JP6198129B2

JP6198129B2 - 蓄電素子

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Publication number: JP6198129B2
Application number: JP2013205859A
Authority: JP
Inventors: 泰徳奥野
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2017-09-20
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Description

本発明は、充放電可能な蓄電素子に関する。

従来から、例えば二次電池のような充放電可能な蓄電素子が知られている。この蓄電素子は、電極体と、電解液と共に電極体を収容するケースと、ケースに取り付けられる外部端子と、ケース内に配置されて電極体に接続される集電体１０４と、を備える。また、この種の蓄電素子には、図６に示すように、電極体１０１と、ケース１０２と、集電体１０４に加え、外部端子１０３と集電体１０４とを導通させる導通部材１０５と、導通部材切断機構１０６と、を備えたものがある（特許文献１）。かかる蓄電素子において、導通部材切断機構１０６は、切断部１０７を有し、ケース１０２の内部圧力が所定の圧力まで上昇すると、切断部１０７が持ち上げられて該切断部１０７のエッジ１０７ａによって導通部材１０５を切断する。

上記構成の蓄電素子１００では、充電等によって過充電、過電圧となると、電解液の分解等で発生したガスによってケースの内部圧力が上昇し、内部圧力が所定の値まで上昇すると、導通部材切断機構１０６が導通部材１０５を切断する。これにより、蓄電素子１００は、外部から電極体１０１への電流の供給を止めるようになっている。その結果、ケース１０２内におけるガスの発生が抑えられ、このガスの発生に起因する内部圧力の上昇が抑えられる。このようにガスの発生を抑えることで、ケースの破裂、爆発等を防ぎ、電解液等がケース外部に放出されることを未然に防ぐことができる。

このように、蓄電素子１００では、過充電、過電圧等の影響でケース１０２の内部圧力が上昇した異常時において、導通部材１０５が切断されることによって外部端子１０３から電極体１０１まで導通する通電経路が分断される。このように、上記蓄電素子１００は、異常時に前記通電経路が分断されているため、電極体１０１に蓄電された電力を外部に放電させることができなかった。

特開平７−２４５０９０号公報

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、外部端子と電極体とを導通させる導通部材を過充電、過電圧時に分断又は導通状態を低下させても、導通部材の分断又は導通状態の低下後においても電極体から外部に放電可能な蓄電素子を提供することを課題とする。

本発明に係る蓄電素子は、
電極体と、
電極体を収容するケースと、
ケースの外側に取り付けられる端子部と、
ケース内において電極体に接続される集電体と、を備え、
端子部は、
少なくとも一部が外部に露出する外部端子と、
外部端子と集電体とを導通させる導通部材と、
導通部材を分断、又は該導通部材の導通状態を阻害する分断機構と、
外部端子と間隔を空けて少なくとも一部が外部に露出する補助端子であって集電体と電気的に接続されている補助端子と、を有し、
導通部材は、該導通部材における他の部位よりも強度の小さな脆弱部を有し、
分断機構は、ケースの内部圧力が伝達される位置に配置される受圧変形部であって、内部圧力が所定の値まで上昇したときに少なくとも一部が変形することによって脆弱部を裂断させて導通部材を分断する受圧変形部、を有する。

かかる構成によれば、外部端子に例えば外部電源等を接続して充電しているときに、過充電、過電圧等によって電解液等から発生したガスによってケースの内部圧力が上昇したときに、分断機構によって導通部材を分断、又は該導通部材の導通状態を阻害することができる。これにより、外部端子から電極体への電流の供給を止める又は電極体への電流の供給を抑えることができ、その結果、ケース内での電解液等からのガスの発生が抑えられてケースの内部圧力の上昇を抑えることができる。しかも、補助端子が集電体に電気的に接続されているため、導通部材が分断された後でも、補助端子を通じて例えば過充電状態の電極体から外部へ放電させることができる。

さらに、外部端子と補助端子とが端子部に設けられることで、蓄電素子において、充電作業、放電作業等の際にケーブル、バスバー等が接続される部位（即ち、外部端子及び補助端子）が端子部に集約されることとなり、これにより、充放電作業時におけるケーブル等の接続作業等が容易になる。
また、ケースの内部圧力が所定の値まで上昇したときに受圧変形部が変形することを利用して脆弱部を裂断させることによって、導通部材を分断することができる。

また、本発明に係る蓄電素子の他の態様として、
受圧変形部は、導電性を有し、外部端子と導通部材とを導通可能に接続してもよい。

このように、端子部における通電経路の一部を構成するように受圧変形部を配置することによって、通電経路から外れた位置に受圧変形部の配置スペースを別途確保する場合に比べ、端子部の小型化を図ることが可能となる。

この場合、
導通部材は、
脆弱部と、
受圧変形部に固着された第１部位と、
通電方向において第１部位よりも集電体側に設けられる第２部位と、を有し、
脆弱部は、第１部位と第２部位とを接続し、
受圧変形部は、内部圧力が所定の値まで上昇したときに、第１部位との固着している部位が第２部位から離間するように変形してもよい。

かかる構成によれば、過充電等によりケースの内部圧力が所定の値まで上昇したときに、受圧変形部が変形して第１部位が第２部位から離間する方向に引っ張られて脆弱部が裂断し、これにより、通電部材が分断されて外部端子から電極体への電流の供給を停止させることができる。

また、本発明に係る蓄電素子の他の態様として、
ケースは、内部圧力が第１の値まで上昇したときにケース内のガスを外部に排出するガス排出弁を有し、
脆弱部は、ケースの内部圧力が常圧よりも大きく且つ第１の値よりも小さな第２の値まで上昇したときに、受圧変形部の変形によって裂断するようにしてもよい。

かかる構成によれば、ケース内のガスがガス排出弁から外部に排出される内部圧力（第１の値）まで上昇する前に、導通部材が分断され、外部から電極体への外部端子を介した電流の供給が停止する。これにより、ガス排出弁が開弁（作動）する前に、電極体に電流が供給されることによるガスの発生が抑えられて内部圧力の上昇を抑えることができる。

しかも、電極体への電流の供給停止後においても内部圧力の上昇が続いたとしても、内部圧力が第１の値まで上昇したときにガス排出弁がガスを外部に排出してケース内が減圧されるため、内部圧力上昇によるケースの破裂をより確実に防ぐことができる。

以上より、本発明によれば、外部端子と電極体とを導通させる導通部材を過充電、過電圧時に分断又は導通状態を低下させても、導通部材の分断又は導通状態の低下後においても電極体から外部に放電可能な蓄電素子を提供することができる。

本実施形態に係る電池の斜視図である。図１のＩＩ―ＩＩ位置断面図である。前記電池の正極用の端子部における端子本体部の拡大分解斜視図である。前記端子本体部内での受圧変形部の動作を説明するための図であって、ケースの内部圧力が常圧のときの図である。前記端子本体部内での受圧変形部の動作を説明するための図であって、ケースの内部圧力が第２の値まで上昇して受圧変形部が変形した状態の図である。従来の蓄電素子の縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図５を参照しつつ説明する。本実施形態に係る蓄電素子は、リチウムイオン二次電池等の非電解質二次電池（以下、単に「電池」と称する。）である

図１及び図２に示すように、電池１０は、ケース２０と、電極体１２と、一対の端子部３０Ａ、３０Ｂと、一対の集電体１４、１４と、を備える。

ケース２０は、ケース本体２２と、蓋体２４とを有する。このケース２０は、ケース本体２２と蓋体２４とによって囲まれた内部空間Ｓに、電極体１２、一対の集電体１４、１４及び電解液等を収容する。ケース本体２２と蓋体２４とは、例えば、アルミニウム、又はアルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料によって形成される。このケース本体２２と蓋体２４との端部同士が溶接されることによって、ケース２０が構成される。

ケース本体２２は、偏平な有底角筒形状を有する。具体的に、ケース本体２２は、底壁部２２０と、底壁部２２０の周縁から底壁部２２０の法線方向に立設された角筒状の周壁２２２と、を有する。底壁部２２０は、平面視において、一方向に長く且つ四隅が円弧の矩形状である。以下では、底壁２２０の長辺方向をＸ軸方向とし、底壁２２０の短辺方向をＹ軸方向とし、底壁２２０の法線方向をＺ軸方向とする。

蓋体２４は、ケース本体２２の開口周縁部に重ねられてケース本体２２の開口を塞ぐ。蓋体２４は、平面視において、ケース本体２２の外周縁（輪郭）に対応した形状を有する。即ち、蓋体２４は、平面視においてＸ軸方向に長く且つ四隅が円弧の矩形状の板材である。

また、蓋体２４には、一対の端子用貫通孔２４０、２４０と、ガス排出弁２４２と、注入部２４４とが設けられている（図２参照）。一対の端子用貫通孔２４０、２４０は、蓋体２４においてＸ軸方向に間隔を空けて設けられている。ガス排出弁２４２は、薄肉部と破断溝とを有し、蓋体２４の中央に設けられている。ガス排出弁２４２は、ケース２０の内部圧力（ガス圧）が所定の値（第１の値）よりも大きくなったときに破断溝から裂けることによってケース２０の内部と外部とを連通させてケース２０内のガスを排出する。これにより、ガス排出弁２４２は、上昇したケース２０の内部圧力を減圧させる。注入部２４４は、蓋体２４に設けられた注液孔２４５と、この注液孔２４５を塞ぐ栓体２４６と、を有する。注液孔２４５は、電解液をケース２０内に注液するための開口であり、栓体２４６は、注液後の注液孔２４５に差し込まれることによって注液孔２４５を閉鎖する。

電極体１２は、帯状の正極シート１２０と、帯状の負極シート１２２と、帯状のセパレータ１２４と、を有する。これら正極シート１２０と負極シート１２２とがその間にセパレータ１２４を挟み且つ互いに幅方向（帯状のシートの長手方向と直交する方向：図２におけるＸ軸方向）にずれた状態で長円筒形状に券回されることによって、電極体１２が構成される（図２参照）。

正極シート１２０は、例えば、帯状のアルミニウム箔の表面に正極活物質を担持させたものである。負極シート１２２は、例えば、帯状の銅箔の表面に負極活物質を担持させたものである。これら正極シート１２０及び負極シート１２２は、幅方向（Ｘ軸方向）の端縁部に、活物質の未塗工部を有している。これにより、電極体１２の幅方向（Ｘ軸方向）の端部において、活物質が未塗工状態のアルミニウム箔及び銅箔が露出している。このように、電極体１２は、幅方向（Ｘ軸方向）の一端部に正極シート１２０（正極活物質が未塗工の部位）のみが突出することにより構成される正極側の突出部（電極体の正極）１２６と、幅方向（Ｘ軸方向）の他端部に負極シート１２２（負極活物質が未塗工の部位）のみが突出することにより構成される負極側の突出部（電極体の負極）１２６とを備える。

以上のように構成される電極体１２は、図略の絶縁カバーによって全体が覆われることによりケース２０と絶縁された状態でケース２０内に収容されている。

集電体１４は、ケース２０内において電極体１２に沿って配置され、電極体１２の突出部１２６と端子部３０Ａ、３０Ｂ（外部端子３２０、３３）とを導通させる。本実施形態の電池１０は、正極用の集電体１４と、負極用の集電体１４とを有する。正極用の集電体１４は、正極側の突出部１２６と正極用の端子部３０Ａとを導通させる。負極用の集電体１４は、負極側の突出部１２６と負極用の端子部３０Ｂとを導通させる。本実施形態では、正極用の集電体１４は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金等によって構成される。また、負極用の集電体１４は、例えば、銅又は銅合金等によって構成される。

集電体１４は、端子部３０Ａ、３０Ｂに直接的に又は間接的に接続される端子側接続部１４０と、電極体１２の突出部１２６に直接的に又は間接的に接続される電極体側接続部１４１とを有する。この集電体１４は、所定形状に裁断された板状の金属材料を曲げ加工することにより、正面視において電極体１２に沿うように端子側接続部１４０と電極体側接続部１４１との境界部において屈曲した形状（略Ｌ字状）に成形されている。

本実施形態の電池１０では、正極用の端子部３０Ａと、負極用の端子部３０Ｂとがケース２０の外側に取り付けられている。具体的には、以下の通りである。

正極用の端子部３０Ａは、端子基部３００と端子本体部３１０とを有する。この正極用の端子部３０Ａは、端子基部３００側の端部が集電体１４の端子側接続部１４０に接続され且つ端子本体部３１０側の部位が外部に露出した状態で、蓋体２４に取り付けられている。

端子基部３００は、ガスケット３０１と、絶縁部材３０２と、固定用リベット３０３と、を有する。

ガスケット３０１は、絶縁性を有する部材によって形成され、固定用リベット３０３と、蓋体２４における端子用貫通孔２４０の周縁部（詳しくは、蓋体２４における端子用貫通孔２４０の周縁部上面及び端子用貫通孔２４０を画定する内周面）との間に配置され、該固定用リベット３０３と該蓋体２４との間を絶縁する。また、ガスケット３０１は、固定用リベット３０３と端子用貫通孔２４０を画定する内周面との間を密閉する。

絶縁部材３０２は、蓋体２４と集電体１４の端子側接続部１４０との間に配置されて該蓋体２４と該端子側接続部１４０との間を絶縁する。本実施形態の絶縁部材３０２は、蓋体２４の下面（裏面）に沿った板状形状を有する。この絶縁部材３０２には、固定用リベット３０３が貫通している。

固定用リベット３０３は、リベット本体３０４と鍔部３０５とカシメ部３０６とを有し、導電性材料によって形成されている。リベット本体３０４は、蓋体２４の端子用貫通孔２４０を挿通するように上下に延びる円筒状の部位である。鍔部３０５は、リベット本体３０４の上端部から径方向外側に広がる。カシメ部３０６は、リベット本体３０４の下端部に設けられ、筒状の部位（リベット本体３０４）の下端をカシメることによって形成されている。この固定用リベット３０３は、リベット本体３０４が上下に積層された状態の蓋体２４、絶縁部材３０２、及び集電体１４の端子側接続部１４０を貫通した状態で、鍔部３０５とカシメ部３０６とによってこれら各部材２４、３０２、１４０を上下から挟み込むことによって互いを固定している。

端子本体部３１０は、図２〜図５に示すように、外部端子３２０と、受圧変形部３３０と、円板状導通部材３４０と、絶縁パッキン３１１と、外筒部３５０と、を有する。この端子本体部３１０は、下端部と固定用リベット３０３上端（詳しくは、鍔部３０５上面）とが溶接されることによって固定用リベット３０３に連結されている。端子本体部３１０において絶縁パッキン３１１以外の各部材（具体的には外部端子３２０、受圧変形部３３０、円板状導通部材３４０、及び外筒部３５０）は、金属等の導電性を有する部材によって形成されている。

外部端子３２０は、少なくとも一部が外部に露出しており、ケーブルやバスバー等が接続される。この外部端子３２０は、アルミニウム又はアルミニウム合金等によって形成され、円板の中央部を上方に突出させた形状である。具体的に、外部端子３２０は、平面視が円形の輪郭を有する天壁部３２１と、天壁部３２１の周縁から下方に延びる短筒状の段差部３２２と、段差部３２２の下端から径方向外側に広がる環状外鍔部３２３と、を有する。天壁部３２１の平面視における中央部には、貫通孔３２４が形成されている。この貫通孔３２４によって、外部端子３２０と受圧変形部３３０とによって囲まれた空間と外部とが連通する。

受圧変形部３３０は、ケース２０の内部圧力が伝達される位置に配置され、ケース２０の内部圧力が第２の値まで上昇したときに変形することによって、端子部３０Ａにおける外部端子３２０から集電体１４までの通電経路を分断する。前記第２の値は、ケース２０内が常圧のときよりも大きく、且つ、第１の値（ガス排出弁２４２が開弁するときの値）よりも小さい。

この受圧変形部３３０は、アルミニウム又はアルミニウム合金等によって形成され、円板の中央部を下方に突出させた形状である。具体的に、受圧変形部３３０は、平面視が円形の輪郭を有する底壁部３３１と、底壁部３３１の周縁から上方に延びる短筒状の段差部３３２と、段差部３３２の上端から径方向外側に広がる環状外鍔部３３３と、を有する。本実施形態では、底壁部３３１の外径が外部端子３２０の天壁部３２１の外径よりも僅かに小さい。また、環状外鍔部３３３の外径は、外部端子３２０の環状外鍔部３２３の外径と略同じである。この受圧変形部３３０は、下方から加わる圧力が前記第２の値（例えば、０．６〜０．８ＭＰａ（ガス排出弁（０．９〜１．１ＭＰａ）よりも低い））以上になると、段差部３３２が裏返って底壁部３３１が環状外鍔部３３３よりも上方に持ち上げられるように変形する。即ち、下方から加わる圧力が第２の値以上になると、底壁部３３１と短筒状の段差部３３２とによって構成される凹状の部位（平面視において凹状の部位）が裏返るように押し上げられて上方に突出する凸状の部位となる（図４及び図５参照）。

このように構成される受圧変形部３３０は、外部端子３２０の下側に配置される。詳しくは、外部端子３２０の環状外鍔部３２３と該受圧変形部３３０の環状外鍔部３３３とが上下に重なるように、外部端子３２０が受圧変形部３３０の上側に重ねられる。

円板状導通部材３４０は、外側部位（第２部位）３４１と、中央固着部（第１部位）３４２と、外側部位３４１と中央固着部３４２とを接続する脆弱部３４３とを有し、外筒部３５０と受圧変形部３３０とを導通させる。この円板状導通部材３４０は、アルミニウム又はアルミニウム合金等によって形成された円板状の部材である。具体的に、円板状導通部材３４０は、平面視において、受圧変形部３３０の外径と略同じ外径を有する。そして、円板状導通部材３４０は、略矩形状の一対の貫通孔３４５、３４５を、互いの長辺同士が平行になり且つ短辺方向に間隔を空けるように円板の中央部に形成することによって形成されている。本実施形態では、径方向における中央固着部３４２の両端と、中央固着部３４２と径方向に間隔を空けた状態で該中央固着部３４２を囲む外側部位３４１とが、２つの脆弱部３４３、３４３によって接続されている。尚、脆弱部３４３の数は、２つに限定されず、１つでもよく、３つ以上でもよい。

本実施形態の脆弱部３４３は、他の部位（外側部位３４１及び中央固着部３４２）よりも厚さ寸法を小さくすることによって、外側部位３４１及び中央固着部３４２よりも強度を小さくしている。尚、脆弱部３４３の具体的な構成は限定されない。例えば、脆弱部３４３は、幅寸法や断面積を外側部位３４１及び中央固着部３４２より小さくしてもよく、また、外側部位３４１及び中央固着部３４２よりも柔らかい部材によって構成されてもよい。

このように構成される円板状導通部材３４０は、受圧変形部３３０の下側に配置されている。そして、中央固着部３４２が受圧変形部３３０の底壁部３３１に固着されている。本実施形態では、中央固着部３４２の上面と受圧変形部３３０の底壁部３３１の下面とが溶接されている。このように、中央固着部３４２が受圧変形部３３０の底壁部３３１に固着されているため、受圧変形部３３０がケース２０の内部圧力の上昇によって変形したときに、中央固着部３４２が上方に引き上げられて脆弱部３４３が裂断する。これにより、中央固着部３４２と外側部位３４１とが分断する。

絶縁パッキン３１１は、絶縁材料によって構成され、外筒部３５０と外部端子３２０及び受圧変形部３３０との間、並びに、受圧変形部３３０の環状外鍔部３３３と円板状導通部材３４０の外側部位３４１との間に配置される。この絶縁パッキン３１１は、外筒部３５０と外部端子３２０及び受圧変形部３３０との間を絶縁すると共に、受圧変形部３３０の環状外鍔部３３３と円板状導通部材３４０の外側部位３４１との間を絶縁する。また、絶縁パッキン３１１は、外筒部３５０と外部端子３２０及び受圧変形部３３０との間を密閉すると共に、受圧変形部３３０の環状外鍔部３３３と円板状導通部材３４０の外側部位３４１との間を密閉している。

外筒部３５０は、大径部（補助端子）３５１と、該大径部３５１の下側に連接された小径部３５２とを有する。この外筒部３５０は、アルミニウム又はアルミニウム合金等によって形成される筒状の部位である。本実施形態の外筒部３５０では、大径部３５１と小径部３５２とが一体に形成されているが、この構成に限定されない。大径部３５１と小径部３５２とが別体であってもよい。

大径部３５１は、平面視が円形である外部端子３２０、受圧変形部３３０及び円板状導通部材３４０を外側から周方向に囲う筒部３５３と、筒部３５３の上端から径方向内側に向かって延びる環状内鍔部３５４と、筒部３５３の下端から径方向内側の小径部３５２の上端に向かって延びる底部３５５と、を有する。

環状内鍔部３５４は、上端面が外部端子３２０の天壁部３２１の上端面と略同じ高さ位置であり、該環状内鍔部３５４の径方向内側端部と外部端子３２０の段差部３２２との間に所定の間隔が形成されるように、形成されている。この環状内鍔部３５４と、その下方に位置する底部３５５とが、円板状導通部材３４０の外側部位３４１、絶縁パッキン３１１の下端部、受圧変形部３３０の環状外鍔部３３３、外部端子３２０の環状外鍔部３２３、絶縁パッキン３１１の上端部を上下方向に挟み込んでいる。これにより、外部端子３２０、受圧変形部３３０、円板状導通部材３４０、及び絶縁パッキン３１１が大径部３５１内において互いに固定される。

小径部３５２は、外径が大径部３５１よりも小さく、且つ内径が固定用リベット３０３のリベット本体３０４の内径よりも大きな、円筒状の部位である。この小径部３５２は、中心が大径部３５１の中心と一致するように大径部３５１と一体に形成されている。また、小径部３５２の中心が固定用リベット３０３のリベット本体３０４の中心と一致するように、小径部３５２の下端が鍔部３０５に溶接されている。これにより、小径部３５２（外筒部３５０）は、固定用リベット３０３を通じて集電体１４と導通する。また、小径部３５２と固定用リベット３０３のリベット本体３０４の中空部分を通じて、ケース２０の内部空間と、外筒部３５０内における受圧変形部３３０の下側の空間とが連通している。このため、ケース２０の内部圧力が受圧変形部３３０に伝達される。

本実施形態では、円板状導通部材３４０、外筒部３５０の小径部３５２及び固定用リベット３０３が、受圧変形部３３０と集電体１４とを導通させる導通部材である。また、大径部３５１が補助端子を構成する。この補助端子（大径部）３５１は、集電体１４と電気的に接続されている。具体的には、補助端子（大径部）３５１は、端子部３０Ａにおいて円板状導通部材３４０が受圧変形部３３０によって分断された後でも、小径部３５２及び固定用リベット３０３を通じて集電体１４（電極体１２）と導通している。このため、電池１０では、前記分断後においても、補助端子３５１から電極体１２に対する放電作業を行うことができる。

負極用の端子部３０Ｂは、絶縁部材３１とガスケット３２と外部端子３３とを備える。絶縁部材３１は、蓋体２４と負極用の集電体１４の端子側接続部１４０との間に配置されて、蓋体２４と端子側接続部１４０との間を絶縁する。ガスケット３２は、外部端子３３と蓋体２４との間に配置されて外部端子３３と蓋体２４との間を絶縁する。また、ガスケット３２は、外部端子３３と、蓋体２４における端子用貫通孔２４０を画定する内周面との間を密閉する。外部端子３３は、蓋体２４の端子用貫通孔２４０を挿通するように上下に延びる中実の軸部３４と、軸部３４の上端から該軸部の径方向に広がる鍔部３５と、を有する。負極用の外部端子３３の鍔部３５は、平面視、略矩形状である（図１参照）。外部端子３３では、軸部３４がガスケット３２、蓋体２４、絶縁部材３１、端子側接続部１４０を順に貫通した状態で、該軸部３４の下端部がカシメられている。このカシメられた部位と鍔部３５とによって、ガスケット３２、蓋体２４の端子用貫通孔２４０の周縁部、絶縁部材３１、及び集電体１４の端子側接続部１４０とが挟み込まれ、各部材３２、２４、３１、１４０が互いに固定されている。

以上のように構成される電池１０は、充電用の電源等が一対の外部端子３２０、３３に接続されて電圧が印加されることによって充電される。このとき、電池１０が過充電され若しくは電池１０に過電圧が印加された場合、ケース２０内の電解液が分解等されることによってケース２０内でガスが発生して内部圧力（ガス圧）が上昇する。

そして、ケース２０の内部圧力が上昇して所定の値以上になると、受圧変形部３３０等（前記導通部材（円板状導通部材３４０、外筒部３５０の小径部３５２及び固定用リベット３０３によって構成されている）を分断する構成（機構））が円板状導通部材３４０を分断する。これにより、外部端子３２０から電極体１２への電流の供給を止めることができ、その結果、ケース２０内での電解液等からのガスの発生が抑えられてケース２０の内部圧力のそれ以上の上昇を抑えることができる。

本実施形態の電池１０では、前記導通部材において受圧変形部３０３等による分断後も集電体１４と導通している部位（小径部３５２及び固定用リベット３０３等）に大径部（補助端子）３５１が接続されている。このため、電池１０では、ケース２０の内部圧力が上昇して前記導通部材が分断された後でも、大径部３５１を通じて過充電状態等の電極体１２から外部へ放電させることができる。即ち、外部端子３２０、３３にケーブル等が接続された状態のままで、大径部（補助端子）３５１から放電作業を行うことができる。

また、外部端子３２０と大径部（補助端子）３５１とが端子部３０Ａに設けられることで、電池１０において、充電作業、放電作業等の際にケーブル、バスバー等が接続される部位（即ち、外部端子３２０及び大径部（補助端子）３５１）が端子部３０Ａに集約されることとなり、これにより、充放電作業時におけるケーブル等の接続作業等が容易になる。

また、本実施形態の電池１０では、ケース２０の内部圧力が第２の値まで上昇したときに受圧変形部３３０が変形することを利用して脆弱部３４３を裂断させることによって、円板状導通部材３４０を分断している。

また、本実施形態の電池１０によれば、端子部３０Ａにおける通電経路の一部を構成するように受圧変形部３３０が配置されることによって、前記通電経路から外れた位置に受圧変形部３３０の配置スペースを別途確保する場合に比べ、端子部３０Ａの小型化を図ることができる。

また、本実施形態の円板状導通部材３４０によれば、過充電等によりケース２０の内部圧力が第２の値まで上昇したときに、受圧変形部３３０が変形して中央固着部３４２が外側部位３４１から離間する方向に引っ張られて脆弱部３４３が裂断する。これにより、円板状通電部材３４０が分断されて外部端子３２０から電極体１２への電流の供給を停止させることができる。

また、本実施形態の電池１０では、ケース２０内のガスがガス排出弁２４２から外部に排出される内部圧力（第１の値）まで上昇する前に、円板状導通部材３４０が分断され、外部から電極体１２への外部端子３２０を介した電流の供給が停止する。これにより、ガス排出弁２４２が開弁（作動）する前に、電極体１２に電流が供給されることによるガスの発生が抑えられて内部圧力の上昇を抑制することができる。

しかも、電極体１２への電流の供給停止後においても内部圧力の上昇が続いたとしても、内部圧力が第１の値まで上昇したときにガス排出弁２４２がガスを外部に排出してケース２０内が減圧される。このため、内部圧力上昇によるケース２０の破裂をより確実に防ぐことができる。

尚、本発明の蓄電素子は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

上記実施形態の電池１０では、ケース２０の内部圧力が第２の値まで上昇したときに、外部端子３２０と集電体１４とを導通する通電経路を分断する構成（受圧変形部３３０、円板状導通部材３４０等）が正極用の端子部３０Ａのみに設けられているが、この構成に限定されない。前記分断する構成は、負極用の端子部３０Ｂのみ、又は正極用の端子部３０Ａと負極用の端子部３０Ｂとの両方に設けられてもよい。即ち、負極用の端子部３０Ｂが、正極用の端子部３０Ａと同じ構成であってもよい。

また、電池１０における、充放電時に外部端子３２０から電極体１２への電流の供給を止めて（又は抑えて）ケース２０内でのガス等の発生を抑える機構の具体的な構成は、限定されない。例えば、導通部材（外部端子３２０と電極体１２とを接続する通電経路）を分断する機構は、例えば、導通状態に応じて分断する機構（例えば、フューズ等）、温度に応じて分断する機構等であってもよい。即ち、前記機構は、ある条件で物理的に通電経路（導通部材等）を分断する構成であればよい。

また、電池１０における、充放電時に外部端子３２０から電極体１２への電流の供給を止めて（又は抑えて）ケース２０内でのガス等の発生を抑える機構は、通電経路を分断する構成に限定されず、通電経路の一部を抵抗が大きくなる形状（例えば、断面積を小さくする等）に変形させる構成等であってもよい。即ち、前記機構は、通電経路を構成する部材の一部を変形させて該一部の抵抗を上昇させることによって通電経路を導通させ難い状態にする構成であってもよい。

また、上記実施形態においては、充放電可能な二次電池（リチウムイオン二次電池）について説明したが、電池の種類や大きさ（容量）は任意である。また、上記実施形態において、蓄電素子の一例として、リチウムイオン二次電池について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明は、種々の二次電池、その他、一次電池や、電気二重層キャパシタ等のキャパシタの蓄電素子にも適用可能である。

１０電池（蓄電素子）
１２電極体
１４集電体
２０ケース
３０Ａ正極用の端子部
３１０端子本体部
３２０外部端子
３３０受圧変形部
３４０円板状導通部材
３４１外側部位（第２部位）
３４２中央固着部（第１部位）
３４３脆弱部
３５０外筒部
３５１大径部（補助端子）
３５２小径部
Ｓ内部空間

Claims

電極体と、
前記電極体を収容するケースと、
前記ケースの外側に取り付けられる端子部と、
前記ケース内において前記電極体に接続される集電体と、を備え、
前記端子部は、
少なくとも一部が外部に露出する外部端子と、
前記外部端子と前記集電体とを導通させる導通部材と、
前記導通部材を分断、又は該導通部材の導通状態を阻害する分断機構と、
前記外部端子と間隔を空けて少なくとも一部が外部に露出する補助端子であって前記集電体と電気的に接続されている補助端子と、を有し、
前記導通部材は、該導通部材における他の部位よりも強度の小さな脆弱部を有し、
前記分断機構は、前記ケースの内部圧力が伝達される位置に配置される受圧変形部であって、前記内部圧力が所定の値まで上昇したときに少なくとも一部が変形することによって前記脆弱部を裂断させて前記導通部材を分断する受圧変形部、を有する、ことを特徴とする、蓄電素子。
前記受圧変形部は、導電性を有し、前記外部端子と前記導通部材とを導通可能に接続していることを特徴とする、請求項１に記載の蓄電素子。
前記導通部材は、
前記脆弱部と、
前記受圧変形部に固着された第１部位と、
通電方向において前記第１部位よりも前記集電体側に設けられる第２部位と、を有し、
前記脆弱部は、前記第１部位と前記第２部位とを接続し、
前記受圧変形部は、前記内部圧力が前記所定の値まで上昇したときに、前記第１部位との固着している部位が前記第２部位から離間するように変形することを特徴とする、請求項２に記載の蓄電素子。
前記ケースは、前記内部圧力が第１の値まで上昇したときに該ケース内のガスを外部に排出するガス排出弁を有し、
前記脆弱部は、前記ケースの内部圧力が常圧よりも大きく且つ前記第１の値よりも小さな第２の値まで上昇したときに、前記受圧変形部の変形によって裂断することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電素子。