JP2017134957A - 角形二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 角形二次電池が外部からの圧力による変形を受けた際の安全性を向上させる。【解決手段】 正極と負極とを積層した発電要素と、前記発電要素を収容する電池缶と、前記正極に接続された正極導線と、前記負極に接続された負極導線と、前記正極導線および前記負極導線と前記電池缶との間に設けられた絶縁層と、を有するリチウムイオン二次電池において、前記正極導線、および、前記負極導線は、前記絶縁層に対して凸構造を向ける部材を有する二次電池。【選択図】 図４

Description

本発明は、電極捲回群を角形電池缶に収容した角形二次電池に関する。

従来から、例えばノートパソコン、携帯端末等の電気製品や、電気自動車、ハイブリッド自動車等の動力源にリチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等の二次電池が搭載されている。このような二次電池の一例として、長尺の箔状の集電体に電極活物質が保持された正負の電極シートをセパレータとともに捲回して電極体を構成し、その捲回電極体を電解質とともに角形の電池ケースに収容してなる角形二次電池や、円筒形の電池ケースに収容してなる円筒形二次電池が知られている。

こうした構造の二次電池では、充電状態で外部から圧力が加えられて変形が生じると電池内部の捲回電極体が変形し、セパレータが破断して正極と負極が接触することで、捲回電極体内部で短絡が生じる。このとき、短絡箇所は短絡電流により発熱し、捲回電極体の温度が上昇する。捲回電極体の温度上昇が大きい場合には、電解液の燃焼反応が起こる可能性がある。

特許文献１には、このような外部からの圧力による変形（圧壊）に対して、安全性を向上させるために、電池が潰れた際に正極と負極を意図的に短絡させる短絡用突起を設ける技術が開示されている。

特開２００１−３３８６３６

しかし、特許文献１のように短絡用突起を捲回体に向けて設定する構造では、電池の内部で短絡が生じる為、電池内の温度上昇が大きいと考えられる。また、電池内部は、放熱性も悪く、また、有機溶媒からなる電解液が存在することからも電池内部での短絡は好ましくないと考えられる。

本発明は、二次電池が外部からの圧力による変形を受けた際に安全に放電できる構造を提供することを目的とする。

本発明の課題を解決する手段は例えば以下である。

正極と負極とを積層した発電要素と、前記発電要素を収容する電池缶と、前記正極に接続された正極導線と、前記負極に接続された負極導線と、前記正極導線および前記負極導線と前記電池缶との間に設けられた絶縁層と、を有するリチウムイオン二次電池において、
前記正極導線、および、前記負極導線は、前記絶縁層に対して凸構造を向ける短絡部材を有する二次電池。

本発明により、二次電池が外部からの圧力による変形を受けた際に安全に放電できる構造を提供することができる。

角形二次電池の外観斜視図 角形二次電池の分解斜視図 捲回電極群の分解斜視図 角形二次電池の厚さ方向の断面模式図 負極短絡部材１０１の模式図 負極短絡部材１０１の模式図 実施例３の角形二次電池の厚さ方向の断面模式図 実施例４の角形二次電池の捲回群軸方向の断面模式図 実施例５の角形二次電池の厚さ方向の断面模式図 実施例６の角形二次電池の厚さ方向の断面模式図 実施例７の角形二次電池の捲回群軸方向の断面模式図 実施例３の角形二次電池の捲回電極群の分解図

以下、図面を参照して本発明の角形二次電池の実施形態についてリチウムイオン二次電池を例として説明する。なお、本発明の理解を容易にするために、図面における各部の縮尺を適宜変更する場合がある。また、以下の説明における上下左右は、各部材の位置関係を説明する便宜的な方向であり、必ずしも鉛直方向や水平方向に対応するものではない。

（実施例１）
図１は、角形二次電池の外観斜視図である。

角形二次電池１００は、電池缶１および蓋（電池蓋）６を備える。二次電池の電池蓋６には、ガス排出弁１０、注液栓１１、負極外部端子１２、正極外部端子１４が備えられている。ガス排出弁１０は電池缶の破裂圧力以下の圧力で開放される仕様になっており、短絡あるいは過充電等で電池内圧が急激上昇した場合には、ガス放出弁１０の解放によって電池缶１の破裂が抑制される。注液栓１１は、電解液の注入に使用され、電解液注入後に金属キャップをレーザー溶接することで封止されている。負極外部端子１２、正極外部端子１４は、電池缶１内に収容される発電要素（捲回群３）と正極導線、負極導線により電気的に接続されており、これら負極外部端子１２、正極外部端子１４により捲回群３から電池外部に電気を取り出すことができる。本実施例では、電池缶１内に収容される発電要素として正極、負極を捲回した捲回群を用いたが、必ずしも捲回された発電要素に限られるものではなく、正極、負極を積層したものであれば発電要素の形状は、特に限られない。

図２は、角型二次電池１００の分解斜視図である。電池缶１は、相対的に面積の大きい一対の対向する幅広側面１ｂと相対的に面積の小さい一対の対向する幅狭側面１ｃとを有する側面と底面１ｄを有し、その上方に開口部１ａを有する。

電池缶１内には、捲回群３が収納され、電池缶１の開口部１ａが電池蓋６によって封止されている。電池蓋６は略矩形平板状であって、電池缶１の上方開口部１ａを塞ぐように溶接されて電池缶１が封止されている。

電池缶１内には、絶縁層（絶縁保護フィルム２）を介して捲回群３が収容されている。

捲回群３は、扁平形状に捲回されているため、断面半円形状の互いに対向する一対の湾曲部と、これら一対の湾曲部の間に連続して形成される平面部とを有している。捲回群３は、捲回軸方向が電池缶１の横幅方向に沿うように、一方の湾曲部側から電池缶１内に挿入され、他方の湾曲部側が上部開口側に配置される。

捲回群３の正極電極箔露出部３４ｃは、正極導線として正極集電板（集電端子）４４を介して電池蓋６に設けられた正極外部端子１４と電気的に接続されている。また、捲回群３の負極電極箔露出部３２ｃは、負極導線として負極集電板（集電端子）２４を介して電池蓋６に設けられた負極外部端子１２と電気的に接続されている。これにより、正極集電板４４および負極集電板２４を介して捲回群３から外部負荷へ電力が供給され、正極集電板４４および負極集電板２４を介して捲回群３へ外部発電電力が供給され充電される。ここで、本実施例では正極導線として、正極集電板４４を用いているが、発電要素（捲回群）と正極外部端子とを電気的に繋ぐものであれば特に限定されない。また、負極導線として、負極集電板２４を用いているが、発電要素（捲回群）と負極外部端子とを電気的に繋ぐものであれば特に限定されない。

正極集電板４４と負極集電板２４、及び、正極外部端子１４と負極外部端子１２を、それぞれ電池蓋６から電気的に絶縁するために、ガスケット５および絶縁板７が電池蓋６に設けられている。また、注液口９から電池缶１内に電解液を注入した後、電池蓋６に注液栓１１をレーザ溶接により接合して注液口９を封止し、扁平捲回形二次電池１００を密閉する。

ここで、正極外部端子１４および正極集電板４４の形成素材としては、例えばアルミニ
ウム合金が挙げられ、負極外部端子１２および負極集電板２４の形成素材としては、例え
ば銅合金が挙げられる。また、絶縁板７およびガスケット５の形成素材としては、例えばポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂材が挙げられる。

また、電池蓋６には、電池容器内に電解液を注入するための注液孔９が穿設されており、この注液孔９は、電解液を電池容器内に注入した後に注液栓１１によって封止される。ここで、電池容器内に注入される電解液としては、例えばエチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を適用することができる。

正極外部端子１４、負極外部端子１２は、バスバー等に溶接接合される溶接接合部を有している。溶接接合部は、電池蓋６から上方に突出する直方体のブロック形状を有しており、下面が電池蓋６の表面に対向し、上面が所定高さ位置で電池蓋６と略平行となる構成を有している。

正極接続部１４ａ、負極接続部１２ａは、正極外部端子１４、負極外部端子１２の下面からそれぞれ突出して先端が電池蓋６の正極側貫通孔４６、負極側貫通孔２６に挿入可能な円柱形状を有している。正極接続部１４ａ、負極接続部１２ａは、電池蓋６を貫通して正極集電板４４、負極集電板２４の正極集電板基部４１、負極集電板基部２１よりも電池缶１の内部側に突出しており、先端がかしめられて、正極外部端子１４、負極外部端子１２と、正極集電板４４、負極集電板２４を電池蓋６に一体に固定している。正極外部端子１４、負極外部端子１２と電池蓋６との間には、ガスケット５が介在されており、正極集電板４４、負極集電板２４と電池蓋６との間には、絶縁板７が介在されている。

正極集電板４４、負極集電板２４は、電池蓋６の下面に対向して配置される矩形板状の正極集電板基部４１、負極集電板基部２１と、正極集電板基部４１、負極集電板基部２１の側端で折曲されて、電池缶１の幅広面に沿って底面側に向かって延出し、捲回群３の正極箔露出部３４ｃ、負極箔露出部３２ｃに対向して重ね合わされた状態で接続される正極側接続端部４２、負極側接続端部２２を有している。正極集電板基部４１、負極集電板基部２１には、正極接続部１４ａ、負極接続部１２ａが挿通される正極側開口穴４３、負極側開口穴２３がそれぞれ形成されている。

捲回群３の扁平面に沿う方向でかつ捲回群３の捲回軸方向に直交する方向を中心軸方向として前記捲回群３の周囲には絶縁保護フィルム２が巻き付けられている。絶縁保護フィルム２は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）などの合成樹脂製の一枚のシートまたは複数のフィルム部材からなり、捲回群３の扁平面と平行な方向でかつ捲回軸方向に直交する方向を巻き付け中心として巻き付けることができる長さを有している。

図３は、捲回群３を展開した状態を示す分解斜視図である。

捲回群３は、負極電極３２と正極電極３４を間にセパレータ３３、３５を介して扁平状に捲回することによって構成されている。捲回群３は、最外周の電極が負極電極３２であり、さらにその外側にセパレータ３３、３５が捲回される。セパレータ３３、３５は、正極電極３４と負極電極３２との間を絶縁する役割を有している。

負極電極３２の負極合剤層３２ｂが塗布された部分は、正極電極３４の正極合剤層３４ｂが塗布された部分よりも幅方向に大きく、これにより正極合剤層３４ｂが塗布された部分は、必ず負極合剤層３２ｂが塗布された部分に挟まれるように構成されている。正極箔露出部３４ｃ、負極箔露出部３２ｃは、平面部分で束ねられて溶接等により接続される。尚、セパレータ３３、３５は幅方向で負極合剤層３２ｂが塗布された部分よりも広いが、正極箔露出部３４ｃ、負極箔露出部３２ｃで端部の金属箔面が露出する位置に捲回されるため、束ねて溶接する場合の支障にはならない。

正極電極３４は、正極集電体である正極電極箔の両面に正極活物質合剤を有し、正極電極箔の幅方向一方側の端部には、正極活物質合剤を塗布しない正極箔露出部３４ｃが設けられている。

負極電極３２は、負極集電体である負極電極箔の両面に負極活物質合剤を有し、正極電極箔の幅方向他方側の端部には、負極活物質合剤を塗布しない負極箔露出部３２ｃが設けられている。正極箔露出部３４ｃと負極箔露出部３２ｃは、電極箔の金属面が露出した領域であり、捲回軸方向の一方側と他方側の位置に配置されるように捲回される。

負極電極３２に塗布された負極合剤は、負極活物質を有する。負極活物質としては、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やＳｉやＳｎなどの化合物（例えば、ＳｉＯ、ＴｉＳｉ_２等）、またはそれの複合材料を用いることができる。負極活物質の粒子形状としては、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、を用いることができ、特に制限されるものではない。

負極合剤は、負極活物質同士の結合を保つために、結着材を有する。結着材としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いることができる。

本実施例では、負極活物質として非晶質炭素を用い、この非晶質炭素粉末１００重量部に対して、結着剤として１０重量部のＰＶＤＦを添加し、これに分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという。）を添加、混練した負極合剤を用いた。この負極合剤を厚さ１０μｍの銅箔（負極電極箔）の両面に溶接部（負極未塗工部）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、銅箔を含まない負極活物質塗布部厚さ７０μｍの負極電極３２を得た。

正極電極３４に塗布された正極合剤は、正極活物質を有する。正極活物質としては、マンガン酸リチウムの他に、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウムや一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムやこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム−金属複合酸化物を用いることができる。

本実施例では、正極活物質としてマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）を用い、この正極活物質１００重量部に対し、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛と結着剤として１０重量部のＰＶＤＦとを添加し、これに分散溶媒としてＮＭＰを添加、混練した正極合剤を用いた。この正極合剤を厚さ２０μｍのアルミニウム箔（正極電極箔）の両面に溶接部（正極未塗工部）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、アルミニウム箔を含まない正極活物質塗布部厚さ９０μｍの正極電極３１を得た。

捲回体３は、正極電極３４、負極電極３２、セパレータ３３の捲回中心として軸心を設けることができる。軸芯としては例えば、正極箔３１ａ、負極箔３２ａ、セパレータ３３のいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂シートを捲回して構成したものを用いることができる。軸心は、必ずしも必要ではなく、軸心を用いずに正極電極３４、負極電極３２、セパレータ３３を捲回しても構わない。

図４は、角形二次電池の厚さ方向の断面模式図である。

負極集電体２４、および正極集電体４４には、それぞれ負極短絡部材１０１、および正極短絡部材１０２が設けられている。これらの短絡部材は、負極集電体２４、および正極集電体４４から電池缶１の内壁に凸を向けて設けられている。また、短絡部材と電池缶１の内壁との間には絶縁フィルム２が設けられており、短絡部材は絶縁フィルム２に対しても凸構造を向けて設けられている。二次電池が圧壊した際には、電池缶１の変形により負極短絡部材１０１、および正極短絡部材１０２がそれぞれ電池缶１と接触することにより電池缶１を介して短絡回路を形成する。ここで、絶縁フィルム２は、集電体と電池缶との間に設けられており、短絡部材は、この絶縁フィルムを介して電池缶１の内壁と対向している。絶縁フィルムは薄いため、電池缶の変形により負極短絡部材１０１、および正極短絡部材１０２が絶縁フィルムに押しつけられた際には絶縁フィルムを破くことができ、短絡部材と電池缶内壁とが接触することができる。より確実に絶縁フィルムを破く為には負極短絡部材１０１、および正極短絡部材１０２は鋭利な凸形状であることが好ましい。

図４では、負極短絡部材１０１、および正極短絡部材１０２は、集電体と電池缶１の幅狭の側面との間に設けられている。角形二次電池１００が捲回群３の軸方向に圧縮された際には、負極短絡部材１０１、および正極短絡部材１０２が絶縁保護フィルム２を突き破り、それぞれ電池缶１と電気的に接続され、短絡回路を形成する。角形二次電池１００が充電状態であった場合には、捲回群３に蓄えられていた充電エネルギーは、電池缶１を介して解放される。この際、電池缶１は外気にさらされているため、放熱性が高く、短絡による発熱を最小限に抑えることができる。圧壊の初期に、このような形で充電エネルギーが解放されるため、圧壊が進み、捲回群３の内部のセパレータが破損し、負極と正極が接触することによる捲回群内部短絡が生じた場合であってもさらなる発熱、電解液の反応を最小限に抑えることができる。

負極短絡部材１０１、および正極短絡部材１０２は、絶縁保護フィルム２に内包される部材の中で最も電池缶の側面２に近い位置に配置されることが好ましい。このような構成とすることで、圧壊時に負極短絡部材１０１、および正極短絡部材１０２と、絶縁保護フィルム２に圧力が加わり、絶縁保護フィルム２を突き破ることでより確実に短絡回路を形成することが可能となる。

負極短絡部材１０１は、負極集電体２４の一部を凸形状に加工して作製することができる。あるいは、凸部が形成されるような部材を負極集電体２４に接続することで作製することもできる。

負極短絡部材１０１を形成ずる材料としては、電池缶１内部の環境、負極の作動電位領域で反応せず、且つ、圧壊時に容易に変形するものでなければ特に限定されるものではないが、負極集電体２４と同じ素材のものが好ましい。例えば銅合金を用いることができる。

正極短絡部材１０２も、負極短絡部材１０１と同様にして作製することができる。正極短絡部材１０２を形成する材料としては、電池缶１内部の環境、正極の作動電位領域で反応せず、且つ、圧壊時に容易に変形するものでなければ特に限定されるものではないが、正極集電体４４と同じ素材のものが好ましい。例えばアルミニウム合金を用いることができる。

図５は、負極短絡部材１０１の模式図である。

負極集電体２４には負極短絡部材１０１が台形状に設けられている。負極短絡部材１０１の内、絶縁保護フィルムおよび電池缶に対向する部分の面積は、圧壊時に絶縁保護フィルムを突き破る圧力が得られる面積とすることが好ましい。例えば、絶縁保護フィルムが厚さ５０μｍのＰＰである場合、これを突き破るためには１０〜３００ｋＮ／ｃｍ^２以上の圧力を与えることが好ましい。圧壊時の圧縮力を５ｋＮと仮定すると、負極短絡部材１０１２４の絶縁保護フィルムに対応する部分の面積は、０．０２〜０．５ｃｍ^２とすることが好ましく、圧縮力を２０ｋＮと仮定すると、０．０７〜２ｃｍ^２とすることが好ましい。

なお、図５では負極短絡部材１０１の形状の例を示したが、正極短絡部材１０２も負極短絡部材１０１と同様の形状を用いた。

（実施例２）
実施例２では、実施例１において負極短絡部材１０１の形状を円柱型の凸形状とした。

図６は、実施例２の負極短絡部材１０１の模式図である。負極集電体２４に負極短絡部材１０１が円柱形状として設けられている。円柱状の形状とすることで台形状のものに比べて強度を強くすることができ、圧壊時に変形することなく絶縁保護フィルムを突き破ることができる。

図６では負極短絡部材１０１の形状の例を示したが、正極短絡部材１０２も負極短絡部材１０１と同様の形状とした。

（実施例３）
実施例３では、負極短絡部材１０１を負極集電板２４と電池缶の底（側面１ｄ）との間に設け、正極短絡部材１０２を正極集電板４４と電池缶の底（側面１ｄ）との間に設けた。

図７は、実施例３の角形二次電池の厚さ方向の断面模式図である。

負極集電体２４、および正極集電体４４には、それぞれ負極短絡部材１０１、および正極短絡部材１０２が設けられている。負極短絡部材１０１および正極短絡部材１０２の凸構造は、負極集電体２４と電池缶の底面１ｄ、正極集電体４４と電池缶の底面１ｄに挟持された絶縁層（絶縁保護フィルム２）に対して向けられている。角形二次電池１００が上下方向（電池蓋と電池底面と垂直方向）に圧縮された際に、負極短絡部材１０１、および正極短絡部材１０２が絶縁保護フィルム２を突き破り、それぞれ電池缶１と電気的に接続され、短絡状態となる。角形二次電池１００が充電状態であった場合には、捲回群３に蓄えられていた充電エネルギーは、電池缶１を介して解放される。この場合、電池缶１は外気にさらされているため、放熱性が高く、短絡による発熱を最小限に抑えることができる。圧壊の初期に、このような形で充電エネルギーが既に解放されているため、圧壊が進み、捲回群３の内部のセパレータが破損し、負極と正極が接触することによる捲回群内部短絡が生じた際でも急激な発熱が起こることを抑制することができる。

（実施例４）
実施例４では、負極短絡部材１０１を負極集電板２４と電池缶の幅広面（側面１ｃ）との間に設け、正極短絡部材１０２を正極集電板４４と電池缶の幅広面（側面１ｃ）との間に設けた。

図８は、実施例４の角形二次電池の捲回群軸方向の断面模式図である。図８（ａ）は負極側の断面図である。図８（ｂ）は正極側の断面図である。

負極集電体２４、および正極集電体４４には、それぞれ負極短絡部材１０１、および正極短絡部材１０２が設けられている。これらの凸部は、負極集電体２４と電池缶の側面１ｃ、正極集電体４４と電池缶の側面１ｃに挟持された絶縁層（絶縁保護フィルム２）に対して向けられている。角形二次電池１００が厚さ方向に圧縮された際に、負極短絡部材１０１、および正極短絡部材１０２が絶縁保護フィルム２を突き破り、それぞれ電池缶１と電気的に接続され、短絡状態となる。角形二次電池１００が充電状態であった場合には、捲回群３に蓄えられていた充電エネルギーは、電池缶１を介して解放される。この場合、電池缶１は外気にさらされているため、放熱性が高く、短絡による発熱を最小限に抑えることができる。また、角形二次電池１００の圧壊の初期に、このような形で充電エネルギーが既に解放されているため、圧壊が進み、捲回群３の内部のセパレータが破損し、負極と正極が接触することによる捲回群内部短絡が生じた際でも急激な発熱が起こることを抑制することができる。

（実施例５）
実施例５は、実施例１の二次電池の外側に負極用優先変形冶具１０３、および正極用優先変形冶具１０４を設けた実施例である。

図９は、実施例５の角形二次電池の厚さ方向の断面模式図である。

電池缶１の側面１ｂに負極用優先変形冶具１０３、および正極用優先変形冶具１０４が配置される。負極用優先変形冶具１０３は、電池缶１の中にある負極短絡部材１０１に電池缶の側面１ｂを介して対向する位置に設けられる。ここで、負極用優先変形冶具１０３の電池缶の側面１ｂに接する面の面積は、負極短絡部材１０１の絶縁保護フィルム２側の面の面積よりも大きいことが好ましい。また、正極用優先変形冶具１０４も同様に、電池缶１の中にある正極短絡部材１０２に電池缶の側面１ｂを介して対向する位置に設けられる。なお、正極用優先変形冶具１０３の電池缶の側面１ｂに接する面の面積は、正極短絡部材１０２の絶縁保護フィルム２側の面の面積よりも大きいことが好ましい。このように、負極用優先変形冶具１０３、および正極用優先変形冶具１０４を設けることで、捲回群軸方向の圧壊時に、負極短絡部材１０１、および正極短絡部材１０２付近の電池缶の側面１ｂを優先的に変形させることができ、より確実に短絡させることが可能となる。

負極用優先変形冶具１０３、および正極用優先変形冶具１０４は図９のような独立した部材でもよいが、二次電池をカバーする固縛部材の一部として設けてもよい。

（実施例６）
実施例６は、実施例３の二次電池の底面側に負極用優先変形冶具１０３、および正極用優先変形冶具１０４を設けた。

図１０は、実施例１０の角形二次電池の厚さ方向の断面模式図である。

電池缶の底面１ｄに負極用優先変形冶具１０３、および正極用優先変形冶具１０４が配置される。負極用優先変形冶具１０３は、電池缶１の中にある負極短絡部材１０１に電池缶の底面１ｄを介して対向する位置に設けられる。ここで、負極用優先変形冶具１０３の電池缶の底面１ｄに接する面の面積は、負極短絡部材１０１の絶縁保護フィルム２側の面の面積よりも大きいことが好ましい。また、正極用優先変形冶具１０４も同様に、電池缶１の中にある正極短絡部材１０２に電池缶の底面１ｄを介して対向する位置に設けられる。なお、正極用優先変形冶具１０３の電池缶の底面１ｄに接する面の面積は、正極短絡部材１０２の絶縁保護フィルム２側の面の面積よりも大きいことが好ましい。このように、負極用優先変形冶具１０３、および正極用優先変形冶具１０４を設けることで、上下方向の圧壊時に、負極短絡部材１０１、および正極短絡部材１０２付近の電池缶の底面１ｄを優先的に変形させることができ、より確実に短絡させることが可能となる。

負極用優先変形冶具１０３、および正極用優先変形冶具１０４は図９のような独立した部材でもよいが、二次電池をカバーする固縛部材の一部として設けてもよい。

（実施例７）
実施例７は、実施例４の二次電池の底面側に負極用優先変形冶具１０３、および正極用優先変形冶具１０４を設けた。

図１１は、角形二次電池の捲回群軸方向の断面模式図である。図１１（ａ）は負極側の断面図である。図１１（ｂ）は正極側の断面図である。

電池缶１の側面１ｃに負極用優先変形冶具１０３、および正極用優先変形冶具１０４が配置される。負極用優先変形冶具１０３は、電池缶１の中にある負極短絡部材１０１に電池缶の側面１ｃを介して対向する位置に設けられる。ここで、負極用優先変形冶具１０３の電池缶の側面１ｃに接する面の面積は、負極短絡部材１０１の絶縁保護フィルム２側の面の面積よりも大きいことが好ましい。また、正極用優先変形冶具１０４も同様に、電池缶１の中にある正極短絡部材１０２に電池缶の側面１ｃを介して対向する位置に設けられる。なお、正極用優先変形冶具１０３の電池缶の側面１ｃに接する面の面積は、正極短絡部材１０２の絶縁保護フィルム２側の面の面積よりも大きいことが好ましい。このように、負極用優先変形冶具１０３、および正極用優先変形冶具１０４を設けることで、上下方向の圧壊時に、負極短絡部材１０１、および正極短絡部材１０２付近の電池缶の側面１ｃを優先的に変形させることができ、より確実に短絡させることが可能となる。

（実施例８）
実施例８は、正極導線として正極タブ、負極導線として負極タブが用いられた捲回群を用いた実施例である。

図１２は、実施例８の角形二次電池の捲回群軸方向の断面模式図である。

捲回群３は正極電極３４に正極合剤層３４ｂが設けられた正極と、負極電極３２に負極合剤層３２ｂが塗布された負極と、セパレータを捲回したものである。この捲回群３からは、正極タブ１０５と負極タブ１０６が延出している。

正極タブ１０５は、例えば、正極電極に正極合剤の未塗布部を設け、この未塗布部に接触させて設けることができる。または、正極電極をタブ状に延出させて正極タブとしてもよい。正極タブ１０５は、捲回群３から延出して正極外部端子１４に接合される。正極タブ１０５には正極短絡部材１０２が設けられている。正極短絡部材は捲回群３の外側に設けられた絶縁層（絶縁保護フィルム２）および電池缶１の内壁（幅広面である側面１ｃ）に向かって凸構造を向けて配置されている。

負極タブ１０６は、例えば、負極電極に負極合剤の未塗布部を設け、この未塗布部に接触させて設けることができる。または、負極電極をタブ状に延出させて負極タブとしてもよい。負極タブ１０６は、捲回群３から延出して負極外部端子１２に接合される。負極タブ１０６には負極短絡部材１０１が設けられている。負極短絡部材は捲回群３の外側に設けられた絶縁層（絶縁保護フィルム２）および電池缶１の内壁（幅広面である側面１ｃ）に向かって凸構造を向けて配置されている。

二次電池が厚さ方向に圧壊した際には、正極短絡部材１０２と負極短絡部材１０１が絶縁保護フィルム２を破り、電池缶１と接触することで、短絡経路が形成される。この短絡経路により安全に電気を放出することができる。

１・・・電池缶
１ａ・・・開口部
１ｂ・・・側面（幅狭面）
１ｃ・・・側面（幅広面）
１ｄ・・・底面
２・・・絶縁保護フィルム
３・・・捲回群
５・・・ガスケット
６・・・電池蓋
７・・・絶縁板
９・・・注液口
１０・・・ガス排出弁
１１・・・注液栓
１２・・・負極外部端子
１２ａ・・・負極接続部
１４・・・正極外部端子
１４ａ・・・正極接続部
２１・・・負極集電板基部
２２・・・負極側接続端部
２３・・・負極側開口穴
２４・・・負極集電板
２６・・・負極側貫通孔
３２・・・負極電極
３２ｂ・・・負極合剤層
３２ｃ・・・負極電極箔露出部
３３・・・セパレータ
３４・・・正極電極
３４ｂ・・・正極合剤層
３４ｃ・・・正極電極箔露出部
３５・・・セパレータ
４１・・・正極集電板基部
４２・・・正極側接続端部
４３・・・正極側開口穴
４４・・・正極集電板
４６・・・正極側貫通孔
１００・・・角形二次電池
１０１・・・負極短絡部材１０１
１０２・・・正極短絡部材１０２
１０３・・・負極用優先変形冶具
１０４・・・正極用優先変形冶具
１０５・・・正極タブ
１０６・・・負極タブ

Claims (9)

1. 正極と負極とを積層した発電要素と、
   前記発電要素を収容する電池缶と、
   前記正極に接続された正極導線と、
   前記負極に接続された負極導線と、
   前記正極導線および前記負極導線と前記電池缶との間に設けられた絶縁層と、を有するリチウムイオン二次電池において、
   前記正極導線、および、前記負極導線は、前記絶縁層に対して凸構造を向ける短絡部材を有する二次電池。
2. 請求項１において、
   前記二次電池は、前記電池缶を封止する電池蓋を有し、前記電池蓋は正極端子および負極端子を有し、前記正極導線は前記正極端子に接続され、前記負極導線は前記負極端子に接続され、前記発電要素は、前記正極と前記負極を捲回した扁平型の捲回群である二次電池。
3. 請求項２において、
   前記正極は、正極合剤の塗布部と、前記正極合剤の未塗布部を有し、
   前記負極は、負極合剤の塗布部と、前記負極合剤の未塗布部を有し、
   前記扁平型捲回群は捲回軸方向の一端に正極合剤未塗工部を有し、
   他端に負極未塗工部を有し、前記正極未塗布部には、前記正極導線として、正極集電体が接続され、前記負極未塗工部には、前記負極導線として、負極集電体が接続され、前記正極集電体および、前記負極集電体には、前記絶縁層に対して凸構造を向ける部材が設けられた二次電池。
4. 請求項３において、
   前記電池缶は、前記電池缶と対向する電池缶底と、幅広面と幅狭面を有し、前記部材は、前記絶縁層を介して前記幅広面に凸構造を向ける二次電池。
5. 請求項３において、前記電池缶は、前記電池缶と対向する電池缶底と、幅広面と幅狭面を有し、前記部材は、前記絶縁層を介して前記幅狭面に凸構造を向ける二次電池。
6. 請求項３において、前記電池缶は、前記電池缶と対向する電池缶底と、幅広面と幅狭面を有し、前記部材は、前記絶縁層を介して前記電池缶底に凸構造を向ける二次電池。
7. 請求項２において、
   前記正極は正極電極と前記正極電極に塗布された正極合剤を有し、
   前記負極は負極電極と前記負極電極に塗布された負極合剤を有し、前記正極導線は、前記正極電極を前記捲回群から延出させた、または、前記正極電極に接続された正極タブであり、前記負極導線は、前記負極電極を前記扁平型捲回群から延出させた、または、前記負極電極に接続された負極タブであり、前記正極タブおよび、前記負極タブには、前記絶縁層に対して凸構造を向ける部材が設けられた二次電池。
8. 請求項７において、前記電池缶は、前記電池缶と対向する電池缶底と、幅広面と幅狭面を有し、前記部材は、前記絶縁層を介して前記幅広面に凸構造を向ける二次電池。
9. 請求項４、５、６、８のいずれかにおいて、前記凸部に対向して前記電池缶の外側に優先変形冶具が設けられた二次電池。

Images