JP2017059345A - 円筒形二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】軸方向に圧縮された際、内部短絡によって大電流が流れることに起因する発熱を抑制する。【解決手段】軸方向の一端側に開口部と凹部が形成された電池缶と、発電要素と、絶縁部材と、絶縁部材を介在して電池缶に固定された蓋体と、電池缶の凹部に設けられた短絡用部材とを備え、蓋体は発電要素の正極または負極の一方に、電池缶は発電要素の正極または負極の他方と電気的に接続され、軸方向の圧縮を受けた場合、短絡用部材を介して電池缶と蓋体とが短絡するように構成されている。【選択図】図１１

Description

本発明は、円筒形二次電池に関する。

車載用途等の円筒形二次電池では、電池缶と、電池缶を密封する蓋体とにより形成される電池容器内に、正極および負極を有する発電要素が収容されている。電池缶には、軸方向の一端側に開口部が形成され、開口部の近傍に、蓋体をかしめるための、電池缶内方に突出する凹部が形成されている。電池缶は、発電要素の正極または負極の一方に電気的に接続され、蓋体は、発電要素の正極または負極の他方に電気的接続されている。
円筒形二次電池同士の短絡を起こすことを防止するため、電池缶の周囲を樹脂フィルムで覆う構造を備えた円筒形二次電池もある。このような構造の円筒形二次電池においては、樹脂フィルムの凹部の部位に歪みを生じる可能性がある。この対応として、凹部内に樹脂を充填するようにした円筒形二次電池が知られている(例えば、特許文献１参照)。

特開２０１２−１４６５１６号公報

近年、車両の安全面への配慮が高くなっており、これに伴い、円筒形二次電池において、軸方向からの圧縮を受けた場合に、安全性が確保されていることを確認するための信頼性試験が行われるようになっている。特許文献１に記載された構造では、蓋体側から軸方向の外力を受けて円筒形二次電池が圧縮された場合、内部短絡が発生する可能性がある。円筒形二次電池の内部抵抗は低いため、内部短絡に伴い大きな電流が流れ、発熱することが懸念される。

本発明の円筒形二次電池は、円筒形に形成され、軸方向の一端側に開口部と、内方に突出する凹部が形成された電池缶と、前記電池缶内に収容され、正極および負極を有する発電要素と、絶縁部材と、前記電池缶の前記開口部と前記凹部との間に前記絶縁部材を介在して固定された蓋体と、前記電池缶の前記凹部に設けられた短絡用部材とを備え、前記蓋体は前記発電要素の前記正極または前記負極の一方と電気的に接続され、前記電池缶は前記発電要素の前記正極または前記負極の他方と電気的に接続され、軸方向の圧縮を受けた場合、前記短絡用部材を介して前記電池缶と前記蓋体とが短絡するように構成されている。

本発明によれば、電気抵抗が大きい電池缶と蓋体とが短絡されるので、短絡により流れる電流が低減され、発熱を抑制することができる。

本発明の円筒形二次電池の実施形態１としての円筒形リチウムイオン二次電池の断面図。 図１に図示された円筒形リチウムイオン二次電池の分解斜視図。 図１に図示された発電要素の分解断面斜視図。 （Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、図１に図示された短絡用部材の斜視図。 図１に図示された円筒形リチウムイオン二次電池の短絡用部材が設けられた電池缶の凹部領域の拡大側面図。 本発明の実施形態２としての短絡用部材の外観斜視図。 図６に図示された円筒形リチウムイオン二次電池の短絡用部材が設けられた電池缶の凹部領域の拡大図であり、（Ａ）は上面から観た電池蓋を除去した状態を示す平面図、（Ｂ）は、電池蓋を有する状態の側面図。 本発明の実施形態３としての短絡用部材を示し、（Ａ）は上面から観た平面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＶＩＩＩB−ＶＩＩＩB線断面図。 図８（Ａ）、（Ｂ）に図示された短絡用部材の外観斜視図。 図８（Ａ）、（Ｂ）に図示された短絡用部材を備える円筒形リチウムイオン二次電池の側面図。 円筒形リチウムイオン二次電池が軸方向に圧縮され、電池缶の凹部が潰れた状態を示す断面図。

−実施形態１−
以下、本発明の実施形態１を、図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態１としての円筒形二次電池の断面図である。
以下の説明では、円筒形二次電池を、リチウムイオン二次電池として説明する。
円筒形リチウムイオン二次電池１は、底部を有し、上部が開口された円筒形の電池缶２および電池缶２の上部を封口するハット型の電池蓋３で構成される電池容器４を有する。電池容器４の内部には、以下に説明する発電用の各構成部材が収容され、非水電解液５が注入されている。

円筒形の電池缶２には、上端側に設けられた開口部２ｂの近傍に電池缶２の内側に突き出した凹部２ａが形成されている。
電池缶２の内部には、発電要素１０が配置されている。発電要素１０は、軸方向に沿う中空部を有する細長い円筒形の軸芯１５と、軸芯１５の周囲に捲回された正極電極１１（図３参照）および負極電極１２（図３参照）とを備える。円筒形状の軸芯１５の中空部は、軸方向の上下端部で形状が異なる。中空部の上方では、内面側に円筒形の凹部１５ａが形成されている。中空部の下方には、外面側に円筒形の溝である段部１５ｂが形成されている。

上方の凹部１５ａに円筒状の正極集電リング２７が圧入されている。正極集電リング２７は、円盤状の基部２７ａと、この基部２７ａの内周部において軸芯１５側に向かって突出し、軸芯１５の内面に圧入される下部筒部２７ｂと、外周縁において電池蓋３側に突き出す上部筒部２７ｃとを有する。正極集電リング２７はこの下部筒部２７ｂにより軸芯１５の上端部に固定されている。

正極電極の正極タブ１６は、正極集電リング２７の上部筒部２７ｃに溶接されている。正極集電リング２７は例えばアルミニウム系金属により形成され、上部筒部２７ｃの外周には、正極電極の正極タブ１６および押え部材２８が溶接されている。多数の正極タブ１６を、正極集電リング２７の上部筒部２７ｃの外周に密着させておき、正極タブ１６の外周に押え部材２８をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で正極タブ１６と押え部材２８とが超音波溶接により接合される。

軸芯１５の下端部の段部１５ｂに負極集電リング２１が圧入されて固定されている。負極集電リング２１は、例えば、銅系金属により形成され、円盤状の基部２１ａに軸芯１５の段部１５ｂに圧入される開口部２１ｂが形成され、外周縁に、電池缶２の底部側に向かって突き出す外周筒部２１ｃが形成されている。負極集電リング２１の基部２１ａには、軸芯１５の中空部に注液された非水電解液５を発電要素１０に浸透させるための開口部２１ｄ（図２参照）が形成されている。

負極電極の負極タブ１７は、負極集電リング２１の外周筒部２１ｃに接合される。負極集電リング２１の外周筒部２１ｃの外周には、負極電極の負極タブ１７および押え部材２２が溶接されている。多数の負極タブ１７を、負極集電リング２１の外周筒部２１ｃの外周に密着させておき、負極タブ１７の外周に押え部材２２をリング状に巻き付けて仮固定し、この状態で負極タブ１７と押え部材２２が溶接される。負極集電リング２１の基部２１ａには、接続リード板４５が、抵抗溶接、或いはレーザ溶接等により接合されている。
多数の正極タブ１６が、正極集電リング２７に溶接され、多数の負極タブ１７が負極集電リング２１に溶接されることにより、正極集電リング２７、負極集電リング２１および発電要素１０が一体的にユニット化された発電ユニット２０が構成される。電池缶２の内部には、非水電解液５が所定量注入されている。非水電解液５の一例として、リチウム塩がカーボネート系溶媒に溶解した溶液が挙げられる。

図２は円筒形リチウムイオン二次電池の分解斜視図である。
正極集電リング２７の基部２７ａには、電池内部で発生するガスを放出するための開口部２７ｄが形成されている。正極集電リング２７に形成された開口部２７ｅは、接続リード板４５を電池缶２に溶接するための電極棒（図示せず）を挿通するためのものである。電極棒を正極集電リング２７に形成された開口部２７ｅから軸芯１５の中空部に差し込み、その先端部で接続リード板４５を電池缶２の底部２ｃの内面に押し付けて抵抗溶接を行う。これにより発電ユニット２０は電池缶２の底部２ｃに固定される。

負極集電リング２１に接続されている電池缶２は一方の出力端子として作用し、発電要素１０に蓄電された電力を電池缶２から取り出すことができる。

正極集電リング２７の基部２７ａの上面には、複数のアルミニウム箔が積層されて構成されたフレキシブルな接続部材３３が、その一端部を溶接されて接合されている。
正極集電リング２７の上部筒部２７ｃ上には、電池蓋ユニット３０が配置されている。電池蓋ユニット３０は、リング形状をした絶縁板３４、絶縁板３４に設けられた開口部３４ａに嵌入された接続板３５、接続板３５に溶接されたダイアフラム３７および電池蓋３により構成される。ダイアフラム３７と電池蓋３とは、かしめと溶接により一体化され、蓋体３８を構成している。

絶縁板３４は、円形の開口部３４ａを有する絶縁性樹脂材料からなるリング形状を有し、正極集電リング２７の上部筒部２７ｃ上に載置されている。絶縁板３４は、下方に突出する側部３４ｂを有している。絶縁板３４の開口部３４ａ内には接続板３５が嵌合されている。接続板３５の下面には、接続部材３３の他端部が溶接されて接合されている。

接続板３５は、アルミニウム系金属で形成され、中央部を除くほぼ全体が均一でかつ、中央側が少々低い位置に撓んだ、ほぼ皿形状を有している。接続板３５の中心には、薄肉でドーム形状に形成された突起部３５ａが形成されており、突起部３５ａの周囲には、複数の開口部３５ｂが形成されている。開口部３５ｂは、電池内部に発生するガスを放出する機能を有している。接続板３５の突起部３５ａはダイアフラム３７の中央部の底面に抵抗溶接または摩擦攪拌接合により接合されている。ダイアフラム３７はアルミニウム系金属で形成され、ダイアフラム３７の中心部を中心とする円形の切込み３７ａを有する。切込み３７ａはプレスにより上面側をＶ字形状に押し潰して、残部を薄肉にしたものである。ダイアフラム３７は、電池の安全性確保のために設けられており、電池の内圧が上昇すると、切込み３７ａにおいて開裂し、内部のガスを放出する機能を有する。

上述したように、ダイアフラム３７と電池蓋３とは、蓋体３８を構成している。ダイアフラム３７は図２に図示されるように、当初、周縁部に電池蓋３側に向かって垂直に起立する側壁３７ｂを有している。この側壁３７ｂ内に電池蓋３を収容し、側壁３７ｂを電池蓋３の上面側に屈曲するかしめ加工が施される。また、かしめ加工後、ダイアフラム３７の側壁３７ｂは電池蓋３の周縁部とは溶接され、ダイアフラム３７と電池蓋３とは、蓋体３８として一体化される。

電池蓋３は、全体が炭素鋼等の導電部材で形成され、表裏両面にニッケルめっきが施されており、ダイアフラム３７に接触する円盤状の周縁部３ａと、この周縁部３ａから上方に突出す筒部３ｂを有するハット型を有する。筒部３ｂには開口部３ｃが形成されている。この開口部３ｃは、電池内部に発生するガス圧によりダイアフラム３７が開裂した際、ガスを電池外部に放出するためのものである。電池蓋３は一方の電力出力端として作用し、電池蓋３から蓄電された電力を取り出すことができる。

ダイアフラム３７と電池蓋３とのかしめ部を覆って、絶縁部材からなるガスケット４３が設けられている。ガスケット４３は、樹脂で形成されており、限定する意図ではないが、１つの好ましい材料の例として、フッ素系樹脂をあげることができる。
ガスケット４３は、リング状の基部４３ａの周側縁に、上部方向に向けてほぼ垂直に起立して形成された外周壁部４３ｂを有する形状を有している。

ダイアフラム３７と電池蓋３とは、予め、蓋体３８として一体化される。電池缶２の開口部２ｂの内側にガスケット４３を配置し、蓋体３８の周縁部を、電池缶２の開口部２ｂの内側に配置されたガスケット４３の外周壁部４３ｂの内側に配置する。そして、プレス等により、電池缶２と共にガスケット４３の外周壁部４３ｂを屈曲して基部４３ａと外周壁部４３ｂにより、ダイアフラム３７と電池蓋３を軸方向に圧接するようにかしめ加工される。これにより、電池蓋３、ダイアフラム３７、絶縁板３４および接続板３５が一体に形成された電池蓋ユニット３０がガスケット４３を介して電池缶２に固定される。これと共に、絶縁板３４が発電ユニット２０の正極集電リング２７に当接し、発電ユニット２０を電池缶２の缶底側に押しつけている。

図３は、発電要素１０の構造の詳細を示すための分解断面斜視図である。
発電要素１０は、軸芯１５の周囲に、正極電極１１、負極電極１２、および第１、第２のセパレータ１３、１４が捲回された構造を有する。
軸芯１５は、例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）のような絶縁材により形成され、中空円筒形状を有する。軸芯１５には、第１のセパレータ１３、負極電極１２、第２のセパレータ１４および正極電極１１が、順に積層され、捲回されている。最内周の負極電極１２の内側には第２のセパレータ１４および第１のセパレータ１３が数周（図３では、１周）捲回されている。第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４は、絶縁性の多孔質体で形成されている。

最内周（軸芯側）では、負極電極１２の捲き始めが正極電極１１の捲き始めよりも周方向に延出している。また、最外周（電池缶側）では負極電極１２が正極電極１１よりも外周側に捲回されており、負極電極１２の捲き終わりが正極電極１１の捲き終わりよりも周方向に延出されている。最外周の負極電極１２の外周に第２のセパレータ１４が捲回されている。最外周の第２のセパレータ１４の終端が接着テープ１９（図２参照）で止められる。尚、最外周で第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４が数回、捲回された後、接着テープ１９で止められることもある。

正極電極１１は、アルミニウム箔により形成され長尺な形状を有し、正極金属箔１１ａと、この正極金属箔１１ａの両面に正極合剤が塗布された正極合剤層１１ｂを有する。正極金属箔１１ａの長手方向に延在する上方側の側縁は、正極合剤が塗布されず正極金属箔１１ａが露出した正極箔露出部１１ｃとなっている。この正極箔露出部１１ｃには、軸芯１５の軸に沿って上方に突き出す多数の正極タブ１６が等間隔に一体的に形成されている。正極合剤は正極活物質と、正極導電材と、正極バインダとからなる。正極活物質として、コバルト、マンガン、ニッケル等のリチウム酸化物が挙げられる。正極バインダとして、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やフッ素ゴムなどが挙げられる。
正極合剤を正極金属箔１１ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法、等が挙げられる。正極合剤に分散溶液を混練したスラリを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、プレスし、裁断する。正極合剤の塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。正極金属箔１１ａを裁断する際、正極タブ１６を一体的に形成する。すべての正極タブ１６の長さは、ほぼ同じである。

負極電極１２は、銅箔により形成され長尺な形状を有する負極金属箔１２ａと、この負極金属箔１２ａの両面に負極合剤が塗布された負極合剤層１２ｂとを有する。負極金属箔１２ａの長手方向に延在する下方側の側縁は、負極合剤が塗布されず銅箔が露出した負極箔露出部１２ｃとなっている。この負極箔露出部１２ｃには、軸芯１５の軸に沿って正極タブ１６とは反対方向に延出された、多数の負極タブ１７が等間隔に一体的に形成されている。負極合剤は、負極活物質と、負極バインダと、増粘剤とからなる。負極活物質としては、黒鉛炭素が挙げられる。負極合剤を負極金属箔１２ａに塗布する方法の例として、ロール塗工法、スリットダイ塗工法等が挙げられる。
負極合剤に分散溶媒を混練したスラリを、厚さ１０μｍの圧延銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥させた後、裁断する。負極合剤の塗布厚さの一例としては片側約４０μｍである。負極金属箔１２ａをプレスにより裁断する際、負極タブ１７を一体的に形成する。すべての負極タブ１７の長さは、ほぼ同じである。

第１、第２のセパレータ１３、１４の幅は、負極電極１２の負極合剤層１２ｂの幅よりも大きい。負極電極１２の負極合剤層１２ｂの幅は、正極電極１１の正極合剤層１１ｂの幅よりも大きい。負極合剤層１２ｂの幅および長さを正極合剤層１１ｂの幅および長さよりも大きくして、正極合剤層１１ｂの全領域を負極合剤層１２ｂで覆う構造とされている。リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質であるリチウムがイオン化してセパレータを浸透し、負極活物質に吸蔵される。この場合、負極側に負極活物質が形成されておらず負極金属箔１２ａが表出していると負極金属箔１２ａにリチウムが析出し、内部短絡を発生する原因となる。上記の如く、正極合剤層１１ｂの全領域を負極合剤層１２ｂで覆うことにより、このようなリチウム析出に伴う内部短絡を防止することができる。
第１のセパレータ１３および第２のセパレータ１４は、それぞれ、例えば、厚さ４０μｍのポリエチレン製多孔膜で形成されている。

図１に示すように、電池缶２の凹部２ａに短絡用部材５０が固定されている。
図４（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、図１に図示された短絡用部材５０の斜視図であり、図５は、図１に図示された円筒形リチウムイオン二次電池の短絡用部材が設けられた電池缶の凹部領域の拡大側面図である。
短絡用部材５０は、先鋭部５１と底面５２を有し、図４（Ａ）に図示されるように円錐体、または図４（Ｂ）に図示されるように角錐体に形成されている。図４（Ｂ）では、三角錐体として図示されているが、四角以上の角錐体とすることができる。
短絡用部材５０は、先鋭部５１を電池蓋３側に向け、リング形状に形成された凹部２ａの周形状に沿って、複数個、ほぼ等間隔に配置されている。各短絡用部材５０の先鋭部５１は、蓋体３８のダイアフラム３７の周縁部に対向して配置されている。各短絡用部材５０の底面５２は、電池缶２の凹部２ａの下面２４に固定されている。短絡用部材５０は、鉄、アルミニウム合金、ニッケル、またはこれらの金属を成分として含む合金等、電池缶２より硬度が大きい材料により形成されている。短絡用部材５０は、絶縁性部材の表面に導電性を有する金属を、めっきや蒸着により形成した部材とすることもできる。すなわち、短絡用部材５０は、蓋体側に先鋭部５１が形成され、表面が導電性を有し、電池缶２よりも大きい硬度を有する部材である。短絡用部材５０は、溶接、導電性を有する接着剤による接着等の方法により、電池缶２に固定されている。

円筒形リチウムイオン二次電池１に、蓋体３８から軸方向の圧縮荷重が作用すると、電池缶２の凹部２ａに応力が集中し、凹部２ａが潰れる可能性がある。
図１１は、円筒形リチウムイオン二次電池１が軸方向に圧縮され、凹部２ａが潰れた状態を示す断面図である。
電池缶２の凹部２ａが潰れるため、短絡用部材５０の先鋭部５１が電池缶２の凹部２ａの上面２５（図５参照）を貫き、さらに、ガスケット４３を貫いて、蓋体３８のダイアフラム３７の周縁部に接触する。このため、発電要素１０の負極電極１２に接続されている電池缶２と、発電要素１０の正極電極１１に接続されている蓋体３８とが、短絡用部材５０を介して短絡する。しかし、電池缶２および蓋体３８の抵抗値は、電池缶２内に収容された内部部品よりも大きい。

例えば、短絡用部材５０を有していない円筒形リチウムイオン二次電池の場合、電池缶２の凹部２ａが潰れても電池缶２と電池蓋３とが、短絡用部材５０を介して短絡することはない。このような、従来の構造の円筒形リチウムイオン二次電池では、正極集電リング２７が、発電要素１０の負極タブ１７に接触し、短絡を生じる可能性がある。この場合、負極タブ１７の抵抗値は、電池缶２等に比し、遥かに小さい。このため、短絡により大きな電流が流れる。

これに対し、本発明の実施形態１においては、電池缶２と蓋体３８との短絡により流れる電流は、従来の場合に比し、低減される。このため、短絡により生じる発熱を抑制する効果を奏する。ここで、電池缶２と蓋体３８とが短絡用部材５０を介して短絡した後、正極集電リング２７と発電要素１０の負極タブ１７とが内部短絡を起こす可能性もある。しかし、電池缶２と蓋体３８とが短絡用部材５０を介して短絡することにより、発電要素１０に充電されていた電荷が放電される。このため、この後、正極集電リング２７と発電要素１０の負極タブ１７とが内部短絡を起こしても、この時流れる内部電流は小さいものとなり、発熱を抑制することができる。なお、電池缶２内部には電解液が注入されているため、発熱による影響が懸念される。しかし、本発明の実施形態１のように、外部短絡を発生して発熱を抑制すれば、内部短絡におけるこれに関連する懸念が解消される。

なお、上記において、短絡用部材５０の先鋭部５１が電池缶２の凹部２ａの上面２５を貫き、さらに、ガスケット４３を貫いて、蓋体３８のダイアフラム３７に接触する、として説明した。しかし、短絡用部材５０の先鋭部５１が電池缶２の凹部２ａの上面２５を貫くようにする必要は無く、短絡用部材５０の先鋭部５１により、電池缶２の凹部２ａの上面２５を変形させるようにしてもよい。短絡用部材５０の先鋭部５１により電池缶２の凹部２ａの上面２５を変形させ、電池缶２の凹部２ａの上面２５の変形部がガスケット４３を貫き、あるいは変形させて蓋体３８に接触するようにすればよい。

上記実施形態１によれば、下記の効果を奏する。
（１）開口部２ｂと凹部２ａとを有し、発電要素１０が収容された電池缶２に、ガスケット４３を介在してかしめられた蓋体３８を備えた円筒形リチウムイオン二次電池１において、電池缶２の凹部２ａに、短絡用部材５０を設け、軸方向の圧縮を受けた場合、短絡用部材５０を介して電池缶２と蓋体３８とが短絡するように構成した。つまり、電池缶２内部において短絡が発生する場合に比し、短絡時の抵抗値が大きくなる電池缶２と蓋体３８とを短絡するように構成した。このため、短絡により流れる電流が低減され、発熱を抑制することができる。

なお、上記実施形態１では、短絡用部材５０を、先鋭部５１を有する錐体として例示した。しかし、短絡用部材５０として、以下に示すように、種々の形態を採用することができる。

−実施形態２−
図６は、本発明の実施形態２としての短絡用部材の外観斜視図である。図７は、図６に図示された円筒形リチウムイオン二次電池の短絡用部材が設けられた電池缶の凹部領域の拡大図であり、図７（Ａ）は上面から観た電池蓋を除去した状態を示す平面図であり、図７（Ｂ）は、電池蓋を有する状態の側面図である。
実施形態２の短絡用部材５０Ａは、図６に図示されるように、先鋭稜部５３と、底面５４を有する楔形を有する。短絡用部材５０Ａは、図７（Ａ）、（Ｂ）に図示されるように、リング形状の凹部２ａの周形状に沿って、複数個（図示の例では６個）ほぼ等間隔に配列されている。短絡用部材５０Ａの材料および電池缶２への固定方法は、実施形態１と同様である。また、実施形態２における他の構成は、実施形態１と同様である。
実施形態２の短絡用部材５０Ａを備えた円筒形リチウムイオン二次電池１においても、軸方向に圧縮された場合、短絡用部材５０Ａの先鋭稜部５３が電池缶２の凹部２ａの上面２５を貫きまたは変形させ、さらに、ガスケット４３を貫いて、蓋体３８のダイアフラム３７に接触する。従って、実施形態１と同様な効果を奏する。

−実施形態３−
図８は、本発明の実施形態３としての短絡用部材を示し、図８（Ａ）は上面から観た平面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のＶＩＩＩB−ＶＩＩＩB線断面図であり、図９は、図８（Ａ）、（Ｂ）に図示された短絡用部材の外観斜視図である。図１０は、図８（Ａ）、（Ｂ）に図示された短絡用部材を備える円筒形リチウムイオン二次電池の側面図である。
実施形態３の短絡用部材５０Ｂは、三角形状断面を有するリング形状を有する。この短絡用部材５０Ｂは、二分割された分割リング部材５０Ｂ1により構成されている。各分割リング部材５０Ｂ1の断面は、先鋭稜部５５と、底面５６を有する。分割された一対の分割リング部材５０Ｂ1を、その円周方向の端面５７で接面すると、リング部材となる。各分割リング部材５０Ｂ1を、電池缶２の軸芯に対して互いに反対方向から電池缶２の凹部２ａに挿入することにより、図１０に図示されるように、電池缶２の凹部２ａ内で電池缶２を一周するリング部材となる。
実施形態３の他の構造は、実施形態１と同様である。

実施形態３の短絡用部材５０Ｂを備えた円筒形リチウムイオン二次電池１においても、軸方向に圧縮された場合、短絡用部材５０Ｂの先鋭稜部５５が電池缶２の凹部２ａの上面２５を貫きまたは変形させ、さらに、ガスケット４３を貫いて、蓋体３８のダイアフラム３７に接触する。従って、実施形態１と同様な効果を奏する。
また、実施形態３においては、一対の分割リング部材５０Ｂ1を、その円周方向の端面５７で接面するだけで、電池缶２の凹部２ａ内で電池缶２を一周するリング部材となるので、各分割リング部材５０Ｂ1の位置決めが容易となり、短絡用部材５０Ｂの固定を能率的に行うことができる。

なお、上記実施形態３では、短絡用部材５０Ｂは、二分割された分割リング部材５０Ｂ1により構成された構造として例示した。しかし、短絡用部材５０Ｂは、三分割以上に分割された分割リング部材により構成するようにしてもよい。あるいは、短絡用部材５０Ｂは、複数の分割リング部材を離間して配置して構成してもよい。

上記各実施形態では、短絡用部材５０、５０Ａ、５０Ｂは、先端に先鋭部５１または先鋭稜部５３、５５を有する構造とした。しかし、短絡用部材５０、５０Ａ、５０Ｂは、先鋭部５１、または先鋭稜部５３、５５に替えて、先端にピン部を設けた構成としてもよい。ピン部の頭部は、平坦であってもよいし、ドーム形状や錐体形状としてもよい。

上記各実施形態では、電池缶２に負極電極１２を接続する構造として例示した。しかし、本発明は、電池缶２に正極電極１１を接続する円筒形二次電池１に対して適用することが可能である。

上記各実施形態では、円筒形リチウムイオン二次電池として例示した。しかし、本発明は、ニッケル水素電池またはニッケル・カドミウム電池、鉛蓄電池のように水溶性電解液を用いる円筒形二次電池にも適用が可能である。

上記各実施形態において、電池蓋３は全体が、導電部材により形成されている構造として例示した。しかし、電池蓋３は、周縁部３ａが導電部材により形成されていれば、筒部３ｂは、樹脂等の絶縁性材料で形成してもよい。このような構成であっても、電池缶２を密封するために電池蓋３の周縁部３ａとダイアフラム３７とは電気的に導通する。

上記各実施形態における電池蓋ユニット３０等の構造は、単に、一例を示すものであり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜、変更が可能である。

上記各実施形態では、正極集電リング２７と発電要素１０の負極タブ１７とが内部短絡を起こす場合として例示した。しかし、本発明は、内部短絡が他の部位で発生する場合にも適用することができる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１ 円筒形リチウムイオン二次電池（円筒形二次電池）
２ 電池缶
２ａ 凹部
２ｂ 開口部
３ 電池蓋（蓋体）
１０ 発電要素
１１ 正極電極（正極）
１２ 負極電極（負極）
２４ 下面（側面）
３７ ダイアフラム（蓋体）
３８ 蓋体
４３ ガスケット（絶縁部材）
５０ 短絡用部材
５０Ａ 短絡用部材
５０Ｂ 短絡用部材
５０Ｂ1 分割リング部材
５１ 先鋭部
５３、５５ 先鋭稜部（先鋭部）

Claims (5)

1. 円筒形に形成され、軸方向の一端側に開口部と、内方に突出する凹部が形成された電池缶と、
   前記電池缶内に収容され、正極および負極を有する発電要素と、
   絶縁部材と、
   前記電池缶の前記開口部と前記凹部との間に前記絶縁部材を介在して固定された蓋体と、
   前記電池缶の前記凹部に設けられた短絡用部材とを備え、
   前記蓋体は前記発電要素の前記正極または前記負極の一方と電気的に接続され、
   前記電池缶は前記発電要素の前記正極または前記負極の他方と電気的に接続され、
   軸方向の圧縮を受けた場合、前記短絡用部材を介して前記電池缶と前記蓋体とが短絡するように構成されている円筒形二次電池。
2. 請求項１に記載の円筒形二次電池において、
   前記短絡用部材は、前記凹部の、前記蓋体と反対側の側面に固定され、前記蓋体側に向かって先鋭部が形成された錐体である円筒形二次電池。
3. 請求項２に記載の円筒形二次電池において、
   前記短絡用部材は、楔形部材である円筒形二次電池。
4. 請求項２に記載の円筒形二次電池において、
   前記短絡用部材は、分割リング部材である円筒形二次電池。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の円筒形二次電池において、
   前記短絡用部材は、前記電池缶より硬度が大きい材料により形成されている円筒形二次電池。
   

Images