JP5839061B2 - 電流遮断装置およびそれを備えた蓄電装置 - Google Patents

電流遮断装置およびそれを備えた蓄電装置 Download PDF

Info

Publication number
JP5839061B2
JP5839061B2 JP2014035810A JP2014035810A JP5839061B2 JP 5839061 B2 JP5839061 B2 JP 5839061B2 JP 2014035810 A JP2014035810 A JP 2014035810A JP 2014035810 A JP2014035810 A JP 2014035810A JP 5839061 B2 JP5839061 B2 JP 5839061B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plate
current
terminal
electrode assembly
case
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2014035810A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015162302A (ja
Inventor
貴之 弘瀬
貴之 弘瀬
元章 奥田
元章 奥田
寛恭 西原
寛恭 西原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Industries Corp filed Critical Toyota Industries Corp
Priority to JP2014035810A priority Critical patent/JP5839061B2/ja
Priority to US15/120,248 priority patent/US9819004B2/en
Priority to PCT/JP2015/052966 priority patent/WO2015129404A1/ja
Priority to DE112015000976.0T priority patent/DE112015000976T5/de
Priority to KR1020167026090A priority patent/KR101718391B1/ko
Priority to CN201580010262.9A priority patent/CN106030860B/zh
Publication of JP2015162302A publication Critical patent/JP2015162302A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5839061B2 publication Critical patent/JP5839061B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/578Devices or arrangements for the interruption of current in response to pressure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431Cells with wound or folded electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574Devices or arrangements for the interruption of current
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20Pressure-sensitive devices
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Description

本明細書は、電流遮断装置およびそれを備えた蓄電装置に関する。
蓄電装置には、過充電等が発生したときに、通電を遮断する電流遮断装置が設けられることがある。この種の電流遮断装置は、通常、電極組立体と端子とを接続する通電経路上に設けられている。過充電等によってケース内の内圧が設定圧力を超えると、電流遮断装置が作動し、通電経路を遮断する。これによって、通電経路を流れる電流が遮断される。
また、蓄電装置には、過大な電流が流れたときに、通電を遮断するヒューズが備えられることがある(例えば、特許文献1)。この蓄電装置では、蓄電装置に過大な電流が流れると、ヒューズが発熱して溶断し、通電経路を遮断する。これによって、蓄電装置に過大な電流が流れ続けることを防止する。
特開平9−17146号公報
蓄電装置に過充電等が生じる場合と、過大な電流が流れる場合とは異なることがあり得る。このため、蓄電装置の安全性を高めるためには、蓄電装置に電流遮断装置とヒューズ機能の両者を備えることが好ましい。しかしながら、特許文献1の蓄電装置のように電流遮断装置とヒューズ機能の両者を備えると、その分だけ構造が複雑となるという問題がある。本明細書は、簡易な構造でありながら、電流遮断装置とヒューズ機能の両者を装備することができる技術を提供する。
本明細書が開示する電流遮断装置は、ケースに設けられる端子と、ケースに収容される電極組立体とを接続する通電経路上に設けられ、ケース内の内圧が設定圧力を超えるときに端子と電極組立体との間を流れる電流を遮断する。この電流遮断装置は、端子と電気的に接続される第1通電板と、第1通電板と対向して配置され、電極組立体と電気的に接続される第2通電板と、を備えている。第1通電板の中央部と第2通電板の中央部とは第1溶接部によって接合されている。第2通電板は、ケース内の内圧が設定圧力を超えるときに破断して端子と電極組立体との間を流れる電流を遮断する。第1溶接部は、端子と電極組立体との間を流れる電流が設定電流を超えるときに溶断して端子と電極組立体との間を流れる電流を遮断するヒューズ機能を有している。
上記の電流遮断装置では、第1通電板と第2通電板とが溶接され、第1通電板と第2通電板によって通電経路の一部が構成される。そして、過充電等によってケース内の圧力が設定圧力を超えるときは、第2通電板が破断して通電経路を遮断する。一方、蓄電装置に過大な電流が流れるときは、第1通電板と第2通電板の溶接部(すなわち、第1溶接部)が溶断して通電経路を遮断する。すなわち、第1溶接部がヒューズ機能を有する。第1通電板と第2通電板の溶接部をヒューズとして利用するため、構造が複雑となることを抑制することができる。
蓄電装置の断面図。 端子と電極が通電しているときの電流遮断装置を示す図。 ケース内の内圧が上昇して端子と電極との間の通電が遮断されたときの電流遮断装置を示す図。 蓄電装置に過大な電流が流れて端子と電極との間の通電が遮断されたときの電流遮断装置を示す図。 溶接部を拡大して示す平面図。 電流遮断装置の他の例を示す図。 溶接部の他の例を示す拡大断面図。 破断板の溝部を拡大して示す図。
以下、本明細書で開示する実施例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。
(特徴1) 本明細書に開示する電流遮断装置では、第1通電板の外周部は第2溶接部によって端子と接合されていてもよい。この場合、第2溶接部も、端子と電極組立体との間を流れる電流が設定電流を超えるときに溶断して端子と電極組立体との間を流れる電流を遮断するヒューズ機能を有していてもよい。このような構成によると、複数個所にヒューズ機能を備えることで、過大な電流が流れるときに、より確実に電流を遮断することができる。また、複数個所にヒューズ機能を設けても、溶接部を利用するため、構造が複雑となることを抑制することができる。
(特徴2) 本明細書に開示する電流遮断装置では、第1通電板は、第2通電板から離間する方向に付勢されていてもよい。そして、第1溶接部が溶断、又は第2通電板が破断すると、第1通電板は第2通電板から離間する方向に移動してもよい。このような構成によると、通電が遮断された後に再導通してしまうことをより抑制することができる。
(特徴3) 本明細書に開示する電流遮断装置では、第1溶接部の溶接面積は、端子と電極組立体との間を流れる電流が設定電流を超えるときに溶断するように調整されていてもよい。このような構成によると、第1溶接部の溶接面積を調整するだけでヒューズ機能を実現できるため、極めて簡易な構造とすることができる。
(特徴4) 本明細書に開示する電流遮断装置では、ケース内には電極組立体及び電解液が収容される内部空間が形成されていてもよい。そして、第1溶接部が、内部空間から隔離されていてもよい。このような構成によると、第1溶接部が溶断しても、その熱が電解液に伝達され難くなる。その結果、電解液の温度上昇を抑制することができる。
以下、実施例の蓄電装置100について説明する。蓄電装置100は、二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池である。図1に示すように、蓄電装置100は、ケース4と、電極組立体2と、負極端子30及び正極端子10と、電流遮断装置70を備えている。ケース4は、金属製であり、略直方体形状に形成されている。ケース4の内部には、電極組立体2と電流遮断装置70が収容されている。また、ケース4の内部は、電解液が注入されている。ケース4の上面4aに負極端子30と正極端子10が取付けられている。すなわち、ケース4の上面4aには、貫通孔4b,4cが形成されている。負極端子30は貫通孔4bに取付けられており、正極端子10は貫通孔4cに取付けられている。貫通孔4bには、絶縁性の第1シール部材42が配設されている。貫通孔4cには、絶縁性の第2シール部材22が配設されている。なお、ケース4の形状に制限はなく、例えば、円筒状、直方体状、あるいは、フィルムで形成されたシート状であってもよい。
負極端子30は、外部ナット36と、内部ナット32と、ボルト34を備えている。外部ナット36は、負極端子30と負極配線(図示省略)との結線に用いられる。内部ナット32は、第1シール部材42に取り付けられている。内部ナット32の一部は、貫通孔4bを通過している。ボルト34は、内部ナット32に締結されている。ボルト34とケース4の間には、第3シール部材40が介在している。負極端子30は、シール部材40,42によってケース4から絶縁されている。内部ナット32は、電流遮断装置70及び接続端子72を介して負極リード44に電気的に接続されている。負極リード44は、第1シール部材42によってケース4から絶縁されている。負極端子30は、電流遮断装置70、接続端子72及び負極リード44を介して、電極組立体2の負極電極と通電している。電流遮断装置70については後述する。
正極端子10は、外部ナット16と、内部ナット12と、ボルト14を備えている。外部ナット16は、正極端子10と正極配線(図示省略)との結線に用いられる。内部ナット12は、第2シール部材22に取り付けられている。内部ナット12の一部は、貫通孔4cを通過している。ボルト14は、内部ナット12に締結されている。ボルト14とケース4の間には、第4シール部材20が介在している。正極端子10は、シール部材20,22によってケース4から絶縁されている。内部ナット12には、正極リード24が固定されている。内部ナット12と正極リード24は、電気的に接続している。正極リード24は、第2シール部材22によってケース4から絶縁されている。正極端子10は、正極リード24を介して、電極組立体2の正極電極と通電している。
(電極組立体)
電極組立体2は、正極電極と、負極電極と、正極電極と負極電極の間に介在しているセパレータを備えている。正極電極、負極電極及びセパレータの図示は省略する。負極電極は、負極集電体と、負極集電体上に形成されている負極活物質層を有する。負極電極は、その端部に負極集電タブ46を有する。負極集電タブ46には、負極活物質層が塗布されていない。正極電極は、正極集電体と、正極集電体上に形成されている正極活物質層を有する。正極電極は、その端部に正極集電タブ26を有する。正極集電タブ26には、正極活物質層が塗布されていない。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。
ここで、正極集電体には、例えば、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もしくは合金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もしくは合金であることが好ましい。また、正極活物質には、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、LiMnO、Li(NiCoMn)0.33、Li(NiMn)0.5、LiMn、LiMnO、LiNiO、LiCoO、LiNi0.8Co0.15Al0.05、LiMnO、LiMn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集電体に塗布される。
一方、負極集電体としては、アルミニウム、ニッケル、銅(Cu)等、又はそれらの複合材料もしくは合金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もしくは合金であることが好ましい。また、負極活物質としては、リチウムイオンが挿入及び脱離可能な材料を用いることができる。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。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集電体に塗布される。
なお、セパレータは、絶縁性を有する多孔質を用いることができる。セパレータとしては、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。
また、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、LiBF、LiAsF等を使用することができる。
(電流遮断装置)
図2〜5を参照して、電流遮断装置70について説明する。電流遮断装置70は、負極端子30と負極集電タブ(負極電極)46の間に接続されている。なお、電流遮断装置70は、正極電極と正極端子10の通電経路上に配置してもよいし、負極電極と負極端子30の通電経路上、もしくは双方に配置してもよい。なお、図2〜4では、負極端子30とケース4との間に介在しているシール部材42の図示を省略している。
図2に示すように電流遮断装置70は、金属製の破断板88と、金属製の反転板90と、絶縁性を有する支持部材92を備えている。支持部材92は、熱可塑性樹脂(例えば、PPS等)によって形成されている。支持部材92は、筒状に形成されており、その内側には、内部ナット32の下端部及び反転板90を収容する空間が形成されている。支持部材92の上端部は、内部ナット32の下端部の上面と係合している。支持部材92の下面には、熱カシメ用ボス92aが形成されている。熱カシメ用ボス92aは、破断板88の貫通孔88dに挿入され、貫通孔88dに固定されている。すなわち、熱カシメ用ボス92aは、破断板88の貫通孔88dに挿入された状態で熱を加えられ、貫通孔88dの形状に倣うように変形させられる。これによって、支持部材92の下面に破断板88が固定される。支持部材92が破断板88に固定された状態では、支持部材92の内側に内部ナット32の下端部及び反転板90が収容される。これによって、支持部材92は反転板90と破断板88を積層された状態で支持し、また、電流遮断装置70が内部ナット32に固定される。なお、破断板88と内部ナット32の下端部の間にはシール部材89が配置されている。シール部材89は、断面円形のリング状の部材である。シール部材89は、内部ナット32の下端部及び破断板88に接触し、両者の間をシールしている。
破断板88は、円形状の板材であり、支持部材92の下方に配置されている。破断板88の外周部の一部に接続端子72が接続されている。破断板88の下面の中央には溝部88aが形成されている。溝部88aは、底面視すると円形状に形成されている。また、図2に示すように、溝部88aの断面形状は上方に凸となる三角形状をしている。溝部88aが形成されることで、溝部88aが形成された位置における破断板88の機械的強度は、溝部88a以外の位置における破断板88の機械的強度よりも低くされている。破断板88は、溝部88aによって、溝部88aで囲まれた中央部88bと、溝部88aの外周側に位置する外周部88cに区分されている。中央部88bの板厚は薄く、外周部88cの板厚は厚くされている。
反転板90は、円形状の板材であり、破断板88の上方に配置されている。反転板90の中央部は、図2に示す状態では下方に凸となり、また、破断板88の中央部88bに固定されている。具体的には、反転板90の中央部は、破断板88の中央部88bに溶接によって接合されている。反転板90と破断板88との溶接部の面積(溶接面積)は、当該溶接部を流れる電流が設定値を超えたときに、当該溶接部が溶断するように設定されている。具体的には、図5に示すように、反転板90の中央部と、破断板88の中央部88bとは、複数の溶接点91において溶接されている。溶接点91は、レーザ光が照射された位置を示しており、図5の縦方向及び横方向に間隔を空けて配置されている。各溶接点91において、反転板90と破断板88とが接合されている。したがって、溶接点91の数(レーザ溶接する点の数)を調整することで、反転板90と破断板88との溶接面積を調整することができる。反転板90と破断板88との溶接面積が変化すると、溶接部の抵抗が変化する。すなわち、溶接面積が大きくなると抵抗が低くなり、溶接面積が小さくなると抵抗が高くなる。溶接部の抵抗が変化すると、当該溶接部に電流が流れるときのジュール熱も変化する。したがって、第2反転板90と破断板88との溶接面積を調整すること(すなわち、溶接点91の数を調整すること)で、溶接部を流れる電流が設定値を超えたときに、当該溶接部を溶断させることができる。
また、反転板90の外周部は、内部ナット32の下端部に溶接によって接合されている。反転板90と内部ナット32との溶接部は、反転板90の外周部の全周にわたって形成されている。上述したことから明らかなように、負極端子30は、反転板90、破断板88、接続端子72及び負極リード44を介して電極組立体2に接続されている。反転板90の上面と内部ナット32の下面の間には空間98が形成され、空間98はケース4内の空間からシールされている。反転板90と破断板88の間には、絶縁部材82が配置されている。絶縁部材82は、リング状の部材であり、第2反転板90の外周部と破断板88の外周部とに接触し、両者を絶縁している。反転板90と破断板88の間の空間96は、図示しない位置においてケース4内の空間と連通している。したがって、反転板90の下面には、ケース4内の空間の圧力が作用し、反転板90の上面には、ケース4内の空間から隔離された空間98の圧力が作用する。空間98はケース4内の空間から隔離されているため、ケース4内の空間の圧力が高くなると、反転板90の上面と下面に作用する圧力は相違することとなる。
なお、反転板90は、破断板90から離間する方向に付勢された状態で、絶縁部材82と内部ナット32に挟持されていている。このため、破断板88が溝部88aで破断し、あるいは、反転板90と破断板88との溶接部が溶断すると、反転板90が破断板88から離間する方向に移動するようになっている。
上述した蓄電装置100においては、図2に示す状態では、負極端子30と負極集電タブ46(負極電極)が通電しており、正極端子10と正極集電タブ26(負極電極)が通電している。そのため、負極端子30と正極端子10の間が通電している。ケース4内の内圧が上昇して予め設定された所定値(設定圧力)を超えると、図3に示すように、破断板88が溝部88aで破断し、破断板88の外周部88cと反転板90(内部ナット32)の間の通電経路が遮断される。すなわち、ケース4内の内圧が上昇すると、反転板90の下面に作用する圧力が上昇する(図2の状態)。空間98はケース4内の空間から隔離されているため、反転板90の上面に作用する圧力(すなわち、空間98の圧力)は、ケース4内の空間の圧力上昇の影響を受け難い。このため、ケース4内の内圧が所定値を超えると、反転板90が反転して、下方に凸な状態から上方に凸な状態に変化する。すると、破断板88が溝部88aで破断し、反転板90、及び破断板88の中央部が上方に変位する(図3の状態)。これによって、破断板88と反転板90を接続する通電経路が遮断され、電極組立体2と負極端子30との間の通電が遮断される。また、反転板90は、破断板88から離間する方向に付勢されているため、破断板88が破断すると、その付勢力によっても破断板88から離間する方向に移動する。このため、反転板90は、その付勢力によって破断板88から上方に離間した位置に保持され、電極組立体2と負極端子30との間の通電が遮断された状態を維持することができる。
また、本実施例の蓄電装置100においては、電極組立体2と負極端子30との間を流れる電流が設定値を超えると、反転板90と破断板88との溶接部が溶断する。反転板90は、破断板88から離間する方向に付勢されているため、反転板90と破断板88との溶接部が溶断すると、図4に示すように、反転板90が上方に移動して破断板88から離間する。これによって、電極組立体2と負極端子30とを接続する通電経路が遮断される。
上述したことから明らかなように、本実施例の蓄電装置100では、反転板90と破断板88との溶接部の溶接面積を調整することで、反転板90と破断板88との溶接部にヒューズ機能を付与する。ヒューズ機能を有する部品を特に用意する必要はなく、溶接部の溶接面積を調整するだけでよいため、極めて簡易な構成で蓄電装置100にヒューズ機能を付与することができる。
最後に、上述した実施例と特許請求の範囲の記載の対応関係を説明する。反転板90が「第1通電板」の一例であり、破断板88が「第2通電板」の一例である。
以上、本明細書に開示の技術の一具体例を詳細に説明したが、これは例示に過ぎず、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。
例えば、上述した実施例では、反転板90と破断板88の溶接部にヒューズ機能を付与したが、本明細書に開示の技術はこのような例に限られない。例えば、反転板90と内部ナット32との溶接部にヒューズ機能をさらに付与してもよい。この場合においても、反転板90と内部ナット32との溶接部の溶接面積を調整することで、電極組立体2と負極端子30との間を流れる電流が設定値を超えたときに溶断して、電極組立体2と負極端子30との間の通電経路を遮断することができる。
また、上述した実施例では、反転板90が破断板88から離間する方向に付勢されていたが、本明細書に開示の技術はこのような例に限られず、反転板90が破断板88から離間する方向に付勢されていなくてもよい。この場合は、反転板90と破断板88の溶接部が溶断すると、この溶接部に孔が形成され、これによって通電を遮断するようにしてもよい。
また、上述した実施例では、電流遮断装置70は、破断板88と反転板90の2枚の板材を備えていたが、電流遮断装置の構成はこのような構成に限られない。例えば、図6に示すように、第1反転板84と破断板188と第2反転板190の3枚の板材によって電流遮断装置170が構成されていてもよい。すなわち、電流遮断装置170では、支持部材192が、第1反転板84と破断板188と第2反転板190に対して外側より嵌め込まれ、第1反転板84と破断板188と第2反転板190とが対向するように積層した状態で支持している。支持部材192の外周面には、金属製の板材78が取付けられている。具体的には、支持部材192が第1反転板84、破断板188、第2反転板190及び内部ナット32の下端部を上下から挟み込んだ状態で、板材78が支持部材192の外周面にカシメられている。支持部材192及び板材78の外周面には、周方向の一部において開口93が形成されている。開口93はケース4内の空間と連通しており、その開口93内には接続端子72が配置されている。これによって、破断板188と負極リード44とが接続端子72を介して接続されている。
第1反転板84は、円形状の板材であり、破断板188の下方に配置されている。第1反転板84の外周縁の下面は、全周に亘って支持部材192に支持されている。第1反転板84の外周縁の上面には絶縁部材80が配置されている。絶縁部材80は、リング状の部材であり、第1反転板84と破断板188とを絶縁している。また、第1反転板84の上面には突部86が設けられ、突部86は第一反転板84の中央に位置している。突部86は、破断板188に向かって上方に突出している。なお、第1反転板84の下面にはケース4内の空間の圧力が作用し、第1反転板84の上面には、第1反転板84と破断板188の間の空間94の圧力が作用する。空間94とケース4内の空間とはシールされているため、ケース4内の空間の圧力が高くなると、第1反転板84の上面と下面に作用する圧力は相違することとなる。
破断板188は、円形状の板材であり、第1反転板84と第2反転板190の間に配置されている。破断板188の外周部の一部に接続端子72が接続されている。破断板188の下面の中央には、機械的強度が低くされた溝部188aが形成されている。第2反転板190は、円形状の板材であり、破断板188の上方に配置されている。第2反転板190の中央部は、破断板188の中央部188bに溶接されている。上述した実施例と同様に、第2反転板190と破断板188との溶接部の面積(溶接面積)は、当該溶接部を流れる電流が設定値を超えたときに、当該溶接部が溶断するように設定されている。
上述した電流遮断装置170においても、ケース4内の内圧が上昇して予め設定された所定値(設定圧力)を超えると、第1反転板84の下面に作用する圧力が上昇する。空間94はケース4内の空間から隔離されているため、ケース4内の内圧が所定値を超えると、第1反転板84が反転して、下方に凸な状態から上方に凸な状態に変化する。すると、第1反転板84の突部86が破断板188の中央部188bに衝突し、破断板88が溝部88aで破断する。これによって、破断板188と第2反転板190を接続する通電経路が遮断される。
また、電極組立体2と負極端子30との間を流れる電流が設定値を超えると、第2反転板190と破断板188との溶接部が溶断する。これによって、破断板188と第2反転板190を接続する通電経路が遮断される。なお、空間94,96,98はケース4内の空間から隔離されている。このため、第2反転板190と破断板188との溶接部は、ケース4内の空間から隔離された空間内に配置されている。したがって、溶断部の熱がケース4内の電解液に伝わることが抑制され、電解液が高温となることを抑制することができる。
また、上述した実施例では、第2反転板90と破断板88の溶接部の溶接面積を調整することでヒューズ機能を付与したが、本明細書に開示の技術はこのような例に限られない。例えば、第2反転板90と破断板88とを金属層194を介して溶接により接合し、金属層194のみが溶断するようにしてもよい。すなわち、金属層194を第2反転板90及び破断板88よりも融点の低い金属(例えば、ハンダ等)で形成する。そして、第2反転板90と破断板88との間に設定値を超える電流が流れると、金属層194が溶融して、第2反転板90と破断板88とが離間するようにしてもよい。このような構成によっても、第2反転板90と破断板88との溶接部にヒューズ機能を付与することができる。
あるいは、図8に示すように、破断板88に形成する溝部88aの厚みdと幅wを調整することで溝部88aの抵抗を調節し、溝部88aにヒューズ機能を付与してもよい。すなわち、溶接部の抵抗を調整しなくても、溝部88aの形状を調整することで抵抗が調整でき、この部分にヒューズ機能を付与することができる。
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。
2:電極組立体
4:ケース
10:正極端子
24:正極リード
12、32:内部ナット
14、34:ボルト
16、36:外部ナット
30:負極端子
44:負極リード
70:電流遮断装置
84:第1反転板
88:破断板
90:第2反転板
100:蓄電装置

Claims (6)

  1. ケースに設けられる端子と前記ケースに収容される電極組立体とを接続する通電経路上に設けられ、前記ケース内の内圧が設定圧力を超えるときに前記端子と前記電極組立体との間を流れる電流を遮断する電流遮断装置であって、
    前記端子と電気的に接続される第1通電板と、
    前記第1通電板と対向して配置され、前記電極組立体と電気的に接続される第2通電板と、を備えており、
    前記第1通電板の中央部と前記第2通電板の中央部とは第1溶接部によって接合されており、
    前記第2通電板は、前記第1溶接部の外周側に脆弱部を有しており、
    前記第2通電板では、前記脆弱部における機械的強度が、前記脆弱部以外の位置における機械的強度よりも低くされており、
    前記第2通電板は、前記ケース内の内圧が設定圧力を超えるときに前記脆弱部で破断して前記端子と前記電極組立体との間を流れる電流を遮断し、
    前記第1溶接部は、前記端子と前記電極組立体との間を流れる電流が設定電流を超えるときに溶断して前記端子と前記電極組立体との間を流れる電流を遮断するヒューズ機能を有している、電流遮断装置。
  2. 前記第1通電板の外周部は第2溶接部によって前記端子と接合されており、
    前記第2溶接部も、前記端子と前記電極組立体との間を流れる電流が前記設定電流を超えるときに溶断して前記端子と前記電極組立体との間を流れる電流を遮断するヒューズ機能を有している、請求項1に記載の電流遮断装置。
  3. 前記第1通電板は、前記第2通電板から離間する方向に付勢されており、
    前記第1溶接部が溶断、又は前記第2通電板が破断すると、前記第1通電板は前記第2通電板から離間する方向に移動する、請求項1又は2に記載の電流遮断装置。
  4. 前記第1溶接部の溶接面積は、前記端子と前記電極組立体との間を流れる電流が設定電流を超えるときに溶断するように調整されている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電流遮断装置。
  5. 前記ケース内には前記電極組立体及び電解液が収容される内部空間が形成されており、
    前記第1溶接部が、前記内部空間から隔離されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電流遮断装置。
  6. 請求項1〜5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。
JP2014035810A 2014-02-26 2014-02-26 電流遮断装置およびそれを備えた蓄電装置 Expired - Fee Related JP5839061B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014035810A JP5839061B2 (ja) 2014-02-26 2014-02-26 電流遮断装置およびそれを備えた蓄電装置
US15/120,248 US9819004B2 (en) 2014-02-26 2015-02-03 Current interruption device and electricity storage device including same
PCT/JP2015/052966 WO2015129404A1 (ja) 2014-02-26 2015-02-03 電流遮断装置およびそれを備えた蓄電装置
DE112015000976.0T DE112015000976T5 (de) 2014-02-26 2015-02-03 Stromunterbrechungsvorrichtung und Elektrizitätsspeichervorrichtung, die diese umfasst
KR1020167026090A KR101718391B1 (ko) 2014-02-26 2015-02-03 전류 차단 장치 및 그것을 구비한 축전 장치
CN201580010262.9A CN106030860B (zh) 2014-02-26 2015-02-03 电流断路装置以及具备该电流断路装置的蓄电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014035810A JP5839061B2 (ja) 2014-02-26 2014-02-26 電流遮断装置およびそれを備えた蓄電装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015162302A JP2015162302A (ja) 2015-09-07
JP5839061B2 true JP5839061B2 (ja) 2016-01-06

Family

ID=54008730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014035810A Expired - Fee Related JP5839061B2 (ja) 2014-02-26 2014-02-26 電流遮断装置およびそれを備えた蓄電装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9819004B2 (ja)
JP (1) JP5839061B2 (ja)
KR (1) KR101718391B1 (ja)
CN (1) CN106030860B (ja)
DE (1) DE112015000976T5 (ja)
WO (1) WO2015129404A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016104734A1 (ja) 2014-12-26 2016-06-30 株式会社Gsユアサ 蓄電素子
WO2016121965A1 (ja) * 2015-01-29 2016-08-04 株式会社 豊田自動織機 蓄電装置
CN105185946A (zh) * 2015-09-08 2015-12-23 深圳市科达利实业股份有限公司 动力电池过大电流断电保护结构
JP6599256B2 (ja) * 2016-01-29 2019-10-30 株式会社豊田自動織機 電流遮断装置及びそれを備えた蓄電装置
CN107123774B (zh) * 2016-02-25 2019-10-11 比亚迪股份有限公司 单体电池、电池模组、动力电池及电动汽车
CN105895836B (zh) 2016-06-27 2019-04-05 宁德时代新能源科技股份有限公司 动力电池顶盖及动力电池
JP2020155200A (ja) * 2017-07-12 2020-09-24 株式会社豊田自動織機 電流遮断装置とその製造方法、及び蓄電装置
JP7554039B2 (ja) * 2019-03-29 2024-09-19 三洋電機株式会社 二次電池
CN118783191A (zh) * 2023-04-04 2024-10-15 中兴通讯股份有限公司 一种连接器

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4879187A (en) * 1987-10-22 1989-11-07 Eveready Battery Company Battery terminal fuse
JPH0917146A (ja) 1995-06-29 1997-01-17 Tdk Corp テープカセット
US5860611A (en) 1995-02-21 1999-01-19 Tdk Corporation Tape cassette and recording and reproducing apparatus
DE69634668T2 (de) * 1995-10-31 2006-03-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma Explosionssichere dichtungsplatte für hermetische zelle und herstellungsverfahren
US5609972A (en) * 1996-03-04 1997-03-11 Polystor Corporation Cell cap assembly having frangible tab disconnect mechanism
JPH10208726A (ja) * 1997-01-28 1998-08-07 Japan Storage Battery Co Ltd 電流遮断装置及びこの電流遮断装置を内蔵する電池
JP3878733B2 (ja) 1997-11-06 2007-02-07 内橋エステック株式会社 電池における温度ヒュ−ズの内付け構造及び温度ヒュ−ズ
JP2001160382A (ja) * 1999-12-02 2001-06-12 Sanyo Electric Co Ltd 電池の封口体
JP5084205B2 (ja) * 2006-08-11 2012-11-28 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
CN101556993B (zh) * 2009-05-15 2013-02-13 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池组合盖帽
CN201450036U (zh) * 2009-06-24 2010-05-05 东莞新能源科技有限公司 锂离子电池组合盖帽
JP6030880B2 (ja) 2012-01-27 2016-11-24 三洋電機株式会社 角形二次電池
JP5886059B2 (ja) * 2012-01-27 2016-03-16 三洋電機株式会社 角形二次電池及びその製造方法
JP5609905B2 (ja) * 2012-03-06 2014-10-22 株式会社豊田自動織機 蓄電装置、二次電池および車両
JP5729334B2 (ja) * 2012-03-13 2015-06-03 株式会社豊田自動織機 蓄電装置および車両
WO2013154166A1 (ja) * 2012-04-12 2013-10-17 株式会社豊田自動織機 電流遮断装置及びそれを用いた蓄電装置
CN110635072A (zh) * 2013-02-20 2019-12-31 力特电子(日本)有限责任公司 封口体

Also Published As

Publication number Publication date
US9819004B2 (en) 2017-11-14
DE112015000976T5 (de) 2016-12-29
KR101718391B1 (ko) 2017-03-21
CN106030860B (zh) 2018-08-31
CN106030860A (zh) 2016-10-12
JP2015162302A (ja) 2015-09-07
US20170077483A1 (en) 2017-03-16
KR20160116013A (ko) 2016-10-06
WO2015129404A1 (ja) 2015-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5839061B2 (ja) 電流遮断装置およびそれを備えた蓄電装置
EP3276703B1 (en) Pouch-type secondary battery including electrode lead having current limiting function
JP6249593B2 (ja) 二次電池
EP3246966B1 (en) Pouch-type secondary battery including electrode lead having electrical current limiting function
JP5757353B2 (ja) 電流遮断装置およびそれを用いた蓄電装置
EP2854201B1 (en) Rechargeable battery
EP3518305B1 (en) Secondary battery
CN107799713B (zh) 方形二次电池
KR102435380B1 (ko) 이차 전지
CN103415944A (zh) 二次电池
KR20150018344A (ko) 이차 전지
JP6260095B2 (ja) 蓄電装置および二次電池
KR101846050B1 (ko) 전류 제한 기능의 전극리드를 포함하는 파우치형 이차전지
JP5729334B2 (ja) 蓄電装置および車両
JP6194822B2 (ja) 電流遮断装置およびそれを備えた蓄電装置
WO2015076138A1 (ja) 電流遮断装置およびそれを用いた蓄電装置
KR101856822B1 (ko) 전류 제한 기능의 전극리드를 포함하는 파우치형 이차전지
JP6052113B2 (ja) 蓄電装置
JP6152817B2 (ja) 電流遮断装置およびそれを備えた蓄電装置
JP2018026367A (ja) 蓄電装置および二次電池
JP6565491B2 (ja) 蓄電装置
KR102551595B1 (ko) 원통형 이차전지
JP6446966B2 (ja) 電流遮断装置を備えた蓄電装置

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150908

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150918

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151013

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151026

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5839061

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees