JP6235422B2 - 二次電池 - Google Patents

Description

本発明は、外部端子と電池容器内の電極との間の電流経路を遮断する電流遮断部を備える二次電池に関する。

従来、再充電可能な二次電池の分野では、鉛電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池等の水溶液系電池が主流であった。しかし、電気機器の小型化、軽量化が進むに連れ、高エネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池が着目され、その研究、開発及び商品化が急速に進められている。また、地球温暖化や枯渇燃料の問題から電気自動車（ＥＶ）や駆動の一部を電気モーターで補助するハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）が各自動車メーカーで開発され、その電源として高容量で高出力な二次電池が求められるようになっている。

このような要求に合致する電源として、高電圧の非水溶液系のリチウムイオン二次電池が注目されている。特に、扁平角形の電池容器を備えた角形リチウムイオン二次電池は、パック化した際の体積効率が優れているため、ＨＥＶ、ＥＶ、又はその他の機器に搭載される電源として需要が増大している。このような密閉型の電池容器を備える角形二次電池では、例えば、過充電、過昇温、又は外力による破損によって、電池容器の内部の圧力が上昇する場合がある。

このような場合に電流を遮断する電流遮断部を備えた非水電解質二次電池が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。特許文献１には、集電タブ部材の板状の挿入部にその一部を破壊されやすく構成した脆弱部を有すること、この脆弱部がダイヤフラムの変形に伴って破壊されて集電タブ部材と外部電極端子との通電が遮断されることが記載されている。

特開２００８−６６２５４号公報

前記した扁平角形の二次電池は、一般に、複数の電池を厚さ方向に積層させた電池モジュール（組電池）として用いられる。電池モジュールに用いられる二次電池は、例えば、外部端子にバスバーを接合して直列又は並列に接続される。外部端子にバスバーを接合する場合には、特許文献１に記載されたような、封口板に垂直なタブ状の部分を有する外部正極端子ではなく、例えば、上面が封口板に平行な板状又はブロック状の外部端子が用いられる。バスバーは、例えば、工業規格によって規定された位置、間隔で外部端子に接合される。

特許文献１に記載の非水電解質二次電池においても、外部端子の上面を平坦にしてバスバーを接合することが考えられる。しかし、特許文献１に記載の非水電解質二次電池は、ダイヤフラムの中心と、封口板を貫通する外部正極端子の下方の筒部の中心とが一致している。そのため、封口板に沿う方向において、規定されたバスバーの接合位置と、ダイヤフラムの中心位置とが離れている場合には、外部正極端子の長さがバスバーの接合位置と筒部との間で封口板に沿って長くなり、バスバーから電極までの電流経路が長くなる。また、扁平角形の二次電池においては、厚さ方向のスペースが規制され、ダイヤフラムの面積を十分に確保することができない虞がある。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電流遮断部を備える扁平角形の二次電池において、外部端子のバスバー接合位置とダイヤフラムの中心位置とが離れている場合に、ダイヤフラムの面積を十分に確保しつつ、電流経路が長くなるのを防止することにある。

前記目的を達成すべく、本発明の二次電池は、長方形の蓋部を有する扁平角形の電池容器と、該電池容器内に収容される電極と、前記蓋部に設けられてバスバーが接合される外部端子とを備え、前記電極と前記外部端子との間の電流経路に電流遮断部を有する二次電池であって、前記外部端子は、前記蓋部上に配置されるバスバー接合部と、該バスバー接合部の端部から前記電池容器内に延びる接続部と、を有し、前記電流遮断部は、前記電極に接続された集電板と、該集電板に接合されると共に前記接続部に接続されたダイヤフラムと、を備え、前記ダイヤフラムは、前記蓋部の長手方向における寸法が前記蓋部の短手方向における寸法よりも大きくされ、前記長手方向において、前記ダイヤフラムの中心位置と前記バスバー接合部のバスバー接合位置とが間隔を有し、該中心位置と該バスバー接合位置との間に前記接続部が位置していることを特徴とする。

本発明の二次電池では、ダイヤフラムは、蓋部の長手方向における寸法が蓋部の短手方向における寸法よりも大きくされている。そのため、扁平角形の電池容器内で蓋部の短手方向の寸法が規制されても、ダイヤフラムの面積を十分に確保して、電池容器内の圧力上昇時のダイヤフラムの変形を容易にすることができる。また、本発明の二次電池は、蓋部の長手方向において、ダイヤフラムの中心位置と、外部端子のバスバー接合部のバスバー接合位置とが、間隔を有している。しかし、蓋部の長手方向において、外部端子の接続部は、ダイヤフラムの中心位置とバスバー接合位置との間に位置している。したがって、ダイヤフラムの面積を十分に確保しつつ、ダイヤフラムの中心位置と外部端子の接続部の位置とが一致している場合と比較して、バスバー接合部の長さを短縮し、電流経路が長くなるのを防止することができる。

本発明の実施形態に係る二次電池の外観を示す斜視図。 図１に示す二次電池の分解斜視図。 図２に示す捲回体の分解斜視図。 図１に示す二次電池の電流遮断部周辺の拡大断面図。 図１に示す二次電池の電流遮断部周辺の分解斜視図。 図４に示す二次電池の変形例を示す拡大断面図。

以下、図面を参照して本発明の二次電池の実施形態を説明する。図１は、本実施形態の二次電池１００の斜視図である。本実施形態の二次電池１００は、例えば、角形のリチウムイオン二次電池であり、長方形板状の蓋部１１と有底角筒状の電池缶１２によって構成される扁平箱形の電池容器１０を備えている。電池容器１０は、例えばアルミニウム合金等の金属材料によって製作されている。電池容器１０は、例えばレーザ溶接によって電池缶１２の上部に蓋部１１を接合することによって密閉されている。

電池容器１０の幅方向すなわち蓋部１１の長手方向の両端には、電池容器１０の外部で蓋部１１の上面に、正極及び負極の外部端子２０Ａ，２０Ｂが設けられている。外部端子２０Ａ，２０Ｂと蓋部１１との間には、絶縁部材２が配置され、外部端子２０Ａ，２０Ｂが蓋部１１に対して電気的に絶縁されている。正極の外部端子２０Ａは、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金によって製作され、負極の外部端子２０Ｂは、例えば銅又は銅合金によって製作されている。

蓋部１１の正極及び負極の外部端子２０Ａ，２０Ｂの間には、ガス排出弁１３と注液口１４とが設けられている。ガス排出弁１３は、例えば蓋部１１を薄肉化して溝部１３ａを形成することによって設けられ、電池容器１０の内部の圧力が所定値を超えて上昇した時に開裂して内部のガスを放出することで、電池容器１０の内部の圧力を低下させる。注液口１４は、電池容器１０の内部に電解液を注入するのに用いられ、例えばレーザ溶接によって注液栓１５が溶接されて封止されている。

図２は、図１に示す二次電池１００の分解斜視図である。蓋部１１の長手方向の両端で、電池容器１０の内側となる蓋部１１の下面には、絶縁部材３Ａ，３Ｂを介して正極及び負極の集電板３０Ａ，３０Ｂが固定されている。正極の集電板３０Ａは、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金によって製作され、負極の集電板３０Ｂは、例えば銅又は銅合金によって製作されている。

集電板３０Ａ，３０Ｂは、蓋部１１の下面に略平行に設けられて絶縁部材３Ａ，３Ｂを介して蓋部１１に固定された基部３１Ａ，３１Ｂと、基部３１Ａ，３１Ｂの一側で曲折されて電池缶１２の底面１２ｃに向けて延びる端子部３２Ａ，３２Ｂと、を有している。集電板３０Ａ，３０Ｂは、例えば、前記の金属材料の板材にプレス加工及び曲げ加工を施すことで、基部３１Ａ，３１Ｂ及び端子部３２Ａ，３２Ｂを形成している。

本実施形態において、正極の集電板３０Ａの基部３１Ａは、蓋部１１の長手方向すなわち電池容器１０の幅方向外側に配置され蓋部１１との間隔が狭い第１部分３１ａと、電池容器１０の幅方向内側に配置され蓋部１１との間隔が広い第２部分３１ｂとを有している。基部３１Ａの第１部分３１ａと第２部分３１ｂは、それぞれ蓋部１１と略平行に設けられた板状の部分であり、絶縁部材３Ａを介して蓋部１１に固定されている。基部３１Ａの第２部分３１ｂと正極の外部端子２０Ａとの間には、これらに接続されたダイヤフラム５が配置されている。

二次電池１００は、電池容器１０内の捲回体４０が備える正電極４１（図３参照）と、電池容器１０の蓋部１１に設けられた正極の外部端子２０Ａとの間の電流経路に、電流遮断部５０を備えている。電流遮断部５０は、電池容器１０内に配置され、外部端子２０Ａに接続されたダイヤフラム５と、集電板３０Ａとを備えている。より詳細には、電流遮断部５０は、集電板３０Ａの基部３１Ａの第２部分３１ｂと、ダイヤフラム５とによって構成されている。詳細は後述するが、電流遮断部５０は、電池容器１０の内部の圧力が所定の圧力を超えて上昇したときに、正極の外部端子２０Ａと正電極４１との間の電流経路を遮断する。

正極及び負極の集電板３０Ａ，３０Ｂの端子部３２Ａ，３２Ｂは、例えば、電池容器１０の厚さ方向における基部３１Ａ，３１Ｂの一側から、電池缶１２の最大面積の広側面１２ｂに沿って電池缶１２の底面１２ｃに向けて延びる板状に形成されている。端子部３２Ａ，３２Ｂは、延在方向の途中で電池容器１０の厚さ方向に屈曲し、例えば超音波溶接によって、捲回体４０の集電板接合部４１ｄ，４２ｄにそれぞれ接合されている。

これにより、外部端子２０Ａ，２０Ｂが集電板３０Ａ，３０Ｂを介して捲回体４０の集電板接合部４１ｄ，４２ｄに電気的に接続されている。また、蓋部１１に、外部端子２０Ａ，２０Ｂ、絶縁部材２、絶縁部材３Ａ，３Ｂ、集電板３０Ａ，３０Ｂ、電流遮断部５０、及び捲回体４０が組み付けられ、蓋組立体６０が構成されている。

二次電池１００の製造時に、蓋組立体６０は、捲回体４０と電池缶１２との間に不図示の絶縁シートを配置してこれらを電気的に絶縁した状態で、捲回体４０の下方側の湾曲部４０ｂから電池缶１２の開口部１２ａに挿入される。捲回体４０は、捲回軸Ａ方向の両側に電池缶１２の狭側面１２ｄ，１２ｄが位置し、捲回軸Ａ方向が電池缶１２の底面１２ｃ及び広側面１２ｂに略平行に沿うように電池缶１２内に収容される。

これにより、電池容器１０内の捲回体４０は、一方の湾曲部４０ｂが蓋部１１に対向し、もう一方の湾曲部４０ｂが電池缶１２の底面１２ｃに対向し、平面部４０ａが広側面１２ｂに対向し、捲回軸Ａ方向が電池容器１０の幅方向すなわち蓋部１１の長手方向と平行になる。そして、蓋部１１によって電池缶１２の開口部１２ａを閉塞した状態で、例えば、レーザ溶接によって蓋部１１の全周を電池缶１２の上部の開口部１２ａに接合することで、蓋部１１と電池缶１２との間が封止されて電池容器１０が構成される。

その後、蓋部１１の注液口１４を介して電池容器１０の内部に非水電解液を注入し、例えば、レーザ溶接によって注液栓１５を注液口１４に接合して封止することで、電池容器１０が密閉される。電池容器１０の内部に注入する非水電解液としては、例えば、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとを体積比で１：２の割合で混合した混合溶液中に、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）を１モル／リットルの濃度で溶解したものを用いることができる。

図３は、図２に示す捲回体４０の一部を展開した分解斜視図である。捲回体４０は、セパレータ４３，４４を介在させて積層させた正負の電極４１，４２を捲回軸Ａに平行な軸心の周りに捲回して扁平形状に成形した捲回電極群である。捲回体４０は、電池缶１２の広側面１２ｂに対向して配置される平坦な一対の平面部４０ａと、蓋部１１及び電池缶１２の底面１２ｃに対向して配置される半円筒状の一対の湾曲部４０ｂを有している。

捲回体４０は、長尺帯状の電極４１，４２と長尺帯状のセパレータ４３，４４とを交互に積層させた積層体を、例えば、延在方向に約１０Ｎの引張荷重をかけながら捲回することで製作されている。積層体の捲回時には、蛇行制御を行って、長尺帯状の各部材の幅方向すなわち捲回体４０の捲回軸Ａ方向の両端における各部材の端部の位置を一定にしている。セパレータ４３，４４は、例えば微多孔性のポリエチレン材料からなる電気絶縁性を有するシートであり、正電極４１と負電極４２との間を絶縁すると共に、最外周に捲回された負電極４２の外側にもセパレータ４４が捲回されている。

正電極４１は、正極集電体である正極箔４１ａと、正極箔４１ａの両面に塗布された正極活物質合剤からなる正極合剤層４１ｂとを有している。長尺帯状の正電極４１の幅方向の一側は、正極合剤層４１ｂが形成されず、正極箔４１ａが露出した箔露出部４１ｃとされている。正電極４１は、箔露出部４１ｃが負電極４２の箔露出部４２ｃと捲回軸Ａ方向の反対側に配置されて、捲回軸Ａの周りに捲回されている。

正電極４１は、例えば、正極活物質に導電材、結着剤及び分散溶媒を添加して混練した正極活物質合剤を、幅方向の一側を除いて正極箔４１ａの両面に塗布し、乾燥、プレス、裁断することによって製作することができる。正極箔４１ａとしては、例えば、厚さ約２０μｍのアルミニウム箔を用いることができる。正極箔４１ａの厚みを含まない正極合剤層４１ｂの厚さは、例えば、約９０μｍである。

正極活物質合剤の材料としては、例えば、正極活物質として１００重量部のマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）を、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛を、結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を、分散溶媒としてＮ−メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという。）を、それぞれ用いることができる。正極活物質は、前記したマンガン酸リチウムに限定されず、例えば、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウム、一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物を用いてもよい。また、正極活物質として、層状結晶構造を有するコバルト酸リチウムやチタン酸リチウム、及びこれらの一部を金属元素で置換又はドープしたリチウム−金属複合酸化物を用いてもよい。

負電極４２は、負極集電体である負極箔４２ａと、負極箔４２ａの両面に塗布された負極活物質合剤からなる負極合剤層４２ｂとを有している。負電極４２の幅方向の一側は、負極合剤層４２ｂが形成されず、負極箔４２ａが露出した箔露出部４２ｃとされている。負電極４２は、その箔露出部４２ｃが正電極４１の箔露出部４１ｃと捲回軸Ａ方向の反対側に配置されて、捲回軸Ａ周りに捲回されている。

負電極４２は、例えば、負極活物質に結着剤及び分散溶媒を添加して混練した負極活物質合剤を、幅方向の一側を除く負極箔４２ａの両面に塗布し、乾燥、プレス、裁断することによって製作することができる。負極箔４２ａとしては、例えば、厚さ約１０μｍの銅箔を用いることができる。負極箔４２ａの厚みを含まない負極合剤層４２ｂの厚さは、例えば、約７０μｍである。

負極活物質合剤の材料としては、例えば、負極活物質として１００重量部の非晶質炭素粉末を、結着剤として１０重量部のＰＶＤＦを、分散溶媒としてＮＭＰをそれぞれ用いることができる。負極活物質は、前記した非晶質炭素に限定されず、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やＳｉやＳｎなどの化合物（例えば、ＳｉＯ、ＴｉＳｉ_２等）、又はそれらの複合材料を用いてもよい。負極活物質の粒子形状についても特に限定されず、鱗片状、球状、繊維状又は塊状等の粒子形状を適宜選択することができる。

なお、前記した正極及び負極の合剤層４１ｂ，４２ｂに用いる結着材は、ＰＶＤＦに限定されない。前記した結着材として、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体及びこれらの混合体などを用いてもよい。

また、セパレータ４３，４４を介在させて正電極４１及び負電極４２を重ねて捲回する際の軸芯は、例えば、正極箔４１ａ、負極箔４２ａ、セパレータ４３，４４のいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂シートを捲回したものを用いることができる。

捲回体４０の捲回軸Ａ方向において、負電極４２の負極合剤層４２ｂの幅は、正電極４１の正極合剤層４１ｂの幅よりも広くなっている。また、捲回体４０の最内周と最外周には負電極４２が捲回されている。これにより、正極合剤層４１ｂは、捲回体４０の最内周から最外周まで負極合剤層４２ｂの間に挟まれている。

正電極４１及び負電極４２の箔露出部４１ｃ，４２ｃはそれぞれ捲回体４０の平面部４０ａで束ねられて前記した集電板接合部４１ｄ，４２ｄ（図２参照）が形成される。正電極４１及び負電極４２のそれぞれの集電板接合部４１ｄ，４２ｄは、例えば超音波溶接等によって、正極及び負極の集電板３０Ａ，３０Ｂのそれぞれの端子部３２Ａ，３２Ｂに接合される。これにより、正負の外部端子２０Ａ，２０Ｂが、それぞれ、集電板３０Ａ，３０Ｂを介して捲回体４０を構成する電極４１，４２と電気的に接続される。

なお、捲回体４０の捲回軸Ａ方向において、セパレータ４３，４４の幅は負極合剤層４２ｂの幅よりも広いが、正電極４１及び負電極４２の箔露出部４１ｃ，４２ｃは、それぞれセパレータ４３，４４の幅方向端部よりも幅方向外側に突出している。したがって、セパレータ４３，４４は、箔露出部４１ｃ，４２ｃを束ねて溶接する際の支障にはならない。

図４は、図１に示す二次電池１００のIV−IV線に沿う正極の外部端子２０Ａ近傍の拡大断面図である。図５は、図４に示す各部材の分解斜視図である。なお、図５において、捲回体４０の図示は省略している。

前記したように、電流遮断部５０は、電池容器１０内に配置され、外部端子２０Ａに接続されたダイヤフラム５と、電極４１に接続された集電板３０Ａとを備え、電極４１と外部端子２０Ａとの間の電流経路に設けられている。本実施形態において、ダイヤフラム５は、導電板６を介して外部端子２０Ａに接続されている。ダイヤフラム５及び導電板６は、例えば、外部端子２０Ａと同様のアルミニウム又はアルミニウム合金によって製作されている。

外部端子２０Ａは、蓋部１１上に配置されるバスバー接合部２１Ａと、バスバー接合部２１Ａから電池容器１０内に延びる接続部２２Ａと、を有している。また、外部端子２０Ａには、バスバー接合部２１Ａ及び接続部２２Ａを貫通してダイヤフラム５と導電板６との間の空間に連通する貫通孔２３Ａを任意で形成することができる。なお、貫通孔２３Ａは、電流遮断部５０の作動時に開放可能に封止することもできる。

バスバー接合部２１Ａは、蓋部１１の上面に沿って蓋部１１の長手方向すなわち電池容器１０の幅方向に延びている。バスバー接合部２１Ａは、蓋部１１の長手方向に沿う延在方向の中央部に、蓋部１１の短手方向すなわち電池容器１０の厚さ方向に沿って、溝部２４Ａが形成されることで、部分的に厚さが薄くされている。バスバー接合部２１Ａは、溝部２４Ａよりも蓋部１１の長手方向の端部側の部分に、例えば、レーザ溶接によってバスバーＢが接合される。このバスバー接合部２１Ａの上面のバスバーＢが接合される領域が、バスバー接合位置ＢＰである。

例えば、電池容器１０の幅方向において、正負の外部端子２０Ａ，２０Ｂのそれぞれのバスバー接合部２１Ａ，２１Ｂのバスバー接合位置ＢＰは、規格によって規定されている。より具体的には、例えば、電池容器１０の幅方向において、正負の外部端子２０Ａ，２０Ｂそれぞれのバスバー接合位置ＢＰの中心位置すなわち中心線Ｃ１の間隔Ｄ１は、予め規定されている。また、例えば、電池容器１０の幅方向において、狭側面１２ｄからバスバー接合位置ＢＰの中心線Ｃ１までの距離Ｄ２は、予め規定されている。

接続部２２Ａは、蓋部１１の長手方向中央側のバスバー接合部２１Ａの端部に設けられ、蓋部１１を貫通する円柱状に形成されている。接続部２２Ａは、バスバー接合部２１Ａから蓋部１１を貫通する中心線Ｃ３方向の先端に向けて、バスバー接合部２１Ａの底面に段差状に設けられた段差部２２ａと、直径が拡大された拡径部２２ｂと、直径が縮小された縮径部２２ｃと、を有している。

接続部２２Ａは、蓋部１１、絶縁部材３Ａ及び導電板６を貫通し、縮径部２２ｃの先端が導電板６の面６ｃ上で塑性変形させられて拡径され、先端にかしめ部２２ｄが設けられることで、導電板６を蓋部１１に絶縁部材３Ａを介してかしめ固定している。接続部２２Ａを貫通する貫通孔２３Ａは、中心線Ｃ３方向に沿って外部端子２０Ａを貫通し、バスバー接合部２１Ａの上面とかしめ部２２ｄの中央部に開口している。外部端子２０Ａと蓋部１１との間は、絶縁部材２及びガスケット４によって電気的に絶縁されている。

絶縁部材２は、例えば絶縁性を有する樹脂材料によって製作され、電池容器１０外側で蓋部１１上に配置され、外部端子２０Ａのバスバー接合部２１Ａの周側面を覆う縁部２ａと、バスバー接合部２１Ａの底面及び蓋部１１の上面に密着する底部２ｂと、を有している。絶縁部材２の縁部２ａは、バスバー接合部２１Ａの周側面を覆うことで、バスバー接合部２１Ａと蓋部１１又はその他の部材との短絡を防止している。絶縁部材２の底部２ｂは、外部端子２０Ａのバスバー接合部２１Ａと蓋部１１との間に配置され、これらを電気的に絶縁している。絶縁部材２の底部２ｂには、蓋部１１の上面に設けられた凹部１１ａに係合する凸部２ｃ（図４参照）と、外部端子２０Ａの接続部２２Ａを挿通させる開口部２ｄ（図５参照）とが設けられている。

ガスケット４は、例えば絶縁性を有する樹脂材料によって製作され、蓋部１１と外部端子２０Ａとの間に配置され、円筒状の筒状部４ａと、筒状部４ａの軸方向において電池容器１０外方側の端部に設けられたフランジ部４ｂとを有している。ガスケット４の筒状部４ａは、内側に外部端子２０Ａの接続部２２Ａを挿通させた状態で、蓋部１１の貫通孔１１ｂに挿通され、外部端子２０Ａの接続部２２Ａと蓋部１１の貫通孔１１ｂの内周面との間に配置され、接続部２２Ａと蓋部１１とを電気的に絶縁している。ガスケット４のフランジ部４ｂは、絶縁部材２の開口部２ｄ内に配置され、蓋部１１の貫通孔１１ｂの周囲に設けられた凹状の段差部１１ｃに係合し、該段差部１１ｃと外部端子２０Ａの凸状の段差部２２ａとの間で圧縮されている。これにより、ガスケット４は、凹状の段差部１１ｃと凸状の段差部２２ａに密着し、蓋部１１の貫通孔１１ｂを封止している。

絶縁部材３Ａは、例えば絶縁性を有する樹脂材料によって製作され、電池容器１０の内側で蓋部１１の下面側に配置され、電池容器１０の幅方向に延在する本体部３ａと、本体部３ａの延在方向中央部に設けられた貫通孔３ｂと、を有している。また、絶縁部材３Ａは、本体部３ａから電池容器１０内方に向けて突出して集電板３０Ａの基部３１Ａの第２部分３１ｂを支持する支持部３ｅと、基部３１Ａの第１部分３１ａ及び第２部分３１ｂを固定する円柱状の突起部３ｆと、を有している。

本体部３ａは、集電板３０Ａの基部３１Ａの第１部分３１ａと蓋部１１との間に配置される厚肉部３ｃと、導電板６を介してダイヤフラム５が固定される薄肉部３ｄとを有している。すなわち、絶縁部材３Ａは、基部３１Ａの第１部分３１ａと蓋部１１との間の部分の厚さよりも、導電板６と蓋部１１との間の部分の厚さが薄くなっている。絶縁部材３Ａの薄肉部３ｄには、導電板６を係合させる凹部３ｇが設けられている。薄肉部３ｄの凹部３ｇは、蓋部１１に垂直な平面視で導電板６の平面形状に対応する平面形状に形成されている。

突起部３ｆは、集電板３０Ａの基部３１Ａの第１部分３１ａ及び第２部分に設けられた複数の貫通孔３３（図５参照）を貫通し、例えば熱溶着によって、先端が溶融及び拡径され、さらに固化されて集電板３０Ａの基部３１Ａに固着している。これにより、突起部３ｆは、集電板３０Ａの基部３１Ａの第１部分３１ａ及び第２部分３１ｂを、それぞれ厚肉部３ｃ及び支持部３ｅに支持固定している。なお、集電板３０Ａの基部３１Ａは、ネジ、リベット、接着剤等を用いて絶縁部材３Ａに固定してもよい。

なお、図２に示す負極側の絶縁部材３Ｂは、正極側の絶縁部材３Ａと同様に本体部３ａと貫通孔３ｂを有しているが、厚肉部３ｃ、薄肉部３ｄ、支持部３ｅ及び突起部３ｆは有していない点で、正極側の絶縁部材３Ａと異なっている。

導電板６は、電池容器１０の幅方向すなわち蓋部１１の長手方向に沿う直線部分と、その両端に円弧状の曲線部分とを有し、蓋部１１に垂直な平面視でフィールドトラック形の平面形状を有する板状の部材である。なお、導電板６の平面形状は、ダイヤフラム５の平面形状に対応して、電池容器１０の幅方向を長手方向とする長円形又は楕円形に形成してもよい。導電板６は、絶縁部材３Ａの貫通孔３ｂに対応する位置に貫通孔６ａを有し、対応する平面形状を有する絶縁部材３Ａの薄肉部３ｄの凹部３ｇに嵌入されている。

導電板６は、前記したように、蓋部１１の上面側に配置された外部端子２０Ａのバスバー接合部２１Ａの一端から延びて蓋部１１を貫通する外部端子２０Ａの接続部２２Ａにかしめ部２２ｄを形成することによって、蓋部１１の下面側に絶縁部材３Ａを介してかしめ固定されている。これにより、導電板６は、接続部２２Ａの拡径部２２ｂと縮径部２２ｃとの間の段差と、かしめ部２２ｄとの間に保持されると共に、接続部２２Ａを介して外部端子２０Ａと導通接続される。

なお、負極側に導電板６は配置されず、負極側の外部端子２０Ｂは、正極側の外部端子２０Ａの接続部２２Ａと同様の接続部が、集電板３０Ｂの基部３１Ｂを貫通してかしめ部が形成されている。また、負極側の外部端子２０Ｂは、バスバー接合部２１Ｂ及び接続部を貫通する貫通孔を有さない。

このように、正極側の外部端子２０Ａによって、絶縁部材２、ガスケット４、絶縁部材３Ａ及び導電板６が蓋部１１に一体的にかしめ固定され、負極側の外部端子２０Ｂによって、絶縁部材２、ガスケット４、絶縁部材３Ｂ及び集電板３０Ｂが蓋部１１に一体的にかしめ固定されている。

なお、集電板３０Ａの基部３１Ａの第２部分３１ｂに対向する導電板６の面６ｃは、リブや凸部を有さない平坦な面であることが好ましい。第２部分３１ｂに対向する導電板６の面６ｃが平坦であれば、かしめ部２２ｄがリブや凸部に干渉することが防止されるので、かしめ部２２ｄの直径を確保して外部端子２０Ａの接続部２２Ａによるかしめ固定の強度を確保することができるからである。また、導電板６は、第２部分３１ｂに対向する面６ｃに、ダイヤフラム５の周縁部５ａを係合させる環状溝６ｂを有している。環状溝６ｂは、蓋部１１に垂直な平面視でダイヤフラム５の輪郭形状に対応する輪郭形状に形成されている。

ダイヤフラム５は、蓋部１１に垂直な平面視で、蓋部１１の長手方向に沿う寸法が蓋部１１の短手方向に沿う寸法よりも大きくされて、導電板６に対応する平面形状を有している。すなわち、本実施形態において、ダイヤフラム５は、蓋部１１の長手方向に沿う直線部分と、その両端に円弧状の曲線部分とを有し、蓋部１１に垂直な平面視でフィールドトラック形の平面形状を有している。

ダイヤフラム５は、中央部を底部とする椀形の形状に形成され、蓋部１１側から集電板３０Ａの基部３１Ａの第２部分３１ｂへ向けて膨出する凸形状を有している。ダイヤフラム５は、蓋部１１側に導電板６の環状溝６ｂに係合する周縁部５ａを有し、周縁部５ａから基部３１Ａの第２部分３１ｂへ向けて、側壁部５ｂ、底壁部５ｃ、及び突出部５ｄを有している。

周縁部５ａは、図４に示す導電板６の環状溝６ｂの底面に沿うように曲折されて環状溝６ｂに係合し、環状溝６ｂの底部に当接して、例えば、レーザ溶接によって導電板６に接合されている。これにより、ダイヤフラム５は、導電板６と導通接続され、導電板６を介して外部端子２０Ａの接続部２２Ａに導通接続される。また、ダイヤフラム５は、導電板６との間に電池容器１０の内部空間から隔絶された空間を形成している。本実施形態では、ダイヤフラム５と導電板６との間の空間は、外部端子２０Ａの貫通孔２３Ａによって電池容器１０の外部空間と連通している。

側壁部５ｂは、周縁部５ａに隣接して設けられ、周縁部５ａから蓋部１１と垂直な方向に沿って集電板３０Ａの基部３１Ａの第２部分３１ｂに向けて伸長し、蓋部１１と垂直な方向に対する角度が蓋部１１と平行な方向に対する角度よりも小さくされている。

底壁部５ｃは、側壁部５ｂの端部から蓋部１１と平行な方向に沿ってダイヤフラム５の中央部に向けて伸展し、蓋部１１と垂直な方向に対する角度が蓋部１１と平行な方向に対する角度よりも大きくされている。また、底壁部５ｃは第２部分３１ｂに向けて膨出する凸曲面状に形成されている。

突出部５ｄは、蓋部１１に垂直な平面視でダイヤフラム５の平面形状と相似する平面形状に形成され、凸形状の頂部から集電板３０Ａの基部３１Ａへ向けてさらに一段突出するように形成されている。すなわち、突出部５ｄは、蓋部１１に垂直な方向から見た平面形状が、ダイヤフラム５の平面形状を縮小したフィールドトラック形状に形成されている。

ダイヤフラム５は、図４に示すように、集電板３０Ａの基部３１Ａと蓋部１１との間に配置され、基部３１Ａの蓋部１１側の面に、例えば、レーザ溶接によって接合されている。前記したように、基部３１Ａは、蓋部１１との間隔が狭い第１部分３１ａと、蓋部１１との間隔が広い第２部分３１ｂとを有している。ダイヤフラム５は、基部３１Ａの第２部分３１ｂと、蓋部１１、絶縁部材３Ａ及び導電板６との間に配置され、突出部５ｄの底部の第２部分３１ｂに沿う平坦な部分が第２部分３１ｂに接合されることで、集電板３０Ａに接合されている。

集電板３０Ａの基部３１Ａは、図４に示すように、蓋部１１の長手方向の端部側から中央側へ、すなわち電池容器１０の幅方向外側から内側へ、第１部分３１ａと第２部分３１ｂが延在している。また、基部３１Ａは、第１部分３１ａと第２部分３１ｂとを連結する連結部３１ｃを有している。第１部分３１ａ、第２部分３１ｂ及び連結部３１ｃは、例えば、基部３１Ａにプレス加工及び曲げ加工を施すことによって形成されている。基部３１Ａの延在方向に垂直な蓋部１１の短手方向に沿う断面積は、連結部３１ｃにおいて第１部分３１ａ及び第２部分３１ｂより小さく、最小になっている。本実施形態では、連結部３１ｃの厚さが、第１部分３１ａ及び第２部分３１ｂよりも薄くなっている。

本実施形態では、集電板３０Ａの基部３１Ａの第１部分３１ａは、例えば、絶縁部材３Ａの突起部３ｆによって厚肉部３ｃに固定されている。そして、基部３１Ａの第２部分３１ｂは、例えば、絶縁部材３Ａの突起部３ｆによって支持部３ｅに固定され、第１部分３１ａとの間に蓋部１１に垂直な方向の段差を有し、絶縁部材３Ａの薄肉部３ｄとの間にダイヤフラム５及び導電板６を配置する空間を形成している。また、第２部分３１ｂは、Ｓ字状に屈曲された連結部３１ｃによって第１部分３１ａと一体に設けられている。連結部３１ｃは、第１部分３１ａ及び第２部分３１ｂよりも断面積が小さくされ、また、厚さ方向に屈曲された屈曲部を有することで、第１部分３１ａ及び第２部分３１ｂよりも可撓性を有している。

集電板３０Ａの基部３１Ａは、第２部分３１ｂのダイヤフラム５に対向する面に、ダイヤフラム５の少なくとも一部を収容する収容凹部３４が形成されている。本実施形態では、ダイヤフラム５の一部が収容凹部３４に収容されているが、ダイヤフラム５の形状及び寸法、集電板３０Ａの基部３１Ａの厚さ、収容凹部３４の深さを変更して、ダイヤフラム５の全体が収容凹部３４に収容されるようにしてもよい。収容凹部３４は、例えば、第２部分３１ｂにプレス加工又は切削加工を施すことによって形成することができる。

収容凹部３４は、ダイヤフラム５の周縁部５ａから中央部の突出部５ｄに向けて漸次深くなる段差状に設けられている。なお、収容凹部３４に傾斜面又は凹曲面を設け、収容凹部３４がダイヤフラム５の周縁部５ａから中央部の突出部５ｄに向けて漸次深くなるようにしてもよい。このように、収容凹部３４が突出部５ｄに向けて漸次深くなることで、集電板３０Ａの基部３１Ａの第２部分３１ｂは、ダイヤフラム５の接合部５ｅに対向する部分の厚さが最も薄くなっている。この第２部分３１ｂの最も薄い部分に、例えばレーザ溶接によって、ダイヤフラム５の突出部５ｄが接合され、ダイヤフラム５と集電板３０Ａとの間に接合部Ｗが形成される。

集電板３０Ａの基部３１Ａは、ダイヤフラム５の突出部５ｄとの間の接合部Ｗの周囲に凹部３１ｄ部を備えている。この凹部３１ｄによって集電板３０Ａの基部３１Ａに薄肉部３１ｅが形成されている。本実施形態において、凹部３１ｄは、周方向に連続する環状溝であり、基部３１Ａの第２部分３１ｂに設けられている。凹部３１ｄが形成する環状溝の形状は、例えば、円形、楕円形、長円形、フィールドトラック形状等、任意の形状を採用することができるが、薄肉部３１ｅの破断を容易にする観点から、円形であることが好ましい。なお、凹部３１ｄは、環状に配置された不連続な複数の凹部であってもよい。また、凹部３１ｄは、部分的に深さを異ならせてもよい。

集電板３０Ａの基部３１Ａとダイヤフラム５の突出部５ｄとの間の接合部Ｗは、環状溝である凹部３１ｄの内側に形成される。例えば、ダイヤフラム５の寸法が蓋部１１の短手方向よりも長手方向に大きい場合に、接合部Ｗに必要な強度を確保する観点から、接合部Ｗの寸法は、蓋部１１の短手方向よりも長手方向に大きいことが好ましい。

正極側の集電板３０Ａは、図５に示す基部３１Ａの貫通孔３３に、図４に示す絶縁部材３Ａの円柱状の突起部３ｆを挿通させ、突起部３ｆの先端を溶融及び拡径して固化することで、絶縁部材３Ａに固定される。その後、ダイヤフラム５の突出部５ｄを基部３１Ａの第２部分３１ｂに接触させた状態で、例えば、第２部分３１ｂの下面側すなわち蓋部１１と反対側の面にレーザを照射し、ダイヤフラム５の突出部５ｄと第２部分３１ｂとを溶接して接合部Ｗを形成する。これにより、正極側の集電板３０Ａが絶縁部材３Ａを介して蓋部１１の下面側に固定され、基部３１Ａの第２部分３１ｂとダイヤフラム５とによって電流遮断部５０が構成される。

その後、図２に示すように、正極側及び負極側の集電板３０Ａ，３０Ｂの端子部３２Ａ，３２Ｂに捲回体４０の集電板接合部４１ｄ，４２ｄを、例えば、超音波溶接又は抵抗溶接によって接合し、蓋組立体６０を構成する。そして、蓋組立体６０が備える集電板３０Ａ，３０Ｂ、捲回体４０及び電流遮断部５０を、不図示の絶縁シートを介在させて電池缶１２の上部の開口部１２ａから電池缶１２内に挿入し、開口部１２ａを蓋部１１によって閉塞する。その後、例えばレーザ溶接によって、蓋部１１を全周に亘って電池缶１２の上部の開口部１２ａに溶接し、注液口１４から電解液を注入する。そして、例えばレーザ溶接によって、注液口１４に注液栓１５を溶接して注液口１４を封止する。以上により、図１に示す本実施形態の二次電池１００が構成される。

以下、本実施形態の二次電池１００の作用について説明する。本実施形態の二次電池１００は、前記したように、電池容器１０内の電極４１と、電池容器１０の蓋部１１に設けられてバスバーＢが接合される外部端子２０Ａとの間の電流経路に、電流遮断部５０を備えている。また、外部端子２０Ａは、蓋部１１上に配置されるバスバー接合部２１Ａと、バスバー接合部２１Ａから電池容器１０内に延びる接続部２２Ａと、を有している。また、電流遮断部５０は、電池容器１０内の電極４１に接続された集電板３０Ａと、集電板３０Ａに接合されると共に接続部２２Ａに接続されるダイヤフラム５と、を備えている。

このような構成に基づき、本実施形態の二次電池１００は、平常時において、外部端子２０Ａ，２０Ｂを介して供給された電力を、電流遮断部５０を含む電流経路を流れる電流によって捲回体４０に蓄積する。また、二次電池１００は、捲回体４０に蓄積した電力を、電流遮断部５０を含む電流経路を流れる電流によって外部端子２０Ａ，２０Ｂを介して外部機器に供給する。

例えば、二次電池１００の過充電、過昇温又は外力による破損などによって電池容器１０の内圧が上昇すると、ダイヤフラム５の集電板３０Ａの基部３１Ａに対向する面に作用する圧力が、反対側の蓋部１１に向く面に作用する圧力よりも大きくなる。そして、電池容器１０の内圧が設定された圧力に達すると、ダイヤフラム５に作用する圧力によって比較的強度が低い集電板３０Ａの薄肉部３１ｅが破断し、集電板３０Ａとダイヤフラム５との接続が断たれる。これにより、外部端子２０Ａと電池容器１０内の電極４１との間の電流経路が遮断される。

ここで、二次電池１００は、図４に示すように、蓋部１１に沿う方向において、ダイヤフラム５の中心位置すなわち蓋部１１に垂直な中心線Ｃ２と、バスバー接合部２１Ａにおけるバスバー接合位置ＢＰとが間隔を有している。より具体的には、蓋部１１の長手方向において、ダイヤフラム５の中心線Ｃ２の位置と、バスバー接合位置ＢＰの中心位置すなわち蓋部１１に垂直な中心線Ｃ１の位置との間に間隔Ｄを有している。また、ダイヤフラム５の中心線Ｃ２と、バスバー接合位置ＢＰの蓋部１１の長手方向中央側の端部との間に間隔ｄを有している。なお、蓋部１１の長手方向において、正負の外部端子２０Ａ，２０Ｂそれぞれのバスバー接合位置ＢＰの中心線Ｃ１の間隔Ｄ１と、狭側面１２ｄからバスバー接合位置ＢＰの中心線Ｃ１までの距離Ｄ２は、例えば工業規格によって予め規定されている。

そのため、例えば、前記した従来の非水電解質二次電池のように、蓋部１１の長手方向において、ダイヤフラム５の中心位置すなわち中心線Ｃ２の位置と、蓋部１１を貫通する外部端子２０Ａの接続部２２Ａの中心位置すなわち中心線Ｃ３の位置とが一致している場合には、外部端子２０Ａのバスバー接合部２１Ａの長さが蓋部１１の長手方向に長くなる。この場合、バスバーＢから電極４１までの電流経路が長くなり、二次電池１００の電気抵抗が高くなる。また、外部端子２０Ａに用いられる材料の使用量が増加する。

これに対し、本実施形態の二次電池１００では、蓋部１１の長手方向において、外部端子２０Ａの接続部２２Ａは、ダイヤフラム５の中心位置すなわち中心線Ｃ２とバスバー接合位置ＢＰとの間に設けられている。より具体的には、蓋部１１の長手方向において、接続部２２Ａの中心位置すなわち中心線Ｃ３の位置は、ダイヤフラム５の中心線Ｃ２とバスバー接合位置ＢＰの中心位置すなわち中心線Ｃ１との間に位置している。また、接続部２２Ａの中心線Ｃ３は、ダイヤフラム５の中心線Ｃ２と、バスバー接合位置ＢＰの蓋部１１の長手方向中央側の端部との間に位置している。

これにより、蓋部１１の長手方向において、ダイヤフラム５の中心位置すなわち中心線Ｃ２の位置と、外部端子２０Ａの接続部２２Ａの中心位置すなわち中心線Ｃ３の位置とが一致している場合と比較して、外部端子２０Ａのバスバー接合部２１Ａの長さを蓋部１１の長手方向で短くすることができる。より具体的には、蓋部１１の長手方向において、バスバー接合位置ＢＰの中心位置すなわち中心線Ｃ１から接続部２２Ａの中心線Ｃ３までのバスバー接合部２１Ａの長さＬを短くすることができる。また、バスバー接合位置ＢＰの蓋部１１の長手方向中央側の端部から接続部２２Ａの中心線Ｃ３までのバスバー接合部２１Ａの長さｌを短くすることができる。

換言すると、バスバー接合位置ＢＰの中心位置すなわち中心線Ｃ１から接続部２２Ａの中心位置すなわち中心線Ｃ３までのバスバー接合部２１Ａの長さＬは、バスバー接合位置ＢＰの中心線Ｃ１とダイヤフラム５の中心位置すなわち中心線Ｃ２との間の間隔Ｄよりも短い。また、バスバー接合位置ＢＰの蓋部１１の長手方向中央側の端部から接続部２２Ａの中心線Ｃ３までのバスバー接合部２１Ａの長さｌは、バスバー接合位置ＢＰの同端部とダイヤフラム５の中心線Ｃ２との間隔ｄよりも短い。

このように、電流遮断部５０を備える二次電池１００において、外部端子２０Ａのバスバー接合位置ＢＰとダイヤフラム５の中心位置すなわち中心線Ｃ２とが離れている場合に、バスバー接合部２１Ａを従来よりも短くすることで、従来よりも電流経路を短くすることができる。したがって、バスバーＢから電極４１までの電流経路を短縮して、二次電池１００の電気抵抗を低下させることができる。また、外部端子２０Ａに用いられる材料の使用量を減少させることができる。

また、ダイヤフラム５は、蓋部１１の長手方向の寸法が、蓋部１１の短手方向の寸法よりも大きい。より具体的には、本実施形態のダイヤフラム５は、蓋部１１の長手方向に沿う直線部分と、その両端に円弧状の曲線部分とを有し、蓋部１１に垂直な平面視でフィールドトラック形の平面形状を有している。これにより、扁平な角形の二次電池１００において、ダイヤフラム５の面積を十分に確保し、電池容器１０内の圧力上昇時にダイヤフラム５をより確実に変形させ、集電板３０Ａとダイヤフラム５との接続をより確実に断つことができる。また、ダイヤフラム５の短手方向に沿う部分を曲線形状にすることで、ダイヤフラム５を容易かつ確実に変形させ、電極４１と外部端子２０Ａとの間の電流経路の遮断をより確実に行うことが可能になる。

例えば、前記した従来の非水電解質二次電池では、蓋部１１の長手方向において、ダイヤフラム５の中心位置すなわち中心線Ｃ２の位置と、蓋部１１を貫通する外部端子２０Ａの接続部２２Ａの中心位置すなわち中心線Ｃ３の位置とが一致している。この場合には、ダイヤフラム５の寸法を蓋部１１の短手方向よりも長手方向に大きくすると、外部端子２０Ａのバスバー接合部２１Ａが蓋部１１の長手方向に長くなり、電流経路が長くなる。

これに対し、本実施形態の二次電池１００は、前記したように、外部端子２０Ａの接続部２２Ａが、ダイヤフラム５の中心位置すなわち中心線Ｃ２とバスバー接合位置ＢＰとの間に設けられている。そのため、扁平角形の二次電池１００において、ダイヤフラム５の寸法を蓋部１１の短手方向よりも長手方向に大きくしても、外部端子２０Ａのバスバー接合部２１Ａが蓋部１１の長手方向に長くなるのが防止され、電流経路が長くなるのをより効果的に防止できる。

本実施形態の二次電池１００において、ダイヤフラム５の中心位置すなわち中心線Ｃ２は、バスバー接合位置ＢＰよりも蓋部１１の長手方向の中央寄りに位置し、接続部２２Ａは、バスバー接合位置ＢＰよりもダイヤフラム５の中心線Ｃ２に近い位置に設けられている。これにより、バスバー接合部２１Ａのバスバー接合位置ＢＰと接続部２２Ａとの間に溝部２４Ａを設けることができる。また、貫通孔２３ＡがバスバーＢによって塞がれることを防止できる。

なお、ダイヤフラム５の中心位置すなわち中心線Ｃ２がバスバー接合位置ＢＰよりも蓋部１１の長手方向の中央寄りに位置する場合に、接続部２２Ａを、ダイヤフラム５の中心位置よりもバスバー接合位置ＢＰに近い位置に設けてもよい。この場合、蓋部１１の長手方向におけるバスバー接合部２１Ａの長さＬ、ｌをさらに短くして、電流経路をさらに短縮し、外部端子２０Ａの材料使用量をさらに減少させることができる。

また、本実施形態の二次電池１００では、外部端子２０Ａの接続部２２Ａは、蓋部１１と、蓋部１１の下面側に絶縁部材３Ａを介して配置された導電板６とを貫通し、先端に設けられたかしめ部２２ｄと絶縁部材３Ａとの間に導電板６を固定している。そして、ダイヤフラム５は、周縁部５ａが導電板６に接合され、導電板６との間に電池容器１０内の空間から隔絶された空間を形成している。これにより、電池容器１０の内圧が上昇したときに、ダイヤフラム５と導電板６との間の空間と電池容器１０内の空間との間に差圧が生じ、ダイヤフラム５に応力が作用して、ダイヤフラム５が変形する。

さらに、外部端子２０Ａが、ダイヤフラム５と導電板６との間の空間と電池容器１０の外部空間とを連通する貫通孔２３Ａを有する場合には、ダイヤフラム５の変形時にダイヤフラム５と導電板６との間の空間の圧力上昇が防止される。したがって、ダイヤフラム５をより容易かつ確実に変形させ、正電極４１と外部端子２０Ａとの間の電流経路の遮断をより容易かつ確実に行うことが可能になる。

また、本実施形態の二次電池１００では、ダイヤフラム５は、蓋部１１から集電板３０Ａの基部３１Ａへ向けて膨出する凸形状を有している。そのため、ダイヤフラム５が平板状の場合と比較して、電池容器１０の内圧が所定の圧力に達するまでのダイヤフラム５の機械的強度を向上させ、ダイヤフラム５の誤作動を防止することができる。また、電池容器１０の内圧が所定の圧力に達したときに、ダイヤフラム５が反転するように変形することで、圧力に対する変形の応答性を向上させることができる。さらに、ダイヤフラム５の変形量を増加させ、破断後のダイヤフラム５と集電板３０Ａとの間の導通をより確実に防止することができる。

また、ダイヤフラム５は、椀形の底部すなわち凸形状の頂部から集電板３０Ａの基部３１Ａへ向けてさらに一段突出した突出部５ｄを有している。これにより、突出部５ｄを基部３１Ａに確実に当接させて突出部５ｄと基部３１Ａとの溶接の信頼性を向上させることができる。また、ダイヤフラム５が突出部５ｄを有することで、突出部５ｄの周側壁をリブとして作用させ、ダイヤフラム５の強度を向上させ、ダイヤフラム５が誤作動によって変形することを防止できる。

また、突出部５ｄは、蓋部１１に垂直な方向から見た平面形状が、ダイヤフラム５の平面形状に相似している。これにより、電池容器１０の内圧が上昇して、ダイヤフラム５が破断するときに、突出部５ｄと周縁部５ａの間の部分の表面積を確保して凸形状のダイヤフラム５を蓋部１１側へ反転させやすくすることができる。

また、本実施形態の二次電池１００では、集電板３０Ａの基部３１Ａは、蓋部１１との間隔が狭い第１部分３１ａと、蓋部１１との間隔が広い第２部分３１ｂとを有している。そして、ダイヤフラム５は、第２部分３１ｂと蓋部１１との間に配置され、接合部５ｅは、第２部分３１ｂに接合されている。これにより、第２部分３１ｂと蓋部１１との間に凸形状のダイヤフラム５を配置するスペースを確保することができる。

さらに、本実施形態の二次電池１００では、集電板３０Ａの基部３１Ａは、蓋部１１の長手方向端部側から中央側へ第１部分３１ａと第２部分３１ｂとが延在し、第１部分３１ａと第２部分３１ｂとを連結する連結部３１ｃを有している。そして、連結部３１ｃは、第１部分３１ａ及び第２部分３１ｂよりも、基部３１Ａの延在方向に垂直な蓋部１１の短手方向に沿う断面積が小さくなっている。

そのため、例えば、振動又は慣性力によって二次電池１００内の捲回体４０が揺動し、集電板３０Ａの端子部３２Ａから基部３１Ａの第１部分３１ａに応力や振動が作用しても、第１部分３１ａから第２部分３１ｂに伝わる応力及び振動を、連結部３１ｃによって緩和することができる。特に、連結部３１ｃが屈曲部を有する場合には、連結部３１ｃの可撓性を向上させ、より効果的に第２部分３１ｂに伝わる応力及び振動を緩和することができる。これにより、第２部分３１ｂの薄肉部３１ｅに伝わる応力及び振動を緩和し、電流遮断部５０の誤作動を防止することができる。

また、本実施形態の二次電池１００では、集電板３０Ａの基部３１Ａの第２部分３１ｂのダイヤフラム５に対向する面に、ダイヤフラム５の一部を収容する収容凹部３４が形成されている。

そのため、電流遮断部５０の電池容器１０の高さ方向の寸法増加を抑制しつつ、ダイヤフラム５の電池容器１０内方への突出量を増大させることができる。これにより、電池容器１０内の捲回体４０と蓋部１１との間の限られたスペースで、電池容器１０外方へ向けて変形するダイヤフラム５の変形量を増加させ、変形後のダイヤフラム５と集電板３０Ａとの間隔を拡大させ、正電極４１と外部端子２０Ａとの間の電流経路の遮断をより確実に行うことが可能になる。また、第２部分３１ｂの肉厚を薄くして、ダイヤフラム５の接合部５ｅと第２部分３１ｂとのレーザ溶接を容易にすることができる。このような効果は、収容凹部３４にダイヤフラム５の全体を収容することによっても得られる。

また、集電板３０Ａの基部３１Ａの第２部分３１ｂは、ダイヤフラム５との接合部Ｗの周囲に形成された凹部３１ｄを備え、該凹部３１ｄによって薄肉部３１ｅが形成されている。これにより、電池容器１０の内圧上昇時に内圧を受けたダイヤフラム５によって接合部Ｗを介して第２部分３１ｂに作用する応力が薄肉部３１ｅに集中的に作用して、薄肉部３１ｅが破断する。したがって、第２部分３１ｂを薄肉部３１ｅにおいて確実に破断させることができる。

また、第２部分３１ｂに薄肉部３１ｅを形成する凹部３１ｄは環状溝であり、該環状溝の内側にダイヤフラム５と集電板３０Ａとの接合部Ｗが形成されている。そして、接合部Ｗの寸法は、蓋部１１の短手方向よりも長手方向に大きくなっている。これにより、蓋部１１の長手方向における接合部Ｗの強度を高くすることができる。したがって、ダイヤフラム５の寸法を、蓋部１１の短手方向よりも長手方向に大きくしても、接合部Ｗが破損することが防止される。

また、本実施形態の二次電池１００では、ダイヤフラム５は、アルミニウム又はアルミニウム合金によって構成されている。そのため、負極の外部端子２０Ｂと集電板３０Ｂとの間に、銅又は銅合金によって構成したダイヤフラムを配置する場合と比較して、ダイヤフラム５の材料の機械的強度を低下させ、ダイヤフラム５の変形を容易にすることができる。したがって、電極４１と外部端子２０Ａとの間の電流経路の遮断をより容易かつ確実に行うことが可能になる。なお、電流遮断部５０は、負極側に設けることも可能である。

また、ダイヤフラム５が変形して電流遮断部５０によって正電極４１と外部端子２０Ａとの間の電流経路を遮断した後に、さらに電池容器１０内部のガス圧が上昇すると、ガス排出弁１３が開裂して電池容器１０内部のガスを外部に放出する。これにより、二次電池１００の安全性を確保することができる。

以上説明したように、本実施形態の二次電池１００によれば、バスバーＢから電極４１までの電流経路を短縮して、二次電池１００の電気抵抗を低下させることができる。また、外部端子２０Ａに用いられる材料の使用量を減少させることができる。

以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの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における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

例えば、前述の実施形態では、ダイヤフラム５が蓋部１１から集電板３０Ａへ向けて膨出する凸形状を有する例について説明したが、本発明の二次電池１００はこの構成に限定されない。ダイヤフラム５の変形例を図６に示す。

図６は、前述の実施形態で説明した図４に対応する本変形例の二次電池１００Ａの断面図である。図６に示す二次電池１００Ａは、ダイヤフラム５Ａの周縁部５ａから中央部の突出部５ｄまでが平坦な平板状に形成され、導電板６Ａが側壁部６ｄを備えている点で、前述の実施形態で説明した二次電池１００と異なっている。本変形例の二次電池１００Ａのその他の点は、前述の実施形態で説明した二次電池１００と同様であるので、同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

本変形例の二次電池１００Ａは、導電板６Ａが蓋部１１に垂直な方向に立設された側壁部６ｄを有し、側壁部６ｄの下端の段差部にダイヤフラム５Ａの周縁部５ａが係合し、例えば、レーザ溶接によって接合されている。本変形例においても、蓋部１１に沿う方向において、ダイヤフラム５Ａの中心位置である中心線Ｃ２と、バスバー接合部２１Ａのバスバー接合位置ＢＰとの間に間隔を有し、接続部２２Ａは、ダイヤフラム５Ａの中心線Ｃ２とバスバー接合位置ＢＰとの間に設けられている。したがって、本変形例の二次電池１００Ａによれば、前述の実施形態で説明した二次電池１００と同様に、バスバーＢから電極４１までの電流経路を短縮して、二次電池１００Ａの電気抵抗を低下させることができる。また、外部端子２０Ａに用いられる材料の使用量を減少させることができる。

３Ａ…絶縁部材、５，５Ａ…ダイヤフラム、５ａ…周縁部、５ｄ…突出部、６…導電板、１０…電池容器、１１…蓋部（電池容器）、１２…電池缶（電池容器）、２０Ａ…外部端子、２１Ａ…バスバー接合部、２２Ａ…接続部、２３Ａ…貫通孔、３０Ａ…集電板、３１Ａ…基部、３１ａ…第１部分、３１ｂ…第２部分、３１ｃ…連結部、３１ｄ…凹部（環状溝）、３１ｅ…薄肉部、３２Ａ…端子部、４１…正電極（電極）、５０…電流遮断部、１００，１００Ａ…二次電池、Ｂ…バスバー、ＢＰ…バスバー接合位置、Ｃ２…中心線（中心位置）、Ｄ，ｄ…間隔、Ｗ…接合部

Claims (11)

1. 長方形の蓋部を有する扁平角形の電池容器と、該電池容器内に収容される電極と、前記蓋部に設けられてバスバーが接合される外部端子とを備え、前記電極と前記外部端子との間の電流経路に電流遮断部を有する二次電池であって、
   前記外部端子は、前記蓋部上に配置されるバスバー接合部と、該バスバー接合部の端部から前記電池容器内に延びる接続部と、を有し、
   前記電流遮断部は、前記電極に接続された集電板と、該集電板に接合されると共に前記接続部に接続されたダイヤフラムと、を備え、
   前記ダイヤフラムは、前記蓋部の長手方向における寸法が前記蓋部の短手方向における寸法よりも大きくされ、
   前記長手方向において、前記ダイヤフラムの中心位置と前記バスバー接合部のバスバー接合位置とが間隔を有し、該中心位置と該バスバー接合位置との間に前記接続部が位置していることを特徴とする二次電池。
2. 前記中心位置は、前記バスバー接合位置よりも前記蓋部の中央寄りに位置し、
   前記接続部は、前記中心位置よりも前記バスバー接合位置に近いことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
3. 前記接続部は、前記蓋部と該蓋部の下面側に絶縁部材を介して配置された導電板とを貫通し、先端に設けられたかしめ部と前記絶縁部材との間に前記導電板を固定し、
   前記ダイヤフラムは、周縁部が前記導電板に接合され、該導電板との間に前記電池容器内の空間から隔絶された空間を形成することを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
4. 前記ダイヤフラムは、前記集電板へ向けて膨出する凸形状を有することを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
5. 前記ダイヤフラムは、前記凸形状の頂部から前記集電板へ向けてさらに一段突出した突出部を有することを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
6. 前記突出部は、前記蓋部に垂直な方向から見た平面形状が、前記ダイヤフラムの平面形状に相似することを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
7. 前記集電板は、前記ダイヤフラムが接合される基部と、該基部の一側から前記電池容器の底面に向けて延びて前記電極に接続される端子部と、を有し、
   前記基部は、前記電池容器の幅方向の外側に配置され前記蓋部との間隔が狭い第１部分と、前記幅方向の内側に配置され前記蓋部との間隔が広い第２部分と、を有し、
   前記ダイヤフラムは、前記第２部分と前記蓋部との間に配置され、前記第２部分に接合されることを特徴とする請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の二次電池。
8. 前記基部は、前記第１部分と前記第２部分とを連結する連結部を有し、
   前記連結部は、前記第１部分及び前記第２部分よりも前記蓋部の短手方向に沿う断面積が小さいことを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
9. 前記第２部分は、前記ダイヤフラムとの間の接合部の周囲に形成された凹部を備え、該凹部によって薄肉部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
10. 前記凹部は環状溝であり、該環状溝の内側に前記接合部が形成され、
    前記接合部の寸法は、前記短手方向よりも前記長手方向に大きくなっていることを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
11. 前記ダイヤフラムは、アルミニウム又はアルミニウム合金によって製作されていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。

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