接しており、両者は溶接によって固定されている。

負極電極端子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。ボルト２４ａと、内側ナット２６ａと、外側ナット２８ａは、銅を材料としている。負極電極端子１２ａが配置される位置において、ケース４の端子取付壁４ａ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。内側ナット２６ａは、第２導電部材２２に形成された貫通孔を貫通して、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。第２導電部材２２は、内側ナット２６ａとガスケット３０ａに挟持されている。ガスケット３０ａは、ケース４の端子取付壁４ａの内面に当接しながら端子取付壁４ａの内面に平行に伸びる平板状の絶縁部材３４ａと一体に形成されている。第１導電部材１０ａの上面と、第２導電部材２２の上面は、絶縁部材３４ａに当接している。なお、負極電極端子１２ａの外側ナット２８ａは、負極電極端子１２ａと配線部材との結線に用いられる。

正極電極端子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。ボルト２４ｂと、内側ナット２６ｂと、外側ナット２８ｂとは、アルミニウムを材料としている。正極電極端子１２ｂが配置される位置において、ケース４の端子取付壁４ａ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、第３導電部材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。第３導電部材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の端子取付壁４ａの内面に当接しながら端子取付壁４ａの内面に平行に伸びる平板状の絶縁部材３４ｂと一体に形成されている。第３導電部材１０ｂの上面は、絶縁部材３４ｂに当接している。なお、正極電極端子１２ｂの外側ナット２８ｂは、正極電極端子１２ｂと配線部材との結線に用いられる。

図１に示すように、第１導電部材１０ａと第２導電部材２２は、電流遮断装置１４０を介して接続されている。第１導電部材１０ａと電流遮断装置１４０は、接続部１４０ａにおいて互いに接続され、第２導電部材２２と電流遮断装置１４０は、接続部１４０ａよりも端子取付壁４ａから遠い位置の接続部１４０ｂにおいて互いに接続されている。負極から負極電極端子１２ａまでの負極側の通電経路は、この順で直列に接続された、タブ８ａ、第１導電部材１０ａ、電流遮断装置１４０，第２導電部材２２によって接続されている。図３に示すように、負極電極端子１２ａと、電流遮断装置１４０と、タブ８ａ，８ｂと、正極電極端子１２ｂは、第１導電部材１０ａが延在するｘ方向に重なり合うように配置されている。

図４に示すように、電流遮断装置１４０は、第１導電部材１０ａのｘ軸の負方向の端部と、第２導電部材２２のｘ軸の正方向の端部を機械的に固定する絶縁性のブラケット１３６と、第２導電部材２２と当接した状態でブラケット１３６に保持される導電性の変形板としての反転板１３８を備えている。反転板１３８は、銅を材料とするダイアフラムである。ケース４内の圧力が所定値より小さい場合には、図４のようにｚ軸の負方向に膨出した状態であり、ケース４内の圧力が所定値以上となると、図５のようにｚ軸の正方向に膨出した状態となる。図４のように反転板１３８がｚ軸の負方向に膨出した状態では、反転板１３８のｚ軸の負方向に膨出した部分１３８ａが第２導電部材２２に形成された開口２２ａの縁と当接して、接合部１３３によって溶接によって固定されている。反転板１３８を介して第１導電部材１０ａと第２導電部材２２が電気的に導通する。図５のように反転板１３８がｚ軸の正方向に膨出した状態になると、接合部１３３が剥離して反転板１３８が第２導電部材２２から離間し、第１導電部材１０ａと第２導電部材２２が電気的に絶縁する。なお、第２導電部材２２には、反転板１３８がｚ軸の負方向に膨出した状態となるときに、反転板１３８の膨出した部分１３８ａと干渉しないように、開口２２ａが形成されている。反転板１３８の膨出した部分１３８ａの下面は、ケース４の電極組立体６側の圧力に晒されている。ケース４内の圧力が所定値以上となると、反転板１３８の膨出した部分１３８ａの下面と上面との受ける圧力差が所定値以上に大きくなり、反転板１３８が反転する。これによって、接合部１３３が剥離して反転板１３８が第２導電部材２２から離間し、通電経路が遮断される。

上記のとおり、蓄電装置２によれば、電流遮断装置１４０は、第１導電部材１０ａと第２導電部材２２との間に直列に接続して、電極組立体６の負極側のタブ８ａから負極電極端子１２ａまでの通電経路を接続または遮断するように配置されているため、反転板１３８（変形板の一例）の材料として、クリープ特性および疲労耐性がアルミニウムよりも高い銅を用いることができる。このため、反転板１３８が劣化して、ケース４内の圧力が設計よりも低い状態で変形し、通電経路を遮断するという誤作動が起こりにくくなる。すなわち、蓄電装置２によれば、反転板１３８の耐久性を向上させ、ひいては電流遮断装置１４０の耐久性を向上させることができる。

なお、反転板１３８の材料としては、銅を例示して説明したが、これに限定されず、負極電位でリチウムと合金化しない材料のうちから、クリープ特性と疲労耐性との少なくともいずれか一方が、アルミニウムよりも高いものを選定して用いれば、上記に説明したような、反転板１３８の耐久性を向上させ、ひいては電流遮断装置１４０の耐久性を向上させる効果を得ることができる。反転板１３８の材料として好適に用いることができる材料としては、銅、銅を主成分とする合金、ニッケル、ニッケルを主成分とする合金等を例示することができる。銅、ニッケルは、アルミニウムよりもクリープ特性に優れ、強度および剛性が高く、疲労耐性が高い金属として知られている。

また、反転板１３８の材料と、反転板１３８に接合する第２導電部材２２の材料とは、いずれも銅であり、同一の材料である。このため、反転板１３８と第２導電部材２２とは、溶接によって容易かつ確実に接続することができる。

また、反転板１３８の材料と、負極電極端子１２ａの材料は、いずれも銅であり、同一の材料である。このため、負極側の通電経路の電気抵抗を小さくすることができる。

また、蓄電装置２によれば、第１導電部材１０ａは、ｚ方向に第２導電部材２２よりも端子取付壁４ａに近い位置で、端子取付壁４ａに沿ってｘ方向に延在しており、ｚ方向に第２導電部材２２よりも端子取付壁４ａに近い接続部１４０ａでタブ８ａと電流遮断装置１４０とを接続する。また、第２導電部材２２は、ｚ方向に第１導電部材１０ａよりも端子取付壁４ａから遠い位置で端子取付壁４ａに沿ってｘ方向に延在して、ｚ方向に接続部１４０ａよりも端子取付壁４ａから遠い接続部１４０ｂで電流遮断装置１４０と負極電極端子１２ａとを接続する。このため、端子取付壁４ａ側にタブ８ａが突出することによって端子取付壁４ａと電極組立体６との間に生じたスペースを利用して電流遮断装置１４０を設置することができ、蓄電装置２を小型化できる。さらに、第１導電部材１０ａと第２導電部材２２を大きく湾曲させるためのスペースを省略できることによっても、蓄電装置２の小型化に寄与できる。また、大きく湾曲させる場合と比較して、第１導電部材１０ａと第２導電部材２２を小さくできるため、蓄電装置２を低コスト化することができる。また、電流遮断装置を収容するために端子取付壁４ａの外側に突出する部分を設ける必要がないため、負極電極端子１２ａ，正極電極端子１２ｂと配線の接続の自由度が向上する。

また、タブ８ａ，８ｂと、電流遮断装置１４０とは、第１導電部材１０ａが延在するｘ方向に、少なくとも一部が重なり合っている。このため、ケース４内のデッドスペースをより小さくすることができ、蓄電装置２のｚ方向の寸法を小型化することができる。

また、第１導電部材１０ａ及び第２導電部材２２は、端子取付壁４ａに平行かつ直線状に伸びている。このため、第１導電部材１０ａ及び第２導電部材２２は加工が容易であり、コスト性に優れ、加工精度を高くできる。

また、蓄電装置２には、ケース４の端子取付壁４ａの内壁に平行に当接する板状の絶縁部材３４ａ，３４ｂが設けられている。このため、ケース４との絶縁性を確保しながら電流遮断装置１４０とタブ８ａ，８ｂを可能な限りケース４の端子取付壁４ａに近接させ、ケース４の端子取付壁４ａと電極組立体６の間の距離を短くすることができ、蓄電装置２の小型化により寄与できる。さらに、第１導電部材１０ａは、板状の絶縁部材３４ａに当接する状態で配置されているため、電流遮断装置１４０やタブ８ａがケース４に対して振動することを防止することができる。

また、タブ８ａ，８ｂは、端子取付壁４ａに略平行なｙ方向に折り曲げられ、端子取付壁４ａに略平行な平坦部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、タブ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（ｚ方向）の寸法を小型化することができる。

また、負極電極端子１２ａと、電流遮断装置１４０と、タブ８ａが、ケース４の端子取付壁４ａから平面視したときに、互いにオフセットして配置されており、負極電極端子１２ａと、電流遮断装置１４０と、タブ８ａは、第１導電部材１０ａが延在するｘ方向に重なり合っている。また、本実施例の蓄電装置２では、タブ８ａの上端部が電流遮断装置１４０の下端部よりもケース４の端子取付壁４ａに近い位置に配置されている。このような構成とすることによって、従来はデッドスペースとなっていた負極電極端子１２ａの側方や電流遮断装置１４０の側方の空間を有効に活用し、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）

上記の実施例では、ケースが略直方体形状の箱型部材である場合について説明したが、ケースは例えば略円筒形状の箱型部材であってもよい。

また、上記の実施例では、第１導電部材１０ａがタブ８ａの平坦部１８ａと絶縁部材３４ａの間に挟み込まれている場合について説明したが、これ以外の構成とすることもできる。例えば平坦部１８ａを絶縁部材３４ａに当接させて、第１導電部材１０ａを平坦部１８ａの下側に当接させてもよい。あるいは、平坦部１８ａを絶縁部材３４ａに当接させて、第１導電部材１０ａを平坦部１８ａの中に挿入してもよい。タブ８ｂ、第３導電部材１０ｂおよび絶縁部材３４ｂの関係についても同様である。

また、電流遮断装置１４０に替えて、図６に示すような電流遮断装置２４０を用いてもよい。電流遮断装置２４０は、保護板１７０を備えている点において電流遮断装置１４０と相違しており、その他の構成は、電流遮断装置１４０と同様であるため、同一の参照番号を付して説明を省略する。図６に示すように、電流遮断装置２４０では、反転板１３８の下方に絶縁性の保護板１７０が設けられている。保護板１７０は、絶縁性のブラケットの下面に固定されている。保護板１７０は、反転板１３８と電極組立体６（図１を参照）の間に配置されている。そのため、電極組立体６が電流遮断装置２４０に接触しても、反転板１３８が誤動作することを防止することができる。ケース４の内圧が所定レベル未満のとき（例えば、ケース４の内圧が正常のとき）に、電極組立体６と正極電極端子１２ｂの間の通電経路が遮断されることを防止することができる。また、保護板１７０が絶縁性であるため、反転板１３８と電極組立体６とが接触して短絡することを防止できる。なお、保護板１７０には貫通孔１７２が設けられている。そのため、ケース４の内圧が所定レベルを超えて上昇したときに、圧力が反転板１３８の部分１３８ａに加わることが妨げられることはない。

また、上記の実施例では、電流遮断装置１４０，２４０は、接合部を有する反転板の一方の面がケース内の圧力に晒されており、ケース内の圧力が上昇し、この反転板の両面における圧力差が所定値以上となった場合に反転するものであったが、これに限られない。例えば、図７，８を用いて下記に説明する電流遮断装置３４０のように、接合部３３３を有する第１反転板３３０（変形板の一例）は、ケース内の圧力が上昇したときに反転する第２反転板３４２（変形板の一例）が加える荷重を受けて反転してもよい。また、接合部において反転板と接合する被接合部材（第１導電部材又は第２導電部材）は、電流遮断時に破断されず、反転板と剥離するものであってもよい。なお、下記の図７，８に係る変形例の説明においては、実施例１の蓄電装置２と相違する部分のみを説明し、蓄電装置２と同様の構成については重複説明を省略する。

図７に示すように、電流遮断装置３４０は、第１反転板３３０と、第２反転板３４２と、支持部材３６０，３７０と、Ｏリング３７１とを備えている。電流遮断装置３４０には、第１導電部材１０ａの負極電極端子１２ａ側（図１に示す、ｘ軸の負方向）の端部である内側部分３５０と、第２導電部材２２のタブ８ａ側（図１に示す、ｘ軸の正方向）の端部である内側部分３２０とが挿入されている。負極電極端子１２ａ側から、電極組立体６側に向かう方向（ｚ軸の負方向）に、内側部分３５０，第１反転板３３０、内側部分３２０、第２反転板３４２がこの順で配置されている。第１反転板３３０は、電流遮断装置３４０の内部に収容されており、第２反転板３４２の下面（ｚ軸の負方向側の面）は、ケース４の電極組立体６側の圧力に晒されている。第１反転板３３０と内側部分３２０との間には、Ｏリング３７１が挟持されている。

支持部材３６０とケース４の端子取付壁４ａとの間は絶縁部材３４ａによって電気的に絶縁されている。支持部材３７０は、絶縁性であり、樹脂モールドで成形され、断面が略Ｕ字状でリング状に形成されている。支持部材３７０の略Ｕ字状の内面でもって、第１反転板３３０，第２反転板３４２の外周部、Ｏリング３７１及び内側部分３２０，３５０の外周部の外周部を覆うとともにこれらの部材を積層状に挟着し、一体的に保持している。支持部材３６０は、ステンレス製のカシメ部材であり、支持部材３７０の外面を被覆して、密封及び保持を確実なものとしている。

第１反転板３３０及び第２反転板３４２は、薄板、例えば、銅を材料とするダイアフラムからなり、支持部材３７０によって、外周部において固定されるとともにケース４内の電極組立体６側とシールされている。第１反転板３３０及び第２反転板３４２は、それぞれ、中央部３３０ａ，３４２ａと、周辺部３３０ｂ，３４２ｂとを有している。中央部３３０ａ，３４２ａは、ｚ軸に略垂直な円盤状であり、周辺部３３０ｂ，３４２ｂは、中央部３３０ａ，３４２ａを取り囲む曲面状である。第２反転板３４２の中央部３４２ａには、内側部分３２０の側に向けて突出する凸部３４３が設けられている。凸部３４３は、筒形状をなしており、凸部３４３の内側部分３２０側の表面は絶縁部材３４４によって覆われている。

内側部分３２０及び内側部分３５０は、それぞれ、中央部３２０ａ，３５０ａと、周辺部３２０ｂ，３５０ｂとを有している。中央部３２０ａ，３５０ａは、薄く形成されており、周辺部３２０ｂ，３５０ｂは、それぞれ中央部３２０ａ，３５０ａに向かって徐々に薄くなっている。このように、内側部分３２０及び内側部分３５０は全体として上方に窪んだ凹部を有しており、第１反転板３３０及び第２反転板３４２が反転するための空間を形成している。

第１反転板３３０は、その周辺部３３０ｂの外縁において内側部分３５０と接合して電気的に接続され、その中央部３３０ａの接合部３３３において内側部分３２０と接合され、溶接によって固定されている。周辺部３３０ｂの外縁と内側部分３２０との間はＯリング３７１によって絶縁されている。第１反転板３３０と内側部分３２０とは、接合部３３３のみにおいて電気的に接続されている。電流遮断装置３４０の内側では、負極側の通電経路は、この順で直列に接続された、内側部分３５０、第１反転板３３０、内側部分３２０によって接続されている。なお、第２反転板３４２は、その周辺部３４２ｂの外縁において内側部分３２０と接合して電気的に接続されているが、これらは電気的に接続されていなくてもよい。

接合部３３３は、第２反転板３４２の凸部３４３の上方に位置しており、接合部３３３の周囲の下方に位置する中央部３２０ａの下面には、刻印部３２２が形成されている。破断し易いように刻印部３２２において中央部３２０ａは薄くなっている。

ケース４内の圧力が上昇すると、第２反転板３４２の上面側が下面側に対して負圧となる。第２反転板３４２の上面側と下面側の圧力差が所定値以上になると、図８に示すように、第２反転板３４２はｚ方向に反転し、凸部３４３が中央部３２０ａに向かって移動する。凸部３４３は、絶縁部材３４４を介して中央部３２０ａの下面に当接し、荷重を加える。これによって、刻印部３２２において中央部３２０ａが破断され、接合部３３３に接合する部分が内側部分３２０から分離され、さらに、第１反転板３３０が反転して内側部分３２０から離間する。図７に示す蓄電装置２の通常動作時において、第１反転板３３０と内側部分３２０とは接合部３３３のみにおいて電気的に接続されていたため、図８に示すように接合部３３３に接合する部分が内側部分３２０から分離されて第１反転板３３０が内側部分３２０から離間することによって、第１反転板３３０と内側部分３２０との通電が遮断される。その結果、第１導電部材１０ａと第２導電部材２２との電気的接続が遮断されて、負極側の通電経路が遮断される。

また、電流遮断装置１４０，２４０、３４０に替えて、図９に示すような電流遮断装置５４０を用いてもよい。電流遮断装置５４０は、保護板５７０を備えている点において電流遮断装置３４０と相違しており、その他の構成は、電流遮断装置３４０と同様であるため、同一の参照番号を付して説明を省略する。図９に示すように、電流遮断装置５４０では、第２反転板３４２の下方に絶縁性の保護板５８０が設けられている。保護板５８０は、第１反転板３３０，第２反転板３４２の外周部、Ｏリング３７１及び内側部分３２０，３５０とともに、支持部材３６０，３７０に支持されている。保護板５８０は、第２反転板３４２と電極組立体６（図１を参照）の間に配置されている。そのため、電極組立体６が電流遮断装置５４０に接触しても、第２反転板３４２が誤動作することを防止することができる。ケース４の内圧が所定レベル未満のときに、電極組立体６と正極電極端子１２ｂの間の通電経路が遮断されることを防止することができる。また、保護板５８０が絶縁性であるため、第２反転板３４２と電極組立体６とが接触して短絡することを防止できる。なお、保護板５８０には貫通孔５８２が設けられている。そのため、ケース４の内圧が所定レベルを超えて上昇したときに、圧力が第２反転板３４２の凸部３４３に加わることが妨げられることはない。

また、上記の実施例では、電流遮断装置１４０，２４０，３４０，５４０は、変形板としてはケース内の圧力が上昇したときに反転する反転板により具体化したが、これに限られない。変形板としては、ケース内の圧力が上昇したときに、その圧力を受けて変形し、通電経路を遮断するものであればよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、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。また、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、出願時の請求項に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の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 蓄電装置
４ ケース
６ 電極組立体
８ａ，８ｂ タブ
１０ａ，１０ｂ 第１導電部材
１２ａ 負極電極端子
１２ｂ 正極電極端子
１８ａ，１８ｂ 平坦部
２２ 第２導電部材
２２ａ 開口
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 絶縁部材
１３６ ブラケット
１３８ 反転板
１３８ａ 部分
１３３，３３３ 接合部
１４０，２４０，３４０，５４０ 電流遮断装置
１４０ａ，１４０ｂ 接続部
１７０，５８０ 保護板
１７２，５８２ 貫通孔
３２０，３５０ 内側部材
３２２ 刻印
３３０ 第１反転板
３４２ 第２反転板
３４３ 凸部
３６０，３７０ 支持部材
３７１ Ｏリング

Claims (5)

1. ケースと、
   前記ケース内に収容され正極及び負極を備える電極組立体と、
   前記ケースの端子取付壁に設けられる負極電極端子および正極電極端子と、
   前記ケース内に収容され前記電極組立体の負極と電気的に接続された第１導電部材と、
   前記ケース内に収容され前記負極電極端子と電気的に接続された第２導電部材と、
   前記ケース内に収容され前記電極組立体の正極および前記正極電極端子と電気的に接続された第３導電部材と、
   前記ケース内に収容され前記第１導電部材と前記第２導電部材との間に直列に接続して、前記電極組立体から前記負極電極端子までの通電経路を接続または遮断する電流遮断装置とを備え、
   前記電流遮断装置は、前記第１導電部材及び前記第２導電部材と電気的に接続されて前記通電経路の一部を構成する変形板を含み、
   前記変形板は、前記第１導電部材もしくは前記第２導電部材のいずれか一方である被接合部材と接合して前記通電経路を接続する接合部を有し、前記ケース内の圧力が上昇したときに変形して前記被接合部材と離間して前記通電経路を遮断し、
   前記変形板の材料は、クリープ特性と疲労耐性との少なくともいずれか一方が、アルミニウムよりも高く、かつ、負極電位でリチウムと合金化しない材料である、リチウム系の蓄電装置。
2. 前記変形板の材料は、銅、銅を主成分とする合金、ニッケル、ニッケルを主成分とする合金のうちのいずれか１つである、請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記変形板の材料と、前記被接合部材の材料とは、同一の材料である、請求項１または２に記載の蓄電装置。
4. 前記変形板の材料は、前記負極電極端子の材料と同一の材料である、請求項３に記載の蓄電装置。
5. 前記蓄電装置は二次電池である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
   

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