JP2015106491A - 安全弁付き二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】極板群がガス抜き孔を塞ぐという事態を解決して、安全弁の適正作動を確保するようにした安全弁付き二次電池を提供する。【解決手段】容器本体２の開口部を蓋体３により密閉してなる容器と、容器内に収納され、かつ正極と負極との間にセパレータ１６を介装して渦巻状に捲回された極板群４と、蓋体３に設けられ容器内が所定圧下にあると該蓋体３に設けたガス抜き孔７を塞ぐ安全弁８と、蓋体３に支持された上で外端が外部に突出し内端が極板群４の正極または負極のいずれか１つの端面に電気的に接続される極端子５、６と、ガス抜き孔７と極板群４に挟まれた領域に配備され容器本体２に両端部が支持されるガス抜き孔確保部材３０と、を備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、正極と負極とを電解質を間にして積層し渦巻状に捲回された極板群を備える安全弁付き二次電池に関する。

近年、車両、特に、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）では、車両の電源として用いられている電池、特に二次電池のエネルギー密度の向上を図る研究開発が進められている。中でも、非水電解質二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池）は、従来の水系電解液二次電池である鉛電池、ニッケルカドミウム電池と比較して大きなエネルギー密度が得られるため、電池の高容量化を図るべく、その改良が進められている。
ここでハイブリッド自動車や電気自動車では、二次電池の大出力、大容量化が要求されており、数十あるいは数百の単位電池の集合によって組電池を構成して使用される傾向にある。

ところで、この非水電解質二次電池は、過充電や短絡あるいは外部からの加熱、車両衝突時の外力による容器変形等が原因で、極板群が化学反応を起こしてセル内部で水素ガスや、それ以外のガスが発生する可能性がある。このガスの大量発生が起きると、電池内圧力が異常に上昇して容器自体の膨張を生じ、搭載性不良や外観不良を起こし、破損の可能性もある。たとえば、車両電源として多数並列配備される角形二次電池の場合、容器自体の膨張は実装密度の観点からも問題が生じる可能性がある。
そこで、一般に二次電池においては、過充電や短絡、衝突時の外力による容器変形、加熱等により発生するガスを外部に放出するように安全弁防爆装置が備えられている。
例えば、特許文献１には、正極と負極との間にセパレータを介装して渦巻状に捲回された極板群が電池容器内に電解液と共に収容され、この電池容器の上部開口部が防爆機能及び正極端子機能を兼ねる蓋部材で閉鎖されている技術が開示されている。ここで蓋部材は電極の一部を成し、これがリードを介して極板群と連結されている。蓋部材は中央に円形のガス抜き孔を有し、ガス抜き孔を弾性弁体からなる安全弁で閉鎖している。安全弁は電池容器内に極板群や非水電解質を所定内圧以下の状態で密閉保持しており、この安全弁が端子キャップにより蓋部材の上面に配備されている。

更に、特許文献２は、電池容器の開口部を閉鎖する蓋部材の一部にガス抜き孔を設け、これを安全弁としての水素ガスを選択的に透過させる弁膜で塞ぐよう構成されている。ここでの弁膜は非水電解質二次電池の初充電等において発生した水素ガスを通過させて放出し、その後の過充電や短絡あるいは外部からの加熱等が原因でセル内部で水素ガスが所定内圧を上回ると破断し、容器自体の破裂を防止している。

特開平８−１５３４９６号公報 特開２００４−２２８０１９号公報

しかし、特許文献１や特許文献２の二次電池では、電池容器に設けた極板群が過度の加熱等により発生したガス圧の過度の増加により膨張したり、電池容器自体が落下等により過度の衝撃を受けたり、過度の外力を受けた際に電池容器が変形して極板群が移動する。この際、極板群や帯状のリードがガス抜き孔の内側の開口対向域に移動してしまうと、ガス抜き穴が塞がれた状態に陥る。すると、安全弁が適正作動できず、二次電池の内部圧力の上昇を抑制できないという問題が生じてしまう。
ここで、特許文献１では、蓋部材のガス抜き穴の内側の外周縁より所定量離れた部位に円形突起を複数突設し、これによりリードのガス抜き穴に向かう移動を抑えて、ガス抜き孔の閉鎖を防止している。

しかし、特許文献１の場合であっても、極板群の過加熱によるガス発生により電池容器内部（セル内部）で水素ガスの発生が進み、あるいは、極板群を収納する電池容器が過度の衝撃を請けて変形等を生じた際に極板群が移動する。この場合、極板群が移動することで押圧力が帯状のリードに伝わり、リードが円形突起の上端にあたり、その際、破断が生じ易い。このリードが円形突起に突き刺さる状態となると、これがガス抜き穴に達し、このガス抜き孔を閉鎖する状態に陥る。この状態に達すると、安全弁が適正作動できず、二次電池の内部圧力の上昇を抑制できず、極電池の膨張を引き起こし、破裂や、搭載性不良を引き起こすという問題が生じてしまう。

本発明は、上述の問題点に着目してなされたもので、極板群がガス抜き孔を塞ぐ、という事態を解決して、安全弁の適正作動を確保するようにした安全弁付き二次電池を提供することにある。

本願請求項１の発明は、容器本体の開口部を蓋体により密閉してなる容器と、前記容器内に収納され、かつ正極と負極との間にセパレータを介装して渦巻状に捲回された極板群と、前記蓋体または容器本体に設けられ前記容器内が所定圧以下にあると該蓋体または容器本体に設けたガス抜き孔を塞ぐ安全弁と、前記蓋体に支持された上で外端が外部に突出し内端が前記極板群の正極または負極のいずれか１つの端面に電気的に接続される極端子と、前記ガス抜き孔と前記極板群に挟まれた領域に配備され前記容器本体に両端部が支持されるガス抜き孔確保部材と、を備えたことを特徴とする。

本願請求項２の発明は、請求項１記載の安全弁付き二次電池において、前記ガス抜き孔確保部材は、前記ガス抜き孔の内側開口対向域と中央部が対向し両端部が容器本体に支持される棒状部材として形成された、ことを特徴とする。

本願請求項３の発明は、請求項１記載の安全弁付き二次電池において、前記ガス抜き孔確保部材は、前記ガス抜き孔の内側開口対向域と中央部が対向し両端部が容器本体に支持される枠形部材として形成された、ことを特徴とする。

本願請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の安全弁付き二次電池において、前記安全弁は前記蓋体に設けたガス抜き孔を塞ぎ、前記ガス抜き孔確保部材は前記蓋体の内面に取付けられる、ことを特徴とする。

本願請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の安全弁付き二次電池において、前記安全弁は前記容器本体に設けたガス抜き孔を塞ぎ、前記ガス抜き孔確保部材は前記容器本体の内面に取付けられる、ことを特徴とする。

本願請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一つに記載の安全弁付き二次電池において、前記蓋体には外端が外部に突出し内端が前記極板群の正極の端面に電気的に接続される正極端子と、前記外端が外部に突出し内端が前記極板群の負極の端面に電気的に接続される負極端子とが支持された、ことを特徴とする。

本願請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか一つに記載の安全弁付き二次電池において、前記容器本体は前記矩形の開口部を有する扁平直方箱体として形成され、前記極板群は扁平直方体の渦巻状に捲回されて前記容器本体に収容される、ことを特徴とする。

請求項１の発明は、ガス抜き孔と極板群に挟まれた領域に容器本体に両端部が支持されるガス抜き孔確保部材が支持されているので、容器本体の外力による変形や過加熱により極板群が膨張し、移動しても、極板群のガス抜き孔の内側開口対向域への移動をガス抜き孔確保部材が阻止して極板群がガス抜き孔を塞ぐことを防止できるので、容器内部が所定圧を上回ると安全弁が確実にガス抜き作動できる。

請求項２の発明は、棒状部材の中央部が内側開口対向域と対向するので、この部位が極板群の内側開口対向域への移動を阻止して極板群がガス抜き孔を塞ぐことを防止でき、一本あるいは複数本を並列配備してより効果を増すことができる。

請求項３の発明は、枠形部材の中央部が内側開口対向域と対向するので、この部位が極板群の内側開口対向域への移動を阻止して極板群がガス抜き孔を塞ぐことを防止でき、格子部を備える枠形部材としてより効果を増すことができる。

請求項４の発明は、蓋体にガス抜き孔とそれを塞ぐ安全弁を設け、その蓋体内面にガス抜き孔の内側の開口対向域を覆うガス抜き孔確保部材を設けたので、容器内が所定圧を上回ると安全弁が確実にガス抜き作動できる。

本願請求項５の発明は、容器本体にガス抜き孔とそれを塞ぐ安全弁を設け、その容器本体内面にガス抜き孔の内側の開口対向域を覆うガス抜き孔確保部材を設けたので、容器内が所定圧を上回ると安全弁が確実にガス抜き作動できる。

請求項６の発明は、蓋体内面で正極端子と負極端子に干渉しない位置である両極端子間にガス抜き孔及びガス抜き孔の内側の開口対向域を覆うガス抜き孔確保部材が設けられるので、このガス抜き孔確保部材が極板群の侵入を阻止でき、容器が外力を受けて変形したり、過加熱により極板群が膨張したりしても、安全弁への容器内の圧力伝達機能を確保でき、安全弁が確実にガス抜き作動できる。

請求項７の発明は、扁平直方体の渦巻状に捲回された極板群を扁平矩形缶状体をなす容器本体に収容してなる容器を用いるので、これを複数重ねて所定の収容域に多数の単位電池をコンパクトに収容でき、車両等の電源として用いる際に実装密度を高めることができる。

本発明の第１実施形態としての安全弁付き二次電池の斜視図である。 図１の安全弁付き二次電池中の断面Ｄ１−Ｄ１線での縦面断面図である。 図１の安全弁付き二次電池の蓋アセンブリと接続板とを接合した電極アセンブリと、極板群と、容器本体との分解斜視図である。 図１の安全弁付き二次電池で用いる蓋体の下方のガス抜き孔確保部材の平面で、（ａ）は第１実施形態、及び変形例の場合を示し、（ｂ）は第２実施形態の場合を示す。 本発明の第１、第２実施形態としての安全弁付き二次電池で用いる安全弁と蓋体の下方のガス抜き孔確保部材の変位を説明する側断面図である。 図１の安全弁付き二次電池で用いる極板群の拡大斜視図である。 本発明の第３実施形態としての縦巻き式極板群を備えた安全弁付き二次電池を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）はガス抜き孔確保部材の平面図である。 本発明の第４実施形態としての容器本体側部に安全弁を備えた安全弁付き二次電池を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）中のＥ１−Ｅ１線の側断面図である。

以下、本発明を適用した安全弁付き二次電池を説明する。
本発明は、要するに、ガス抜き孔の容器内側の開口対向域に極板群が膨張や移動により侵入し、このガス抜き孔を塞ぎ、安全弁のガス抜き作動が適正になされない事態に陥ることを防止できるよう、ガス抜き孔確保部材を用いた点が特徴になっている。
本発明の特徴について、以下の実施形態及び変形例等を用いて説明する。なお、実施形態及び変形例等に亘り、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより、以後の説明を省略する。

図１は本発明の適用される第１実施形態としての安全弁付き二次電池１を示し、これは不図示の車両の電池パック内に配備される組電池を構成する多数の単電池（電池セル）のうちの一つを成す。
本実施形態１にかかる二次電池１の電池容器１０１は、アルミニウム製の容器本体２及び容器本体２の開口部２０１（図３参照）を閉鎖する蓋体３を有する。
このうち、容器本体２は矩形の開口部２０１を有する扁平直方箱体であり、内部に極板群４を収容し、容器本体２と極板群４との間には、樹脂からなり、Ｕ字に折り曲げた絶縁フィルム（図示しない）が介在させてある。図３に示すように、蓋体３は矩形板状であり、容器本体２の開口部２０１を閉塞して、容器本体２に対して溶接される。
蓋体３には外端が外部に突出し、内端が極板群４の正極や負極の端面に電気的に接続される２つの極端子５、６が貫通し、支持される。

蓋体３には、内端が極板群４の未塗工部である正極４０１（図３、６参照）の端面に電気的に接続される正極端子５と、内端が極板群４の未塗工部である負極４０２（図３、６参照）の端面に電気的に接続される負極端子６とが支持される。
正極端子５と負極端子６は蓋体３の長手方向に互いに離れて、蓋体３の左右端近傍に支持され、それらの間の中間位置には、ガス抜き孔７（図２参照）が貫通するよう形成される。そのガス抜き孔７の外側部位には安全弁８がガス抜き孔７を閉鎖するように装着される。更に、ガス抜き孔７の容器内側（本体内側）と対向する内側開口対向域ｅ１（図２参照）には該内側開口対向域の流動性を保持した状態でこの内側開口対向域ｅ１への極板群の侵入を阻止するガス抜き孔確保部材７０を備えるが、この点は後述する。

図５に示すように、ガス抜き孔７の内面には、孔径が二段階で変化するように段差部７０１が設けられている。このガス抜き孔７の大径部側である下方側（収容室対向側）から円形の弁膜状の安全弁８が差し込み装着される。その上で、安全弁８の周縁部が蓋体３の段差部７０１とガス抜き孔７内に圧入される弁膜支持具１２との間に挟持される。弁膜支持具１２は例えば、ステンレス、ニッケル、ニッケル合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等の金属から形成することができる。

安全弁８の素材を成す弁膜は水素ガスを外部に放出させることができ、しかも、ガス抜き孔７を閉塞することで、水素ガス以外の物質（例えば、非水電解液）が外部に漏れ出すのを抑える特性を有したものが採用される。ここでの安全弁８は、初充電時の水素ガス発生による内圧上昇を抑制できる。更に、過充電や短絡あるいは外部からの過熱等が原因で非水電解質の分解反応が多量に生じ、多量の水素ガスやそれ以外のガス（例えば、炭酸ガス）が発生した場合に、所定の電池内圧に達した時点で安全弁８が破断して、二次電池１自体の破裂を防止できる。なお、図１、２に示す安全弁８の形状を円形にした例を説明したが、ガス抜き孔７の形状は特に限定されず、例えば、楕円形、矩形等にすることができる。

なお、図１に示した安全弁８のように水素ガスを通過させる弁膜に代えて、所定内圧で破断するのみの機能の弁膜からなるように構成してもよく、この場合は、構成の簡素化を図れる。更に、ガス抜き孔７を弾性弁体で閉鎖し、電池内圧が所定圧以内にある間は閉塞する構成としてもよく、この場合、特許文献１の弾性弁体（図１０参照）を採用してもよい。

図１の極板群４に含まれる電解液は非水電解液が採用される。
非水電解液としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを、体積比でＥＣ：ＥＭＣ＝３：７に調整した混合有機溶媒に、溶質としてＬｉＰＦ_６を添加し、リチウムイオンを１ｍｏｌ／ｌの濃度とした非水電解液を使用できる。
図６に示すように、極板群４は、帯状の正極を成す正電極板１４と負極を成す負電極板１５との間に、帯状のセパレータ１６を介装して扁平形状に捲回されてなる横向きの捲回型である。この極板群４が電池容器１０１に収容されることでリチウムイオン二次電池１を構成している。

ここでの正負極板１４、１５はセパレータ１６を挟んで重ねられる。
正負極板１４、１５は正負極集電箔上に活物質合剤を塗布して構成される。図６は活物質合剤を塗布した塗工部での状態を示している。捲回軸方向（図６中で横幅方向）の両端部の各々には、活物質合剤を塗布しない金属箔の露出部である未塗工部である正極１４１、負極１５１が形成される。正極１４１、負極１５１は、互いが極板群４の捲回軸方向の反対位置にそれぞれ形成されている。
正極活物質としてマンガン酸リチウム等のリチウム含有遷移金属複酸化物を含む正極活物質合剤が使用される。負極活物質としてリチウムイオンを可逆に吸蔵、放出可能な黒鉛等の炭素材を含む負極活物質合剤が使用される。

更に、帯状のセパレータ１６はポリエチレン・ポリプロピレン・不織布等の正負極の直接接触を防ぎ、イオンを通すことのできる多孔質材からなり、正電極板１４と負電極板１５との間に介在して、これらを離間させている。このセパレータ１６には、全体に非水電解液が含浸させてある。
図６に示す正負極板１４、１５とセパレータ１６の捲回が終了すると、極板群４の最外表面を覆うセパレータ１６の巻き終わり端縁１６２がその全幅に渡りテープ等で直下周面のセパレータ１６に固着される。

次に、図１〜３を参照して、正極端子５側の正極接続板５０１と、負極端子６側の負極接続板６０１について説明する。
図１、３に示すように、電池蓋３の一端側に、内端が極板群４の正極４０１に電気的に接続される正極端子５が、他端側に、内端が極板群４の負極４０２に電気的に接続される負極端子６が配備される。
正負極接続板５０１、６０１は左右対称に同様に構成されているので、ここでは接続板６０１のみを代表的に詳述し、接続板５０１側は符号５に添え字を同様に加えて同様部位を同様の添え字を付して表示し、重複説明を略す。

図３に示すように、接続板６０１は、電池蓋３の内面に沿う基部６０２と、基部６０２から略直角に曲がって、容器本体２の幅狭側部２０２に沿って底面２０３に向かって極板群４の下部近傍まで長く伸びる側面部６０３とを備える。側面部６０３は基部６０２と同幅の上部６０３１とその下方の比較的幅の広い下部６０３２から成る。上部は後述の一対のガス抜き孔確保部材７０に挟まれた状態（図２参照）で容器本体２内に収容されるよう比較的幅が狭く形成される。
下部６０３２は一方の縦縁部を極板群４に向かって、すなわち、容器本体２の幅広側部２０４に沿って略直角に曲がる一方の接合片６０４を屈曲形成する。なお、一方の接合片６０４と側面部６０３とは断面Ｌ字形状の一体構造であり、強度、剛性が大きくなるように形成されている。
ここで、図３に示すように、電池蓋３と極板群４とが組みつけられることで電極アセンブリ１８が形成される。

図３に示すように、極板群４はその未塗工部である負極４０２の二箇所に接合部６０４Ｐ、６０４Ｐ（図１、３参照）が重ねられ、互いに超音波溶接によって接合され、一体的される。同様に、他方の接合片５０４は、極板群４の未塗工部である正極４０１の二箇所に一対の接合部５０４Ｐ、５０４Ｐ（図１参照）が重ねられ、互いに超音波溶接によって接合されている。
ここで、極板群４を電池蓋３と一体化して電極アセンブリ１８を作成するにあたり、左右の未塗工部である正極、負極４０１、４０２は平面的に潰され（不図示）、これらの重合束部が対向する正負極接続板５０１、６０１に電気的に接続される。

このような横向きで扁平形状を成す極板群４は、下部を底面２０３に向けて開口部２０１から容器本体２内に挿入され、電池蓋３で封止されて扁平直方体状の空間内に収納される。
容器本体２内に挿入された極板群４は、その上部がガス抜き孔７の形成された電池蓋３の内面に対して隙間ｔ１（図２参照）を隔てて対向配備される。この電池蓋３の内面と極板群４に挟まれた隙間ｔ１から成る領域にガス抜き孔確保部材７０が配備される。

図４（ａ）に示すように、平面視で互いに並列配備の２本のガス抜き孔確保部材７０は、互いの中央部７０２での間隔がｂ１を成し、この中央部７０２が平面視でガス抜き孔７の一部に重なるように対向配備される。これにより、ガス抜き孔７の内側開口対向域ｅ１への極板群４の侵入を阻止するよう機能する。更に、２本のガス抜き孔確保部材７０の両端部７０１は容器本体２の内壁にブラケット２０５を介して一体的に取り付けられる。このガス抜き孔確保部材７０は断面矩形で長尺の棒状部材として形成され、その両端部７０１が容器本体２の幅狭側部２０２の内側の内壁面に溶着されたブラケット２０５に載置される。

ブラケット２０５は断面Ｌ字形の直状片で縦向きの基部２０６が容器本体２の内壁面に溶着され、載置部２０７が水平方向に延設されている。更に、載置部２０７の両端側近傍部はその一部がそれぞれ折り返されて、両端部７０１の係止用の窪みｆ１に係止される爪部２０８を形成している。なお、２本のガス抜き孔確保部材７０及び左右のブラケット２０５は同様の形状をとるように構成されている。
ここで、棒状部材であるガス抜き孔確保部材７０は一対あり、これらが極板群４の内側開口対向域への移動を阻止するが、場合により、簡素化を図るため、１本のみで構成してもよい。

次に、二次電池１の組み立て手順を説明する。
図３に示すように、極板群４を用意し、その正極（未塗工部）４０１を電池蓋３側の正極端子５の他方の接合片５０４に重ね、超音波溶接によって接合する。同様に、反対側の負極（未塗工部）５０２を負極端子６の他方の接合片６０４に重ね、超音波溶接によって接合する。これにより一体化された電極アセンブリ１８は容器本体２の開口部２０１より底面２０３に向けて開口部２０１から容器本体２内に挿入される。この際、開口部２０１に正負極接続板５０１、６０１の上部５０３１、６０３１の下部が達すると、図３に２点鎖線で示すように、上部５０３１、６０３１の前後隙間から各ガス抜き孔確保部材７０が差し込まれる。

これら各ガス抜き孔確保部材７０の両端部７０１は容器本体２内の左右のブラケット２０５に載置された上で爪部２０８により一体的に取り付けられる。この場合、例えば、図４（ａ）に示すように、２本のガス抜き孔確保部材７０は相互に並列配備され、隙間ｂ１を介して、ガス抜き孔７の一部に平面視で重なるように対向配備される。
次いで、電池蓋３と一体の正負極接続板５０１、６０１が容器本体２内に押し込まれ、一対のガス抜き孔確保部材７０間で、上部５０３１、６０３１が下方に移動し、次いで、開口部２０１を電池蓋３が閉鎖し、両者は溶着され密封される。
この組み付けにより、図１、２に示すように、容器本体２の扁平直方体状の空間内に扁平形状を成す極板群４が挿入され、容器本体２の内壁面に対して、所定間隔を保持して支持される。

ここで、電池蓋３の下面と極板群４の上面とが隙間ｔ１（図２参照）を隔てて対向配備される一対のガス抜き孔確保部材７０は、平面視でガス抜き孔７の一部に重なるよう配置される。更に、一対のガス抜き孔確保部材７０はガス抜き孔７からは下方に所定量ｔｓだけ離れて配備される。しかも、２本のガス抜き孔確保部材７０は相互に隙間ｂ１（図４（ａ）参照）を介して並列配備され、ガス抜き孔７の内側開口対向域域ｅ１の流動性を保って対向配備される。
このように組み立てられた二次電池１は、この後、不図示の作業穴から内部の圧力、非水電解液等の充填作業ののち、作業穴が密閉され、組立完成となる。

次に、このような、安全弁付き二次電池１が通常使用時にある場合の挙動を説明する。
この場合、図５に示すように、電池容器１０１の内部の内圧は定常域にあり、安全弁８が閉鎖状態にある。この際、安全弁８を成す弁膜は充放電時に極板群４が発する水素ガスを外部に放出させ、それ以外の発生ガスを封じている。ここで、所定の弁膜が破断する破断圧に達しない間は、安全弁８が電池容器１０１の内部を閉じ、非水電解液等の流出を防止する。
一方、二次電池１が落下したり、電池容器１０１が外力を受けて変形したり、あるいは過充電等で過加熱されて極板群４が膨張したとする。この場合、図５に２点鎖線で示すように、電池容器１０１の内部の極板群４が移動して、電池蓋３の内面に向けて移動する。

この際、極板群４が移動したとしても、枠状部材である一対のガス抜き孔確保部材７０の下面に極板群４の上部が当たるので、それ以上に内側開口対向域ｅ１に極板群４が移動することが阻止される。この様な状態では、ガス抜き孔７が内側開口対向域ｅ１を通して電池容器１０１の内部との流動性を保持できる。
このため、極板群４が移動した上で、更に、極板群４からガス発生が続くとしても、安全弁８が破断圧を上回る内圧を受ける時点で破断してガス抜き孔７より内圧を放出できる。すなわち、安全弁８の作動を確実に行うことができ、電池容器１０１自体が破裂することを防止できる。

更に、図１に示す二次電池１は、扁平矩形缶状体をなす容器本体２に扁平直方体の渦巻状に捲回された極板群４を収容してなる。このような形状の二次電池１を複数重ねて所定の収容域に多数の単位電池をコンパクトに収容することができ、車両等の電源として用いる際に実装密度を高めることができる。
このような二次電池１は、ガス抜き孔確保部材７０の中央部７０２が内側開口対向域ｅ１と流動性を保って対向するので、この部材が極板群４の内側開口対向域への移動を阻止でき、極板群４がガス抜き孔７を塞ぐことを確実に防止できる。更に、棒状のガス抜き孔確保部材７０をここでは２本並列配備して、極板群４の侵入を確実に阻止する効果を得られる。

更に、左右の幅狭側部２０２、２０２間の変形を確実に抑制でき、容器本体２の剛性強化を図れる。更に、ガス抜き孔確保部材７０が棒状であり、構成を簡素化でき、低コスト化に有利である。
上述のところにおいて、ガス抜き孔確保部材７０は直状を成して中央部７０２が内側開口対向域ｅ１と対向している。これに代えて、図４（ａ）に２点鎖線で示すように、２本のガス抜き孔確保部材７０の中央部７０２が両端部７０１側に対して、平面視で、ガス抜き孔７の中央に変位するように形成してもよい。

この第１実施形態の変形例では、２本のガス抜き孔確保部材７０ａの中央部７０２ａが隙間ｂ１より狭いｂ２（＜ｂ１）を介して対向するよう屈曲形成されるが、その他の構成は第１実施形態と同様である。この場合、２本のガス抜き孔確保部材７０ａの中央部７０２ａに対して両端部７０１の幅ｂ３を比較的大きくでき、レイアウト上の自由度が増す。特に、正負極接続板５０１、６０１の上部５０３１、６０３１（図２、３参照）の幅を比較的大きくでき、同部剛性を強化できる。

上述のところにおいて、ガス抜き孔確保部材７０は棒状を成していたが、これに代えて、図４（ｂ）に示すような枠形部材としてガス抜き孔確保部材７０ｂを用いた第２実施形態の二次電池１ｂを構成してもよい。
この二次電池１ｂは第１実施形態と比較して、ガス抜き孔確保部材７０ｂ及びブラッケ２０５ｂの構成が異なるが、それ以外の構成が同一であるため、同一構成部の説明を略し、相違する部材には符号ｂの添え字を付す。
図４（ｂ）に示すように、第２実施形態のガス抜き孔確保部材７０ｂは、容器本体２ｂの前後（紙面上下）の幅広側部２０４、２０４間に配設支持され、平面視で梯子形を成し、容器本体２の内壁面に溶着されているブラケット２０５ｂに支持される。

このガス抜き孔確保部材７０ｂは一対の長手部７０１及び一対の両端部７０２から成る矩形外枠７０１ｂと、その矩形外枠７０１ｂ間を相互に結合する複数の梁状部７０３とを相互に突き合わせて溶着し、はしご状の枠部材として形成している。
ガス抜き孔確保部材７０ｂの長手方向の幅Ｌ１は電池蓋３の正極端子５と負極端子６との間、即ち、正負極接続板５０１、６０１間の間隔よりも小さく形成される。短手方向の幅Ｌ２は互いに対向する前後の幅広側部２０４、２０４の内壁面間の幅より多少短い間隔に形成されている。

一方、ブラケット２０５ｂは断面Ｌ字形の直状片で縦向きの基部２０６ｂが幅広側部２０４ｂの内壁面に溶着され、載置部２０７ｂが容器内方に向けて突き出すよう延設されている。更に、載置部２０７ｂの両端側近傍部はその一部がそれぞれ折り返されて、矩形外枠７０１ｂの両端部７０２ｂには係止用の窪みｆ２に係止される爪部２０８ｂが形成される。

このようなガス抜き孔確保部材７０ｂを有する第２実施形態の二次電池１ｂの組み立て手順を説明する。なお、第１実施形態と重複する組み立て手順の説明は簡略化、あるいは略す。
ここでは、一体化された電極アセンブリ１８を容器本体２の開口部２０１から容器本体２内に挿入する。次いで、開口部２０１に正負極接続板５０１、６０１の上部５０３１、６０３１の下部が達すると、ここで、電池蓋３の下面と極板群４の上面とが隙間ｔ１（図２参照）を隔てて対向する対向域に枠状のガス抜き孔確保部材７０ｂが差し込まれる。

次いで、ガス抜き孔確保部材７０ｂの両端部７０２が左右のブラッケ２０５ｂに載置された上で爪部２０８ｂにより一体的に取り付けられる。この場合、ガス抜き孔確保部材７０ｂは隙間ｔｓ（図５参照）を介して、ガス抜き孔７に平面視で重なるように対向配備され、しかも、複数の梁状部７０３の少なくとも一つがガス抜き孔７に平面視で重なるように対向配備される。
次いで、開口部２０１を電池蓋３が閉鎖し、両者は溶着され密封される。

この組み付けにより、電池蓋３の下面と極板群４の上面との対向域にガス抜き孔確保部材７０ｂが配備される。このガス抜き孔確保部材７０ｂは平面視でガス抜き孔７の一部に重なるよう配置される。しかも、ガス抜き孔７からは下方に所定量ｔｓだけ離れて、２本のガス抜き孔確保部材７０は相互に隙間ｂ１を介して並列配備され、ガス抜き孔７の内側開口対向域ｅ１の流動性を保って対向配備されいる。

このような図４（ｂ）に示す、第２実施形態の二次電池１ｂは、ガス抜き孔７と極板群４に挟まれた領域に、容器本体２ｂにブラケット２０５ｂを介してガス抜き孔確保部材７０ｂが離脱不可に支持されている。このため、容器本体２の外力による変形や過加熱により極板群４が膨張し、移動しても、ガス抜き孔確保部材７０ｂがガス抜き孔７を塞ぐことを防止でき、容器内部が所定圧を上回ると安全弁が確実にガス抜き作動できる。
特に、ガス抜き孔確保部材７０ｂは枠形部材であるため、それ自体剛性が高く、これが容器本体２の前後の幅広側部２０４間の変形を確実に抑制でき、容器本体２の剛性強化を図れる。

上述のところで、二次電池１は扁平矩形缶状体をなす容器本体２に扁平直方体の渦巻状に捲回された極板群４を収容して構成されていたが、図７（ａ）、（ｂ）に示すような実施形態３としての二次電池１ｃを構成してもよい。
ここでは、渦巻状に捲回され縦向きの縦極板群３２４が有底円筒形の円筒電池容器３２５内に非水電解液と共に収容され、この円筒電池容器３２５の上部開口部が円形の蓋部材３２６で閉鎖される。この場合、蓋部材３２６には電極端子３３１が支持され、電極端子３３１の内部がリード３２７を介して極板群３２４の正極と連結されている。極板群３２４の負極は円筒電池容器３２５に電気的に接続されている。

蓋部材３２６はガス抜き孔３２８を有し、同穴を弾性弁体からなる安全弁３２９で閉鎖する。安全弁３２９は電池容器３２５内に極板群３２４や非水電解質を所定内圧以下の状態において密閉保持する。なお、図７（ａ）中の符号３３３は環状のシール材を示し、これにより、電池容器３２５の内部を確実にシールしている。

蓋部材３２６のガス抜き孔３２８の内側の内側開口対向域ｅ１、即ち、蓋部材３２６と極板群３２４との間の領域にはガス抜き孔確保部材３３２が配備される。
このガス抜き孔確保部材３３２は図７（ｂ）に示すように、平面視で十字形に組まれた金属製の一対の梁部材３３２１、３３２１から成る。両梁部材３３２１、３３２１は中央部で十字形に組まれ、各側端縁は屈曲されて接合片ｄ１を延出する。各接合片ｄ１は電池容器３２５の内壁に圧入状態で嵌着され、しかも下方向のずれは電池容器３２５に形成される環状ビードｋ１により防止される。この環状ビードｋ１の上方向には環状のシール材３３３のずれ防止用の環状ビードｋ２が形成されており、これがガス抜き孔確保部材３３２の上方への移動を防止できる。

このような図７（ａ）、（ｂ）の実施形態３としての二次電池１ｃは、そこで用いるガス抜き孔確保部材３３２が実施形態１でのガス抜き孔確保部材７０と同様に極板群３２４の膨出等による変位（図７（ａ）の２点鎖線参照）に対し、これを阻止するよう機能できる。このように、二次電池１ｃは実施形態１での二次電池１と同様の作用効果を得ることができる。
上述のところにおいて、安全弁８や安全弁３２９として、図１に示した安全弁８のように水素ガスを通過させる弁膜に代えて、所定内圧で破断するのみの機能の弁膜からなるように構成してもよく、この場合は、構成の簡素化を図れる。更に、ガス抜き孔７を弾性弁体で閉鎖し、電池内圧が所定圧以内にある間は閉塞する構成としてもよく、この場合、特許文献１の弾性弁体を採用してもよい。

上述のところで、図１の実施形態１の二次電池１は扁平矩形缶状体をなす容器本体２に渦巻状に捲回され、横向きにした極板群４を収容し、開口部２０１を長方形の電池蓋３で閉鎖し、その電池蓋３にガス抜き孔７を形成していた。
これに代えて、実施形態４としての二次電池１ｄを図８（ａ）、（ｂ）に示すように構成してもよい。図８（ａ）、（ｂ）の二次電池１ｄは扁平矩形缶状体をなす容器本体２ｄに渦巻状に捲回され、縦向きにした極板群４ｂを収容する。この場合、容器本体２ｄの開口部２０１ｄを長方形の電池蓋３ｄで閉鎖し、その電池蓋３ｄに正極側端子５ｄと負極側端子６ｄを取付支持する。正極側端子５ｄはその内側端部がリード５０１ｄを介して縦向きの極板群４ｄの上部の正極（不図示）の端面に電気的に接続される。負極側端子６ｄはその内側端部がリード６０１ｄを介して縦向きの極板群４ｄの上部の負極（不図示）の端面に電気的に接続される。

ここで、容器本体２ｄ内の縦向きの極板群４ｄの側方に安全弁８ｄで閉鎖されたガス抜き孔７ｄを形成している。そのガス抜き孔７ｄの内側と対向する内側開口対向域ｅ１の流動性を保持するよう、同内側開口対向域ｅ１を縦向きのガス抜き孔確保部材７０ｄが覆うように構成する。
実施形態４としての二次電池１ｄは、ガス抜き孔確保部材７０ｄが実施形態１の二次電池１のガス抜き孔確保部材７０と方向が縦横相違するのみで、同様の構成を採り、同様の作用効果を発揮できる。この場合、容器本体２ｂの縦幅を比較的小さくできるという利点がある。

以上、上述の各実施形態では車両の電池パック内に配備される組電池を構成する単電池を説明したが、その他の車両の電源装置としても、本発明を同様に適用でき、同様の効果が得られる。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ 二次電池
１０１ 電池容器
２、２ｂ 容器本体
２０１ 開口部
３、３ｂ、３２６ 蓋体
４ 極板群
５、５ｂ 正極端子
６、６ｂ 負極端子
７、７ａ、７ｂ ガス抜き孔
８、８ａ、８ｂ 安全弁
１６ セパレータ
１８ 電極アセンブリ
７０、７０ａ、７０ｂ、３３２ ガス抜き孔確保部材

Claims (7)

1. 容器本体の開口部を蓋体により密閉してなる容器と、
   前記容器内に収納され、かつ正極と負極との間にセパレータを介装して渦巻状に捲回された極板群と、
   前記蓋体または容器本体に設けられ前記容器内が所定圧以下にあると該蓋体または容器本体に設けたガス抜き孔を塞ぐ安全弁と、
   前記蓋体に支持された上で外端が外部に突出し内端が前記極板群の正極または負極のいずれか１つの端面に電気的に接続される極端子と、
   前記ガス抜き孔と前記極板群に挟まれた領域に配備され前記容器本体に両端部が支持されるガス抜き孔確保部材と、
   を備えたことを特徴とする安全弁付き二次電池。
2. 前記ガス抜き孔確保部材は、前記ガス抜き孔の内側開口対向域と中央部が対向し両端部が容器本体に支持される棒状部材として形成された、
   ことを特徴とする請求項１記載の安全弁付き二次電池。
3. 前記ガス抜き孔確保部材は、前記ガス抜き孔の内側開口対向域と中央部が対向し両端部が容器本体に支持される枠形部材として形成された、
   ことを特徴とする請求項１記載の安全弁付き二次電池。
   枠形部材の中央部が内側開口対向域と対向するので、この部位が極板群の内側開口対向域への移動を阻止して極板群がガス抜き孔を塞ぐことを防止でき、格子部を備える枠形部材としてより効果を増すことができる。
4. 前記安全弁は前記蓋体に設けたガス抜き孔を塞ぎ、前記ガス抜き孔確保部材は前記蓋体の内面に取付けられる、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の安全弁付き二次電池。
5. 前記安全弁は前記容器本体に設けたガス抜き孔を塞ぎ、前記ガス抜き孔確保部材は前記容器本体の内面に取付けられる、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の安全弁付き二次電池。
6. 前記蓋体には外端が外部に突出し内端が前記極板群の正極の端面に電気的に接続される正極端子と、前記外端が外部に突出し内端が前記極板群の負極の端面に電気的に接続される負極端子とが支持された、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の安全弁付き二次電池。
7. 前記容器本体は前記矩形の開口部を有する扁平直方箱体として形成され、前記極板群は扁平直方体の渦巻状に捲回されて前記容器本体に収容される、
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の安全弁付き二次電池。

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