JP6030880B2 - 角形二次電池 - Google Patents

Description

本発明は、内部に電流遮断機構を備えた、非水電解質二次電池、ニッケル−水素二次電池等の角形二次電池に関する。

スマートフォンを含む携帯電話機、携帯型コンピュータ、ＰＤＡ、携帯型音楽プレイヤー等の携帯型電子機器の駆動電源として、ニッケル−水素電池に代表されるアルカリ二次電池やリチウムイオン電池に代表される非水電解質二次電池が多く使用されている。さらに、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）の駆動用電源、太陽光発電、風力発電等の出力変動を抑制するための用途や夜間に電力をためて昼間に利用するための系統電力のピークシフト用途等の定置用蓄電池システムにおいても、アルカリ二次電池や非水電解質二次電池が多く使用されている。特に、ＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ用途ないし定置用蓄電池システムでは、高容量及び高出力特性が要求されるので、個々の電池が大型化されると共に、多数の電池を直列ないし並列に接続して使用されるが、スペース効率の点から角形二次電池が汎用されている。

このような用途に使用される電池は、特に非水電解質二次電池を用いる場合においては極めて反応性に富む材料が使用されているので、携帯用の小型機器に用いる二次電池と比較して格段に高い安全性が要求されている。そのため、上記のような用途に使用される角形二次電池においては、たとえば下記特許文献１〜３に示されているように、電池外装体内の圧力が高まったときに内圧を開放するガス排出弁を設けるだけでなく、外部端子と外装体内部の電極体との間の電気的接続を遮断する電流遮断機構が設けられている。

たとえば、下記特許文献１には、図１４Ａに示したように、電流遮断機構５１と角形二次電池５０の外側空間とを連通する貫通穴５２が設けられた外部端子５３を備えており、外装体５４内の圧力が高まった際に確実に電流遮断機構５１が作動するようにした角形二次電池５０の発明が開示されている。また、下記特許文献２には、図１４Ｂに示したように、電流遮断機構６１と角形二次電池６０の外側空間とを連通する貫通穴６２が設けられた外部端子６３を備え、外装体６４内の圧力が高まった際に電流遮断機構６１が作動するようになすと共に、この貫通穴６２から水分や酸素が入り込んで電流遮断機構６１が劣化することを防止するために、貫通穴６２を樹脂製の膜栓６５によって封止した角形二次電池６０の発明が開示されている。

下記特許文献１及び２に開示されている角形二次電池の貫通穴は、いずれも電流遮断機構の電池外側に対応する側の空間と電池外部とが通じていることにより、外装体内の圧力が上昇した際に電流遮断機構が作動しやすくなるために設けられているものである。しかしながら、何等かの原因によって外装体内の圧力が増加しても、異常時に電池内部で発生するガス圧は非常に大きく、電流遮断機構の電池外側に対応する側の密閉空間内の圧力が同時に同様に増加することはないため、電流遮断機構の電池外側に対応する側の空間が密閉されていても開放されていても、電流遮断機構の動作に実質的に大きな差異は生じない。

そのため、下記特許文献３には、図１５に示したように、製造時に電解液や洗浄液が電流遮断機構内に侵入し難くなるようにする目的で、外装体（図示省略）の開口を封口する封口体７１と、封口体７１に取り付けられた接続端子７２を有する角形二次電池７０において、接続端子７２と電極体（図示省略）とを電気的に接続する集電体７３との間に外装体内部の圧力の上昇に対応して電流を遮断する電流遮断機構７４が設けられ、接続端子７２は、その内部に電流遮断機構７４の電池外側に対応する側の空間に連なる貫通穴７５が形成され、貫通穴７５は、電流遮断機構７４との間に密閉空間が形成されるように、弾性部材からなる端子栓７６によって封止された構成の角形二次電池７０が開示されている。

この電流遮断機構７４は弁体の機能を果たす反転板７７と集電体７３の薄肉部７３ａとによって形成されており、集電体７３の薄肉部７３ａには環状に溝７３ｂが形成されていると共に、薄肉部７３ａの中央部において反転板７７と溶接されている。なお、反転板７７の外周側の縁部７７ａは、タブ部材７８の筒状部の下端側に形成されたフランジ部７８ａの内周側に溶接されている。また、接続端子７２は、上部第１絶縁部材７９及び下部第１絶縁部材８０を介して封口体７１と電気的に絶縁されており、タブ部材７８の筒状部の上端側と電気的に接続されている。また、電流遮断機構７４の周囲の反転板７７と集電体７３との間には樹脂製の第２絶縁部材８１が配置され、この第２絶縁部材８１は下部第１絶縁部材８０とラッチ固定部８１ａで固定されて一体化されている。そのため、外装体内部の圧力が増大すると、反転板７７が封口体７１側に変形して集電体７３の薄肉部７３ａが溝７３ｂ部分で切断され、集電体７３と反転板７７との間の電気的接続が遮断されてそれ以上の電池の充電あるいは放電が停止されるという作用を奏するものである。

特開２００８− ６６２５４号公報 特開２００８− ６６２５５号公報 特開２０１０−２１２０３４号公報

上記特許文献３に開示されている角形二次電池の発明によれば、電流遮断機構を備えているので安全性が高く、しかも、製造時に非水電解液や洗浄液等が電流遮断機構内に侵入し難いので、信頼性の高い接続端子を備えた角形非水電解質二次電池が得られるという優れた効果を奏する。

しかしながら、振動・落下等により電池に衝撃が加わった場合、電極体が移動すること等により電流遮断機構７４に衝撃が加わり、集電体７３と反転板７７との間の接続部が破断したり、クラックが生じたりする可能性がある。また、タブ部材７８の筒状部の下端側に形成されたフランジ部７８ａと反転板７７の溶接部が破断したり、クラックが生じたりする可能性がある。このように、電流遮断機構７４を構成する各部が破損した場合、集電体７３と接続端子７２の間の導電経路が切断、あるいは電流遮断機構７４が正常に作動しなくなる虞がある。例えば、反転板７７とフランジ部７８ａとの間の溶接部に破断部やクラックが存在すると、電極体近傍で発生したガスが、破断部やクラックを通じてタブ部材７８の筒状部の内部空間に侵入し、外装体内の圧力が上昇しても反転板７７が封口体７１側に変形せず、電流遮断機構７４が正常に作動しなくなる虞がある。

発明者等は、このような角形二次電池の電流遮断機構の破損を防止する構成について種々確認実験を行った結果、第２絶縁部材８１にタブ部材７８の筒状部の下端側に形成されているフランジ部７８ａに外周側から引っ掛け固定するための固定爪部を複数箇所に形成することにより、第２絶縁部材８１とタブ部材７８との間を強固に結合することができ、上記の問題点を解決し得ることを見出した。

加えて、発明者らは、単に第２絶縁部材８１形成された複数の固定爪部によってタブ部材７８の筒状部の下端側に形成されているフランジ部７８ａに第２絶縁部材８１を固定するのみでは、別途新たな問題点が生じることも見出した。すなわち、第２絶縁部材８１は、固定爪部をタブ部材７８のフランジ部７８ａに引っ掛け固定できるようにするために、絶縁性を有する変形可能な部材で形成されている必要があるので、通常は樹脂材料で形成される。そして、樹脂材料からなる第２絶縁部材８１に固定爪部を形成する際には、その製造方法からして、固定爪部の根元の第２絶縁部材８１の本体部に貫通孔が形成される。

一方、電池内圧が上昇して、電流遮断機構７４が作動し、反転板７７が変形して反転板７７と集電体７３との間の電気的接続が切断した直後、第２絶縁部材８１の固定爪部の根元に形成された貫通孔内に非水電解液が存在した状態で逆起電流が発生した場合、貫通孔内でスパークが生じ、その熱により第２絶縁部材８１の固定爪部の根元に形成された貫通孔の周りの第２絶縁部材８１が溶融・炭化することがある。この炭化した部分が導電性を有した場合、集電体７３と集電タブ７８ないし反転板７７とが再導通する可能性があり、本来の機能が損なわれる可能性がある。

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決すべくなされたものであり、集電体と外部端子との間に電流遮断機構を備えた角形二次電池において、振動・落下等により電池に衝撃が加わっても電流遮断機構が破損し難く、信頼性の高い角形二次電池を提供することを目的とする。また、本発明は、電流遮断機構が動作した後に電流遮断機構が再導通する虞が抑制された角形二次電池を提供することをも目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の角形二次電池は、
開口を有する有底筒状の角形外装体と、
前記角形外装体内に収容された、正極極板及び負極極板を有する電極体と、
前記正極極板に電気的に接続された正極集電体と、
前記負極極板に電気的に接続された負極集電体と、
前記外装体の開口を封止する封口体と、
前記封口体に設けられた貫通孔に第１絶縁部材を介して前記封口体と電気的に絶縁された状態で挿通された少なくとも１つの外部端子と、
筒状部を有する導電部材と、
電池内部の圧力が予め定めた所定値よりも大きくなると変形する導電性材料からなる反転板と、
前記反転板と前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方との間に介在された第１の貫通孔が形成された第２絶縁部材と、を具え、
前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方が前記第２絶縁部材に形成された第１の貫通孔を介して前記反転板に接続されており、
前記導電部材の筒状部は、一方の端部が前記外部端子に電気的に接続され、他方の端部が前記反転板によって封止されている角形二次電池において、
前記第２絶縁部材は、前記第２絶縁部材の本体部に対して垂直な方向に伸びる第１領域と、前記第１領域に形成され、前記第２絶縁部材の本体部に対して平行な方向に伸びる第２領域とを有する固定爪部を複数備え、前記複数の固定爪部が前記導電部材の外面側に形成された固定部に引っ掛け固定されており、
前記反転板は前記導電部材に溶接接続されていることを特徴とする。

本発明の角形二次電池においては、筒状部を有する導電部材と、反転板と、第２の絶縁部材と、正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方とにより、安全手段としての圧力感応式電流遮断機構を形成している。すなわち、外装体内部の圧力が増大すると、反転板が変形するので、集電体と反転板との間の接続部あるいは集電体に設けた薄肉部や溝部等の脆弱部が破断するため、集電体と反転板との間の電気的接続が遮断され、角形二次電池と外部回路との間には電流が流れなくなる。これにより、信頼性が高い角形二次電池が得られる。

しかも、本発明の角形二次電池においては、第２絶縁部材と導電部材とが固定されているため、たとえ電池に振動・落下等により衝撃が加わって電極体が移動しても、正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方と反転板との間の接続部にストレスが掛かり難くなっており、正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方と反転板との間の接続部等の破損が抑制される。これにより、振動・落下等により角形二次電池に衝撃が加わっても、電流遮断機構が破損し難い、信頼性の高い角形二次電池が得られる。

なお、本発明の角形二次電池は、非水電解質二次電池に対しても、ニッケル−水素二次電池等のアルカリ二次電池に対しても適用可能である。さらに、電極体として正極極板と負極極板をセパレータを介して互いに絶縁した状態で偏平状に巻回した電極体や積層した電極体に対しても適用可能である。また、本発明は、正極側及び負極側の何れか一方に対して適用すれば所定の作用効果が奏されるが、両方側に対して適用してもよい。

また、本発明の角形二次電池においては、前記導電部材の筒状部の外面側に形成された固定部は、フランジ部又は凹部であることが好ましい。

このような構成を備えていると、導電部材の筒状部の外面側にフランジ部又は凹部を形成することは容易であるので、上記の本発明の効果を奏することができる角形二次電池を容易に製造することができるようになる。

なお、本発明において、導電部材に設ける固定部の位置は、導電部材の外面側であれば特に限定されない。例えば、導電部材の筒状部上端を固定部とすることも考えられる。但し、フランジ部や凹部等の固定部は、導電部材の筒状部の外面側に設けることが好ましい。更に、フランジ部や凹部等の固定部は、導電部材の筒状部の他方の端部の外面側に、即ち、導電部材の筒状部の反転板が接続される側の端部の外側面に形成されることがより好ましい。

また、本発明の角形二次電池においては、前記第２絶縁部材は、さらに前記第１絶縁部材との結合部を備えていることが好ましい。

このような構成を備えていると、第２絶縁部材は、導電部材とだけでなく、第１絶縁部材とも固定されているので、上記の本発明の効果がより良好に奏されるようになる。

また、本発明の角形二次電池においては、前記第２絶縁部材は樹脂材料製であり、前記第２絶縁部材の本体部には、前記第１領域の根元であって、前記第２領域の延在方向側には第２の貫通孔が形成されており、前記第２の貫通孔は絶縁部材によって塞がれていることが好ましい。

第２絶縁部材は、固定爪部を導電部材に引っ掛け固定できるようにするために、絶縁性を有する変形可能な部材で形成されている必要があるので、樹脂材料で形成されている。そして、樹脂材料からなる第２絶縁部材に固定爪部を形成する際には、通常は液状の樹脂材料を型内に注入して固化させることにより、或いは、樹脂材料製の板をプレス成形すること等により形成されるが、注入型ないしプレス型等の特性上、固定爪部の根元の第２絶縁部材の本体部に別途貫通孔（第２の貫通孔）が形成される。本発明の角形二次電池では、この第２の貫通孔が絶縁部材で塞がれているので、電流遮断機構が作動した直後に、第２の貫通孔内でスパークが生じることがなく、第２の貫通孔の周りの第２絶縁部材が溶融・炭化することがなくなる。そのため、かかる構成を備える角形二次電池によれば、電流遮断機構が動作した後に、集電体と導電部材の筒状部ないし反転板とが再導通することが抑制され、信頼性が高い角形二次電池が得られる。

また、本発明の角形二次電池においては、前記第２絶縁部材は樹脂材料製であり、前記第２絶縁部材の本体部には、前記第１領域の根元であって、前記第２領域の延在方向側に第２の貫通孔が形成されており、前記反転板に接続された前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方において前記第２の貫通孔と対向する領域には、絶縁層が形成されていることが好ましい。

反転板に接続された集電体において第２の貫通孔と対向する領域に絶縁層が形成されていると、電流遮断機構が作動した直後に、第２の貫通孔内でスパークが生じ難くなり、第２の貫通孔の周りの第２絶縁部材が溶融・炭化することを抑制できる。したがって、かかる構成を備える角形二次電池であれば、電流遮断機構が作動した後に、集電体と導電部材の筒状部ないし反転板とが再導通することが抑制され、信頼性が高い角形二次電池が得られる。

また、本発明の角形二次電池においては、前記第２絶縁部材は樹脂材料製であり、前記第２絶縁部材の本体部には、前記第１領域の根元であって、前記第２領域の延在方向側に第２の貫通孔が形成されており、前記反転板に接続された前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方において前記第２の貫通孔と対向する領域には、凹部又は貫通孔が形成されていることが好ましい。

反転板に接続された集電体において第２の貫通孔と対向する領域に、凹部又は貫通孔が形成されていると、電流遮断機構が作動した直後に、第２の貫通孔内でスパークが生じ難くなり、第２の貫通孔の周りの第２絶縁部材が溶融・炭化することを抑制できる。したがって、かかる構成を備える角形二次電池であれば、電流遮断機構が作動した後に、集電体と導電部材の筒状部ないし反転板とが再導通することが抑制され、信頼性が高い角形二次電池が得られる。

また、本発明の角形二次電池においては、前記第２絶縁部材は樹脂材料製であり、前記第２絶縁部材の本体部には、前記第１領域の根元であって、前記第２領域の延在方向側に第２の貫通孔が形成されており、前記反転板に接続された前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方は、前記第２の貫通孔と対向する領域の近傍で前記第２絶縁部材から離れる方向に折り曲げられていることが好ましい。

反転板に接続された集電体が、前記第２の貫通孔と対向する領域の近傍で前記第２絶縁部材から離れる方向に折り曲げられていると、前記第２の貫通孔と集電体との距離を長くすることができ、電流遮断機構が作動した直後に、第２の貫通孔内でスパークが生じ難くなり、第２の貫通孔の周りの第２絶縁部材が溶融・炭化することを抑制できる。したがって、かかる構成を備える角形二次電池であれば、電流遮断機構が作動した後に、集電体と導電部材の筒状部ないし反転板とが再導通することが抑制され、信頼性が高い角形二次電池が得られる。

また、本発明の角形二次電池においては、前記第２絶縁部材は樹脂材料製であり、前記第２絶縁部材の本体部には、前記第１領域の根元であって、前記第２領域の延在方向側に第２の貫通孔が形成されており、前記反転板に接続された前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方は、前記第２の貫通孔と対向する領域に存在しないことが好ましい。

反転板に接続された集電体が、前記第２の貫通孔と対向する領域に存在しないことにより、スパークが生じることを抑制でき、第２の貫通孔の周りの第２絶縁部材が溶融・炭化することを抑制できる。

また、本発明の角形二次電池においては、前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方の前記第２絶縁部材と対向する部分には少なくとも一つの開孔又は切り欠きが形成され、前記第２絶縁部材の前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方に形成された少なくとも一つの開孔又は切り欠きに対向する部分には頂部に他の部分よりも径が大きい拡径部が形成されており、前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方に形成された少なくとも一つの開孔又は切り欠きは前記第２絶縁部材に形成された突起と係合されていることが好ましい。

このような構成とすると、一度両者を一体化した後は、拡径部が抜け止めとして機能するので、両者が容易に離間しないようになる。これにより、電池に振動・落下等により衝撃が加わっても、より電流遮断機構が破損し難い、信頼性の高い角形二次電池が得られる。なお、突起の頂部の拡径部は、例えば単に突起を対応する正極集電体ないし負極集電体に形成されている開孔に挿入した後に突起の先端部を加熱ないし押圧して拡径することにより形成できる。また、突起の頂部の拡径部として、爪部等の係合部を設け、この係合部を開孔に挿入することにより、両者を強固に互いに一体することができる。

なお、少なくとも１つの開孔又は切り欠きは、角形二次電池の短辺の幅が広い時は開孔とし、短辺の幅が狭い時は切り欠きとすればよく、何れの場合であっても正極集電体ないし負極集電体と第２絶縁部材との間の結合強度を強くできるようになる。また、切り欠きを採用する場合には、この切り欠きの中心は必ずしも正極集電体ないし負極集電体内に存在しなくてもよい。

また、本発明の角形二次電池においては、前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方は一枚の板材を折り曲げることにより形成されたものであることが好ましい。

このような構成によると、集電体の形成が容易であり、かつ集電体の強度が高くなるので、強固な角形二次電池が得られる。

また、本発明の角形二次電池においては、前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方は剛性を有する導電性材料で形成されていることが好ましい。

集電体が剛性を有する導電性材料で形成されていると、振動・落下等により電池に衝撃が加わっても、電極体が外装体内で移動することを抑制できるため好ましい。なお、剛性を有する導電性材料としては、厚さ０．３ｍｍ以上の金属材料が好ましく、厚さ０．５ｍｍ以上の金属材料がより好ましい。

また、本発明の角形二次電池においては、前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方の前記反転板との接続部の周囲には、薄肉部及び溝の少なくとも一方が形成されているものとすることが好ましい。

正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方の前記反転板との接続部の周囲に、薄肉部や溝等の脆弱部が形成されていれば、反転板が変形した際にこの脆弱部が容易に破断するので、電流遮断機構の動作の信頼性が向上する。また、この脆弱部の厚さや形成領域を適宜設定することにより、電流遮断機構の作動圧を所定値に設定することができるようになる。なお、正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方の反転板との接続部の周囲に厚さの薄い薄肉部を設け、この薄肉部に接続部を囲むように環状の溝部を設けることがより好ましい。

また、本発明の角形二次電池においては、前記外部端子には電池外部と前記導電部材の筒状部の内面側の空間との間を連通する貫通孔が形成されており、前記外部端子の前記貫通孔は封止部材によって封止されていることが好ましい。

外部端子に形成されている貫通孔は組立途中で電流遮断機構のリーク検査を実施するためのものであるが、電解液の注液時や洗浄時に電解液や洗浄水が外部端子の貫通孔内に侵入してしまうことがある。貫通孔内に電解液や洗浄水が侵入すると、電流遮断機構が腐食されてしまうために電流遮断機構が正常に作動しなくなる可能性がある。本発明の角形二次電池によれば、貫通孔は封止部材によって封止されており、しかも、貫通孔と電流遮断機構との間の空間は密閉空間とされているため、貫通孔内に電解液や洗浄水が侵入することがなくなるので、電流遮断機構が腐食されて電流遮断機構が正常に作動しなくなることがなくなり、高信頼性の角形二次電池が得られる。なお、封止部材としては、弾性部材からなる封止栓を用いることができる。また、封止部材として金属部材を用い、金属部材を貫通孔に嵌合し、この嵌合部にレーザー等の高エネルギー線を照射し溶接することにより、貫通孔を封止することもできる。また、樹脂製の封止部材や、弾性部材及び金属部材からなる封止部材を用いることもできる。

また、本発明の角形二次電池においては、前記電極体は、偏平形電極体であり、一方側の端部に複数枚積層された正極芯体露出部を有し、他方側の端部に複数枚積層された負極芯体露出部を有し、前記正極芯体露出部は前記角形外装体の一方側の側壁に対向し、前記負極芯体露出部は前記角形外装体の他方側の側壁に対向するように配置され、前記正極集電体は前記正極芯体露出部に接続され、前記負極集電体は前記負極芯体露出部に接続されているものとすることができる。

角形外装体の両側端側にそれぞれ正極芯体露出部及び負極芯体露出部が配置されていると、正極集電体と負極集電体との間の距離を大きくすることができるので容量が大きい角形二次電池とすることができ、また角形二次電池の組立が容易となる。加えて、本発明の角形二次電池では、複数枚積層された芯体露出部に集電体を接続しているので、出力特性に優れた電池となる。

図１Ａは実施形態にかかる角形非水電解質二次電池の断面図であり、図１Ｂは図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図であり、図１Ｃは図１ＡのＩＣ−ＩＣ線に沿った断面図である。 図１に示した角形非水電解質二次電池の正極側に設けた電流遮断機構の外装体短辺方向の断面図である。 図１に示した角形非水電解質二次電池の正極側に設けた電流遮断機構の外装体長辺方向の断面図である。 図４Ａは図１に示した角形非水電解質二次電池の正極集電体を展開した状態の正面図であり、図４Ｂは側面図である。 図１に示した角形非水電解質二次電池の正極集電体の第１領域と導電部材の筒状部との配置関係を説明するための図３に対応する部分の模式平面図である。 図６Ａは封口体上方から見た導電部材と第２絶縁部材との関係を示す模式平面図であり、図６Ｂは同じく第２絶縁部材のみの模式平面図であり、図６Ｃは図６ＢのVIＣ−VIＣ線に沿った断面図である。 図１に示した角形非水電解質二次電池の正極側に設けた電流遮断機構の図６ＢのVIＣ−VIＣ線に対応する部分の断面図である。 図７のVIII部分の拡大図である。 変形例１における図８に対応する図である。 変形例２における図８に対応する図である。 変形例３における図８に対応する図である。 変形例４における図８に対応する図である。 変形例５における図８に対応する図である。 図１４Ａは従来例の角形二次電池の電流遮断機構の断面図であり、図１４Ｂは別の従来例の角形二次電池の電流遮断機構の断面図である。 さらに別の従来例の角形二次電池の外部端子の断面図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて詳細に説明する。ただし、以下に示す各実施形態は、本発明の技術思想を理解するために角形二次電池としての角形非水電解質二次電池を例示するものであって、本発明をこの角形非水電解質二次電池に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。なお、本発明に係る角形二次電池は、正極極板と負極極板とをセパレータを介して積層又は巻回することにより偏平状とした電極体を有するものに対して適用できるが、以下においては、偏平状の巻回電極体を用いたものに代表させて説明する。

［実施形態］
実施形態の角形非水電解質二次電池を図１〜図８を用いて説明する。なお、図１Ａは実施形態にかかる角形非水電解質二次電池の断面図であり、図１Ｂは図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図であり、図１Ｃは図１ＡのＩＣ−ＩＣ線に沿った断面図である。図２は図１に示した角形非水電解質二次電池の正極側に設けた電流遮断機構の外装体短辺方向の断面図である。図３は図１に示した角形非水電解質二次電池の正極側に設けた電流遮断機構の外装体長辺方向の断面図である。図４Ａは図１に示した角形非水電解質二次電池の正極集電体を展開した状態の正面図であり、図４Ｂは側面図である。図５は図１に示した角形非水電解質二次電池の正極集電体の第１領域と導電部材の筒状部との配置関係を説明するための図３に対応する部分の模式平面図である。図６Ａは封口体上方から見た導電部材と第２絶縁部材との関係を示す模式平面図であり、図６Ｂは同じく第２絶縁部材のみの模式平面図であり、図６Ｃは図６ＢのVIＣ−VIＣ線に沿った断面図である。図７は図１に示した角形非水電解質二次電池の正極側に設けた電流遮断機構の図６ＢのVIＣ−VIＣ線に対応する部分の断面図である。図８は図７のVIII部分の拡大図である。

最初に、本実施形態の角形非水電解質二次電池１０を図１を用いて説明する。本実施形態の角形非水電解質二次電池１０は、正極極板と負極極板とがセパレータ（何れも図示省略）を介して巻回された偏平状の巻回電極体１１を有している。正極極板は、アルミニウム箔からなる正極芯体の両面に正極活物質合剤を塗布し、乾燥及び圧延した後、アルミニウム箔が一方の端部に長手方向に沿って帯状に露出するようにスリットすることにより作製されている。また、負極極板は、銅箔からなる負極芯体の両面に負極活物質合剤を塗布し、乾燥及び圧延した後、銅箔が一方の端部に長手方向に沿って帯状に露出するようにスリットすることによって作製されている。

そして、上述のようにして得られた正極極板及び負極極板を、正極極板のアルミニウム箔露出部と負極極板の銅箔露出部とがそれぞれ対向する電極の活物質層と重ならないようにずらして、ポリエチレン製微多孔質セパレータを介して巻回することで、巻回軸方向の一方の端には複数枚重なった正極芯体露出部１４を備え、他方の端には複数枚重なった負極芯体露出部１５を備えた偏平状の巻回電極体１１が作製されている。

複数枚の正極芯体露出部１４は積層されて正極集電体１６を介して正極外部端子１７に電気的に接続され、同じく複数枚の負極芯体露出部１５は積層されて負極集電体１８を介して負極外部端子１９に電気的に接続されている。また、正極外部端子１７、負極外部端子１９はそれぞれ絶縁部材２０、２１を介して封口体１３に固定されている。この実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、正極集電体１６と正極外部端子１７の間、あるいは負極集電体１８と負極外部端子１９の間に感圧式の電流遮断機構が介在されているが、この電流遮断機構の具体的な構成については後述する。

実施形態の角形非水電解質二次電池１０は、上述のようにして作製された偏平状の巻回電極体１１の封口体１３側を除く周囲に絶縁性の樹脂シート２３を介在させて角形の電池外装体１２内に挿入した後、封口体１３を電池外装体１２の開口部にレーザ溶接し、その後、電解液注液孔２２ａから非水電解液を注液し、この電解液注液孔２２ａを密閉することにより作製されている。なお、封口体１３には、電流遮断機構の作動圧よりも高いガス圧が加わったときに開放されるガス排出弁２２ｂも設けられている。

なお、実施形態の角形非水電解質二次電池１０においては、偏平状の巻回電極体１１は、正極極板側では、積層された複数枚の正極芯体露出部１４が２分割されてその間に２個の正極用中間導電部材２４が挟まれており、同じく負極極板側では、積層された複数枚の負極芯体露出部１５が２分割されてその間に２個の負極用中間導電部材２５が挟まれている。これらの２個の正極用中間導電部材２４及び２個の負極用中間導電部材２５はそれぞれ１個の樹脂材料からなる絶縁性中間部材２４ｐ、２５ｐに保持されている。

そして、正極用中間導電部材２４の両側に位置する正極芯体露出部１４の最外側の両側の表面にはそれぞれ正極集電体１６が配置されており、負極用中間導電部材２５の両側に位置する負極芯体露出部１５の最外側の両側の表面にはそれぞれ負極集電体１８が配置されている。なお、正極用中間導電部材２４は正極芯体と同じ材料であるアルミニウム製であり、負極用中間導電部材２５は負極芯体と同じ材料である銅製であるが、正極用中間導電部材２４及び負極用中間導電部材２５の形状は共に実質的に同一のものを使用し得る。これらの正極集電体１６と正極芯体露出部１４との間及び正極芯体露出部１４と正極用中間導電部材２４との間は共に抵抗溶接されており、また、負極集電体１８と負極芯体露出部１５との間及び負極芯体露出部１５と負極用中間導電部材２５との間は共に抵抗溶接によって接続されている。

なお、実施形態の角形非水電解質二次電池１０においては、正極用中間導電部材２４及び負極用中間導電部材２５としてそれぞれ２個ずつ用いた例を示したが、これらの正極用中間導電部材２４及び負極用中間導電部材２５は、要求される電池の出力等に応じて１個ずつでもよく、あるいは３個ずつないしはそれ以上としてもよい。２個以上用いる構成であれば、これらの正極用中間導電部材２４及び負極用中間導電部材２５が１個の樹脂材料からなる絶縁性中間部材に保持されているので、２分割された側の芯体露出部の間に安定な状態で位置決め配置できるようになる。

次に、偏平状の巻回電極体１１の正極芯体露出部１４及び正極集電体１６に対する正極用中間導電部材２４の抵抗溶接方法、負極芯体露出部１５及び負極集電体１８に対する負極用中間導電部材２５の抵抗溶接方法を説明する。しかしながら、実施形態においては、正極用中間導電部材２４の形状及び負極用中間導電部材２５の形状は実質的に同一とすることができ、しかも、それぞれの抵抗溶接方法も実質的に同様であるので、以下においては正極極板側のものに代表させて説明することとする。

まず、偏平状の巻回電極体１１のアルミニウム箔からなる正極芯体露出部１４を積層し、この積層した正極芯体露出部１４を巻回中央部分から両側に２分割し、巻回電極体１１の厚みの１／４を中心として正極芯体露出部１４を集結させる。そして、正極芯体露出部１４の最外周側の両側に正極集電体１６、内周側に正極用中間導電部材２４を、正極用中間導電部材２４の両側の円錐台状の凸部がそれぞれ正極芯体露出部１４と当接するように、配置する。ここで、集結させたアルミニウム箔の厚さは、たとえば片側約６６０μｍであり、総積層数は８８枚（片側４４枚）である。また、正極集電体１６は厚さ０．８ｍｍのアルミニウム板を打ち抜き、曲げ加工等にて製作したものを用いた。

次いで、図示省略したが、上下に配置された一対の抵抗溶接用電極間に正極集電体１６及び正極用中間導電部材２４が配置された偏平状の巻回電極体１１を配置し、一対の抵抗溶接用電極をそれぞれ正極芯体露出部１４の最外周側の両側に配置された正極集電体１６に当接させ、一対の抵抗溶接用電極間に適度の圧力で押圧力を印加し、予め定めた一定の条件で抵抗溶接を実施する。これにより、正極用中間導電部材２４の凸部はプロジェクションとして作用するため、一対の抵抗溶接用電極間に配置されている正極集電体１６及び２分割された正極芯体露出部１４は良好に発熱するので、大きなナゲットが形成され、正極集電体１６と２分割された正極芯体露出部１４との間、各正極芯体露出部１４の間、及び２分割された正極芯体露出部１４と正極用中間導電部材２４との間の溶接強度は非常に強くなる。

しかも、この抵抗溶接時には、正極用中間導電部材２４は２分割された正極芯体露出部１４の間に安定的に位置決めされた状態で配置されているので、正確にかつ安定した状態で抵抗溶接することが可能となり、溶接強度がばらつくことが抑制され、溶接部の低抵抗化を実現でき、大電流充放電が可能な角形二次電池を製造することができるようになる。この抵抗溶接を用いた正極用中間導電部材２４の数だけ繰り返すことにより、全ての正極集電体１６と２分割された正極芯体露出部１４との間、各正極芯体露出部１４の間、及び２分割された正極芯体露出部１４と正極用中間導電部材２４との間の抵抗溶接が行われる。なお、この抵抗溶接は、負極側についても同様に行われる。

ここで、正極集電体１６と正極外部端子１７の間、あるいは負極集電体１８と負極外部端子１９の間に介在される感圧式の電流遮断機構について説明するが、この電流遮断機構は、正極側にのみ設けても、負極側にのみ設けても、さらには正極側及び負極側の両方に設けてもよいものであり、以下では正極側にのみ設けるものとして、図２〜図８を参照しながら説明する。

図１Ａ〜図１Ｃに示すように、巻回電極体１１の一方の側端面側に配置された複数の正極芯体露出部１４には正極集電体１６が接続されており、この正極集電体１６は正極外部端子１７に電気的に接続されている。この正極集電体１６は、展開した状態の正面図である図４Ａ、同じく側面図である図４Ｂに示したように、封口体１３と平行に配置される第１領域１６ａと、この第１領域１６ａから互いに反対方向に延在されており、破線部分（境界部１６ｆ）で折り曲げられて正極芯体露出部１４に接続される一対の第２領域１６ｂとを有している。この正極集電体１６は、厚さ０．８ｍｍのアルミニウム板を打ち抜きにより作製したものを使用しているので、剛性を有しており、小さな力では折れ曲がらないようになっている。なお、図４Ａでは、境界部１６ｆの両側に切り欠き部分が形成されているが、この切り欠き部分は正極集電体１６を境界部１６ｆに沿って折り曲げやすくするために形成されているものである。

そして、正極集電体１６の第１領域１６ａには、中央部に接続部形成用孔１６ｃが形成され、この接続部形成用孔１６ｃの中心を通り、封口体１３の長辺方向に沿った中心線ｃ上であって、接続部形成用孔１６ｃの両側に第１開孔１６ｇ及び第２開孔１６ｈがそれぞれ形成され、この中心線ｃに垂直な方向の両側には第３開孔１６ｊが２箇所に形成されている。なお、ここでは、第１開孔１６ｇ及び第２開孔１６ｈの径は同一とされ、２箇所の第３開孔１６ｊの径は、共に同一であり、第１開孔１６ｇ及び第２開孔１６ｈの径よりも小さく設定されている。また、第２領域１６ｂには正極芯体露出部１４の根元側と対向する側にリブ１６ｄが形成されている。このリブ１６ｄは、正極集電体１６と正極芯体露出部１４との間の位置決め、巻回電極体１１と電池外装体１２との間の位置決め、正極集電体１６を正極芯体露出部１４に抵抗溶接する際に発生したスパッタが巻回電極体１１内に侵入するのを防止する等の役割を果たす。また、第１領域１６ａの接続部形成用孔１６ｃの周囲部分は、環状に他の部分よりも厚さが薄くされた薄肉領域１６ｅとされている。

正極外部端子１７は、図２及び図３に示したように、筒状部１７ａを備え、内部に貫通孔１７ｂが形成されている。そして、正極外部端子１７の筒状部１７ａは、ガスケット等の上部第１絶縁部材２０ａ、封口体１３及び下部第１絶縁部材２０ｂ及び筒状部３２ａを有する導電部材３２にそれぞれ形成された孔内に挿入され、その先端部１７ｃがカシメられて互いに一体に固定されている。なお、導電部材３２は、電池内部側に筒状部３２ａが形成されており、電池外部側すなわち封口体１３側は内径が狭められて正極外部端子１７の筒状部１７ａが挿入される開孔３２ｂを形成している。そして、正極外部端子１７の筒状部１７ａの先端部１７ｃは導電部材３２の開孔３２ｂの近傍でカシメられており、正極外部端子１７の筒状部１７ａの先端部１７ｃと導電部材３２の接続部はレーザ溶接されている。これにより、正極外部端子１７は、上部第１絶縁部材２０ａ及び下部第１絶縁部材２０ｂによって封口体１３とは電気的に絶縁された状態で、導電部材３２と電気的に接続された状態となっている。これらの上部第１絶縁部材２０ａ及び下部第１絶縁部材２０ｂの両者が本発明の第１絶縁部材に相当する。

また、導電部材３２の筒状部３２ａの電池内部側の先端にはフランジ部３２ｃが形成されており、このフランジ部３２ｃの内面側には反転板３３の周囲が気密に溶接されて封止されている。反転板３３は、周囲から中心側に向かって電池内部側に僅かに突出する形状、すなわち、封口体１３とは傾斜した配置関係となる形状とされている。この反転板３３は、導電性材料で形成されており、電池外装体１２内の圧力が高くなると電池の外部側に向かって変形する弁の機能を有するものである。そして、反転板３３の中心部には、正極集電体１６の第１領域１６ａが当接され、第１領域１６ａに形成されている薄肉領域１６ｅの接続部形成用孔１６ｃの内壁部分と反転板３３の表面とが複数箇所においてレーザ溶接されている。なお、図示は省略したが、この薄肉領域１６ｅの接続部形成用孔１６ｃの内壁部分と反転板３３の表面との溶接されている箇所が、本発明の接続部に対応する。

なお、正極集電体１６の第１領域１６ａと反転板３３との間には、第１の貫通孔３４ａを有する樹脂材料からなる第２絶縁部材３４が配置されており、この第１の貫通孔３４ａを介して正極集電体１６の第１領域１６ａと反転板３３が電気的に接続されている。この第２絶縁部材３４の第１の貫通孔３４ａの周囲には、正極集電体１６の第１領域１６ａの第１開孔１６ｇに対応する位置に第１突起３４ｂが、第２開孔１６ｈに対応する位置に第２突起３４ｃが、第３開孔１６ｊに対応する位置に第３突起３４ｄが、それぞれ形成されている。

第２絶縁部材３４の第１〜３突起３４ｂ〜３４ｄをそれぞれ正極集電体１６の第１領域１６ａに形成された第１〜３開孔１６ｇ〜１６ｊ内に挿入し、第１〜３突起３４ｂ〜３４ｄの先端部を加熱し拡径することにより第２絶縁部材３４と正極集電体１６の第１領域１６ａが互いに固定されている。そのため、第２絶縁部材３４の第１〜３突起３４ｂ〜３４ｄはそれぞれに形成された拡径部によって正極集電体１６の第１領域１６ａに形成された第１〜３開孔１６ｇ〜１６ｊから抜け止めされた状態となり、第２絶縁部材３４と正極集電体の第１領域１６ａとは強固に結合された状態となっている。これらの正極集電体１６の第１領域１６ａに形成された第１〜３開孔１６ｇ〜１６ｊと第２絶縁部材３４の第１〜３突起３４ｂ〜３４ｄとによって、第１固定部３０ａ〜第３固定部３０ｃが形成されている。なお、第２絶縁部材３４と第１絶縁部材を構成する下部第１絶縁部材２０ｂとを係合により固定することが好ましい。固定方法は特に限定されないが、ここではラッチ固定により第２絶縁部材３４と第１絶縁部材を構成する下部第１絶縁部材２０ｂとを固定している。

したがって、正極芯体露出部１４は、正極集電体１６の第２領域１６ｂ、正極集電体１６の第１領域１６ａ及び薄肉領域１６ｅ、反転板３３及び導電部材３２を介して正極外部端子１７と電気的に接続されていることになる。また、ここでは、これらの導電部材３２の筒状部３２ａ、反転板３３、第２絶縁部材３４及び正極集電体１６の第１領域１６ａに形成された薄肉領域１６ｅによって本実施形態の電流遮断機構３５が形成されている。

すなわち、反転板３３は、電池外装体１２内の圧力が増加すると正極外部端子１７の貫通孔１７ｂ側に膨れるようになっており、反転板３３の中央部には正極集電体１６の第１領域１６ａの薄肉領域１６ｅが溶接されているため、電池外装体１２内の圧力が所定値を超えると正極集電体１６の第１領域１６ａが薄肉領域１６ｅの部分で破断するので、反転板３３と正極集電体１６の第１領域１６ａとの間の電気的接続が遮断されるようになっている。

このように薄肉領域１６ｅが存在していると、反転板３３が変形した際に薄肉領域１６ｅ部分で破断しやすくなり、電池内部の圧力が上昇した際にはこの薄肉領域１６ｅ部分で確実に破断するようになるので、角形非水電解質二次電池１０の信頼性が向上する。また、この薄肉領域１６ｅ部分の厚さや形成領域を適宜設定することにより、この薄肉領域１６ｅ部分が破断する圧力を所定値に設定することができるので、信頼性も向上する。

なお、ここでは、第１領域１６ａの接続部形成用孔１６ｃの周囲部分に環状に他の部分よりも厚さが薄くされた薄肉領域１６ｅを形成した例を示したが、薄肉領域１６ｅに接続部形成用孔１６ｃを囲むように環状の溝を設けることがより好ましい。この溝は、環状に間欠的に形成してもよい。また、第１領域１６ａの接続部形成用孔１６ｃの周囲部分の厚さを他の部分と同じ厚さとして、環状ないし環状に間欠的に溝を形成することによって薄肉領域１６ｅを形成してもよい。なお、薄肉領域１６ｅ及び溝は必須の構成ではなく、薄肉領域１６ｅ及び溝を設けずに反転板３３と正極集電体１６の接続強度を調節し、反転板３３が変形した場合に反転板３３と正極集電体１６の接続が切断されるようにしてもよい。

そして、実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、図５に示したように、正極集電体１６の第１領域１６ａと第２領域１６ｂとの境界部１６ｆが導電部材３２の筒状部３２ａの内面よりも外面側に位置するように配置されており、かつ、第１領域１６ａの第２領域１６ｂとの境界部１６ｆ以外の部分の端部の少なくとも１箇所、ここでは第１領域１６ａの全ての端部（突端部１６ｋ、側端部１６ｍ等）が導電部材３２の筒状部３２ａの内面よりも外面側に位置し、第１領域１６ａは全ての方向において導電部材３２の筒状部３２ａの内面よりも外面側に位置するように配置されている。

このような配置とすると、振動・落下等により角形非水電解質二次電池１０に衝撃が加わって巻回電極体１１が封口体１３側に移動することがあっても、正極集電体１６の第１領域１６ａと第２領域１６ｂとの境界部１６ｆ及び第１領域１６ａの全ての端部（突端部１６ｋ及び側端部１６ｍ等）が共に導電部材３２の筒状部３２ａの内面よりも外面側に位置するように配置されているため、正極集電体１６の第１領域１６ａが封口体１３側に向かって移動しようとしても、導電部材３２の筒状部３２ａの他方側の端部に当接しているため、それ以上封口体１３側に向かって移動することができないようになっている。

しかも、正極集電体１６は、剛性を有し、小さな力では折れ曲がらないものからなっているので、振動・落下等により巻回電極体１１が封口体１３側に移動した際に正極集電体１６の第１領域１６ａに加わる力は、第２領域１６ｂ部分によって吸収されるために小さくなる。そのため、振動・落下等により巻回電極体１１が封口体１３側に移動した際に、第１領域１６ａに加わる力は小さいので、薄肉領域１６ｅが破断する可能性が抑制され、感圧式の電流遮断機構３５の動作に対する影響は少なくなり、信頼性に優れた非水電解質二次電池１０が得られる。

ここで、実施形態の角形非水電解質二次電池１０における第２絶縁部材３４の具体的構成について、図６〜図８を用いて説明する。第２絶縁部材３４の正極集電体１６の第１領域１６ａ対向する側には、図２及び図３に示したように、第１突起３４ｂ〜第３突起３４ｄがそれぞれ形成されている。そして、第２絶縁部材３４の導電部材３２の筒状部３２ａと対向する側には、図６Ａ〜図６Ｃに示したように、複数、ここでは４箇所の固定爪部３４ｆが形成されていると共に、図２、図６Ａ、図６Ｂに示したように、下部第１絶縁部材２０ｂと固定するためのラッチ固定部３４ｇが形成されている。なお、図６Ｃにおいては、ラッチ固定部３４ｇは図示省略した。

この複数の固定爪部３４ｆは、図８に示したように、第２絶縁部材３４の本体部に対して垂直な方向に伸びる第１領域３４ｆ１と、この第１領域３４ｆ１に形成され、第２絶縁部材３４の本体部に対して平行な方向に伸びる第２領域３４ｆ２とを有している。この複数の固定爪部３４ｆは、液状の樹脂材料を型内に注入して固化させることにより、或いは、樹脂材料板をプレス成形する等により形成することができるが、注入型ないしプレス型等の特性上、第２絶縁部材３４の本体部には固定爪部３４ｆの第１領域３４ｆ１に隣接して固定爪部３４ｆの第２領域３４ｆ２と同一側に第２の貫通孔３４ｅが形成されてしまう。

角形非水電解質二次電池１０は、電池外装体１２（図１参照）内に非水電解液が注入されているが、第２絶縁部材３４にこのような第２の貫通孔３４ｅが形成されていると、第２の貫通孔３４ｅ内に非水電解液が入り込むことがある。電池内圧が上昇し、電流遮断機構３５が動作し、反転板３３が変形して反転板３３と正極集電体１６との間の電気的接続が切断した直後、第２の貫通孔３４ｅ内に非水電解液が存在した状態で逆起電流が発生した場合、第２の貫通孔３４ｅ内でスパークが生じ、その熱により第２の貫通孔３４ｅの周りの第２絶縁部材３４が溶融・炭化することがある。この炭化した部分が導電性を有した場合、電流遮断機構３５を構成する集電体１６と導電部材３２ないし反転板３３とが再導通する可能性があり、本来の機能が損なわれる可能性がある。

そこで、実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、第２の貫通孔３４ｅを別途絶縁部材４０で塞ぐことにより、非水電解液を介して第２絶縁体３４の内外の電気的導通が生じないようにしている。なお、この絶縁部材４０としては、液状の樹脂材料を第２の貫通孔３４ｅ内に注入して固化させてもよく、あるいは固体状態の樹脂材料を挿入して接着したものであってもよい。さらに、第２の貫通孔３４ｅを絶縁部材４０で塞ぐのは、第２絶縁部材３４の形成直後であっても、第２絶縁部材３４と導電部材３２とを組み合わせた後であってもよい。なお、第２の貫通孔３４ｅを塞ぐ絶縁部材４０の材質は特に限定されないが、樹脂材であることが好ましく、第２絶縁部材３４を構成する材質と同一とすることがより好ましい。絶縁部材４０として絶縁性テープを用い、第２の貫通孔３４ｅを塞ぐように第２絶縁部材３４に絶縁テープを貼り付けるようにしてもよい。

これらの複数の固定爪部３４ｆは、第２絶縁部材３４を導電性部材３２のフランジ部３２ｃの外周側に引っ掛け固定するためのものである。この引っ掛け固定は、第２絶縁部材３４の複数の固定爪部３４ｆを導電性部材３２のフランジ部３２ｃの外周側に当接させたあと、互いに押し込むことにより容易に行うことができ、しかも、両者を強固に一体的に固定することができる。このような構成を備えていると、角形非水電解質二次電池１０に振動・落下等により衝撃が加わって巻回電極体１１が移動し、それに引きずられて正極集電体１６が引っ張られた際には、正極集電体１６と反転板３３との間にストレスが掛かり難く、正極集電体１６と反転板３３との接続部が破断したり、クラックが生じたりすることが抑制され、電流遮断機構３５が破損し難くなるので、信頼性の高い角形非水電解質二次電池１０が得られる。

しかも、第２絶縁部材３４にはラッチ固定部３４ｇも設けられており、このラッチ固定部３４ｇは、図２に示したように、下部第１絶縁部材２０ｂに固定されているので、角形非水電解質二次電池１０に振動・落下等により衝撃が加わっても、より正極集電体１６と反転板３３との間にストレスが掛かり難くなり、より信頼性の高い角形非水電解質二次電池１０が得られるようになる。

なお、実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、第２絶縁部材３４に形成されている複数の固定爪部３４ｆを導電部材３２の筒状部３２ａに形成されたフランジ部３２ｃの外周に引っ掛け固定するようにした例を示した。しかしながら、導電部材３２の筒状部３２ａがフランジ部３２ｃを備えていることは必ずしも必要な構成ではなく、筒状部３２ａの外周面に凹部を形成し、この凹部に第２絶縁部材３４に形成されている複数の固定爪部３４ｆを引っ掛け固定するようにしても構わない。

〔変形例１〕
上記実施形態のように第２絶縁部材３４の第２の貫通孔３４ｅを塞ぐ代わりに、図９に示すように、集電体１６において第２絶縁部材３４の第２の貫通孔３４ｅと対向する領域に絶縁層３８を設けるようにしてもよい。かかる構成によれば、スパークが生じ難くなり、第２の貫通孔の周りの第２絶縁部材３４が溶融・炭化することを抑制できる。絶縁層３８は、絶縁性樹脂の塗布、テープの貼り付け等により形成できる。また、絶縁層３８としては、ゴム系材料、ポリオレフィン製材料、フッ素樹脂等を用いることができる。絶縁層３８の形成領域の面積は、第２の貫通孔３４ｅに対応する面積とすることが好ましく、第２の貫通孔３４ｅよりも大きな面積とすることがより好ましい。

〔変形例２、変形例３〕
上記実施形態のように、第２絶縁部材３４の第２の貫通孔３４ｅを塞ぐ代わりに、図１０（変形例２）、図１１（変形例３）に示すように、集電体１６において第２絶縁部材３４の第２の貫通孔３４ｅと対向する領域に凹部１６ｎを設ける、あるいは貫通孔１６ｏを設けるようにしてもよい。かかる構成によれば、第２の貫通孔３４ｅと集電体１６の距離が大きくなるため、スパークが生じ難くなり、第２の貫通孔３４ｅの周りの第２絶縁部材３４が溶融・炭化することを抑制できる。凹部１６ｎ及び貫通孔１６ｏの形成領域の面積は、第２の貫通孔３４ｅに対応する面積とすることが好ましく、第２の貫通孔３４ｅよりも大きな面積とすることがより好ましい。

〔変形例４〕
第２絶縁部材３４の第２の貫通孔３４ｅを塞ぐ代わりに、図１２に示すように、集電体１６を前記第２の貫通孔３４ｅと対向する領域の近傍で前記第２絶縁部材３４から離れる方向に折り曲げ、集電体１６に折り曲げ部１６ｐを設けるようにしてもよい。かかる構成によれば、第２の貫通孔３４ｅと集電体１６の距離が大きくなるため、スパークが生じることを抑制でき、第２の貫通孔３４ｅの周りの第２絶縁部材３４が溶融・炭化することを防止できる。

〔変形例５〕
第２絶縁部材３４の第２の貫通孔３４ｅを塞ぐ代わりに、図１３に示すように、第２絶縁部材３４の第２の貫通孔３４ｅと対向する領域には、集電体１６が存在しないようにしてもよい。かかる構成によれば、スパークが生じることを抑制でき、第２の貫通孔３４ｅの周りの第２絶縁部材３４が溶融・炭化することを抑制できる。

また、正極外部端子１７の頂部の貫通孔１７ｂは、電流遮断機構３５を構成する反転板３３の周囲が気密に溶接されているか否かの試験に用いられるが、このままの状態でも使用可能である。しかしながら、貫通孔１７ｂの内部に腐食性気体や液体が入って反転板３３が腐食されてしまうと、電流遮断機構３５が正常に動作しないおそれが生じるので、正極外部端子１７の貫通孔１７ｂは密閉することが好ましい。そこで、実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、正極外部端子１７に形成された貫通孔１７ｂは、電池外装体１２の外部側に大径部が、前記電池外装体１２の内部側に小径部がそれぞれ形成されていることを利用し、正極外部端子１７の貫通孔１７ｂ内に、たとえばゴム製の端子栓３６によって強固に封止されているものとしている。この端子栓３６が本発明の封止部材に対応する。

この端子栓３６は、上端部に正極外部端子１７の貫通孔１７ｂの小径部よりも大径で貫通孔１７ｂの大径部よりも小径の頭部３６ａと、下端部に頭部３６ａよりも小径で貫通孔１７ｂの小径部よりも大径の突出部３６ｂと、この突出部３６ｂよりテーパー状にすぼまるように形成された係止部３６ｃと、中間に正極外部端子１７の貫通孔１７ｂの小径部と略同一径でこの小径部の長さと実質的に同一の長さの連結部３６ｄと、を備えている。

そして、端子栓３６は、頭部３６ａが正極外部端子１７の貫通孔１７ｂの大径部側に位置し、係止部３６ｃが正極外部端子１７の貫通孔１７ｂの小径部の端部より突出するように、貫通孔１７ｂに取り付けられている、なお、端子栓３６の頭部３６ａの表面には、頭部３６ａの厚さを薄くしても強度を大きくするため、たとえばアルミニウム金属製の金属板３７が設けられている。この金属板３７は、たとえばレーザ溶接によって正極外部端子１７に溶接固定することができる。端子栓３６は、弾性部材から構成されているので、振動等で抜け落ちる可能性があるが、金属板３７を正極外部端子１７に溶接固定することにより、より強固に端子栓３６によって貫通孔１７ｂを封止することができるようになる。

なお、実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、電流遮断機構３５の外部に対応する側の空間は完全に密閉されているが、何等かの原因によって電池外装体１２内の圧力が増加しても、異常時には電池内部で発生するガス圧が非常に大きくなり、電流遮断機構３５の電池の外部側の密閉空間内の圧力が同時に同様に増加することはないため、電流遮断機構３５の動作は、電池の外部側の空間が密閉されていても問題とならない。

また、実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、正極集電体１６の第１領域１６ａの幅が広く、第２領域１６ｂが２箇所、第１領域１６ａに対して互いに反対方向に形成されている例を示した。しかしながら、角形非水電解質二次電池には、正極集電体の第２領域を１箇所のみ形成した幅が狭いものも存在する。本発明はこのような幅が狭い角形非水電解質二次電池に対しても等しく適用可能である。この場合においては、束ねられて積層された正極芯体露出部１４の一方の面に正極集電体１６の第２領域１６ｂを当接させて抵抗溶接する場合には、正極芯体露出部１４の他方の面に正極集電体１６と同材料で形成された正極集電受け部材（図示省略）を当接し、正極集電体１６の第２領域１６ａと正極集電受け部材との間に溶接電流を流して抵抗溶接を行えばよい。

さらに、上記実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、正極集電体１６と正極芯体露出部１４の接続方法として抵抗溶接法を用いた例を示したが、抵抗溶接に限定されず、レーザ溶接あるいは超音波溶接でもよい。また、正極芯体露出部１４の先端側の端面に正極集電体１６を接続することも可能である。さらに、上記実施形態の角形非水電解質二次電池１０では、正極外部端子１７の貫通孔１７ｂを密閉する端子栓３６として金属板３７が設けられたゴム製のものを用いた例を示したが、樹脂製のものであってもよく、さらには金属板３７のみで貫通孔１７ｂを密閉してもよい。

さらに、上記実施形態角形非水電解質二次電池１０では、正極外部端子１７側の構成について説明したが、負極外部端子１９側の構成としても採用することもできる。ただし、正極外部端子１７側に上述の電流遮断機構３５を備えている構成を採用した場合、負極外部端子１９側には電流遮断機構を採用する必要はないので負極外部端子１９側としてはより簡単な構成のものを採用し得る。

１０…角形非水電解質二次電池 １１…巻回電極体 １２…電池外装体 １３…封口体 １４…正極芯体露出部 １５…負極芯体露出部 １６…正極集電体 １６ａ…第１領域 １６ｂ…第２領域 １６ｃ…接続部形成用孔 １６ｄ…リブ １６ｅ…薄肉領域 １６ｆ…境界部 １６ｇ…第１開孔 １６ｈ…第２開孔 １６ｊ…第３開孔 １６ｋ…突端部 １６ｍ…側端部 １６n…凹部 １６o…貫通孔 １６p…折り曲げ部 １７…正極外部端子 １７ａ…筒状部 １７ｂ…貫通孔 １７ｃ…先端部 １８…負極集電体 １９…負極外部端子 ２０、２１…絶縁部材 ２０ａ…上部第１絶縁部材 ２０ｂ…下部第１絶縁部材 ２２ａ…電解液注液孔 ２２ｂ…ガス排出弁 ２３…樹脂シート ２４…正極用中間導電部材 ２４ｐ…絶縁性中間部材 ２５…負極用 中間導電部材 ２５ｐ…絶縁性中間部材 ３０ａ…第１固定部 ３０ｂ…第２固定部 ３０ｃ…第３固定部 ３２…導電部材 ３２ａ…筒状部 ３２ｂ…開孔 ３２ｃ…フランジ部 ３３…反転板 ３４…第２絶縁部材 ３４ａ…第１の貫通孔 ３４ｂ…第１突起 ３４ｃ…第２突起 ３４ｄ…第３突起 ３４ｅ…第２の貫通孔 ３４ｆ…固定爪部 ３４ｇ…ラッチ固定部 ３５…電流遮断機構 ３６…端子栓 ３６ａ…頭部 ３６ｂ…突出部 ３６ｃ…係止部 ３６ｄ…連結部 ３７…金属板 ３８…絶縁層 ４０…絶縁部材

Claims (14)

1. 開口を有する有底筒状の角形外装体と、
   前記角形外装体内に収容された、正極極板及び負極極板を有する電極体と、
   前記正極極板に電気的に接続された正極集電体と、
   前記負極極板に電気的に接続された負極集電体と、
   前記外装体の開口を封止する封口体と、
   前記封口体に設けられた貫通孔に第１絶縁部材を介して前記封口体と電気的に絶縁された状態で挿通された少なくとも１つの外部端子と、
   筒状部を有する導電部材と、
   電池内部の圧力が予め定めた所定値よりも大きくなると変形する導電性材料からなる反転板と、
   前記反転板と前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方との間に介在された第１の貫通孔が形成された第２絶縁部材と、を具え、
   前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方が前記第２絶縁部材に形成された第１の貫通孔を介して前記反転板に接続されており、
   前記導電部材の筒状部は、一方の端部が前記外部端子に電気的に接続され、他方の端部が前記反転板によって封止されている角形二次電池において、
   前記第２絶縁部材は、前記第２絶縁部材の本体部に対して垂直な方向に伸びる第１領域と、前記第１領域に形成され、前記第２絶縁部材の本体部に対して平行な方向に伸びる第２領域とを有する固定爪部を複数備え、前記複数の固定爪部が前記導電部材の外面側に形成された固定部に引っ掛け固定されており、
   前記反転板は前記導電部材に溶接接続されていることを特徴とする角形二次電池。
2. 前記導電部材の筒状部の外面側に形成された固定部は、フランジ部又は凹部であることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
3. 前記第２絶縁部材は、さらに前記第１絶縁部材との結合部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の角形二次電池。
4. 前記第２絶縁部材は樹脂材料製であり、
   前記第２絶縁部材の本体部には、前記第１領域の根元であって、前記第２領域の延在方向側には第２の貫通孔が形成されており、
   前記第２の貫通孔は絶縁部材によって塞がれていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の角形二次電池。
5. 前記第２絶縁部材は樹脂材料製であり、
   前記第２絶縁部材の本体部には、前記第１領域の根元であって、前記第２領域の延在方向側に第２の貫通孔が形成されており、
   前記反転板に接続された前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方において前記第２の貫通孔と対向する領域には、絶縁層が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の角形二次電池。
6. 前記第２絶縁部材は樹脂材料製であり、
   前記第２絶縁部材の本体部には、前記第１領域の根元であって、前記第２領域の延在方向側に第２の貫通孔が形成されており、
   前記反転板に接続された前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方において前記第２の貫通孔と対向する領域には、凹部又は貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の角形二次電池。
7. 前記第２絶縁部材は樹脂材料製であり、
   前記第２絶縁部材の本体部には、前記第１領域の根元であって、前記第２領域の延在方向側に第２の貫通孔が形成されており、
   前記反転板に接続された前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方は、前記第２の貫通孔と対向する領域の近傍で前記第２絶縁部材から離れる方向に折り曲げられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の角形二次電池。
8. 前記第２絶縁部材は樹脂材料製であり、
   前記第２絶縁部材の本体部には、前記第１領域の根元であって、前記第２領域の延在方向側に第２の貫通孔が形成されており、
   前記反転板に接続された前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方は、前記第２の貫通孔と対向する領域に存在しないことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の角形二次電池。
9. 前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方の前記第２絶縁部材と対向する部分には少なくとも一つの開孔又は切り欠きが形成され、
   前記第２絶縁部材の前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方に形成された少なくとも一つの開孔又は切り欠きに対向する部分には頂部に他の部分よりも径が大きい拡径部が形成されており、
   前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方に形成された少なくとも一つの開孔又は切り欠きは前記第２絶縁部材に形成された突起と係合されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の角形二次電池。
10. 前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方は一枚の板材を折り曲げることにより形成されたものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の角形二次電池。
11. 前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方は剛性を有する導電性材料で形成されたものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の角形二次電池。
12. 前記正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方における前記反転板との接続部の周囲には、薄肉部及び溝の少なくとも一方が形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の角形二次電池。
13. 前記外部端子には外部と前記導電部材の筒状部の内面側との間を連通する貫通孔が形成されており、前記外部端子の前記貫通孔は封止部材によって封止されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の角形二次電池。
14. 前記電極体は、偏平形電極体であり、一方側の端部に複数枚積層された正極芯体露出部を有し、他方側の端部に複数枚積層された負極芯体露出部を有し、前記正極芯体露出部は前記角形外装体の一方側の側壁に対向し、前記負極芯体露出部は前記角形外装体の他方側の側壁に対向するように配置され、前記正極集電体は前記正極芯体露出部に接続され、前記負極集電体は前記負極芯体露出部に接続されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の角形二次電池。

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