JP6213372B2 - 二次電池および二次電池の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電流遮断機構を備えた二次電池および二次電池の製造方法に関する。

特開２００８−６６２５４号公報（特許文献１）に開示された二次電池は、電流遮断機構を備える。外装体の内圧に応じてダイアグラフが所定量以上変形した時に、電流経路の一部を構成する遮断箔が破断することにより、電流経路が遮断される。

特許文献１に開示の二次電池を製造する際には、外装体内の外側となる側から順に外部端子、ガスケット、封口体、絶縁ホルダ、および封口リードを重ねる。封口体に設けられた貫通孔を貫通するように挿入された外部端子のうち外装体内側に位置する一端側をかしめる。これにより、ガスケットが外部端子と封口体との間で圧縮されて固定されるとともに、絶縁ホルダが封口体と封口リードとの間で圧縮されて固定される。この状態において、ダイアグラフが封口リードの周縁部にレーザ溶接される。

特開２００８−６６２５４号公報

ここで、特許文献１に開示の二次電池にあっては、封口リードや外部端子として、アルミニウム等の比較的熱伝導率が高い金属部材が用いられ、絶縁ホルダ部材としては、ポリエーテルエーテルケトン等の比較的熱伝導率が低く断熱性の高い樹脂部材が用いられる。このため、ダイアグラフを封口リードに溶接する際に発生する熱は、リベット部材や外部端子を介してガスケットに伝達される。

ガスケットに過剰に熱が伝達された場合には、ガスケットの温度がガスケットの材質が有するガラス転移点を超え、ガスケットが破損したり、ガスケットが変形したりすることにより外装体内の密閉性が低下する。また、熱の影響によりガスケットの弾性が低下し、外部端子、封口リードおよびホルダ部材等がガタついて振動することが懸念される。このガタツキにより、電流経路が意図せず破断してしまう場合が生じる。このように、外装体内の気密性を維持するガスケットの性能が低下した場合には、二次電池の信頼性が損なわれてしまう。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、外装体内の気密性を維持するガスケットに伝達される熱を低減させ、信頼性を向上させることができる二次電池および二次電池の製造方法を提供することにある。

この二次電池においては、リベット部材および集電部材に接続され、外装体の内圧が上昇した場合に変形する反転板と、上記リベット部材に熱的に接触し、封口体と上記リベット部材との間で圧縮変形された状態で固定されるガスケットと、上記リベット部材に熱的に接触して上記リベット部材の熱容量を大きくする蓄熱部を備える。上記反転板の外周縁は、上記リベット部材の周縁部に溶接によって接続され、蓄熱部は、上記リベット部材の対向部とホルダ部材の延出部とにより挟持されている。

この構成により、リベット部材に反転板を溶接する際に発生する熱が蓄熱部に蓄熱され、リベット部材を介してガスケットに伝達される熱量を低減させることができる。その結果、ガスケットが破損したり変形したりすることを防止し、外装体内の密閉性を維持できる。さらに、ガスケットの変形に起因するホルダ部材のガタツキを抑制することができるため、電流遮断機構の誤動作を防止し、二次電池の信頼性を向上させることができる。

この二次電池の製造方法においては、反転板を溶接する工程において、ガスケットがリベット部材に熱的に接触した状態であり、かつ、蓄熱部が上記リベット部材に熱的に接触し上記リベット部材の熱容量を大きくするように上記リベット部材の上記対向部と上記ホルダ部材の延出部とにより挟持された状態で上記リベット部材の周縁部に上記反転板の外周縁を溶接する。

このような製造方法を用いることにより、リベット部材に反転板を溶接する際に発生する熱が蓄熱部に蓄熱され、リベット部材を介してガスケットに伝達される熱量を低減させることができる。その結果、ガスケットが破損したり変形したりすることを防止し、外装体内の密閉性を維持できる二次電池を製造することができる。さらに、ガスケットの変形に起因するホルダ部材のガタツキを抑制することができるため、電流遮断機構の誤動作を防止し、信頼性が向上された二次電池を製造することができる。

この二次電池および二次電池の製造方法によれば、外装体内の気密性を維持するガスケットに伝達される熱を低減させ、信頼性を向上させることができる二次電池および二次電池の製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る二次電池を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る二次電池を示す断面図である。 図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。 本発明の実施の形態に係る二次電池の製造方法の第１工程を示す図である。 図４に示す第１工程において準備する蓄熱部を示す平面図である。 図４に示す第１工程において準備する蓄熱部を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る二次電池の製造方法の第２工程を示す図である。 図７に示す第２工程において蓄熱部がリベット部材とホルダ部材とにより挟持された状態を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る二次電池の製造方法の第３工程を示す図である。 リベット部材の先端部をかしめる際に負荷される荷重が過大となった場合における二次電池の状態を示す断面図である。 本発明の効果を検証するために行なった検証実験に用いた蓄熱部の大きさを説明するための図である。 本発明の効果を検証するために行なった検証実験の条件および結果を示す図である。 本発明の効果を検証するために行なった検証実験の結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

（二次電池の構成）
図１から図３を参照して、本実施の形態に係る二次電池１００について説明する。二次電池１００は、外装体１０、電極体１３（図２）、負極用の外部端子２０および集電体５０（図２）、ならびに正極用の外部端子２４および集電体５１（図２）を備える。外装体１０は、有底角筒状の収容部１５と、収容部１５の開口部１６（図３）を密閉する封口体２５とを含む。外装体１０は、内部に電極体１３（電池要素）を収容している。外部端子２０，２４は、外装体１０の封口体２５に取り付けられる。

電極体１３は、正極芯体、負極芯体およびセパレータ（いずれも図示せず）を有し、正極芯体および負極芯体は、セパレータを介して巻回される。電極体１３の両端には、負極芯体露出部１１および正極芯体露出部１２がそれぞれ設けられる。

負極芯体露出部１１は、集電体５０および接続端子を介して外部端子２０に電気的に接続される。正極芯体露出部１２は、集電体５１および後述する電流遮断機構（CID：Current Interrupt Device）を介して外部端子２４に電気的に接続される。

図３は、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。図１から図３に示すように、二次電池１００は、導電板２１と、インシュレータ２３と、ガスケット２７と、封口体２５と、リベット部材３０と、反転板４０と、集電体５１と、ホルダ部材６０とをさらに備える。

封口体２５は、平板形状を有する。封口体２５は、外装体１０に設けられた開口部１６を塞ぐように設けられている。封口体２５には、貫通孔２５ｍが形成されている。貫通孔２５ｍは、外装体１０の内外の空間を連通させるように形成されている。

インシュレータ２３は、外装体１０の外部に設けられている。インシュレータ２３は、封口体２５の直上に重ね合わされている。インシュレータ２３は、封口体２５と導電板２１との間に介挿されている。インシュレータ２３は、絶縁性材料から形成されており、封口体２５と導電板２１との間を電気的に絶縁している。

リベット部材３０は、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性材料から形成されている。リベット部材３０は、封口体２５に形成された貫通孔２５ｍに挿通されている。リベット部材３０は、外装体１０の外部で導電板２１に接続され、外装体１０の内部で反転板４０に接続されている。リベット部材３０は、封口体２５に設けられた貫通孔２５ｍを通過して外装体１０内に延出し、反転板４０に接続されている。リベット部材３０は、導電板２１に電気的に接続されている。リベット部材３０は、導電板２１と反転板４０との間を電気的に接続している。導電板２１は、外部端子２４（図２）に電気的に接続されている。

リベット部材３０は、かしめ部３１、小径部３２、対向部３３、段差部３４、大径部３５、および鍔部３６を含む。小径部３２は、仮想上の中心軸１０２を中心に筒状に延びる形状を有する。かしめ部３１は、小径部３２のうちの対向部３３とは反対側に形成される。かしめ部３１は、小径部３２を貫通孔２５ｍに挿通したのち、小径部３２の先端部側をかしめることによって形成される。かしめ部３１と対向部３３との間で、導電板２１、インシュレータ２３、封口体２５、ガスケット２７、ホルダ部材６０および蓄熱部７０とがかしめ固定されている。

対向部３３は、小径部３２から大径部３５に向かって径方向の外側に広がる略円盤状の形状を有している。対向部３３は、外装体１０内で封口体２５と距離を設けて対向する。対向部３３は、外装体１０内において封口体２５と略平行に延在する。

段差部３４は、小径部３２の一部が、中心軸１０２を中心にして外周側に突出して形成されている。段差部３４は、外装体１０の内部に設けられている。段差部３４は、外装体１０の開口部１６を塞ぐ封口体２５から離れる位置に設けられている。段差部３４と封口体２５との間には、隙間が形成されている。後述するガスケット２７は、当該隙間内に配置されている。段差部３４は、小径部３２の外装体１０内側の端部に設けられている。段差部３４は、対向部３３の最内周部におけるかしめ部３１に対向する表面が、かしめ部３１に向けて突出する形状を有している。

大径部３５は、対向部３３の周縁から起立しており（集電体５１に近接する方向に折れ曲がっており）、全体として環状の形状を有している。鍔部３６は、対向部３３の反対側に位置する大径部３５の端部の周縁に位置する部位である。鍔部３６は、環状の形状を有している。大径部３５および鍔部３６は、リベット部材３０において対向部３３の周縁に位置する周縁部に相当する。対向部３３、大径部３５および鍔部３６の内側の空間は、後述する反転板４０が反転することを許容する。

リベット部材３０は、たとえば、鍔部３６の外径を１９ｍｍとし、鍔部３６の下端からかしめ部３１の先端までの高さを８ｍｍとすることができる。

ガスケット２７は、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）またはＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）などの、弾性の樹脂材料またはゴム材料により形成されている。ガスケット２７は、リベット部材３０に接触して設けられている。ガスケット２７は、封口体２５とリベット部材３０との間に介挿されている。これにより、外装体１０の内部が気密に封止されている。ガスケット２７は、封口体２５とリベット部材３０との間のシール材として設けられている。

ガスケット２７は、筒部２８および鍔部２９を有する。筒部２８は、貫通孔２５ｍに挿通されている。筒部２８は、貫通孔２５ｍを規定する封口体２５の内周面と、リベット部材３０の小径部３２の外周面とに接触して設けられている。鍔部２９は、筒部２８の端部から中心軸１０２を中心にして外周側に延出するように設けられている。鍔部２９は、封口体２５と段差部３４との間に挟持されている。このように、ガスケット２７は、リベット部材３０に熱的に接触し、封口体２５とリベット部材３０との間で圧縮変形された状態で固定される。

反転板４０は、導電性材料から形成されている。反転板４０は、円形の平面視を有する薄板形状を有する。反転板４０は、対向部３３に面する側で凹となり、集電体５１に面する側で凸となる形状を有する。反転板４０は、対向部３３と集電体５１との間に配置されている。反転板４０は、中央部４１（反転部）と外周縁４２とを含む。

反転板４０の中央部４１は、後述する集電体５１の薄肉部５２に接続され、反転板４０の外周縁４２は、リベット部材３０の鍔部３６の内側で接続されている。これにより、反転板４０は、リベット部材３０と集電体５１との間を電気的に接続している。反転板４０の中央部４１および外周縁４２は、溶着によって集電体５１およびリベット部材３０に固定されている。

ホルダ部材６０は、外装体１０の内部に設けられている。ホルダ部材６０は、ガスケット２７を挟んで貫通孔２５ｍとは反対側に配置されている。ホルダ部材６０は、封口体２５の直下に設けられている。ホルダ部材６０は、全体として、小径部３２側と反対側に位置する対向部３３の一部、大径部３５および鍔部３６を取り囲むように設けられている。ホルダ部材６０は、封口体２５と対向部３３との間に挟持された状態で固定されている。

ホルダ部材６０は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの、剛性が高く、断熱性に優れた絶縁性樹脂を用いて成形されている。ホルダ部材６０は、その構成部位として、延出部６１と胴体部６３とを有する。胴体部６３は、封口体２５に隣接する位置から、封口体２５から離れる方向に筒状に延びて設けられている。胴体部６３は、対向部３３および反転板４０を取り囲むように設けられている。胴体部６３によって囲まれた空間内に、対向部３３および反転板４０が配置されている。

延出部６１は、封口体２５に隣接する位置に設けられている。延出部６１は、胴体部６３の端部から中心軸１０２を中心にして内周側に延出するように設けられている。すなわち、延出部６１は、胴体部６３の端部からガスケット２７へ向かって延出する。延出部６１は、封口体２５と対向部３３との間に位置する。延出部６１は、リベット部材３０の対向部３３に向けて開口する溝部６２を有する。

ホルダ部材６０の外形寸法は、たとえば、幅２３ｍｍ、奥行き２１ｍｍとし、ホルダ部材６０の延出部６１の厚さを２．５ｍｍとし、延出部６１の内径を１８ｍｍとすることができる。また、溝部６２は、延出部６１に収まるように形成され、深さがたとえば２．０ｍｍ以下となるように設けられる。

蓄熱部７０は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、鉄などの熱伝導性の優れた金属材料、またこれらと同等以上の熱伝導性を有する炭素材料を用いて形成される。蓄熱部７０は、平面視した場合にリング形状を有する。

蓄熱部７０は、リベット部材３０の対向部３３とホルダ部材６０の延出部６１とにより挟持されている。蓄熱部７０は、リベット部材３０に熱的に接触しリベット部材３０の熱容量を大きくする。

このように構成することにより、後述する二次電池の製造する製造工程において、反転板４０をリベット部材３０に溶接する際に発生する熱が蓄熱部７０に蓄熱される。このため、溶接時に発生した熱がリベット部材３０を介してガスケット２７に伝達される熱量を低減させることができる。

また、蓄熱部７０は、たとえば弾力性を有する皿バネによって構成されている。蓄熱部７０は、溝部６２に収容されている。蓄熱部７０は、溝部６２に収容された状態においてリベット部材３０の対向部３３を封口体２５から離れる方向に向けて付勢する。蓄熱部７０とリベット部材３０との密着性を高めることができ、上述した溶接時に発生する熱を蓄熱部７０に効率的に伝達することができる。これにより、リベット部材３０を介してガスケット２７に伝達される熱量をさらに低減させることができる。

集電体５１は、外装体１０の内部で、電池要素と電流遮断構造との接点をなしている。集電部材としての集電体５１は、外装体１０の内部でホルダ部材６０により保持されている。集電体５１は、リベット部材３０の対向部３３と距離を設けて対向している。集電体５１は、封口体２５から離れる方向に筒状に延びる胴体部６３の先端で、ホルダ部材６０に接続されている。

集電体５１は、薄肉部５２を有している。薄肉部５２は、集電体５１に形成された溝によって、他の部位よりも厚さが薄くなっている。集電体５１は、薄肉部５２において、反転板４０と接続されている。集電体５１に対し、封口体２５から離れる方向に、集電タブ（不図示）が設けられている。集電タブは、集電体５１から延出し、電池要素の電極板に接続されている。集電体５１は、集電タブを介して、電池要素に電気的に接続されている。なお、薄肉部５２は、集電体５１に設けられた貫通孔を塞ぐ遮断膜によって構成されてもよい。

（電流遮断装置の動作）
図３を参照して、集電体５１、反転板４０およびリベット部材３０によって電流遮断装置が構成されている。電流遮断装置が作動する前の二次電池１００（図１）の通常の使用状態においては、反転板４０は、中央部４１が集電体５１に向かって突出した形状を有し、集電体５１は、反転板４０、リベット部材３０および導電板２１を通して外部端子２０（図１）に電気的に接続されている。

電流遮断機構が作動する前には、電流は、集電体５１（薄肉部５２）、反転板４０（中央部４１）およびリベット部材３０の順に流れる。これにより、二次電池１００から外部へ電力が供給される。充電時にはこれと逆方向に電流が流れる。外装体１０（図１）の内圧が上昇した場合には、反転板４０の中央部４１が外装体１０内の気体に押圧される。外装体１０の内圧は、中央部４１に均一に加えられる。集電体５１の薄肉部５２は、集電体５１の他の部分（厚肉部など）と比較して低い剛性を有している。

外装体１０の内圧が設定値（作動圧）よりも高くなった場合、薄肉部５２が破壊され、反転板４０の中央部４１は破壊された薄肉部５２とともに集電体５１から離れ、リベット部材３０の対向部３３に近づくように変形する。これにより、集電体５１と反転板４０とが離隔し、電気的な導通が遮断される。

（製造方法）
図４から図９を参照して、本実施の形態に係る二次電池の製造方法について説明する。図４に示すように、本実施の形態に係る二次電池の製造するに際して、まず、外装体１０に設けられた開口部１６に配置されることとなる封口体２５を準備する。次に、外装体１０の外側となる側から順に、導電板２１、インシュレータ２３、封口体２５を重ね合わせる。この際、導電板２１、インシュレータ２３、封口体２５は、それぞれ中心軸１０２が一致するように重ね合わせられる。

続いて、外装体１０の内部に面することとなる封口体２５の主面２５ａにガスケット２７およびホルダ部材６０を載置する。この際、ホルダ部材６０は、ガスケット２７を挟んで貫通孔２５ｍとは反対側に配置される。ガスケット２７は、筒部２８が貫通孔２５ｍを規定する封口体２５の内周面に接触し、鍔部２９が封口体２５の主面２５ａに接触するように載置される。ホルダ部材６０は、延出部６１が封口体２５の主面２５ａに接触するように載置される。溝部６２は封口体２５の位置する側とは反対側に面する。

次に、封口体２５の主面２５ａに配置されたホルダ部材６０の主表面であって、外装体１０の内部に面することとなる主表面に蓄熱部７０を載置する。具体的には、溝部６２に蓄熱部７０を載置する。

図５および図６に示すように、蓄熱部７０は、中心部に孔部７２が設けられており、中心軸１０２の延在方向から見た場合に、リング形状を有する。蓄熱部７０は、外周から内周に向かうにつれて、外周端Ｐ１，Ｐ２を通る仮想平面ＶＰから離れるように傾斜する。このため、蓄熱部７０を溝部６２に載置した状態にあっては、蓄熱部７０は、外周から内周に向かうにつれて、溝部６２の底部から離れるように傾斜している。

続いて、リベット部材３０として、小径部３２の先端がかしめられていないものを準備する。対向部３３がホルダ部材６０の延出部６１およびガスケット２７の鍔部２９に対向した状態で、導電板２１に接続されることとなる小径部３２の先端（リベット部材３０の一端側）を蓄熱部７０が位置する側から封口体２５に設けられた貫通孔２５ｍに図４中矢印Ａに示すように挿通する。この際、小径部３２の外周面がガスケット２７の筒部２８の外周面に接するように、小径部３２の先端を貫通孔２５ｍに挿通する。

図７に示すように、リベット部材３０の段差部３４がガスケット２７の鍔部２９に接触した状態で、小径部３２の先端部側を中心軸１０２から遠ざかる方向にかしめる。これにより、かしめ部３１が形成されるとともに、かしめ部３１と対向部３３との間で、導電板２１、インシュレータ２３、封口体２５、ガスケット２７、ホルダ部材６０および蓄熱部７０とがかしめ固定される。このように、蓄熱部７０、ホルダ部材６０およびガスケット２７をリベット部材３０と封口体２５との間に挟み込んで固定する。

この状態にあっては、ガスケット２７は、リベット部材３０に熱的に接触し、封口体２５とリベット部材３０との間で圧縮変形された状態で固定される。蓄熱部７０は、リベット部材３０の対向部３３とホルダ部材６０の延出部６１とにより挟持されることにより、溝部６２に収容される。

図８に示すように、蓄熱部７０は、リベット部材３０の対向部３３とホルダ部材６０の延出部６１とにより挟持されることにより、平板形状に変形する。これにより、矢印Ｃに示すように蓄熱部７０による付勢力が作用し、蓄熱部７０が、リベット部材３０の対向部３３を封口体２５から離れる方向に向けて付勢する。

続いて、再び図７に示すように、反転板４０を図中矢印Ｂ方向に移動させて、反転板４０の外周縁４２をリベット部材３０の鍔部３６の内側に配置する。次に、図９に示すように、鍔部３６と外周縁４２の境界部近傍にレーザ光８０を照射する。鍔部３６と外周縁４２とに溶接部を形成し、反転板４０をリベット部材３０に溶接する。次に、集電体５１を反転板４０に接続する。これにより、二次電池１００に具備される電流遮断機構を製造することができる。

ここで、反転板４０をリベット部材３０に溶接する際に発生する熱は、リベット部材３０を介してガスケット２７に伝達される。この際、溶接部からガスケット２７に伝熱される伝熱経路の途中に蓄熱部７０が配置されていない場合には、過剰の熱がガスケット２７に伝達されてしまう。これにより、ガスケット２７の材質が有するガラス転移点を超える場合が発生する。この場合には、ガスケットが破損したり、ガスケットが変形したりすることにより外装体１０内の密閉性が低下する可能性がある。また、熱の影響によりガスケット２７の弾性が低下し、リベット部材３０の位置が変動することにより、ホルダ部材６０がガタついて振動することが懸念される。このガタツキにより、電流遮断機構が誤動作してしまう場合が生じる。

本実施の形態においては、ガスケット２７がリベット部材３０に熱的に接触した状態であり、かつ、蓄熱部７０がリベット部材３０に熱的に接触しリベット部材３０の熱容量を大きくするようにリベット部材３０の対向部３３とホルダ部材６０の延出部６１とにより挟持された状態でリベット部材３０の鍔部３６に反転板４０の外周縁４２を溶接する。また、鍔部３６と外周縁４２とに形成される溶接部からガスケット２７に伝熱される伝熱経路の途中に蓄熱部７０が配置されている。

このため、図９中矢印に示すように、反転板４０をリベット部材３０に溶接する際に発生する熱の多くが蓄熱部７０により蓄熱される。これにより、ガスケット２７に伝達される熱量が低減される。

蓄熱部７０は、リベット部材３０から伝達される熱をより多く蓄熱するために大きな体積を有することが好ましい。上記のような寸法を有するリベット部材３０およびホルダ部材６０を用いる場合には、体積が１５０ｍｍ^３以上であることが好ましい。たとえば、蓄熱部７０は、溝部６２に収容されて平板形状となった場合に、外径が１８ｍｍ、内径８ｍｍ、厚さ２ｍｍとなることが好ましい。その他、外径が１６ｍｍ、内径８ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ等、体積が１５０ｍｍ^３以上となるように外形、内径、厚さを適宜変更することができる。

溶接時に発生する熱の一部が蓄熱部７０に蓄熱されることにより、ガスケット２７の温度が、ガスケット２７の材質のガラス転移点温度に達することを防止できる。これにより、ガラス転移点温度を超えることによって発生するガスケットの破損を防止することができる。また、熱によってガスケットが変形し、時間が経過した際にクリープ破壊されることも防止できる。これらの結果、本実施の形態に係る二次電池１００は、外装体１０内の気密性を十分に維持することができ、かつ、二次電池の信頼性を向上させることができる。

さらに、蓄熱部７０として、溝部６２に収容された状態でリベット部材３０の対向部３３を封口体２５から離れる方向に向けて付勢する皿バネを用いることにより、蓄熱部７０と対向部３３の密着性が向上する。これにより、蓄熱部７０への熱伝達率が向上し、より効果的に、ガスケット２７に伝達される熱量を低減させることができる。

加えて、蓄熱部７０がリベット部材３０の対向部３３を封口体２５から離れる方向に向けて付勢することにより、リベット部材３０の対向部３３がホルダ部材６０の延出部６１から離れる方向に変形した場合であっても、ホルダ部材６０のガタツキを抑制することができる。当該ガタツキを抑制できる理由について、図１０を参照して説明する。

リベット部材３０の小径部３２の先端部側を中心軸１０２から遠ざかる方向にかしめる際に、当該先端部に負荷される荷重が過大となる場合には、リベット部材３０の対向部３３がホルダ部材６０の延出部６１から離れる方向に変形する。

ホルダ部材６０は、断熱性等の観点から弾性変形の小さい樹脂が用いられるため、リベット部材３０の対向部３３がホルダ部材６０の延出部６１から離れる方向に変形した場合には、ホルダ部材６０はリベット部材３０の変形に追従するように変形できない。このため、ホルダ部材６０とリベット部材３０との間に隙間が形成される。

このような場合であっても、蓄熱部７０は、リベット部材３０の対向部３３の変形に追従するように変形し、対向部３３とホルダ部材６０の延出部６１とに挟持されることとなる。このため、蓄熱部７０による付勢力がリベット部材３０およびホルダ部材６０に作用し、ホルダ部材６０とリベット部材３０とが離間した場合であっても、ホルダ部材６０がリベット部材３０と封口体２５との間に固定された状態が維持される。これにより、ホルダ部材６０のガタツキ発生を抑制でき、ガタツキによる電流遮断機構の誤動作を抑制することができる。

また、蓄熱部７０の一部がリベット部材３０の対向部３３に熱的に接触するため、反転板４０をリベット部材３０に溶接する際に発生した熱を蓄熱部７０によって蓄熱することができる。これにより、ガスケット２７に伝達される熱量を低減させることができる。この結果、上述同様に外装体１０内の気密性を十分に維持することができるとともに、二次電池１００の信頼性を向上させることができる。

想定を超えるような長期間に亘ってガスケット２７を使用することにより、ガスケット２７構成する樹脂の特性が低下し、ガスケット２７における付勢力が低下する場合がある。このような場合であっても、蓄熱部７０による付勢力が作用することにより、ホルダ部材６０のガタツキを抑制することができる。

以上のように、本実施の形態に係る二次電池および二次電池の製造方法を利用することにより、外装体１０内の気密性を維持するガスケット２７に伝達される熱を低減させ、信頼性を向上させることができる。

なお、本実施の形態においては、ホルダ部材６０が皿バネにて構成される場合を例示して説明したが、これに限定されず、平板形状を有するリング部材によって構成されていてもよい。この場合においても、蓄熱部７０がリベット部材３０に熱的に接触することにより、リベット部材３０の熱容量が増加する。これにより、リベット部材３０と反転板４０との溶接時に、ガスケット２７の温度を低下することを抑制することができる。

本実施の形態においては、ホルダ部材６０の延出部６１に設けられた溝部６２に蓄熱部７０が収容される場合を例示して説明したが、これに限定されず、溝部６２が設けられず、蓄熱部７０がホルダ部材６０の延出部６１とリベット部材３０の対向部３３に挟持されていてもよい。この場合においても、蓄熱部７０がリベット部材３０に熱的に接触することにより、リベット部材３０の熱容量が増加する。これにより、リベット部材３０と反転板４０との溶接時に、ガスケット２７の温度を低下することを抑制することができる。

溝部６２に蓄熱部７０を収容した場合には、電流遮断機構の高さ寸法が増加することを防止できるため、外装体１０内に収容される電極体の高さが減少することを防止できる。これにより、電池特性の低下を抑制することができる。

本実施の形態においては、正極用の外部端子２４側に電流遮断機構が設けられている場合を例示して説明したが、これに限定されず、電流遮断機構は、正極用の外部端子２４および負極用の外部端子２０の少なくともいずれか一方に設けられていればよい。

図１１から図１３を参照して、本発明の効果を検証するために行なった検証実験について説明する。検証実験において、リベット部材３０は、純アルミニウム（Ａ１０５０）を用いて形成した。検証実験に用いるリベット部材３０の外形寸法およびホルダ部材６０の外形寸法は、実施の形態に係るリベット部材３０およびホルダ部材６０と同様の大きさとした。

図１１に示すように、検証実験においては、蓄熱部７０として平板形状を有するものを利用した。また、比較例２ａから比較例４ａ、実施例１から実施例１０に係る蓄熱部として、図１２に示すように蓄熱部７０の内径Ｄ１、外径Ｄ２、厚さＴ１、および材質を変更したものを各種準備した。また、蓄熱部７０の内径Ｄ１、外径Ｄ２、厚さＴ１を変更することにより、蓄熱部７０の体積も図１２に示すように変化した。比較例１ａにおいては、蓄熱部７０を設けない構成とした。

比較例２ａから比較例４ａ、実施例１から実施例１０に係るホルダ部材６０として、比較例２ａから比較例４ａ、実施例１から実施例１０に係る蓄熱部に対応する溝部６２が設けられたものをそれぞれ準備した。比較例１ａにおいては、ホルダ部材６０に溝部を設けない構成とした。

比較例１ａから比較例４ａ、実施例１から実施例１０において実施の形態に係る二次電池の製造方法に準じた製造方法で二次電池を製造し、リベット部材３０と反転板４０との溶接時におけるガスケット２７の温度を測定した。リベット部材３０と反転板４０との溶接時におけるレーザ出力を入熱量が１５０Ｗとなるように調整した。電流遮断機構の作動圧が、０．７５ＭＰａとなるように二次電池を製造した。

ガスケット２７は、ＰＦＡを用いて形成した。ＰＦＡのガラス転移温度は、１３０度程度である。このため、溶接時にガスケット２７の温度は、ガラス転移温度を超えないように１２０℃以下となることが好ましい。

（実験結果）
図１２および図１３に示すように、比較例１ａから比較例４ａにおいては、溶接時のガスケット２７の温度が、全て１３０℃より高く、ＰＦＡのガラス転移温度よりも高くなった。一方、実施例１から実施例１０では、溶接時のガスケット２７の温度が、全て１３０℃より低く、ＰＦＡのガラス転移温度よりも低くなった。

比較例２ａから比較例４ａおよび実施例１から実施例１０と、比較例１ａとを比較して、蓄熱部７０を設けた場合には、蓄熱部７０を設けない場合と比較して、溶接時のガスケット２７の温度が低下した。さらに、比較例２ａから比較例４ａおよび実施例１から実施例１０のそれぞれを比較して、蓄熱部７０がアルミニウムで形成された場合には、体積が大きくなるにつれて、溶接時のガスケット２７の温度が低下した。蓄熱部７０の体積と溶接時のガスケット２７の温度とは比例関係にあることが確認された。蓄熱部７０をアルミニウムで形成した場合には、蓄熱部７０の体積が１５０ｍｍ^３以上となる場合に、溶接時のガスケット２７の温度が、全て１２０℃以下となり、ＰＦＡのガラス転移温度よりも低くなった。

実施例７から実施例１０のそれぞれを比較して、蓄熱部７０の体積を一定とし、材質のみを変更した場合には、各材質が有する比熱容量と熱伝導率とに起因にしてガスケット２７の温度が変化することが確認された。比熱容量が小さく熱伝導率が良好な部材ほど、溶接時のガスケット２７の温度を低くできることが確認された。

以上の結果から、リベット部材３０に熱的に接触しリベット部材３０の熱容量を大きくする蓄熱部７０をリベット部材３０の対向部３３とホルダ部材６０の延出部６１とにより挟持する構成とすることにより、リベット部材に反転板を溶接する際に発生する熱が蓄熱部に蓄熱され、リベット部材３０を介してガスケットに伝達される熱量を低減できることが実験的にも証明されたと言える。さらに、蓄熱部７０の体積を１５０ｍｍ^３以上することにより、溶接時のガスケット２７の温度を確実に低下できることが実験的にも証明されたと言える。

以上、本発明の実施の形態および実施例について説明したが、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１０ 外装体、１１ 負極芯体露出部、１２ 正極芯体露出部、１３ 電極体、１５ 収容部、１６ 開口部、１８ 導電板、２０ 外部端子、２１ 導電板、２３ インシュレータ、２４ 外部端子、２５ 封口体、２５ａ 主面、２５ｍ 貫通孔、２７ ガスケット、２８ 筒部、２９ 鍔部、３０ リベット部材、３１ かしめ部、３２ 小径部、３３ 対向部、３４ 段差部、３５ 大径部、３６ 鍔部、４０ 反転板、４１ 中央部、４２ 外周縁、５０，５１ 集電体、５２ 薄肉部、６０ ホルダ部材、６１ 延出部、６２ 溝部、６３ 胴体部、７０ 蓄熱部、７２ 孔部、８０ レーザ光、１００ 二次電池、１０２ 中心軸。

Claims (6)

1. 電池要素を収容する外装体の内圧が上昇した場合に、前記電池要素と、前記外装体の外部に設けられた外部端子との間の電流の流れを遮断する電流遮断機構を備えた二次電池であって、
   前記外装体に設けられた開口部に配置される封口体と、
   前記外部端子に電気的に接続され、前記封口体に設けられた貫通孔を通過して前記外装体内に延出するリベット部材と、
   前記リベット部材に熱的に接触し、前記封口体と前記リベット部材との間で圧縮変形された状態で固定されるガスケットと、
   前記外装体内において前記電池要素に接続される集電部材を保持するホルダ部材と、
   前記リベット部材および前記集電部材に接続され、前記外装体の内圧が上昇した場合に前記集電部材から離れ前記リベット部材に近づくように変形する反転板と、
   前記リベット部材に熱的に接触し前記リベット部材の熱容量を大きくする蓄熱部とを備え、
   前記リベット部材は、前記外装体内で前記封口体と距離を設けて対向する対向部と、前記対向部の周縁に位置する周縁部とを含み、
   前記ホルダ部材は、前記ガスケットを挟んで前記貫通孔とは反対側に配置され、前記ガスケットへ向かって延出する延出部を含み、
   前記反転板の外周縁は、前記リベット部材の前記周縁部に溶接によって接続され、
   前記蓄熱部は、前記リベット部材の前記対向部と前記ホルダ部材の前記延出部とにより挟持されている、二次電池。
2. 前記ホルダ部材の前記延出部は、前記リベット部材の前記対向部に向けて開口する溝部を有し、
   前記蓄熱部は、前記溝部に収容されている、請求項１に記載の二次電池。
3. 前記蓄熱部は、皿バネであり、
   前記蓄熱部は、前記溝部に収容された状態において前記リベット部材の前記対向部を前記封口体から離れる方向に向けて付勢する、請求項２に記載の二次電池。
4. 電池要素を収容する外装体の内圧が上昇した場合に、前記電池要素と、前記外装体の外部に設けられた外部端子との間の電流の流れを遮断する電流遮断機構を備えた二次電池の製造方法であって、
   前記外装体に設けられた開口部に配置されることとなる封口体を準備する工程と、
   前記外装体の内部に面することとなる前記封口体の主面にガスケットおよびホルダ部材を載置する工程と、
   前記封口体の前記主面に配置された前記ホルダ部材の主表面であって、前記外装体の内部に面することとなる主表面に蓄熱部を載置する工程と、
   前記外部端子に電気的に接続されるリベット部材の一端側を、前記蓄熱部が位置する側から前記封口体に設けられた貫通孔に挿通して、前記蓄熱部、前記ホルダ部材および前記ガスケットを前記リベット部材と前記封口体との間に挟み込んで固定する工程と、
   前記外装体の内圧が上昇した場合に集電部材から離れ前記リベット部材に近づくように変形することとなる反転板を前記リベット部材に溶接する工程とを備え、
   前記ガスケットおよび前記ホルダ部材を載置する工程において、前記ホルダ部材は、前記ガスケットを挟んで前記貫通孔とは反対側に配置され、
   前記ホルダ部材は、前記ガスケットへ向かって延出する延出部を含み、
   前記リベット部材は、前記外装体内で前記封口体と距離を設けて対向することとなる対向部と、前記対向部の周縁に位置する周縁部とを含み、
   前記蓄熱部、前記ホルダ部材および前記ガスケットを前記リベット部材と前記封口体との間に挟み込んで固定する工程において、前記ガスケットは、前記リベット部材に熱的に接触し、前記封口体と前記リベット部材との間で圧縮変形された状態で固定され、前記蓄熱部は、前記リベット部材の前記対向部と前記ホルダ部材の前記延出部とにより挟持され、
   前記反転板を溶接する工程において、前記ガスケットが前記リベット部材に熱的に接触した状態であり、かつ、前記蓄熱部が前記リベット部材に熱的に接触し前記リベット部材の熱容量を大きくするように前記リベット部材の前記対向部と前記ホルダ部材の前記延出部とにより挟持された状態で前記リベット部材の前記周縁部に前記反転板の外周縁を溶接する、二次電池の製造方法。
5. 前記ホルダ部材の前記延出部は、前記リベット部材の前記対向部に向けて開口する溝部を有し、
   前記蓄熱部を載置する工程において、前記溝部に前記蓄熱部が載置され、
   前記蓄熱部、前記ホルダ部材および前記ガスケットを前記リベット部材と前記封口体との間に挟み込んで固定する工程において、前記蓄熱部が前記溝部に収容される、請求項４に記載の二次電池の製造方法。
6. 前記蓄熱部として、前記溝部に収容された状態で前記リベット部材の前記対向部を前記封口体から離れる方向に向けて付勢する皿バネを用いる、請求項５に記載の二次電池の製造方法。

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