JP2024043319A - 二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】簡素化が図られた二次電池を提供する。
【解決手段】貫通孔を有するとともに、内部に電極体を収容するケースと、貫通孔を塞ぐとともに、ケースの内圧上昇によって開弁するガス排出弁１８と、を備え、ガス排出弁１８は、貫通孔及び貫通孔の周囲に構成される配置部２１と、配置部２１に配置されることで貫通孔を塞ぐキャップ１７と、キャップ１７の外周端を配置部２１に対して溶接で固定する溶接部２７と、を備え、溶接部２７は、キャップ１７の周回方向に、第１溶接部分２７Ａと第２溶接部分２７Ｂとを備え、第２溶接部分２７Ｂは、第１溶接部分２７Ａよりもケースの内圧による力によって破断し易く構成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、内圧上昇によって作動する弁を備えた二次電池に関する。

リチウムイオン二次電池等の二次電池は、電極体と、電極体を収容する電池ケースと、を備えている。電極体は、正極と、負極と、セパレータと、を備えている。電極体は、ケース内に電解液と共に収容され、キャップによって閉塞され密閉されている。このような二次電池は、使用時において、ケース内でガスが発生することによって内圧が高まることがある。そこで、キャップには、ケースの内部に発生したガスを放出するガス排出弁が配置されている（特許文献１参照）。

特開２０１９－４０６６４号公報

二次電池において、ガス排出弁は、ケースの内圧が所定値となったときに、確実に開弁する構成でありながら、構成の簡素化が望まれている。そして、ガス排出弁の構成を簡素化することで、二次電池の構成の簡素化も望まれている。

上記課題を解決するための二次電池は、貫通孔を有するとともに、内部に電極体を収容するケースと、前記貫通孔を塞ぐとともに、前記ケースの内圧上昇によって開弁する弁と、を備え、前記弁は、前記貫通孔及び前記貫通孔の周囲に構成される配置部と、前記配置部に配置されることで前記貫通孔を塞ぐキャップと、前記キャップの外周を前記配置部に対して溶接で固定する溶接部と、を備え、前記溶接部は、前記キャップの周回方向に、第１溶接部分と第２溶接部分とを備え、前記第２溶接部分は、前記第１溶接部分よりも前記ケースの内圧による力によって破断し易く構成されている。上記構成によれば、ケースの内圧が高まると、第１溶接部分よりも先に第２溶接部分で破断して、内圧上昇を抑えることで、ケースの破裂を防止することができる。

上記二次電池において、前記キャップは、前記ケースにおける前記配置部を備える部分よりも剛性が高いことが好ましい。上記構成によれば、キャップが配置部を備える部分よりも剛性（荷重／変形量）を有することで、内圧が高まったときに、第２溶接部分に対する応力が高まり、第２溶接部分で破断し易くなる。

上記二次電池において、前記キャップは、変形部を備えていてもよい。上記構成によれば、キャップに変形部を設けることで、キャップの剛性を、配置部を備える部分よりも高くすることができる。

上記二次電池において、前記配置部における、前記第１溶接部分に対応する段差高さをＨ１、前記第２溶接部分に対応する段差高さをＨ２としたとき、Ｈ１＞Ｈ２であることが好ましい。上記構成によれば、（第１溶接部分に対応する段差高さＨ１）＞（第２溶接部分に対応する段差高さＨ２）とすることで、第２溶接部分は、第１溶接部分よりも溶接による溶け込み深さが小さくなる。これにより、第２溶接部分は、第１溶接部分よりも内圧による力によって破断し易くなる。

上記二次電池において、前記ケースにおける前記貫通孔を備える面は、前記貫通孔の中心を通る仮想中心線上に薄肉部を備えていることが好ましい。上記構成によれば、貫通孔の中心を通る仮想中心線上の薄肉部において、内圧による力によって変形し易くなる。これにより、ケースの内圧が高まると、先ずは薄肉部を備えた面が仮想中心線の位置が頂部となるように膨らみ、次いで、第２溶接部分が破断するようにできる。

上記二次電池において、前記仮想中心線は、前記ケースにおける前記貫通孔を備える面の長手方向に延びる第１仮想中心線であって、前記第１溶接部分は、前記第１仮想中心線上に位置し、前記第２溶接部分は、前記ケースにおける前記貫通孔を備える面における、前記貫通孔の中心を通る前記第１仮想中心線と交差する第２仮想中心線上に位置するように構成してもよい。上記構成によれば、貫通孔を備える面は、第１仮想中心線の位置が頂部となるように膨らみ、山なりとなった第２仮想中心線の両端の第２溶接部分が第１溶接部分に先立って破断する。

本発明によれば、簡素化が図られた二次電池を提供することができる。

図１は、第１実施形態における単電池の斜視図である。 図２は、図１に示す単電池の平面図である。 図３は、図２に示すカバーにおいて、キャップを除いた状態の配置部周辺の要部平面図である。 図４は、第１実施形態において、貫通孔を塞ぐキャップであって、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）のｂ－ｂ断面図である。 図５は、第１実施形態において、配置部にキャップが配置された状態の平面図である。 図６は、図５における６－６断面図である。 図７は、図５における７－７断面図である。 図７は、図２における８－８断面図である。 図９は、ケースの内圧上昇でカバーが上方に膨らんだ状態を示す要部断面図である。 図１０は、図９の第２溶接部分周辺の拡大断面図である。 図１１は、第２実施形態における二次電池のカバーにおいて、配置部周辺の要部平面図である。 図１２は、図１１における１２－１２断面図である。 図１３は、図１１における１３－１３断面図である。 図１４は、薄肉部の変形例を示す断面図である。

以下、本発明が適用された二次電池について図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
〔全体構成〕
図１に示すように、二次電池を構成する単電池は、例えば、非水二次電池であって、一例としてリチウムイオン二次電池である。単電池は、ケース１０と、電極体２０と、を備えている。ケース１０は、ケース本体１１と、カバー１２と、を備えている。ケース本体１１は、電極体２０と非水電解液とを収容する。ケース本体１１は、上側開口を有した偏平な有底角型（直方体形状）の外形を有する。

カバー１２は、ケース本体１１の上側開口を閉塞する。ケース１０は、ケース本体１１にカバー１２を取り付けることで密閉された電槽が構成される。ケース本体１１及びカバー１２は、アルミニウム、若しくはアルミニウム合金等の金属で構成される。

カバー１２には、正極の外部端子１３Ａと、負極の外部端子１３Ｂとが設けられる。外部端子１３Ａ，１３Ｂは、電力の充放電に用いられる。電極体２０における正極側の端部である正極側集電部は、正極の集電部材１５Ａを介して正極の外部端子１３Ａに電気的に接続される。電極体２０における負極側の端部である負極側集電部は、負極の集電部材１５Ｂを介して負極の外部端子１３Ｂに電気的に接続される。なお、外部端子１３Ａ，１３Ｂの形状は、図２に示す形状に限定されず、任意の形状であってよい。隣り合う単電池の正極の外部端子１３Ａと負極の外部端子１３Ｂとは、バスバーで電気的に接続されている。これにより、隣り合う単電池は、直列に電気接続される。

カバー１２は、中央に、貫通孔１６を備えている。貫通孔１６は、円形形状を有している。貫通孔１６は、電解液を注入する際の注入孔であり、その後は、キャップ１７によって閉塞されることで、ガス排出弁１８が構成される。ガス排出弁１８は、ケース１０の内圧が所定値以上になったとき、開弁することで、内圧上昇の原因となったガスを放出する。所定値は、一例として、ケース１０が内圧上昇によって破裂することがない圧力であり、かつ当該所定値以上となると、後述の第２溶接部分２７Ｂが破断し始める圧力である。

〔電極体〕
電極体２０は、長尺の正極板と負極板とがセパレータを介して積層した積層体を捲回した偏平な捲回体である。正極板、負極板、及びセパレータは、それぞれの長手となる方向が長手方と一致するように積層される。そして、電極体２０は、セパレータを挟んで積層された正極板と負極板とが捲回された構造を有している。

正極板は、正極基材と、正極合剤層とを備えている。正極基材は、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする合金から構成される金属箔が用いられる。正極合剤層は、液状体の正極合剤ペーストの硬化体である。正極合剤ペーストは、正極活物質、正極溶媒、正極導電材、及び正極結着材を含んでいる。正極活物質は、単電池における電荷担体であるリチウムイオンを吸蔵及び放出可能なリチウム含有複合金属酸化物である。正極活物質は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ_２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）から選択される一種又は二種以上の物質である。

負極板は、負極基材と、負極合剤層とを備えている。負極基材は、銅又は銅を主成分とする合金から構成される金属箔が用いられる。負極合剤層は、液状体の負極合剤ペーストの硬化体である。負極合剤ペーストは、負極活物質、負極溶媒、負極分散材、及び負極結着材を含んでいる。負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な材料である。負極活物質は、黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、カーボンナノチューブ等から選択される一種又は二種以上の物質である。

セパレータは、正極板と負極板との接触を防ぐとともに、正極板及び負極板の間で非水電解液を保持する。非水電解液に電極体２０を浸漬させると、セパレータの端部から中央部に向けて非水電解液が浸透する。

非水電解液は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。非水溶媒は、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートからなる群から選択された一種又は二種以上の材料である。支持塩としては、例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２、ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３、ＬｉＩ等から選択される一種又は二種以上のリチウム化合物（リチウム塩）である。

〔ガス排出弁〕
図２に示すように、カバー１２は、細長い矩形板形状を有している。カバー１２は、ケース本体１１の上側開口を閉塞する。そして、カバー１２の長手方向において、一端には、正極の外部端子１３Ａが設けられ、他端に、負極の外部端子１３Ｂが設けられている。ガス排出弁１８が設けられる貫通孔１６の位置は、具体的に、長手方向に延び、かつ長手方向に交差する幅方向の中央を通る第１仮想中心線１４Ａ上である。加えて、長手方向の中央を通り、かつ第１仮想中心線１４Ａと交差、例えば直交する第２仮想中心線１４Ｂ上に位置する。換言すると、貫通孔１６の中心は、矩形形状を有したカバー１２の互いに交差する対角線の交点に位置する。また、カバー１２の長手方向において、外部端子１３Ａ，１３Ｂの中間に位置する。

ガス排出弁１８は、配置部２１と、キャップ１７と、溶接部２７と、を備えている。
キャップ１７は、貫通孔１６の部分に構成される配置部２１に配置される。図３に示すように、配置部２１は、支持面２３と、壁部２４と、壁無部２５と、を備えている。

支持面２３は、貫通孔１６の周囲で、かつカバー１２の表面２２Ａである。支持面２３は、貫通孔１６の周囲の表面２２Ａよりも低面である。表面２２Ａは、外側に臨む面である。表面２２Ａと反対の裏面２２Ｂは、電槽に臨む面である。支持面２３は、表面２２Ａよりも１段低い面であって、貫通孔１６の周囲に環状に構成されている。支持面２３の外周には、壁部２４が設けられている。壁部２４は、支持面２３の外周に沿う円弧壁である。壁部２４の頂面は、表面２２Ａよりも１段高い。壁部２４は、第１仮想中心線１４Ａから両側に４５°の範囲、すなわち９０°の範囲に設けられた円弧状壁である。壁部２４は、支持面２３の外周において、互いに離間し、かつ対向して一対設けられている。一対の壁部２４は、第１仮想中心線１４Ａと重なるように設けられている。一対の壁部２４は、第１仮想中心線１４Ａを対称軸として図２中上下対称に設けられている。

一対の壁部２４の間は、壁無部２５であり、支持面２３の外周において、壁部２４が設けられていない領域である。また、壁無部２５は、壁部２４に挟まれた領域である。壁無部２５は、表面２２Ａと同じ高さの面である。壁無部２５も、支持面２３の外周に、互いに離間し、かつ対向して一対構成されている。一対の壁無部２５は、第２仮想中心線１４Ｂと重なるように設けられている。壁無部２５は、第２仮想中心線１４Ｂから両側に４５°の範囲、すなわち９０°の範囲に設けられている。一対の壁無部２５は、第２仮想中心線１４Ｂを対称軸として図２中上下対称に構成されている。一対の壁部２４と一対の壁無部２５とは、支持面２３を囲むように周回方向に、交互に設けられている。各壁部２４と各壁無部２５の周回方向の長さは本実施形態では同じである。

支持面２３を高さ方向の基準面とし、支持面２３から壁部２４の頂面までの段差高さをＨ１とし（図６参照）、支持面２３から壁無部２５が構成された表面２２Ａまでの段差高さをＨ２としたとき（図７参照）、Ｈ１＞Ｈ２となる。壁部２４は、第１溶接部分２７Ａに対応する部分である。壁無部２５は、第２溶接部分２７Ｂに対応する部分である。また、表面２２Ａから支持面２３までの深さ（＝Ｈ２）は、例えばカバー１２の板厚Ｔ１の半分程度である。また、表面２２Ａから壁部２４の頂面までの段差高さも例えばカバー１２の板厚Ｔ１の半分程度である。すなわち、支持面２３と壁部２４の頂面まで高低差は、例えばキャップ１７の板厚Ｔ２である。

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、支持面２３上には、キャップ１７が配置される。キャップ１７は、支持面２３上に構成される円形の凹部に嵌合される円形板である。キャップ１７は、カバー１２と同じ材料、すなわちアルミニウム、若しくはアルミニウム合金等の金属で構成されている。キャップ１７の板厚Ｔ２は、例えばカバー１２の板厚Ｔ１と同じである。キャップ１７は、貫通孔１６を塞ぐことができるように、貫通孔１６の直径より大きく、支持面２３の外径未満の大きさである。好ましくは、キャップ１７の外径は、溶接可能なように支持面２３の外径に近いことが好ましい。

キャップ１７は、変形部２６を備えている。変形部２６は、例えばキャップ１７の中央部に構成された凹部又は凸部（ここでは凹部）であって、プレス加工によって構成される。変形部２６は、キャップ１７の一部を変形することによって強度を高めている。すなわち、カバー１２とキャップ１７とは、同一材料で、かつ厚さも同じである（Ｔ１＝Ｔ２）。キャップ１７は、変形部２６を設けることで、カバー１２より剛性が高められている。剛性は、例えば（荷重／変形量）で定義することができる。これにより、ケース１０の内圧が高まったとき、溶接部２７の応力が高くなる。そして、溶接部２７は、第１溶接部分２７Ａよりも第２溶接部分２７Ｂで破断し易くできる。

図５に示すように、キャップ１７は、支持面２３上に構成され、かつ壁部２４の内側に構成された凹部に嵌合される。そして、キャップ１７は、その外周端が配置部２１と途切れなく溶接され固定される。例えば、レーザ溶接される。具体的に、キャップ１７の外周端は、一対の壁部２４と一対の壁無部２５とに溶接される。キャップ１７の上面は、壁部２４の頂面と面一となる。

溶接部２７は、第１溶接部分２７Ａと、第２溶接部分２７Ｂと、を備えている。第１溶接部分２７Ａは、一対の壁部２４との溶接部分である（図６参照）。第２溶接部分２７Ｂは、壁無部２５との溶接部分である（図７参照）。第１溶接部分２７Ａと第２溶接部分２７Ｂとを比較すると、溶接による溶け込み深さは、第２溶接部分２７Ｂの方が壁部２４を備える第１溶接部分２７Ａよりも小さくなる。これにより、第２溶接部分２７Ｂは、その強度が第１溶接部分２７Ａより低くなることで、ケース１０の内圧が所定値以上となったとき、第１溶接部分２７Ａよりも先に破断し始める。

図８に示すように、カバー１２の裏面２２Ｂは、第１仮想中心線１４Ａ上に、薄肉部２８を備えている。薄肉部２８は、直線形状で、かつ断面形状がＶ字形状の溝である。薄肉部２８は、ケース１０の内圧が高まったときに、第１仮想中心線１４Ａの位置が頂部となるように膨らみ易くする。薄肉部２８は、壁部２４と繋がっていない。これにより、カバー１２が膨らんだ際に、壁部２４へストレスを及びにくくする。また、薄肉部２８は、長手方向の両端に配置されている外部端子１３Ａ，１３Ｂの領域と繋がっていない。これにより、カバー１２が膨らんだ際に、外部端子１３Ａ，１３Ｂの領域へストレスを及びにくくする。

〔ガス排出弁の作用〕
図９及び図１０に示すように、ケース１０の内圧が高まると、先ず、カバー１２が薄肉部２８の位置で変形し、上方に膨らむ。具体的に、カバー１２は、第１仮想中心線１４Ａの位置が頂部となるように膨らむ。その結果、第１溶接部分２７Ａよりも変形の大きい第２溶接部分２７Ｂの方が応力が大きくなる。また、ケース１０の内圧が所定値となると、溶け込み深さが第１溶接部分２７Ａよりも小さい第２溶接部分２７Ｂが第１溶接部分２７Ａよりも先に破断し始める。場合によっては、第２溶接部分２７Ｂが破断し始めた後、第１溶接部分２７Ａも破断し始める。これにより、破断部分からは、ケース１０の内部で発生したガスが放出されることで、ケース１０のさらなる内圧上昇を抑えることができる。

〔第１実施形態の効果〕
以上のような第１実施形態は、以下のように列挙する効果を得ることができる。
（１－１）ケース１０の内圧が所定値より高まると、第１溶接部分２７Ａよりも第２溶接部分２７Ｂが先に破断し、ケース１０の破裂を防止することができる。このようなケース１０は、カバー１２の配置部２１にキャップ１７を溶接するだけの簡易な構成でガス排出弁１８を設けることができる。したがって、このようなガス排出弁１８を備えた単電池も構成を簡素化できる。

（１－２）キャップ１７が配置部２１を備えるカバー１２よりも高い剛性を有することで、ケース１０の内圧が高まったときに、溶接部２７により高い応力をかけることができるようになることで、第２溶接部分２７Ｂから破断させることができる。

（１－３）キャップ１７に変形部２６を設けることで、キャップ１７の剛性を、カバー１２と同じ厚さであっても、配置部２１を備えるカバー１２よりも高くすることができる。その結果、ケース１０の内圧が所定値以上となったときに溶接部２７、特に第２溶接部分２７Ｂで破断し易くできる。

（１－４）配置部２１は、（第１溶接部分２７Ａが形成される壁部２４と支持面２３との段差高さＨ１）＞（第２溶接部分２７Ｂが形成される壁無部２５と支持面２３との段差高さＨ２）となるように構成する。これにより、第２溶接部分２７Ｂは、第１溶接部分２７Ａよりも溶接による溶け込み深さが小さくなる。これにより、第２溶接部分２７Ｂは、第１溶接部分２７Ａよりも内圧による力によって破断し易くなる。

（１－５）カバー１２は、薄肉部２８を設けることで、ケース１０の内圧が高まると、溶接部２７が破断する前に第１仮想中心線１４Ａの位置が頂部となるように徐々に膨らむことで内圧上昇を抑えることができる。

（１－６）カバー１２は、ケース１０の内圧が高まると、薄肉部２８が設けられていることで第１仮想中心線１４Ａの位置が頂部となるように徐々に膨らむ。その結果、第１仮想中心線１４Ａと重なる第１溶接部分２７Ａよりも第２仮想中心線１４Ｂと重なる第２溶接部分２７Ｂの方が応力が大きくなる。その結果、第２溶接部分２７Ｂは、第１溶接部分２７Ａより溶け込み深さが小さいことと相俟って、第１溶接部分２７Ａよりも先に破断させることができる。

なお、第１実施形態は、更に以下のように適宜変更して実施することもできる。
・配置部２１は、次のように構成することもできる。すなわち、壁部２４は、第１仮想中心線１４Ａと重なる位置に設けるのであれば、その設ける範囲は、第１仮想中心線１４Ａから両側に４５°の範囲に限定されるものではない。壁部２４を設ける範囲が第１仮想中心線１４Ａに対して４５°より小さければ、小さくなった分だけ壁無部２５の設ける範囲は、第２仮想中心線１４Ｂに対して４５°より大きくなる。壁部２４を設ける範囲が第１仮想中心線１４Ａに対して４５°より大きければ、大きくなった分だけ壁無部２５を設ける範囲は、第２仮想中心線１４Ｂに対して４５°より小さくなる。

・壁部２４は、第１仮想中心線１４Ａを対称軸として対称に設けてもよいし、対称に設けられていなくてもよい。また、壁無部２５は、第２仮想中心線１４Ｂを対称軸として対称に設けてもよいし、対称に設けなくてもよい。

壁部２４の数は、相対する一対の壁に限定されるものではない。例えば、１つでもよいし、３つ以上であってもよい。例えば壁部２４を複数設ける場合は、壁部２４を等間隔に設けることが好ましい。壁無部２５は、支持面２３の外周において、壁部２４が設けられていない領域となる。支持面２３の外側の円周において、壁部２４の周回方向の長さは、壁無部２５の周回方向の長さと同じでも良いし、大きくてもよいし、小さくてもよい。

壁部２４は、第１溶接部分２７Ａとなり、壁無部２５は、第２溶接部分２７Ｂとなり、第１溶接部分２７Ａと第２溶接部分２７Ｂは、溶接強度が異なってくる。したがって、ガス排出弁１８が作動するケース１０の内圧によって壁部２４の範囲と壁無部２５の周回方向の範囲が設定される。

・壁部２４を第２仮想中心線１４Ｂと重なる位置に設け、壁無部２５を第１仮想中心線１４Ａと重なるように設けてもよい。
・キャップ１７の板厚Ｔ２は、支持面２３と壁部２４の頂面まで高低差よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。

〔第２実施形態〕
第２実施形態において、配置部３１は、表面２２Ａより低くなるように構成され、第１実施形態の配置部２１のように、表面２２Ａよりも突出する壁部２４は備えていない。

すなわち、図１１に示すように、配置部３１は、支持面３３と、第１側壁３４と、第２側壁３５と、を備えている。支持面３３は、貫通孔１６の周囲であって、周囲の表面２２Ａよりも低面であり、配置部３１の中で最も低い面である。支持面３３は、貫通孔１６の周囲に環状に構成されている。支持面３３の外周面は、第１側壁３４と第２側壁３５とで構成されている。第１側壁３４は、第１仮想中心線１４Ａから左右に４５°の範囲、すなわち９０°の範囲に設けられている。第１側壁３４は、支持面２３の外周において、互いに離間し、かつ対向した一対の壁である。一対の第１側壁３４は、第１仮想中心線１４Ａと重なるように設けられている。

一対の第１側壁３４の間は、第２側壁３５である。第２側壁３５も、支持面２３の外周に、互いに離間し、かつ対向して一対構成されている。一対の第２側壁３５は、第２仮想中心線１４Ｂと重なるように設けられている。第２側壁３５は、第２仮想中心線１４Ｂから両側に４５°の範囲、すなわち９０°の範囲に設けられている。一対の第１側壁３４と一対の第２側壁３５とは、周回方向に、交互に設けられている。各第１側壁３４と各第２側壁３５の周回方向の長さは本実施形態では同じである。

すなわち、配置部３１は、最も低い位置に支持面３３を備える。第１側壁３４は、下端が支持面３３であり上端が表面２２Ａである（図１２参照）。第２側壁３５は、下端が支持面３３であり、上端が表面２２Ａと支持面３３との間に位置する中間面３５Ａに位置する（図１３参照）。第２側壁３５は、平面視で環状の支持面３３の外周に、表面２２Ａと支持面３３との間に位置する中間面３５Ａを設けることで、第１側壁３４よりも低い低壁となっている。中間面３５Ａは、支持面３３と平行で、かつ円弧形状を有した平面である。

支持面３３を基準面とし、支持面３３から第１側壁３４の上端（表面２２Ａ）までの段差高さをＨ１とし（図１２参照）、支持面３３から第２側壁３５の上端までの段差高さをＨ２としたとき（図１３参照）、Ｈ１＞Ｈ２となる。また、表面２２Ａから支持面３３までの深さ（＝Ｈ１）は、例えばカバー１２の板厚Ｔ１の半分程度である。また、表面２２Ａから第２側壁３５の上端（中間面３５Ａ）までの深さは、例えばカバー１２の板厚Ｔ１の半分以下である。

キャップ１７は、支持面３３上に構成される円形の凹部に嵌合される円形板である。キャップ１７は、カバー１２と同じ材料、すなわちアルミニウム、若しくはアルミニウム合金等の金属で構成されている。キャップ１７の板厚Ｔ２は、例えばカバー１２の板厚Ｔ１と同じである。キャップ１７は、貫通孔１６を塞ぐことができる外径以上であり、支持面３３の外径未満の大きさである。好ましくは、キャップ１７の外径は、第１側壁３４及び第２側壁３５と溶接可能なように支持面３３の外径に近いことが好ましい。本実施形態のキャップ１７も変形部２６を備えている。

図１２及び図１３に示すように、キャップ１７は、支持面３３上に構成され、かつ第１側壁３４及び第２側壁３５の内側に構成された凹部に嵌合される。キャップ１７は、その外周端が配置部３１と途切れなく溶接される。具体的に、キャップ１７の外周端は、一対の第１側壁３４と一対の第２側壁３５と溶接される。溶接部３７は、第１溶接部分３７Ａと、第２溶接部分３７Ｂと、を備えている。第１溶接部分３７Ａは、一対の第１側壁３４との溶接部分である。第２溶接部分３７Ｂは、第２側壁３５との溶接部分である。第１溶接部分３７Ａと第２溶接部分３７Ｂとを比較すると、溶接による溶け込み深さは、第２溶接部分３７Ｂの方が第１溶接部分３７Ａよりも小さくなる。これにより、第２溶接部分３７Ｂは、その強度が第１溶接部分３７Ａより低くなることで、ケース１０の内圧が所定値以上となったとき、第１溶接部分３７Ａよりも先に破断し始める。

〔ガス排出弁の作用〕
ケース１０の内圧が高まると、先ず、カバー１２が薄肉部２８の位置で変形し、上方に膨らむ。具体的に、カバー１２は、第１仮想中心線１４Ａの位置が頂部となるように膨らむ。その結果、第１溶接部分３７Ａよりも第２溶接部分３７Ｂの方が応力が大きくなる。また、内圧が所定値となると、溶け込み深さが第１溶接部分３７Ａよりも小さい。その結果、第２溶接部分３７Ｂが第１溶接部分３７Ａよりも先に破断し始める。これにより、破断部分からは、ケース１０の内部で発生したガスが放出されることで、ケース１０の内圧上昇を抑えることができる。

〔第２実施形態の効果〕
以上のような第２実施形態は、第１実施形態の効果に加え、以下のように列挙する効果を得ることができる。

（２－１）配置部３１は、表面２２Ａより低くなるように構成され、第１実施形態の配置部２１のように、表面２２Ａよりも突出する壁部２４は備えていない。したがって、ケース１０の低背化を実現できる。

（２－２）配置部３１は、（支持面３３から第１側壁３４の上端（表面２２Ａ）までの段差高さＨ１）＞（支持面３３から第２側壁３５の上端までの段差高さＨ２）となるように構成する。これにより、第２溶接部分３７Ｂは、第１溶接部分３７Ａよりも溶接による溶け込み深さが小さくなる。これにより、第２溶接部分３７Ｂは、第１溶接部分３７Ａよりも内圧による力によって破断し易くなる。

（２－３）カバー１２は、ケース１０の内圧が高まると、薄肉部２８が設けられていることで第１仮想中心線１４Ａの位置が頂部となるように徐々に膨らむ。その結果、第１仮想中心線１４Ａと重なる第１溶接部分３７Ａよりも第２仮想中心線１４Ｂと重なる第２溶接部分３７Ｂの方が応力が大きくなる。その結果、第２溶接部分３７Ｂは、第１溶接部分３７Ａより溶け込み深さが小さいことと相俟って、第１溶接部分３７Ａよりも先に破断させることができる。

なお、第２実施形態は、更に以下のように適宜変更して実施することもできる。
・配置部３１は、次のように構成することもできる。すなわち、第１側壁３４は、第１仮想中心線１４Ａと重なる位置に設けるのであれば、その設ける範囲は、第１仮想中心線１４Ａから両側に４５°の範囲に限定されるものではない。第１側壁３４を設ける範囲が第１仮想中心線１４Ａに対して４５°より小さければ、小さくなった分だけ第２側壁３５の設ける範囲は、第２仮想中心線１４Ｂに対して４５°より大きくなる。第１側壁３４を設ける範囲が第１仮想中心線１４Ａに対して４５°より大きければ、大きくなった分だけ第２側壁３５を設ける範囲は、第２仮想中心線１４Ｂに対して４５°より小さくなる。

・第１側壁３４は、第１仮想中心線１４Ａを対称軸として対称に設けてもよいし、対称に設けられていなくてもよい。また、第２側壁３５は、第２仮想中心線１４Ｂを対称軸として対称に設けてもよいし、対称に設けなくてもよい。

・第１側壁３４の数は、一対（２つ）に限定されるものではない。また、第２側壁３５の数は、一対（２つ）に限定されるものではない。第１側壁３４の数を定義したとき、残りが第２側壁３５となる。第１側壁３４を複数設ける場合は、第１側壁３４を等間隔に設けることが好ましい。第１側壁３４を設ける周回方向の長さは、第２側壁３５を設ける周回方向の長さと同じでもよいし、大きくてもよいし、小さくてもよい。第１側壁３４は、第１溶接部分２７Ａとなり、第２側壁３５は、第２溶接部分２７Ｂとなり、第１溶接部分２７Ａと第２溶接部分２７Ｂは、溶接強度が異なってくる。したがって、ガス排出弁１８が作動するケース１０の内圧によって第１側壁３４の周回方向の長さと第２側壁３５の周回方向の長さが設定される。

・第１側壁３４を第２仮想中心線１４Ｂと重なる位置に設け、第２側壁３５を第１仮想中心線１４Ａと重なるように設けてもよい。
・キャップ１７の板厚Ｔ２は、支持面３３から第１側壁３４の上端（表面２２Ａ）までの段差高さをＨ１と同じであってもよいし、小さくてもよい。

更に、第１実施形態及び第２実施形態は、更に以下のように適宜変更して実施することもできる。
〔薄肉部の変形例〕
・薄肉部２８は、次のように構成することができる。図１４に示すように、カバー１２の裏面２２Ｂにおいて、第１仮想中心線１４Ａ上に、薄肉部２８Ａを設けることもできる。薄肉部２８Ａは、直線形状で、かつ断面形状が台形形状の溝である。薄肉部２８Ａにおいて、台形の下底は、裏面２２Ｂと同じ位置である。上底は、カバー１２の板厚Ｔ１の半分程度の箇所に位置する。上底の中点位置に、第１仮想中心線１４Ａが延びている。このような薄肉部２８Ａによっても、Ｖ字形状の溝で構成された薄肉部２８と同様に上方に撓み易くなる。

・薄肉部２８，２８Ａの形状は、直線形状で、かつ断面形状が矩形形状であってもよい。
・薄肉部２８，２８Ａは、第１仮想中心線上を、点線状に設けてもよい。

・薄肉部２８，２８Ａは、第１仮想中心線１４Ａに対して、いずれか一方の側にずれていてもよい。
・薄肉部２８，２８Ａは、次の第１例及び第２例のように設けるようにしてもよい。第１例において、薄肉部２８，２８Ａは、第２仮想中心線１４Ｂ上に設ける。この場合、カバー１２は、第２仮想中心線１４Ｂが頂部となるように上方に膨らむことで、ケース１０の内圧上昇を抑えることができる。なお、薄肉部２８，２８Ａは、第２仮想中心線１４Ｂに対して、いずれか一方の側にずれていてもよい。

また、第２例において、薄肉部２８，２８Ａは、第１仮想中心線１４Ａ及び第２仮想中心線１４Ｂの両方に設ける。この場合、カバー１２は、第１仮想中心線１４Ａと第２仮想中心線１４Ｂとの交点が頂部となるように上方に膨らむことで、ケース１０の内圧上昇を抑えることができる。

薄肉部２８，２８Ａの位置を特定した上記第１例及び第２例において、第１実施形態における壁部２４は、第１仮想中心線１４Ａと重なる位置に設けてもよい。この場合、壁無部２５は、第２仮想中心線１４Ｂと重なる位置に設けられることになる。これとは逆に、壁部２４は、第２仮想中心線１４Ｂと重なる位置に設けてもよい。この場合、壁無部２５は、第１仮想中心線１４Ａと重なる位置に設けられることになる。

また、上記第１例及び第２例において、第２実施形態における第１側壁３４は、第１仮想中心線１４Ａと重なる位置に設けてもよい。この場合、第２側壁３５は、第２仮想中心線１４Ｂと重なる位置に設けられることになる。これとは逆に、第１側壁３４は、第２仮想中心線１４Ｂと重なる位置に設けてもよい。この場合、第２側壁３５は、第１仮想中心線１４Ａと重なる位置に設けられることになる。

・薄肉部２８，２８Ａは、表面２２Ａに設けてもよいし、表面２２Ａ及び裏面２２Ｂの両方に設けるようにしてもよい。
〔キャップの変形例〕
・キャップ１７において、変形部２６は、電槽側となる下側に突出する形状でもよいし、電槽とは反対側の上方に突出する形状でも良い。

・キャップ１７は、変形部２６を省略してもよい。キャップ１７の剛性をカバー１２の剛性よりも高くするのであれば、変形部２６を省略したうえで、キャップ１７の板厚Ｔ２をカバー１２の板厚Ｔ１よりも大きくすればよい。また、キャップ１７は、カバー１２のよりも剛性を有する材料を使用してもよい。

・変形部２６を設けたうえで、キャップ１７の板厚Ｔ２をカバー１２の板厚Ｔ１よりも大きくすればよい。また、キャップ１７は、カバー１２のよりも剛性を有する材料を使用してもよい。

〔その他の変形例〕
・単電池は、リチウムイオン二次電池に限定されず、正極シートと負極シートと非水電解液とを備える構成であれば、ニッケル水素二次電池などであってもよい。

・単電池は、自動搬送機や荷役用の特殊自動車、電気自動車、ハイブリッド自動車等の他、コンピュータ、その他の電子機器に搭載されるものであってもよく、これ以外のシステムを構成するものであってもよい。例えば、船舶、航空機等の移動体に設けられるものであってもよく、発電所から変電所等を介して二次電池が設置されたビルや家庭等に電力を供給する電力供給システムであってもよい。

Ｔ１…板厚
Ｔ２…板厚
１０…ケース
１１…ケース本体
１２…カバー
１３Ａ，１３Ｂ…外部端子
１４Ａ…第１仮想中心線
１４Ｂ…第２仮想中心線
１５Ａ，１５Ｂ…集電部材
１６…貫通孔
１７…キャップ
１８…ガス排出弁
２０…電極体
２１…配置部
２２Ａ…表面
２２Ｂ…裏面
２３…支持面
２４…壁部
２５…壁無部
２６…変形部
２７…溶接部
２７Ａ…第１溶接部分
２７Ｂ…第２溶接部分
２８…薄肉部
２８Ａ…薄肉部
３１…配置部
３３…支持面
３４…第１側壁
３５…第２側壁
３５Ａ…中間面
３７…溶接部
３７Ａ…第１溶接部分
３７Ｂ…第２溶接部分

Claims (6)

1. 貫通孔を有するとともに、内部に電極体を収容するケースと、
   前記貫通孔を塞ぐとともに、前記ケースの内圧上昇によって開弁する弁と、を備え、
   前記弁は、
   前記貫通孔及び前記貫通孔の周囲に構成される配置部と、
   前記配置部に配置されることで前記貫通孔を塞ぐキャップと、
   前記キャップの外周を前記配置部に対して溶接で固定する溶接部と、を備え、
   前記溶接部は、前記キャップの周回方向に、第１溶接部分と第２溶接部分と、を備え、
   前記第２溶接部分は、前記第１溶接部分よりも前記ケースの内圧による力によって破断し易く構成されている
   二次電池。
2. 前記キャップは、前記ケースにおける前記配置部を備える部分よりも剛性が高い
   請求項１に記載の二次電池。
3. 前記キャップは、変形部を備えている
   請求項２に記載の二次電池。
4. 前記配置部における、前記第１溶接部分に対応する段差高さをＨ１、前記第２溶接部分に対応する段差高さをＨ２としたとき、Ｈ１＞Ｈ２である
   請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の二次電池。
5. 前記ケースにおける前記貫通孔を備える面は、前記貫通孔の中心を通る仮想中心線上に薄肉部を備えている
   請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の二次電池。
6. 前記仮想中心線は、前記ケースにおける前記貫通孔を備える面の長手方向に延びる第１仮想中心線であって、前記第１溶接部分は、前記第１仮想中心線上に位置し、
   前記第２溶接部分は、前記ケースにおける前記貫通孔を備える面における、前記貫通孔の中心を通る前記第１仮想中心線と交差する第２仮想中心線上に位置する
   請求項５に記載の二次電池。

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