JP2015153665A - 電流遮断装置とそれを用いた蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 信頼性の高い電流遮断装置を実現する技術を提供する。【解決手段】 電流遮断装置５０は、第１通電部材３０と、第２通電部材８８と、絶縁部材９４と、第３通電部材８０を備えている。第１通電部材３０は、ケース１８に固定されている。絶縁部材９４は、第１通電部材３０と第２通電部材８８の間に配置されている。第３通電部材８０の端部８０ｂが、第１通電部材３０に固定されている。第３通電部材８０の中央部８０ａが、第２通電部材８８に固定されている。第１通電部材３０は、ボルト部３６を有している。ボルト部３６にナット３８を締結することにより、第１通電部材３０がケース１８に固定されている。第１通電部材３０の絶縁部材９４に接する第１面と、第２通電部材８８の絶縁部材９４に接する第２面に、周囲が絶縁部材９４の端面に囲まれている凸部が設けられている。【選択図】図２

Description

本明細書は、電流遮断装置及びそれを用いた蓄電装置に関する技術を開示する。

蓄電装置が過充電されたり、内部で短絡が発生したときに、電極端子間（正極端子と負極端子）に流れる電流を遮断する電流遮断装置の開発が進められている。電流遮断装置は、電極端子と電極の間（正極端子と正極の間又は負極端子と負極の間）に配置される。特許文献１の電流遮断装置は、第１通電部材（電極端子）と間隔をおいて対向している第２通電部材を備えている。第２通電部材は、電極に接続されている。第１通電部材と第２通電部材の間に、ケースの内圧に応じて変形する第３通電部材が配置されている。第３通電部材の端部が第１通電部材に固定されており、第３通電部材の中央部が第２通電部材に固定されている。すなわち、第１通電部材と第２通電部材は、第３通電部材によって接続されている。ケース内の圧力が上昇すると、第２通電部材と第３通電部材が非接続となり、第３通電部材の中央部が第１通電部材に向けて反転することにより、電極端子と電極の間の導通が遮断される。

特開２０１２−２８００８号公報

特許文献１では、電流遮断装置を構成する第１通電部材がケースの外部に突出する突出部を備えており、その突出部にボルト部が設けられている。特許文献１の蓄電装置は、ボルト部にナットを締結することにより、電流遮断装置をケースに固定している。ボルト部にナットを締結するときに、ボルト部（第１通電部材）がケースに対して回転することがある。第２通電部材は、電極に接続されている。そのため、第１通電部材がケースに対して回転すると、第１通電部材が第２通電部材に対して回転することが起こり得る。上記したように、第３通電部材は、第１通電部材と第２通電部材の双方に固定されている。そのため、第１通電部材と第２通電部材が相対的に回転すると、第１通電部材と第３通電部材の固定部、及び／又は、第２通電部材と第３通電部材の固定部が破断することがある。その結果、蓄電装置を通常に使用しているときに電極端子と電極の導通が遮断されたり、ケース内の圧力が上昇したときに電流遮断装置が正常に動作しないことが起こり得る。本明細書では、上記課題を解決し、信頼性の高い電流遮断装置を実現する技術を提供する。

本明細書で開示する電流遮断装置は、電極端子と電極とを備える蓄電装置のケース内に配置されており、上記ケース内の圧力が所定値を超えたときに電極端子と電極の間の導通を遮断する。その電流遮断装置は、第１通電部材と、第２通電部材と、絶縁部材と、第３通電部材を備えている。上記第１通電部材は、上記ケースに固定されている。上記第２通電部材は、上記第１通電部材と間隔をおいて上記第１通電部材に対向する位置に配置されている。上記絶縁部材は、上記第１通電部材と上記第２通電部材の間に配置されている。上記第３通電部材は、上記第１通電部材と上記第２通電部材の間に配置されている。第３通電部材の端部は、上記第１通電部材に固定されている。第３通電部材の中央部は、上記第２通電部材に固定されている。また、上記第３通電部材は、上記ケース内の圧力が所定値を超えたときに、上記第２通電部材と非導通になる。上記第１通電部材は、突出部を有している。突出部は、上記ケースに設けられている貫通孔を通じて、上記ケースの外部に突出している。突出部には、ボルト部が設けられている。本明細書で開示する電流遮断装置では、上記ボルト部にナットを締結することにより、上記第１通電部材が上記ケースに固定されている。また、上記第１通電部材の上記絶縁部材に接する第１面及び上記第２通電部材の上記絶縁部材に接する第２面に、周囲が上記絶縁部材の端面に囲まれている凸部と上記絶縁部材の端面の一部を囲う凹部の少なくとも一方が設けられている。

上記の電流遮断装置は、第１通電部材と第２通電部材の間隔を維持する絶縁部材を用いて、第１通電部材と第２通電部材が相対的に回転することを防止することができる。より具体的には、第１面に設けられた凸部が絶縁部材に食い込み、又は、第１面に設けられた凹部に絶縁部材が侵入し、第１通電部材と絶縁部材の相対回転が禁止される。さらに、第２面に設けられた凸部が絶縁部材に食い込み、又は、第２面に設けられた凹部に絶縁部材が侵入し、第２通電部材と絶縁部材の相対回転が禁止される。その結果、第１通電部材と第２通電部材が相対回転することが禁止される。上記の電流遮断装置は、第１通電部材と第３通電部材の固定部、及び／又は、第２通電部材と第３通電部材の固定部が破断することを防止することができる。

なお、第１通電部材をケースに固定するときに、第１通電部材とケースが相対回転しない状態にしておけば上記不具合が生じることを防止することができると思われるかもしれない。しかしながら、第１通電部材とケースの相対回転を禁止すると、ボルト部（第１通電部材）にナットを締結するときに、第１通電部材とケースの間に過大な力が加わることがある。その結果、第１通電部材、及び／又は、ケースが変形することが起こり得る。上記の電流遮断装置は、第１通電部材とケースの相対回転を禁止することなく、第１通電部材と第２通電部材の相対回転を禁止することができる。

本明細書でいう「第１面及び第２面に、凸部と凹部の少なくとも一方が設けられている」とは、第１面と第２面の双方に凸部が形成されている形態、第１面と第２面の双方に凹部が形成されている形態に限定されるものではない。第１面に凸部が設けられているとともに第２面に凹部が設けられている形態と、第１面に凹部が設けられているとともに第２面に凸部が設けられている形態を含む。

本明細書で開示される技術によると、信頼性の高い電流遮断装置を実現することができる。

第１実施例の蓄電装置の断面図を示す。 第１実施例の蓄電装置で用いられている電流遮断装置の拡大断面図を示す。 第１通電部材を第２通電部材側から観察した図を示す。 図３のIV-IV線に沿った断面図を示す。 第２通電部材を第１通電部材側から観察した図を示す。 第２実施例の第１通電部材を第２通電部材側から観察した図を示す。 第２実施例の第２通電部材を第１通電部材側から観察した図を示す。

以下、本明細書で開示する蓄電装置の技術的特徴の幾つかを記す。なお、以下に記す事項は、各々単独で技術的な有用性を有している。

蓄電装置は、ケースと、電極組立体と、電極端子と、電流遮断装置を備えている。電極組立体は、ケース内に収容されており、正極及び負極を備えていてよい。電極端子は、ケースの内外を通じていてよい。すなわち、電極端子の一部がケースの外部に位置しており、電極端子の他の一部がケースの内部に位置していてよい。電流遮断装置は、負極端子と負極に接続されていてもよい。この場合、電流遮断装置は、負極端子と負極の通電経路上に配置され、ケースの内圧が所定値を超えたときに、負極端子と負極を導通状態から非導通状態に切換える。電流遮断装置は、正極端子と正極に接続されていてもよい。この場合、電流遮断装置は、正極端子と正極の通電経路上に配置され、ケースの内圧が所定値を超えたときに、正極端子と正極を導通状態から非導通状態に切換える。

電流遮断装置は、第１通電部材と、第２通電部材と、第３通電部材を備えていてよい。第１通電部材は、蓄電装置のケースに固定されていてよい。第１通電部材は、ケースに設けられている貫通孔を通じてケースの外部に突出している突出部を備えていてよい。また、その突出部に、ボルト部が設けられていてよい。第１通電部材は、突出部に設けられているボルト部にナットを締結することにより、ケースに固定されていてよい。第１通電部材が、電極端子の一部であってよい。第１通電部材の電極組立体側の端面は、第２通電部材に対向していてよい。その端面の中央部に、第２通電部材とは反対側に窪んでいる窪み部が設けられていてよい。

第２通電部材は、第１通電部材と間隔をおいて第１通電部材に対向する位置に配置されていてよい。第１通電部材と第２通電部材は、絶縁部材によって間隔が維持されていてよい。第２通電部材の中央部の厚みは、端部の厚みより薄くてよい。第２通電部材の中央部に、ケース内の圧力が所定値を超えたときに破断の起点となる破断溝が設けられていてもよい。破断溝は、第２通電部材の中央部において、連続的又は断続的に一巡していてもよい。なお、破断溝は、ケース内の圧力が所定値を超えたときに破断の起点となる脆弱部であればよく、第２通電部材の中央部に局所的に設けられていてもよい。

絶縁部材が、第１通電部材と第２通電部材の間に配置されていてよい。その絶縁部材によって、第１通電部材と第２通電部材の間隔が維持されていてもよい。すなわち、絶縁部材が設けられている範囲外では、第１通電部材と第２通電部材の間に隙間が設けられていてよい。絶縁部材は、リング状であってよい。また、第１通電部材の第２通電部材側の端面に、絶縁部材の一部を収容する窪みが設けられていてよい。より具体的には、第１通電部材の第２通電部材側の端面のうち、絶縁部材の第１通電部材側の端面と接触する面（以下、第１面と称することがある）が、絶縁部材と接触しない周囲の面から窪んでいてよい。同様に、第２通電部材の第１通電部材側の端面に、絶縁部材の一部を収容する窪みが設けられていてよい。すなわち、第２通電部材の第１通電部材側の端面のうち、絶縁部材の第２通電部材側の端面と接触する面（以下、第２面と称することがある）が、絶縁部材と接触しない周囲の面から窪んでいてよい。

第１面に、第２面側に向けて突出している凸部（以下、第１凸部と称することがある）が設けられていてよい。また、第２面に、第１面側に向けて突出している凸部（以下、第２凸部と称することがある）が設けられていてよい。凸部は、周囲が絶縁部材に囲まれていてよい。複数の凸部が、第１面及び/又は第２面に設けられていてよい。絶縁部材がリング状の場合、複数の凸部が、絶縁部材の周方向に沿って等間隔に設けられていてよい。第１面に第１凸部が設けられているとともに第２面に第２凸部が設けられている場合、絶縁部材を平面視したときに、第１凸部と第２凸部が互いに重複しない位置に設けられていてよい。なお、「絶縁部材を平面視する」とは、第１面又は第２面に直交する方向から電流遮断装置を観察することを意味する。また、上記したように第１面及び/又は第２面が周囲の面から窪んでいる場合、第１凸部及び/又は第２凸部は、その窪みの底面に設けられていてよい。

第１面に、第２面から離れる方向に窪んでいる凹部（以下、第１凹部と称することがある）が設けられていてよい。また、第２面に、第１面から離れる方向に窪んでいる凹部（以下、第２凹部と称することがある）が設けられていてよい。絶縁部材の一部が、凹部に囲まれていてもよい。すなわち、絶縁部材の一部が、凹部に侵入していてよい。複数の凹部が、第１面及び/又は第２面に設けられていてよい。絶縁部材がリング状の場合、複数の凹部が、絶縁部材の周方向に沿って等間隔に設けられていてよい。第１面に第１凹部が設けられているとともに第２面に第２凹部が設けられている場合、絶縁部材を平面視したときに、第１凹部と第２凹部が互いに重複しない位置に設けられていてよい。なお、上記したように第１面及び/又は第２面が周囲の面から窪んでいる場合、第１凹部及び/又は第２凹部は、その窪みの底面（すなわち、第１面，第２面）からさらに窪んでいてよい。

第３通電部材は、第１通電部材と第２通電部材の間に配置されていてよい。第３通電部材の端部が第１通電部材に固定されており、第３通電部材の中央部が第２通電部材に固定されていてよい。第３通電部材の端部は、上記した絶縁部材の内側で第１通電部材に固定されていてよい。第３通電部材の中央部は、破断溝に囲まれた位置で第２通電部材に固定されていてもよい。絶縁部材がリング状の場合、絶縁部材を平面視したときに、絶縁部材が第３通電部材を囲っていてもよい。第３通電部材は、ケース内の圧力が所定値を超えたときに第２通電部材と非導通になってもよい。第３通電部材は、第２通電部材と導通しているときは中央部が第２通電部材に向けて突な状態であり、第２通電部材と非導通のときは中央部が第１通電部材に向けて突な状態に変形してもよい。

第２通電部材に対して第３通電部材とは反対側に、変形部材が配置されていてもよい。変形部材は、第２通電部材と電極組立体の間に設けられていてよい。変形部材は、第２通電部材に固定されていてよい。変形部材の第２通電部材側の中央部に、第２通電部材に向かって突出した形状の突起が設けられていてよい。突起は、第２通電部材から離れた状態で、第２通電部材の破断溝に囲まれた部分に対向していてもよい。突起は、絶縁性であってもよい。

変形部材は、ケース内の圧力が所定値以下のときは中央部が第２通電部材から離れる方向に突な状態であり、ケース内の圧力が所定値を超えたときに中央部が第２通電部材に向けて移動して上記突起が第２通電部材に接触してもよい。上記突起が第２通電部材に接触し、第２通電部材の破断溝で囲まれた部分を破断し、第３通電部材が第２通電部材から離れてもよい。変形部材は、上記した第３通電部材と同じ構造を有していてよい。変形部材は、金属製であってもよいし、非金属製であってもよい。第３通電部材を第１変形部材と捉え、変形部材を第２変形部材と捉えることもできる。

絶縁性のシール部材が、第１通電部材と第２通電部材の間に配置されていてよい。シール部材は、シール部材，第１通電部材及び第２通電部材で囲まれる空間を、電流遮断装置の外部空間から隔離するものであってよい。シール部材は、上記した絶縁部材の外側で第１通電部材と第２通電部材をシールしていてよい。シール部材は、絶縁部材と非接触の状態で第１通電部材と第２通電部材の間に配置されていてよい。

本明細書で開示する蓄電装置の一例として、二次電池、キャパシタ等が挙げられる。二次電池の電極組立体の一例として、セパレータを介して対向する電極対（負極及び正極）を有するセルが複数積層された積層タイプの電極組立体、セパレータを介して対向する電極対を有するシート状のセルが渦巻状に加工された捲回型の電極組立体が挙げられる。また、本明細書で開示する蓄電装置は、例えば車両に搭載され、モータに電力を供給することができる。以下、蓄電装置の構造について説明する。なお、以下の説明では、電流遮断装置が負極端子と負極に接続されている蓄電装置について説明する。本明細書で開示する技術は、電流遮断装置が正極端子と正極に接続されている蓄電装置に適用することもできる。

（第１実施例）
図１を参照し、蓄電装置１００の構造を説明する。蓄電装置１００は、ケース１８と、電極組立体５２と、正極端子２と、負極端子３０と、電流遮断装置５０を備えている。ケース１８は、金属製であり、略直方体形状である。ケース１８は、蓋部１８ａと本体部１８ｂを備えている。ケース１８の内部には、電極組立体５２と電流遮断装置５０が収容されている。電極組立体５２は、正極と負極を備えている（図示省略）。正極タブ１６が正極に固定されており、負極タブ２０が負極に固定されている。ケース１８の内部は、電解液が注入されている。

正極端子２と負極端子３０が、ケース１８の内外を通じている。正極端子２と負極端子３０は、ケース１８の一方向に配置されている。すなわち、正極端子２と負極端子３０の双方が、電極組立体５２に対して同じ方向（蓋部１８ａが設けられている側）に配置されている。正極端子２は、ボルト部８を備えている。なお、ボルト部８とは、正極端子２のうち、ナット１０を締結するためにねじ切りされている部分のことである。正極端子２は、ボルト部８にナット１０を締結することにより、ケース１８に固定されている。正極端子２の一端はケース１８の外部に位置しており、他端はケース１８の内部に位置している。同様に、負極端子３０は、ボルト部３６を備えている。ボルト部３８とは、負極端子３０のうち、ナット３８を締結するためにねじ切りされている部分のことである。負極端子３０は、ボルト部３６にナット３８を締結することにより、ケース１８に固定されている。負極端子３０の一端はケース１８の外部に位置しており、他端はケース１８の内部に位置している。

正極端子２に、正極リード１４が接続されている。正極リード１４は、正極タブ１６に接続されている。正極端子２は、正極リード１４を介して、正極タブ１６に電気的に接続されている。すなわち、正極端子２は、電極組立体５２の正極に電気的に接続されている。正極リード１４は、絶縁シート１２によってケース１８から絶縁されている。正極端子２及びナット１０は、絶縁部材５８によってケース１８から絶縁されている。ケース１８内において、正極端子２とケース１８の間に絶縁性のシール部材５６が配置されている。正極端子２とケース１８の隙間は、シール部材５６によってシールされている。なお、バスバー４が、バスバーボルト６によって、正極端子２に固定されている。

電流遮断装置５０は、負極端子３０に接続されている。電流遮断装置５０の詳細は後述する。電流遮断装置５０は、金属製の接続部材２６を介して、負極リード２４に接続されている。負極端子３０は、負極リード２４を介して、負極タブ２０に電気的に接続されている。すなわち、負極端子３０は、電極組立体５２の負極に電気的に接続されている。負極リード２４は、絶縁シート２２によってケース１８から絶縁されている。負極端子３０及びナット３８は、絶縁部材２８によってケース１８から絶縁されている。ケース１８内において、負極端子３０とケース１８の間に絶縁性のシール部材４２が配置されている。負極端子３０とケース１８の隙間は、シール部材４２によってシールされている。なお、バスバー３２が、バスバーボルト３４によって、負極端子３０に固定されている。

蓄電装置１００では、ケース１８内の圧力が所定値以下のときは、負極端子３０と負極タブ２０が、電流遮断装置５０を介して電気的に接続している。すなわち、負極端子３０と負極の間が導通している。ケース１８内の圧力が所定値を超えると、電流遮断装置５０が、負極端子３０と負極タブ２０の導通を遮断し、蓄電装置１００に電流が流れることを防止する。

図２を参照し、電流遮断装置５０について説明する。電流遮断装置５０は、負極端子３０の拡径部３７ａと、金属製の破断板８８と、金属製の第１変形部材８０と、金属製の第２変形部材９３を備えている。負極端子３０は、拡径部３７ａと突出部３７ｂを備えている。拡径部３７ａはケース１８内に位置しており、突出部３７ｂはケース１８に設けられている貫通孔を通じてケース１８の外部に突出している。突出部３７ｂは、負極端子３０のうち、ケース１８の上側に突出している部分である。ボルト部３６が、突出部３７ｂに設けられている。ボルト部３６は、突出部３７ｂのうち、ナット３８を締結するために表面にねじ切りが設けられている部分である。負極端子３０は、第１通電部材の一例である。破断板８８は、拡径部３７ａと間隔をおいて拡径部３７ａに対向する位置に配置されている。破断板８８は、第２通電部材の一例である。第１変形部材８０は、第３通電部材の一例である。電極組立体５２（図１も参照）とケース１８の間において、電極組立体５２の上方に、第２変形部材９３，破断板８８，第１変形部材８０，拡径部３７ａの順に配置されている。

拡径部３７ａの破断板８８側に、溝９２と窪み８６が設けられている。窪み８６は、溝９２の内側に設けられている。拡径部３７ａの破断板８８側の端面３５は、破断板８８に対向しており、中央に向かって窪んでいる。具体的には、端面３５は、端部から中央に向かうに従って、破断板８８から離れるように傾斜している。なお、「溝」は、２つの側壁に囲まれた底面を有する形態のことを意味する。また「窪み」は、単に周囲よりも高さが低い形態であり、段差を有する形態も「窪み」に含まれる。

破断板８８の拡径部３７ａ側の端面に、溝９６が設けられている。溝９６は、溝９２に対向する位置に設けられている。破断板８８には、接続部材２６が固定されている。破断板８８は、接続部材２６，負極リード２４を介して、負極タブ２０と導通している（図１も参照）。破断板８８の中央部８８ａの厚みは、端部８８ｂの厚みより薄い。また、拡径部３７ａの反対側において、破断溝９０が、中央部８８ａに設けられている。破断溝９０は、中央部８８ａで連続的に一巡している。破断板８８の拡径部３７ａとは反対側に、窪み８９が設けられている。窪み８９は、破断板８８の端部８８ｂに設けられている。

支持部材７８が、負極端子３０の拡径部３７ａと破断板８８を支持している。支持部材７８は、金属製の外側部７２と、絶縁性の第１内側部７４と、絶縁性の第２内側部７５を備えている。第１内側部７４は、外側部７２の内側に配置されており、第２内側部７５の上方（ケース１８側）に配置されている。第２内側部７５は、外側部７２の内側に配置されており、第１内側部７４の下方（電極組立体５２側）に配置されている。外側部７２によって、拡径部３７ａと破断板８８が位置決めされている。具体的には、第１内側部７４と第２内側部７５を所定の位置に配置した後、外側部７２をかしめることによって、破断板８８を拡径部３７ａに固定している。なお、内側部７４，７５は、拡径部３７ａと破断板８８を絶縁している。

シール部材８４が、拡径部３７ａと破断板８８の間に配置されている。シール部材８４は、絶縁性のＯリングである。シール部材８４は、拡径部３７ａと破断板８８を絶縁するとともに、電流遮断装置５０の内部を気密に保っている。すなわち、シール部材８４は、拡径部３７ａと破断板８８をシールして、電流遮断装置５０の内部の空間を、電流遮断装置５０の外部の空間（ケース１８内の空間）と遮断している。

絶縁部材９４が、拡径部３７ａ（負極端子３０）と破断板８８の間に配置されている。絶縁部材９４は、シール部材８４の内側に配置されている。絶縁部材９４は、リング状である。絶縁部材９４は、拡径部３７ａと破断板８８の間隔を維持している。絶縁部材９４は、拡径部３７ａと破断板８８が接触し、両者が直接導通することを防止している。絶縁部材９４の両端部が、溝９２，９６内に位置している。そのため、は、第１変形部材８０及びシール部材８４に向けて移動することが規制されている。また、絶縁部材９４の移動が規制されているので、シール部材８４が第１変形部材８０側に移動しようとしても、シール部材８４が絶縁部材９４に接触し、それ以上内側に移動することがない。

ここで、負極端子３０及び破断板８８の特徴をより詳細に説明する。図３及び図４に示すように、４個の凸部９５が、拡径部７３ａの溝９２内に設けられている。凸部９５は、溝９２の底面９２ａに設けられている。底面９２ａは、第１面の一例である。凸部９５は、第１凸部の一例である。溝９２は一巡しており、各々の凸部９５は、溝９２の周方向に沿って等間隔に離れた位置に設けられている。図２から明らかなように、絶縁部材９４の端面が、底面９２ａに接している。すなわち、凸部９５は、絶縁部材９４の周方向に沿って等間隔に離れた位置に設けられている。４個の凸部９５は、絶縁部材９４に食い込んでいる。換言すると、各々の凸部９５の周囲は、絶縁部材９４に囲まれている。底面９２ａに凸部９５を設けることにより、拡径部７３ａと絶縁部材９４の相対回転を禁止することができる。

図５に示すように、４個の凸部９７が、破断板８８の溝９６内に設けられている。凸部９７は、溝９６の底面９６ａに設けられている。底面９６ａは、第２面の一例である。凸部９７は、第２凸部の一例である。溝９６は一巡しており、各々の凸部９７は、溝９６の周方向に沿って等間隔に離れた位置に設けられている。絶縁部材９４の端面が底面９６ａに接してので、凸部９７は、絶縁部材９４の周方向に沿って等間隔に離れた位置に設けられているといえる。４個の凸部９７は、絶縁部材９４に食い込んでいる。各々の凸部９７の周囲は、絶縁部材９４に囲まれている。底面９６ａに凸部９７を設けることにより、破断板８８と絶縁部材９４の相対回転を禁止することができる。凸部９５，９７は、破断板８８と拡径部３７ａを固定する際に支持部材７８の外側部７２をかしめることによって、絶縁部材９４に食い込む。

図３及び図５に示すように、凸部９５と凸部９７は互い違いの位置に設けられており、絶縁部材９４を平面視したときに、凸部９５と凸部９７は重複しない。より具体的にいうと、絶縁部材９４を平面視したときに、凸部９５は、隣り合う凸部９７から等距離離れた位置に設けられている。同様に、絶縁部材９４を平面視したときに、凸部９７は、隣り合う凸部９５から等距離離れた位置に設けられている。

図２に示すように、第１変形部材８０は、拡径部３７ａと破断板８８の間に配置されている。第１変形部材８０は、金属性のダイアフラムである。第１変形部材８０の端部８０ｂは、拡径部３７ａに固定されている。より具体的には、第１変形部材８０の外周縁を拡径部３７ａの窪み８６の側壁に当接させた状態で、第１変形部材８０の端部８０ｂが拡径部３７ａに溶接されている。第１変形部材８０の中央部８０ａは、拡径部３７ａから離れるように突出している。換言すると、第１変形部材８０は、端部８０ｂから中央部８０ａに向かうに従って、破断板８８に近づいている。第１変形部材８０の中央部８０ａは、破断溝９０の内側で、破断板８８に固定されている。より具体的には、中央部８０ａは、破断溝９０に囲まれた範囲で、破断板８８に溶接されている。

第２変形部材９３は、破断板８８に対して、第１変形部材８０とは反対側に配置されている。すなわち、破断板８８は、第１変形部材８０と第２変形部材９３の間に配置されている。第２変形部材９３は、金属製のダイアフラムである。第２変形部材９３の端部９３ｂが、破断板８８に固定されている。より具体的には、第２変形部材９３の外周縁が破断板８８の窪み８９の側壁に当接した状態で、第２変形部材９３の端部９３ｂが破断板８８に溶接されている。

第２変形部材９３の破断板８８側には、絶縁性の突起９５が設けられている。突起９５は、第２変形部材９３の中央部９３ａに配置されており、破断板８８に向かって突出している形状である。突起９５は、破断板８８の中央部８８ａに対向している。より具体的には、電流遮断装置５０を平面視（突出部３７ｂが伸びている方向、すなわち、負極端子３０の軸方向から観察）したときに、突起９５が、破断溝９０で囲まれた範囲内に位置している。第２変形部材９３は、端部９３ｂから中央部９３ａに向かうに従って、破断板８８から離れるように突出している。

ケース１８の内圧が所定値以下のときは、負極端子３０は、第１変形部材８０，破断板８８，接続部材２６，負極リード２４，負極タブ２０を介して、負極と導通している。ケース１８の内圧が所定値以下のときは、突起９５と破断板８８の間には隙間が設けられている。

例えば、蓄電装置１００が過充電状態になると、ケース１８の内圧が上昇し、所定値を超える。ケース１８の内圧が所定値を超えると、第２変形部材９３が、破断板８８に向かうように変形する。すなわち、中央部９３ａが、破断板８８の中央部８８ａに向けて移動する。換言すると、第２変形部材９３が、端部９３ｂを支点として反転する。突起９５が破断板８８に接触し、破断板８８が破断溝９０を起点として破断する。第１変形部材８０と破断板８８が分離し、破断板８８と第１変形部材８０が非導通となる。負極端子３０と負極が非導通になるので、正極端子２と負極端子３０（図１も参照）の間に電流が流れることを防止することができる。

なお、破断板８８が破断すると、第１変形部材８０の中央部８０ａが、破断板８８側から拡径部３７ａ側に向けて移動する。換言すると、第１変形部材８０が反転する。なお、上記したように、拡径部３７ａの端面３５が窪んでいるので、第１変形部材８０の反転が拡径部３７ａ（負極端子３０）に妨げられることはない。破断板８８が破断した後に、第１変形部材８０と破断板８８が再導通することを防止することができる。すなわち、ケース１８内の圧力が上昇して電流遮断装置５０が作動した後に、正極端子２と負極端子３０の間に再度電流が流れることを防止することができる。

また、第２変形部材９３が反転すると、突起９５の一部が、破断板８８の上方に位置する。換言すると、突起９５が、破断板８８の中央部分を通過する。突起９５は、第１変形部材８０が下方（破断板８８側）に移動することを規制する。そのため、第１変形部材８０と破断板８８が再導通することをより確実に防止することができる。

蓄電装置１００の利点を説明する。上記したように、凸部９５が絶縁部材９４に食い込むことにより拡径部７３ａ（負極端子３０）と絶縁部材９４の相対回転が禁止されており、凸部９７が絶縁部材９４に食い込むことにより破断板８８と絶縁部材９４の相対回転が禁止されている。すなわち、負極端子３０と破断板８８の相対回転が禁止されている。負極端子３０（拡径部３７ａ）と破断板８８には、第１変形部材８０が溶接されている。そのため、負極端子３０と破断板８８が相対回転すると、第１変形部材８０の溶接部が破断することがある。しかしながら、蓄電装置１００では、負極端子３０と破断板８８の相対回転が禁止されているので、例えばボルト部３６にナット３８を締結するときに負極端子３０がケース１８に対して回転しても、第１変形部材８０の溶接部が破断することを防止することができる。

以下、蓄電装置１００の他の利点を説明する。上記したように、絶縁部材９４を平面視したときに、凸部９５と凸部９７は重複しない位置に設けられている。そのため、凸部９５と凸部９７が絶縁部材９４に食い込んでも、絶縁部材９４の厚みが極度に薄くなる部分が生じることを防止することができる。

窪み８６が、拡径部３７ａの溝９２の内側に設けられている。第１変形部材８０の外周縁を拡径部３７ａの窪み８６の側壁に当接させた状態で、第１変形部材８０を拡径部３７ａに溶接することができる。拡径部３７ａに対する第１変形部材８０の位置決めを、より確実に行うことができる。また、第１変形部材８０が、絶縁部材９４に向けて移動することを防止することもできる。

絶縁部材９４の両端部が溝９２，９６内に位置しており、絶縁部材９４が第１変形部材８０及びシール部材８４に向けて移動することが規制されている。絶縁部材９４が第１変形部材８０に接触し、第１変形部材８０の可動範囲を狭くしたり、第１変形部材８０の形状が変形すること防止することができる。また、絶縁部材９４がシール部材８４に接触し、シール部材８４の存在空間を狭くすることを防止することもできる。シール部材８４の存在空間が狭くなると、シール部材８４の充填率が増大し、シール部材８４が破損する等の不具合が起こり得る。

第２変形部材９３が、電流遮断装置５０の内部と外部を隔てている。そのため、第２変形部材９３には、ケース１８の内圧変化が直接作用する。ケース１８の内圧に応じて反転する第２変形部材９３を用いることによって、ケース１８の内圧が所定値を超えたときに、破断板８８を確実に破断することができる。また、第２変形部材９３を用いることによって、破断板８８を電流遮断装置５０の外部（ケース１８の内部）から遮断することができる。破断板８８が破断したときにアークが発生しても、アークがケース１８内のガス（例えば水素）と接することを防止することができる。

（第２実施例）
図６及び図７を参照し、蓄電装置２００について説明する。蓄電装置２００は、負極端子１３０及び破断板１８８の形状が蓄電装置１００の負極端子３０及び破断板８８と相違する。他の部品は蓄電装置１００と同一のため、図示及び説明を省略する。また、以下では、負極端子１３０及び破断板１８８の特徴のうち、負極端子３０及び破断板８８と共通する特徴については、下二桁に同じ参照番号を付すことにより、説明を省略することがある。

図６に示すように、４個の凹部１９５が、拡径部１７３ａの溝１９２内に設けられている。凹部１９５は、溝１９２の底面１９２ａに設けられている。すなわち、凹部１９５は、底面１９２ａからさらに窪んでいる。凹部１９５は、第１凹部の一例である。図７に示すように、４個の凹部１９７が、破断板１８８の溝１９６内に設けられている。凹部１９７は、溝１９６の底面１９６ａに設けられている。凹部１９７は、底面１９６ａからさらに窪んでいる。凹部１９７は、第２凹部の一例である。絶縁部材９４は、破断板１８８と拡径部１７３ａを固定する際に支持部材７８の外側部７２をかしめることによって、凹部１９５，１９７内に侵入する（図２も参照）。その結果、拡径部１７３ａ（負極端子１３０）と絶縁部材９４の相対回転が禁止され、破断板１８８と絶縁部材９４の相対回転が禁止され、拡径部１７３ａと破断板１８８の相対回転が禁止される。

絶縁部材９４（図２も参照）を平面視したときに、凹部１９５と凹部１９７は重複しない位置に設けられている。そのため、凹部１９５と凹部１９７内に絶縁部材９４が侵入しても、絶縁部材９４の厚みが極度に薄くなる部分が生じることを防止することができる。

なお、上記実施例では、電流遮断装置が接続部材を介して負極リードに接続されている形態について説明した。しかしながら、接続部材と負極リードは一体の部品であってもよい。すなわち、電流遮断装置が、負極タブに接続されている部材（負極リード）に直接接続されていてもよい。また、電流遮断装置が正極端子と正極の間に配置されている場合、電流遮断装置が、正極タブに接続されている部材（正極リード）に直接接続されていてもよい。

上記した蓄電装置は、第１通電部材の絶縁部材と接する第１面と第２通電部材の絶縁部材と接する第２面に、部分的に凸部及び／又は凹部が設けられていればよい。そのため、電流遮断装置の構造、及び、蓄電装置を構成する部品の材料は様々なものを使用することができる。以下に、蓄電装置の一例であるリチウムイオン二次電池について、蓄電装置を構成する部品の材料を例示する。

電極組立体について説明する。電極組立体は、正極と、負極と、正極と負極の間の位置に介在しているセパレータを備えている。正極は、正極用金属箔と、正極用金属箔上に形成されている正極活物質層を有する。正極タブは、正極活物質層が塗布されていない正極用金属箔に相当する。負極は、負極用金属箔と、負極用金属箔上に形成されている負極活物質層を有する。負極タブは、負極活物質層が塗布されていない負極用金属箔に相当する。なお、活物質層に含まれる材料（活物質、バインダ、導電助剤等）には特に制限がなく、公知の蓄電装置等の電極に用いられる材料を用いることができる。

正極用金属箔として、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、ステンレス鋼又はそれらの複合材料を用いることができる。特に、アルミニウム又はアルミニウムを含む複合材料であることが好ましい。また、正極リードの材料として、正極用金属箔と同様の材料を用いることができる。

正極活物質は、リチウムイオンが侵入及び脱離可能な材料であればよく、Ｌｉ_２ＭｎＯ_３、Ｌｉ（ＮｉＣｏＭｎ）_０．３３Ｏ_２、Ｌｉ(ＮｉＭｎ)_０．５Ｏ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉ_０．８Ｃｏ_０．１５Ａｌ_０．０５Ｏ_２、Ｌｉ_２ＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４等を使用することができる。また、正極活物質としてリチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、あるいは、硫黄などを用いることもできる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。正極活物質は、必要に応じて導電材，結着剤等とともに正極用金属箔に塗布される。

負極用金属箔として、アルミニウム、ニッケル、銅（Ｃｕ）等、又はそれらの複合材料等を使用することができる。特に、銅又は銅を含む複合材料であることが好ましい。また、負極リードの材料として、負極用金属箔と同様の材料を用いることができる。

負極活物質として、リチウムイオンが侵入及び脱離可能な材料を用いる。リチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）等のアルカリ金属、アルカリ金属を含む遷移金属酸化物、天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、高配向性グラファイト、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素材料、シリコン単体又はシリコン含有合金又はシリコン含有酸化物を使用することができる。なお、負極活物質は、電池容量を向上させるため、リチウム（Ｌｉ）を含まない材料であることが特に好ましい。負極活物質は、必要に応じて導電材，結着剤等とともに負極用金属箔に塗布される。

セパレータは、絶縁性を有する多孔質を用いる。セパレータとして、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質フィルム、あるいは、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、メチルセルロース等からなる織布または不織布を使用することができる。

電解液は、非水系の溶媒に支持塩（電解質）を溶解させた非水電解液であることが好ましい。非水系の溶媒として、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等の鎖状エステルを含んでいる溶媒、酢酸エチル、プロピロン酸メチルなどの溶媒、又はこれらの混合液を使用することができる。また、支持塩（電解質）として、例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＡｓＦ_６等を使用することができる。

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。

１８：ケース
３０：第１通電部材
３６：ボルト部
５０：電流遮断装置
８０：第３通電部材
８８：第２通電部材
９４：絶縁部材
９５：第１凸部
９７：第２凸部
１００：蓄電装置
１９５：第１凹部
１９７：第２凹部

Claims (9)

1. 電極端子と電極とを備える蓄電装置のケース内に配置されており、前記ケース内の圧力が所定値を超えたときに電極端子と電極の間の導通を遮断する電流遮断装置であって、
   前記ケースに固定されている第１通電部材と、
   前記第１通電部材と間隔をおいて前記第１通電部材に対向する位置に配置されている第２通電部材と、
   前記第１通電部材と前記第２通電部材の間に配置されている絶縁部材と、
   前記第１通電部材と前記第２通電部材の間に配置されているとともに、端部が前記第１通電部材に固定されており、中央部が前記第２通電部材に固定されており、前記ケース内の圧力が所定値を超えたときに前記第２通電部材と非導通になる第３通電部材と、を備えており、
   前記第１通電部材は、前記ケースに設けられている貫通孔を通じて前記ケースの外部に突出している突出部を有し、その突出部にボルト部が設けられており、
   前記ボルト部にナットを締結することにより、前記第１通電部材が前記ケースに固定されており、
   前記第１通電部材の前記絶縁部材に接する第１面及び前記第２通電部材の前記絶縁部材に接する第２面に、周囲が前記絶縁部材の端面に囲まれている凸部と前記絶縁部材の端面の一部を囲う凹部との少なくとも一方が設けられている電流遮断装置。
2. 前記第１面及び前記第２面に、複数の前記凸部が設けられている請求項１に記載の電流遮断装置。
3. 前記絶縁部材がリング状であり、
   前記凸部が、前記絶縁部材の周方向に沿って等間隔に設けられている請求項２に記載の電流遮断装置。
4. 前記第１面に複数の第１凸部が設けられており、
   前記第２面に複数の第２凸部が設けられており、
   前記絶縁部材を平面視したときに、
   前記第１凸部と前記第２凸部が互いに重複しない位置に設けられている請求項２又は３に記載の電流遮断装置。
5. 前記第１面及び前記第２面に、複数の前記凹部が設けられている請求項１に記載の電流遮断装置。
6. 前記絶縁部材がリング状であり、
   前記凹部が、前記絶縁部材の周方向に沿って等間隔に設けられている請求項５に記載の電流遮断装置。
7. 前記第１面に複数の第１凹部が設けられており、
   前記第２面に複数の第２凹部が設けられており、
   前記絶縁部材を平面視したときに、
   前記第１凹部と前記第２凹部が互いに重複しない位置に設けられている請求項５又は６に記載の電流遮断装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の電流遮断装置を備える蓄電装置。
9. 前記蓄電装置は、二次電池である請求項８に記載の蓄電装置。

Images