JP2019169375A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】釘刺し試験時に発生したガスを速やかにケース外へ放出できる蓄電装置を提供すること。【解決手段】電極組立体１２の端面は、底面４４ａと、タブ側端面１２ｂとを有し、底面４４ａは遮蔽部材５０全体と対向する部分を有する面であり、タブ側端面１２ｂは端面のその他の面である。底面４４ａと蓋体１４の内面１４ａとの距離Ｋ１は、タブ側端面１２ｂと蓋体１４の内面１４ａとの距離Ｋ２よりも長い。【選択図】図８

Description

本発明は、ケースの内部圧力をケースの外部に開放させる圧力開放弁を有する蓄電装置に関する。

ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、原動機となる電動機への供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン電池などの二次電池が搭載されている。二次電池は、例えば、特許文献１に記載されるように、ケースに電極組立体と電解液が収容されており、ケースの壁部にはケース内の圧力をケース外に開放させる圧力開放弁が設けられている。

このような二次電池において、その評価試験の一つである釘刺し試験が行われると、釘によって正極電極と負極電極の間のセパレータが破断し、正極電極と負極電極とがケース内において短絡する。そして、短絡が発生すると、その短絡部の周辺では熱が発生し、短絡部の周辺で発生した熱によって電解液成分が分解され、ケース内にガスが発生する。すると、ケース内の圧力が上昇して圧力開放弁が開裂するが、圧力開放弁からケース外へガスが放出される際、高圧のガスによって電極の一部が削られ、そのままガスに乗ってケースの外部に飛び散る虞がある。

電極の一部がケース外に放出されると火花となり得る。この火花の飛散を抑止するため、例えば、図１１に示すように、特許文献１では、電池上蓋９０に設けられた圧力逃し弁９１（圧力開放弁）に対向配置された安全保護装置９２を備える。安全保護装置９２は、圧力逃し弁９１に対向し、圧力逃し弁９１を覆うバッフルプレート９３と、バッフルプレート９３から立設された枠状の一対の側壁９４とを備える。また、安全保護装置９２は、各側壁９４の枠内に形成された第１のガスフロー通路９５、及び側壁９４同士で挟まれた位置に開口する第２のガスフロー通路９６を含む。さらに、安全保護装置９２は、側壁９４の端部に一体のフランジ状の接続部９８を備える。

そして、釘刺し試験時、ガスによって電極の一部が削られても、その電極の一部はガスとともにバッフルプレート９３によって跳ね返される。すると、電極の一部がガスとともにケース外へ放出されることが抑止され、火花の飛散が抑止される。そして、電極の一部の除かれたガスは、各ガスフロー通路９５，９６を経由して圧力逃し弁９１からケース外へ放出される。

特開２０１６−９６１２９号公報

ところが、釘刺し試験時、圧力逃し弁９１からケース外へのガスの放出が速やかに行われないと、ケースの内部圧力上昇によりケースが破裂する虞があるため、発生したガスを速やかにケース外へ放出することが望まれている。

本発明の目的は、釘刺し試験時に発生したガスを速やかにケース外へ放出できる蓄電装置を提供することにある。

上記問題点を解決するための蓄電装置は、異なる極性の電極が互いに絶縁され、かつ層状構造を有する電極組立体と、前記電極組立体及び電解液を収容するケースと、前記ケースの壁部に存在し、前記ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、前記ケース内の圧力を前記ケース外に開放させる圧力開放弁と、前記圧力開放弁が存在する壁部の内面と、前記電極組立体の端面との間に存在する金属製の遮蔽部材と、を備え、前記圧力開放弁と前記遮蔽部材との間に形成されたガス通路を有する蓄電装置であって、前記電極組立体の前記端面は、第１面と、第２面とを有し、前記第１面は前記遮蔽部材全体と対向する部分を少なくとも有する面であり、前記第２面は前記端面のその他の面であり、前記第１面の前記遮蔽部材全体と対向する部分と前記壁部の内面との距離は、前記第２面と前記壁部の内面との距離よりも長いことを要旨とする。

これによれば、釘刺し試験時、ケースに釘が刺さると、釘を介して異なる極性の電極がケース内において短絡する。短絡が生じると、その短絡部の周辺では熱が発生し、電解液成分が分解されてガスが発生する。ガスの発生により、蓄電装置内の圧力が上昇する。そして、ケースの内部圧力が圧力開放弁の開放圧に達すると、圧力開放弁が開裂し、ガスがガス通路を通過して圧力開放弁からケース外に放出される。

このような蓄電装置において、第１面の遮蔽部材全体と対向する部分と壁部の内面との距離を、第２面と壁部の内面との距離よりも長くしている。このため、第１面の遮蔽部材全体と対向する部分を、第２面よりも壁部の内面から離すことができる。よって、遮蔽部材と電極とを接触させることなく、遮蔽部材を壁部の内面から離れる方向に大型化できる。その結果、ガス通路の通路断面積を拡大でき、発生したガスを速やかにケース外へ放出することができる。

また、蓄電装置について、前記電極組立体は、前記第１面と前記第２面との間に位置する第３面を有し、前記第１面と前記第３面で囲まれた領域内に前記遮蔽部材の一部が配置されていてもよい。

これによれば、遮蔽部材の一部を第２面よりも壁部の内面から離した位置に配置でき、第１面の遮蔽部材全体と対向する部分を、より一層、第２面よりも壁部の内面から離すことができる。その結果として、ガス通路の通路断面積をより拡大できる。

また、蓄電装置について、前記第１面と当該第１面に対向した前記遮蔽部材の外面との距離は１〜５ｍｍであり、前記第３面と当該第３面に対向した前記遮蔽部材の側面との距離は１〜５ｍｍであってもよい。

これによれば、各距離を１ｍｍ以上とすることで、遮蔽部材の外面と第１面を離間させ、遮蔽部材の側面と第３面を離間させることができる。このため、蓄電装置の振動等により、電極組立体が振動しても、遮蔽部材の外面と第１面に存在する電極との接触を抑制でき、遮蔽部材の側面と第３面に存在する電極との接触を抑制できる。また、遮蔽部材の外面と第１面との距離を５ｍｍ以下とすることで、ガス通路の流路断面積が小さくなることを規制し、遮蔽部材の側面と第３面との距離を５ｍｍ以下とすることで、遮蔽部材によって圧力開放弁を覆う面積が小さくなることを規制できる。

また、蓄電装置について、前記壁部の外面側から見た平面視では前記電極組立体の前記端面は矩形状であり、前記遮蔽部材は、前記第１面に対向する遮蔽部を備え、前記ガス通路は、前記電極組立体の長手方向に沿った両端にて開口するガス流入口を有していてもよい。

これによれば、第１面から電極組立体外へ出たガスは遮蔽部に衝突し、圧力開放弁に向かっていたガスの向きが変わり、ガス流入口からガス通路に流入して圧力開放弁に向けて流れる。よって、ガス排出経路を長くでき、ガスに含まれる電極の一部がガスから落下し、開裂した圧力開放弁からケース外へ電極の一部が飛散することが抑止される。

また、前記蓄電装置は二次電池である。

本発明によれば、釘刺し試験時に発生したガスを速やかにケース外へ放出できる。

実施形態の二次電池を示す斜視図。 実施形態の二次電池を示す図１の２−２線断面図。 電極組立体の構成要素を示す分解斜視図。 実施形態の二次電池を示す図１の４−４線断面図。 実施形態の電極組立体を示す部分斜視図。 遮蔽部材を示す斜視図。 二次電池を蓋体の外面側から見た平面図。 （ａ）は実施形態の二次電池を示す部分断面図、（ｂ）は比較例の二次電池を示す部分断面図。 別例の電極組立体を示す部分斜視図。 別例の電極組立体を示す断面図。 背景技術を示す図。

以下、蓄電装置を二次電池に具体化した一実施形態を図１〜図８にしたがって説明する。
図１又は図２に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、ケース１１を備える。二次電池１０は、ケース１１に収容された電極組立体１２、及び図示しない電解液を備える。ケース１１は、開口部１３ａを有する矩形箱状のケース本体１３と、ケース本体１３の開口部１３ａを閉塞する壁部としての蓋体１４を有する。蓋体１４は、矩形板状である。

ケース本体１３と蓋体１４は、いずれもアルミニウム製である。ケース本体１３は、矩形板状の底壁１３ｂと、底壁１３ｂの短側縁から突出した形状の短側壁１３ｃと、底壁１３ｂの長側縁から突出した形状の長側壁１３ｄとを備える。蓋体１４は、一対の板面のうちの一方の面であってケース１１の外側に位置し、かつケース１１の外方に向いた外面１４ｂと、他方の面であってケース１１の内方に向いた内面１４ａとを備える。ケース１１は直方体状であり、ケース１１に合わせて電極組立体１２は直方体状である。二次電池１０は角型のリチウムイオン電池である。

図３に示すように、電極組立体１２は、矩形シート状の複数の正極電極１５と矩形シート状の複数の負極電極１９と、正極電極１５と負極電極１９とを絶縁するセパレータ２３とを備える。正極電極１５と負極電極１９とは異なる極性の電極である。正極電極１５は、矩形シート状の集電体としての正極金属箔（例えばアルミニウム箔）１６と、正極金属箔１６の両面に存在する正極活物質層１７とを有する。正極電極１５は、一対の長辺に沿う縁部のうちの一方の縁部にタブ側縁部１５ａを備える。正極電極１５は、タブ側縁部１５ａの一部から突出した形状の正極タブ１５ｂを有する。正極タブ１５ｂは、正極活物質層１７が存在せず、正極金属箔１６そのもので構成されている。なお、正極活物質層１７は、正極タブ１５ｂを除く正極金属箔１６全体を覆っている。

正極電極１５は、タブ側縁部１５ａの中央部から凹む正極凹部１５１を備える。正極凹部１５１は、正極電極１５を厚さ方向に貫通している。正極電極１５は、正極凹部１５１により、正極金属箔１６及び正極活物質層１７の一部を除去した形状である。正極電極１５を一方の正極活物質層１７側から見た正面視では、正極凹部１５１は、略Ｕ字状に凹む。正極凹部１５１は、平面視で正極凹部１５１の底となる縁に底側縁部１５１ａを備えるとともに、底側縁部１５１ａの両端とタブ側縁部１５ａとを繋ぐ側縁部１５１ｂを備える。

負極電極１９は、矩形シート状の集電体としての負極金属箔（例えば銅箔）２０と、負極金属箔２０の両面に存在する負極活物質層２１とを有する。負極金属箔２０は、負極電極１９の外形を構成する。負極電極１９は、一対の長辺に沿う縁部のうちの一方の縁部にタブ側縁部１９ａを備える。負極電極１９は、タブ側縁部１９ａの一部から突出した形状の負極タブ１９ｂを有する。負極タブ１９ｂは、負極活物質層２１が存在せず、負極金属箔２０そのもので構成されている。なお、負極活物質層２１は、負極タブ１９ｂを除く負極金属箔２０全体を覆っている。

負極電極１９の長手方向に沿った長さは、正極電極１５の長手方向に沿った長さより長い。また、負極電極１９の短手方向に沿った長さは、正極電極１５の短手方向に沿った長さより長い。よって、負極電極１９の外形は、正極電極１５の外形より一回り大きい。

負極電極１９は、タブ側縁部１９ａの中央部から凹む負極凹部１９１を備える。負極凹部１９１は、負極電極１９を厚さ方向に貫通している。負極電極１９は、負極凹部１９１により、負極金属箔２０及び負極活物質層２１の一部を除去した形状である。負極電極１９を一方の負極活物質層２１側から見た正面視では、負極凹部１９１は、略Ｕ字状に凹む。負極凹部１９１は、平面視で負極凹部１９１の底となる縁に底側縁部１９１ａを備えるとともに、底側縁部１９１ａの両端とタブ側縁部１９ａとを繋ぐ側縁部１９１ｂを備える。

セパレータ２３は、矩形シート状であり、セパレータ２３の長手方向に沿った長さは、負極電極１９の長手方向に沿った長さよりわずかに長く、セパレータ２３の短手方向に沿った長さは、負極電極１９の短手方向に沿った長さより長い。よって、セパレータ２３の外形は、負極電極１９の外形より一回り大きい。

セパレータ２３は、一対の長辺に沿う縁部のうちの一方の縁部にタブ側縁部２３ａを備える。セパレータ２３は、タブ側縁部２３ａの中央部から凹むセパレータ凹部２３１を備える。セパレータ凹部２３１は、セパレータ２３を厚さ方向に貫通している。セパレータ２３の正面視では、セパレータ凹部２３１は、略Ｕ字状に凹む。セパレータ凹部２３１は、平面視でセパレータ凹部２３１の底となる縁に底側縁部２３１ａを備えるとともに、底側縁部２３１ａの両端とタブ側縁部２３ａとを繋ぐ側縁部２３１ｂを備える。正極電極１５の底側縁部１５１ａの長さと、負極電極１９の底側縁部１９１ａの長さと、セパレータ２３の底側縁部２３１ａの長さは同じである。

各正極電極１５は、それぞれの正極タブ１５ｂが電極組立体１２の積層方向に沿って列状に配置されるように積層される。同様に、各負極電極１９は、それぞれの負極タブ１９ｂが、正極タブ１５ｂと重ならないように電極組立体１２の積層方向に沿って列状に配置されるように積層される。

図２、図４又は図５に示すように、電極組立体１２は、蓋体１４に最も近い端面に凹部４４を備える。凹部４４は、正極凹部１５１と、負極凹部１９１と、セパレータ凹部２３１とが積層方向に重なって形成されている。凹部４４は、電極組立体１２を積層方向に貫通している。二次電池１０は、凹部４４と、一対の長側壁１３ｄで囲まれた空間をケース１１内に備える。凹部４４の底面４４ａは、正極電極１５の底側縁部１５１ａと、負極電極１９の底側縁部１９１ａと、セパレータ２３の底側縁部２３１ａとが積層方向に寄せ集められて形成されている。底面４４ａは平坦面状である。また、凹部４４は、底面４４ａから延出した一対の側面４４ｂを備える。各側面４４ｂは、電極組立体１２の長手方向Ｘにおいて、底面４４ａの両端から延出している。各側面４４ｂは、正極電極１５の側縁部１５１ｂと、負極電極１９の側縁部１９１ｂと、セパレータ２３の側縁部２３１ｂとが積層方向に寄せ集められて形成されている。

図２に示すように、二次電池１０は、正極タブ群１８を有する。正極タブ群１８は、全ての正極タブ１５ｂを、電極組立体１２の積層方向に寄せ集めて構成されている。二次電池１０は、負極タブ群２２を有する。負極タブ群２２は、全ての負極タブ１９ｂを、電極組立体１２の積層方向に寄せ集めて構成されている。

電極組立体１２は、正極タブ群１８及び負極タブ群２２が突出する端面にタブ側端面１２ｂを備える。タブ側端面１２ｂは、正極電極１５のタブ側縁部１５ａのうち、正極凹部１５１以外の部分、負極電極１９のタブ側縁部１９ａのうち、負極凹部１９１以外の部分、及びセパレータ２３のタブ側縁部２３ａのうち、セパレータ凹部２３１以外の部分を、電極組立体１２の積層方向に寄せ集めて形成されている。よって、タブ側端面１２ｂは、電極組立体１２の長手方向Ｘに沿って凹部４４を挟む位置に存在する。

二次電池１０は、正極導電部材２４を備える。正極導電部材２４は、長手が蓋体１４の長手方向に延びる矩形板状である。正極導電部材２４の長手方向一端側には正極タブ群１８が接合されている。正極導電部材２４の長手方向他端側には正極端子２５が接合されている。正極端子２５は、蓋体１４に固定されている。

二次電池１０は、負極導電部材２６を備える。負極導電部材２６は、長手が蓋体１４の長手方向に延びる矩形板状である。負極導電部材２６の長手方向一端側には負極タブ群２２が接合されている。負極導電部材２６の長手方向他端側には負極端子２７が接合されている。負極端子２７は、蓋体１４に固定されている。正極導電部材２４及び負極導電部材２６は、蓋体１４の内面１４ａと、この内面１４ａに対向した電極組立体１２のタブ側端面１２ｂとの間に配置されている。

正極導電部材２４と負極導電部材２６は、電極組立体１２の長手方向Ｘに沿って並設されている。電極組立体１２の長手方向Ｘに並んだ正極導電部材２４と負極導電部材２６は同じ高さに位置し、長手方向Ｘに離間している。

図５又は図７に示すように、正極導電部材２４は、正極側端面２４ａを先端に備え、負極導電部材２６は、負極側端面２６ａを先端に備える。電極組立体１２の凹部４４は、蓋体１４の外面１４ｂ側から見て、正極側端面２４ａと負極側端面２６ａとの間に位置している。蓋体１４を外面１４ｂ側から見た場合、凹部４４の一方の側面４４ｂは正極側端面２４ａより長手方向Ｘ中央寄りに位置し、凹部４４の他方の側面４４ｂは負極側端面２６ａより長手方向Ｘ中央寄りに位置している。

図２に示すように、正極端子２５は、蓋体１４を貫通してその一部がケース１１外に露出している。正極端子２５は、蓋体１４と電気的に接続されている。負極端子２７は、蓋体１４を貫通してその一部がケース１１外に露出している。また、負極端子２７には、ケース１１から絶縁するためのリング状の第１絶縁部材２８が取り付けられている。

次に、二次電池１０が備える短絡機構３０について説明する。
短絡機構３０は、変形板３１及び短絡板３２を備える。変形板３１は、板厚が一定の板材から形成されており、平面視すると円形となる導電性のダイアフラムである。変形板３１は、ケース１１の内部圧力が設定圧力より低い状態では電極組立体１２に向けて凸となる形状である。変形板３１の上面３１ａは、短絡板３２と対向しており、下面３１ｃは、電極組立体１２のタブ側端面１２ｂと対向している。変形板３１はケース１１の蓋体１４に接合されることにより、蓋体１４に固定されている。変形板３１の下面３１ｃには、ケース１１の内部圧力が作用する。一方、変形板３１の上面３１ａには、大気圧が作用する。変形板３１は、その少なくとも一部が上方に凸状（短絡板３２に向かって凸状）に変形可能である。

変形板３１は、蓋体１４と電気的に接続されている。蓋体１４は、正極端子２５と電気的に接続されており、負極端子２７と絶縁されている。このため、変形板３１は、正極端子２５と電気的に接続されており、負極端子２７とは絶縁されている。なお、変形板３１は、ケース１１の蓋体１４と一体成形してもよいし、蓋体１４とは別体に成形した後に、蓋体１４に溶接してもよい。

短絡板３２は、金属製の部材であり、導電性を有している。短絡板３２は、平面視において略矩形状に形成されており、変形板３１の上方に配置されている。短絡板３２は、変形板３１の上面３１ａと対向する対向面３２ａを有する。短絡板３２は、変形板３１に向かって対向面３２ａから突出する突起部３３を備える。突起部３３は、例えばプレス加工により短絡板３２と一体成形されている。

短絡板３２は、負極端子２７と電気的に接続されている。短絡板３２と蓋体１４との間には、第１絶縁部材２８及び第２絶縁部材２９が配置されている。短絡板３２は、第１絶縁部材２８及び第２絶縁部材２９によって蓋体１４上に支持されている。第１絶縁部材２８は、負極端子２７と蓋体１４とを絶縁するとともに、短絡板３２の一端と蓋体１４とを絶縁している。第２絶縁部材２９は、短絡板３２の他端と蓋体１４とを絶縁している。このため、短絡板３２は蓋体１４と絶縁されている。すなわち、短絡板３２は正極端子２５と絶縁されている。

なお、本実施形態では、変形板３１が正極端子２５に接続され、短絡板３２が負極端子２７に接続されているが、このような構成に限定されない。例えば、変形板３１が負極端子２７に接続され、短絡板３２が正極端子２５に接続されていてもよい。

上記短絡機構３０においては、ケース１１の内部圧力が設定圧力以下のとき、変形板３１は下方に凸の状態になっている。上述したように、変形板３１は正極端子２５と電気的に接続されており、負極端子２７と絶縁されている。このため、正極端子２５と負極端子２７との間には、短絡機構３０を介した通電経路は形成されていない。

ケース１１の内部圧力が上昇すると、変形板３１の下面３１ｃに作用する圧力が上昇する。一方、変形板３１の上面３１ａには大気圧が作用する。このため、ケース１１の内部圧力が上昇して設定圧力に達すると、変形板３１は上方に凸の状態となるように変形する。変形板３１において、上方に凸状に変形した部分が短絡板３２の突起部３３に接触する。これにより、変形板３１は、突起部３３を介して短絡板３２に接触する。すると、正極端子２５と負極端子２７との間には、変形板３１及び短絡板３２を介した通電経路が形成される。即ち、正極端子２５と負極端子２７との間が短絡した状態となる。これによって、電極組立体１２に流れる電流を小さくすることができる。

図１又は図２に示すように、二次電池１０は、圧力開放弁４０を蓋体１４に備える。圧力開放弁４０は、ケース１１内の圧力が所定の圧力である開放圧に達した場合に開裂する。圧力開放弁４０の開裂により、ケース１１内の圧力がケース１１外に開放される。圧力開放弁４０の開放圧は、ケース１１自体やケース本体１３と蓋体１４との接合部に亀裂や破断などが生じ得る前に開裂し得る圧力に設定されている。圧力開放弁４０は、蓋体１４の板厚よりも薄い薄板状の弁体４１を有する。弁体４１は、蓋体１４の両面のうちケース１１の外側に位置する外面１４ｂにケース１１の外側から内側に向かって凹設された凹部の底に位置しており、蓋体１４と一体的に成形されている。

圧力開放弁４０は、蓋体１４の短手方向の中央に位置する。蓋体１４を外面１４ｂ側から見た平面視において、圧力開放弁４０は、蓋体１４のうち、正極導電部材２４と負極導電部材２６に挟まれた領域に配置されている。よって、正極導電部材２４及び負極導電部材２６は、圧力開放弁４０を蓋体１４の長手方向Ｘ両側から挟む位置に配置されている。また、蓋体１４を外面１４ｂ側から見た平面視において、圧力開放弁４０は長孔状である。

ここで、二次電池１０の釘刺し試験について説明する。
図２に示すように、釘刺し試験は、二次電池１０の正面視における中央部に釘を刺して行われる。釘によって正極電極１５と負極電極１９の間のセパレータ２３が破断し、正極電極１５と負極電極１９とがケース１１内において短絡する。そして、短絡が発生すると、その短絡部の周辺では熱が発生し、短絡部の周辺で発生した熱によって電解液成分が分解され、ケース１１内にガスが発生する。このとき、ケース１１の内部圧力が急激に上昇して圧力開放弁４０が開裂し、圧力開放弁４０からガスがケース１１の外部へ放出される。

矢印Ｇに示すように、ガスは電極組立体１２の中央部から圧力開放弁４０に向けて上昇する。このとき、上昇するガスによって正極電極１５や負極電極１９の一部が削り取られて、削り取られた電極等からなる異物が発生する場合がある。異物は、圧力開放弁４０に向かうガスとともに圧力開放弁４０に向かう。

図６、図７又は図８（ａ）に示すように、二次電池１０は、釘刺し試験時に発生した異物を圧力開放弁４０からケース１１外に放出されるのを抑制する遮蔽部材５０を備える。遮蔽部材５０は、蓋体１４の内面１４ａに溶接によって接合されている。

遮蔽部材５０は、蓋体１４を外面１４ｂ側から見た平面視において、長手方向Ｘに並設された正極導電部材２４の正極側端面２４ａと負極導電部材２６の負極側端面２６ａに挟まれた領域に重なるように配置されている。また、遮蔽部材５０は、蓋体１４を外面１４ｂ側から見た平面視において、蓋体１４と重なる。

遮蔽部材５０は、矩形板状の遮蔽部５１を備える。遮蔽部５１は、蓋体１４の外面１４ｂ側から見た平面視が矩形の板状である。遮蔽部５１は長手が電極組立体１２の長手方向Ｘに延び、短手が電極組立体１２の積層方向に延びる形状である。遮蔽部５１は、長手方向Ｘにおける正極導電部材２４寄りの縁部に、電極組立体１２の積層方向に沿って延びる第１端縁５１ａを備え、負極導電部材２６寄りの縁部に、電極組立体１２の積層方向に沿って延びる第２端縁５１ｂを備える。

電極組立体１２の長手方向Ｘに沿った遮蔽部５１の寸法Ｍ１は、凹部４４の一対の側面４４ｂの間隔Ｌ１より短い。また、遮蔽部５１の寸法Ｍ１は、長手方向Ｘに沿った圧力開放弁４０の寸法Ｍ２より長い。積層方向への遮蔽部５１の寸法は、同じく積層方向への圧力開放弁４０の寸法より長い。遮蔽部５１は、圧力開放弁４０の全体を電極組立体１２側から覆う。

遮蔽部材５０は、電極組立体１２の長手方向Ｘに沿って延びる一対の長縁部から蓋体１４に向けて突設された形状の閉塞壁５２を備える。閉塞壁５２は、電極組立体１２の長手方向Ｘに沿って長手が延びる形状である。長手方向Ｘへの閉塞壁５２の寸法は、凹部４４の一対の側面４４ｂの間隔Ｌ１より短い。

遮蔽部材５０は、一対の閉塞壁５２に支持された一対のフランジ５３を備える。各フランジ５３は、各閉塞壁５２の長手方向両端部において、各閉塞壁５２の突出端に支持されている、各フランジ５３は、対向する一対の閉塞壁５２に架設されている。

各フランジ５３は、その長手が電極組立体１２の積層方向に延びる形状である。積層方向に沿ったフランジ５３の寸法は、積層方向に沿った蓋体１４の寸法より僅かに短い。蓋体１４を外面１４ｂ側から見た平面視では、一方のフランジ５３は、遮蔽部５１の第１端縁５１ａから正極導電部材２４に向けて突出し、他方のフランジ５３は、遮蔽部５１の第２端縁５１ｂから負極導電部材２６に向けて突出している。

各フランジ５３を蓋体１４の内面１４ａに溶接することで、遮蔽部材５０が蓋体１４に接合されている。各フランジ５３は、蓋体１４の内面１４ａのうち、圧力開放弁４０よりも、電極組立体１２の長手方向Ｘの外側に接合されており、フランジ５３は圧力開放弁４０を覆っていない。二次電池１０のケース１１内にはガス通路５６が形成されている。ガス通路５６は、遮蔽部５１と一対の閉塞壁５２と蓋体１４とで区画されている。ガス通路５６は、電極組立体１２の長手方向Ｘの両端部に向けて開口したガス流入口５６ａを備える。

上記遮蔽部材５０は、遮蔽部５１及び閉塞壁５２の一部が凹部４４に入り込んでいる。遮蔽部５１は、電極組立体１２側の端面に外面５１ｃを備える。遮蔽部５１の外面５１ｃは、凹部４４の底面４４ａから離間した状態で対向している。遮蔽部５１の外面５１ｃと凹部４４の底面４４ａとの離間距離は１〜５ｍｍであるのが好ましい。離間距離が１ｍｍ未満であると、二次電池１０の振動時等に、凹部４４の底面４４ａに位置する正極電極１５及び負極電極１９が遮蔽部５１の外面５１ｃに接触しやすくなって好ましくないためである。また、離間距離が５ｍｍを越えると、遮蔽部５１が蓋体１４に近付き、ガス流入口５６ａの高さが低くなり、ガス通路５６の流路断面積が狭くなって好ましくないためである。

また、遮蔽部材５０の側面としての第１端縁５１ａ及び第２端縁５１ｂは、凹部４４の側面４４ｂから離間した状態で対向している。遮蔽部５１の第１端縁５１ａ及び第２端縁５１ｂと凹部４４の側面４４ｂとの離間距離は１〜５ｍｍであるのが好ましい。離間距離が１ｍｍ未満であると、二次電池１０の振動時等に、凹部４４の側面４４ｂに位置する正極電極１５及び負極電極１９が遮蔽部５１に接触しやすくなって好ましくないためである。また、離間距離が５ｍｍを越えると、遮蔽部５１の面積が小さくなり、圧力開放弁４０を覆う面積が小さくなって好ましくないためである。

上記構成の二次電池１０において、電極組立体１２は、蓋体１４側の端面に、遮蔽部材５０全体に対向する部分を少なくとも有する第１面と、第１面以外の第２面とを有する。さらに、電極組立体１２は、第１面と第２面との間に位置する第３面を有する。本実施形態では、電極組立体１２の蓋体１４側の端面のうち、凹部４４の底面４４ａが、遮蔽部材５０の遮蔽部５１全体に対向する部分を少なくとも有する第１面を構成し、底面４４ａ以外のタブ側端面１２ｂが、その他の第２面を構成している。また、凹部４４の一対の側面４４ｂが第３面を構成している。なお、底面４４ａにおいて、遮蔽部５１全体に対向する部分以外は、蓋体１４の内面１４ａに対向している。

そして、凹部４４の底面４４ａ（遮蔽部材５０と対向する部分）と蓋体１４の内面１４ａとの距離Ｋ１は、タブ側端面１２ｂと蓋体１４の内面１４ａとの距離Ｋ２よりも長い。よって、距離Ｋ１及び距離Ｋ２が設定されることで、電極組立体１２のタブ側端面１２ｂには、凹部４４が設けられていると言える。

また、凹部４４において、タブ側端面１２ｂからの深さは、５ｍｍ以上、２ｍｍ以下が好ましい。凹部４４の深さは、タブ側端面１２ｂに位置する負極電極１９のタブ側縁部１９ａから、凹部４４の底面４４ａに位置する底側縁部１９１ａまでの距離である。

そして、凹部４４の深さが５ｍｍ以上、２ｍｍ以下に設定されることにより、遮蔽部材５０の一部を凹部４４内に配置できる。より具体的には、遮蔽部５１の全体を凹部４４内に配置できる。遮蔽部５１の全体が凹部４４内に配置された状態では、遮蔽部５１の外面５１ｃに平行な内面５１ｄが、タブ側端面１２ｂよりも底面４４ａ寄りに位置し、タブ側端面１２ｂよりも低い位置にある。このため、ガス通路５６のガス流入口５６ａの一部が、凹部４４内に入り込み、ガス流入口５６ａの一部が、凹部４４の側面４４ｂに対向している。

次に、二次電池１０の作用を記載する。
さて、図２に示すように、釘刺し試験を行うため、二次電池１０の正面視でケース１１の中央部に釘を刺すとガスが発生する。ガスの発生により、二次電池１０におけるケース１１の内部圧力の上昇が生じる。そして、ケース１１の内部圧力が圧力開放弁４０の開放圧に達すると、圧力開放弁４０の弁体４１が開裂し、ケース１１内のガスがケース１１の外部に放出される。

矢印Ｇに示すように、短絡部周辺で発生した高圧のガスは、開裂した圧力開放弁４０に向けて上昇する。また、発生するガスの勢いによって各電極の一部が削り取られ、異物が発生する。圧力開放弁４０に向かうガスは、凹部４４の底面４４ａ、一対の側面４４ｂ、及びタブ側端面１２ｂから電極組立体１２の外へ出る。底面４４ａから出たガスは遮蔽部材５０の遮蔽部５１に衝突した後、向きを変え、ガス流入口５６ａに向かって流れる。また、側面４４ｂから出たガス、及び凹部４４以外のタブ側端面１２ｂから出たガスは、ガス流入口５６ａに向かって流れる。その後、ガスは、ガス流入口５６ａからガス通路５６を流れて、圧力開放弁４０からケース１１の外部へ放出される。その一方で、ガスに含まれる異物は、矢印Ｇに示すように上昇して遮蔽部５１、閉塞壁５２、蓋体１４に接触するため、異物は矢印Ｇと反対方向に落下し、ケース１１の外へ放出されることが抑制される。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）凹部４４の底面４４ａと蓋体１４の内面１４ａとの距離Ｋ１を、タブ側端面１２ｂと蓋体１４の内面１４ａとの距離Ｋ２よりも長くし、電極組立体１２に凹部４４を設けた。そして、凹部４４の底面４４ａに遮蔽部材５０の遮蔽部５１を対向させたため、遮蔽部５１の外面５１ｃを正極電極１５及び負極電極１９に接触させずに遮蔽部材５０を電極組立体１２側へ大型化できる。

ここで、図８（ｂ）に示すように、凹部４４が形成されていないタブ側端面１２ｂにおいて、遮蔽部５１の外面５１ｃをタブ側端面１２ｂに接触させない場合を想定し、この場合を比較例とする。実施形態のように、凹部４４が形成されることによって、遮蔽部５１の外面５１ｃを、比較例よりも電極組立体１２寄りに配置でき、ガス通路５６の高さを比較例より高くできる。その結果、遮蔽部材５０の一対の閉塞壁５２間の距離が同じであれば、ガス通路５６の流路断面積を比較例より大きくできる。その結果、発生したガスを開裂した圧力開放弁４０から速やかにケース１１外へ放出することができる。

（２）遮蔽部材５０が金属製であるため、遮蔽部５１と正極電極１５及び負極電極１９の少なくとも一方とが接触すると短絡する虞が高まり、好ましくない。このため、遮蔽部５１と、電極組立体１２とを接触させないようにしている。このような二次電池１０であっても、凹部４４を設けることで、遮蔽部５１を正極電極１５及び負極電極１９に接触させずに、遮蔽部５１の位置を電極組立体１２寄りに位置させることができる。

（３）遮蔽部５１及び閉塞壁５２の一部が、凹部４４に入り込んでいる。このため、凹部４４の深さを利用して、遮蔽部材５０を電極組立体１２側に大型化できる。その結果、ガス通路５６の流路断面積を比較例より大きくでき、発生したガスを開裂した圧力開放弁４０から速やかにケース１１外へ放出することができる。また、ガス流入口５６ａの一部を凹部４４の側面４４ｂに対向させることができ、側面４４ｂから出たガスをガス通路５６に流しやすい。

（４）遮蔽部５１の外面５１ｃと凹部４４の底面４４ａとの離間距離は１〜５ｍｍであるのが好ましい。このように離間距離を設定することで、二次電池１０の振動時等に、凹部４４の底面４４ａが遮蔽部５１の外面５１ｃに接触することを抑制できるとともに、ガス通路５６の流路断面積が狭くなり過ぎることを抑制できる。

また、遮蔽部５１の第１端縁５１ａ及び第２端縁５１ｂと凹部４４の側面４４ｂとの離間距離は１〜５ｍｍであるのが好ましい。このように離間距離を設定することで、二次電池１０の振動時等に、凹部４４の側面４４ｂが遮蔽部５１に接触することを抑制できるとともに、遮蔽部５１が小さくなりすぎて、圧力開放弁４０を覆う面積が小さくなることを抑制できる。

（５）遮蔽部材５０は一対の閉塞壁５２を備えるとともに、ガス流入口５６ａを、電極組立体１２の長手方向Ｘに沿ったガス通路５６の両端に備える。このため、凹部４４の底面４４ａから出たガスに含まれる異物が、そのままガス通路５６に流入することを抑制でき、ケース１１外に火花が飛散することを抑制できる。

（６）凹部４４の底面４４ａを、正極電極１５の底側縁部１５１ａ、負極電極１９の底側縁部１９１ａ、及びセパレータ２３の底側縁部２３１ａを面一として形成した。このため、遮蔽部５１の外面５１ｃに対し、正極電極１５及び負極電極１９が接触することを抑制し、遮蔽部５１を介して正極電極１５と負極電極１９が短絡することを抑制できる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 少なくとも積層方向一端の負極電極１９に負極凹部１９１を形成しない構成とし、凹部４４を、電極組立体１２の積層方向に貫通しない構成としてもよい。例えば、図９に示すように、積層方向両端の負極電極１９に負極凹部１９１を形成しない構成としてもよい。この場合、凹部４４の底面４４ａの縁部のうち、積層方向両端の縁部から側面４４ｂが延出している。そして、凹部４４の底面４４ａ、及び四つの側面４４ｂに遮蔽部材５０が接触しないように、遮蔽部５１及び閉塞壁５２が設けられている。また、積層方向両端の側面４４ｂについても、遮蔽部材５０からの離間距離は１〜５ｍｍに設定されるのが好ましい。

○ 図１０に示すように、凹部４４は、負極電極１９の負極凹部１９１と、セパレータ２３のセパレータ凹部２３１とから構成されてもよい。正極電極１５は、負極電極１９及びセパレータ２３より一回り小さいことから、正極電極１５に正極凹部１５１を形成する必要はなく、負極電極１９及びセパレータ２３において、正極電極１５のタブ側縁部１５ａよりも蓋体１４側にはみ出した部分に負極凹部１９１及びセパレータ凹部２３１を形成することで、凹部４４を形成できる。

○ 凹部４４は、負極電極１９の負極凹部１９１のみで構成されていてもよい。この場合、負極電極１９において、正極電極１５のタブ側縁部１５ａよりも蓋体１４側にはみ出した部分に負極凹部１９１を形成することで、凹部４４を形成できる。セパレータ２３のタブ側縁部２３ａが、凹部４４内にはみ出しているが、セパレータ２３は、遮蔽部５１に接触しても、短絡の原因にならないため、問題ない。この場合、凹部４４の深さは、タブ側端面１２ｂに位置する負極電極１９のタブ側縁部１９ａから、底面４４ａに位置する底側縁部１９１ａまでの長さとなる。

○ 遮蔽部材５０の閉塞壁５２にガス流入口を設けてもよい。
○ ガス通路５６のガス流入口５６ａは、ガス通路５６の一端側のみに開口していてもよい。

○ 凹部４４は、タブ側端面１２ｂからＶ字状に凹む形状であってもよい。この場合、凹部４４は、凹部４４を挟むタブ側端面１２ｂから、凹部４４の底に向かって傾斜する一対の傾斜面を備える。そして、一対の傾斜面が、遮蔽部材５０全体と対向する部位を少なくとも有する第１面を構成し、タブ側端面１２ｂが、第１面のその他の面である第２面を構成する。よって、凹部４４は、第１面と第２面の間に位置する第３面は備えない。

○ 凹部４４は、タブ側端面１２ｂから円弧状に凹む形状であってもよい。この場合、凹部４４は、凹部４４を挟むタブ側端面１２ｂから、凹部４４の底に向かって湾曲する湾曲面を備える。そして、湾曲面が、遮蔽部材５０全体と対向する部位を少なくとも有する第１面を構成し、タブ側端面１２ｂが、第１面のその他の面である第２面を構成する。よって、凹部４４は、第１面と第２面の間に位置する第３面は備えない。

○ 遮蔽部材５０は、遮蔽部５１の外面５１ｃが凹部４４に対向しながらも、タブ側端面１２ｂ（第２面）と同じ高さに位置し、凹部４４内に遮蔽部５１が入り込んでいなくてもよい。このような場合であっても、凹部４４を形成することにより、遮蔽部５１の外面５１ｃを電極組立体１２に接触させずに遮蔽部材５０を電極組立体１２側へ大型化できる。

○ 蓋体１４を外面１４ｂ側から見た平面視において、圧力開放弁４０は、蓋体１４の長手方向Ｘに短手が延びる形状であってもよいし、円形状であってもよい。この場合、圧力開放弁４０を遮蔽部５１で覆うことができるように、遮蔽部５１は平面視正方形状であってもよいし、電極組立体１２の長手方向Ｘに遮蔽部５１の短手が延びる矩形状であってもよい。

○ 二次電池１０は、短絡機構３０を備えていなくてもよい。
○ 短絡機構は、ケース１１内に配置されていてもよい。
○ 短絡機構は、蓋体１４とは絶縁された状態で設けられる構成であってもよい。

○ 壁部は、ケース本体１３の短側壁１３ｃや長側壁１３ｄであってもよい。
○ 蓄電装置は、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置であってもよい。
○ 正極電極１５及び負極電極１９は、タブ側縁部１５ａ，１９ａに沿って金属箔が露出し、活物質層の存在しない未塗工部を備えていてもよい。この場合、正極凹部１５１及び負極凹部１９１を未塗工部に形成してもよい。

○ 二次電池１０はリチウムイオン二次電池であったが、これに限られず、ニッケル水素等の他の二次電池であってもよい。要は、正極電極１５の正極活物質層１７と負極電極１９の負極活物質層２１との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。

Ｋ１，Ｋ２…距離、１０…蓄電装置としての二次電池、１１…ケース、１２…電極組立体、１２ｂ…第２面としてのタブ側端面、１４…壁部としての蓋体、１４ａ…壁部の内面としての蓋体の内面、１５…電極としての正極電極、１９…電極としての負極電極、４０…圧力開放弁、４４ａ…第１面としての底面、４４ｂ…第３面としての側面、５０…遮蔽部材、５１…遮蔽部、５６…ガス通路、５６ａ…ガス流入口。

Claims (5)

1. 異なる極性の電極が互いに絶縁され、かつ層状構造を有する電極組立体と、
   前記電極組立体及び電解液を収容するケースと、
   前記ケースの壁部に存在し、前記ケース内の圧力が開放圧に達した場合に開裂し、前記ケース内の圧力を前記ケース外に開放させる圧力開放弁と、
   前記圧力開放弁が存在する壁部の内面と、前記電極組立体の端面との間に存在する金属製の遮蔽部材と、を備え、前記圧力開放弁と前記遮蔽部材との間に形成されたガス通路を有する蓄電装置であって、
   前記電極組立体の前記端面は、第１面と、第２面とを有し、前記第１面は前記遮蔽部材全体と対向する部分を少なくとも有する面であり、前記第２面は前記端面のその他の面であり、
   前記第１面の前記遮蔽部材全体と対向する部分と前記壁部の内面との距離は、前記第２面と前記壁部の内面との距離よりも長いことを特徴とする蓄電装置。
2. 前記電極組立体は、前記第１面と前記第２面との間に位置する第３面を有し、前記第１面と前記第３面で囲まれた領域内に前記遮蔽部材の一部が配置されている請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記第１面と当該第１面に対向した前記遮蔽部材の外面との距離は１〜５ｍｍであり、前記第３面と当該第３面に対向した前記遮蔽部材の側面との距離は１〜５ｍｍである請求項２に記載の蓄電装置。
4. 前記壁部の外面側から見た平面視では前記電極組立体の前記端面は矩形状であり、前記遮蔽部材は、前記第１面に対向する遮蔽部を備え、前記ガス通路は、前記電極組立体の長手方向に沿った両端にて開口するガス流入口を有する請求項２又は請求項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〜請求項４のうちいずれか一項に記載の蓄電装置。