JP6262069B2 - 二次電池 - Google Patents

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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機構を備えた二次電池に関する。
従来から、例えば車両用のモータやその他の電子機器の電源として二次電池が広く用いられている。二次電池では、例えば、過充電、過昇温または外力による破損などによって電池内部のガス圧が上昇した場合に、電流を遮断して安全性を高める必要がある。このような二次電池として、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が知られている(例えば、下記特許文献1を参照)。
特許文献1に記載の角形二次電池は、正極集電体の第一領域と反転板との間に、第1の貫通孔を有する第2絶縁部材が配置され、この第1貫通孔を介して正極集電体の第1領域と反転板とが電気的に接続されている。第2絶縁部材は、第2絶縁部材の本体部に対して垂直な方向に延びる第1領域と、この第1領域に形成され、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ている。これらの複数の固定爪部材が導電部材の筒状部の他方の端部の外面側に形成された固定部に引っ掛け固定されている。
特開2013−175428号公報
特許文献1では、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い、信頼性の高い角形二次電池を提供できるとしている。しかし、特許文献1に記載の角形二次電池では、正極集電体の第1領域と反転板とを溶接すると、第2絶縁部材が溶接時の熱によって溶融する虞がある。この場合、電流遮断機構による電流の遮断時に、正極集電体と反転板との間の絶縁不良が生じる虞がある。
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、電流遮断機構による電流の遮断時に、電池容器外の外部端子に接続されたダイヤフラムと、電池容器内の電極に接続された集電板との間の絶縁性を向上させることができる二次電池を提供することにある。
前記目的を達成すべく、本発明の二次電池は、外部端子と電池容器内の電極に接続された集電板との間の電流経路に電流遮断機構を備えた二次電池であって、前記電流遮断機構は、前記外部端子に接続されると共に前記集電板との間に溶接部を有するダイヤフラムと、前記溶接部の周囲で前記ダイヤフラムと前記集電板との間に配置された絶縁部材とを備え、前記絶縁部材は、前記ダイヤフラムと前記集電板との間に挿入されて前記溶接部の側方に隣接配置される複数の挿入片を備えることを特徴とする。
本発明の二次電池は、絶縁部材が複数の挿入片を備えるので、ダイヤフラムと集電板とを溶接して溶接部を形成した後に、溶接部の周囲のダイヤフラムと前記集電板との間に複数の挿入片をそれぞれ挿入し、各挿入片を溶接部に隣接配置することができる。これにより、溶接部を形成した後に、ダイヤフラムと前記集電板との間に溶接部を囲む複数の挿入片からなる絶縁部材を構成することができる。したがって、絶縁部材が溶接部の形成時の熱の影響を受けることが回避され、電流遮断機構による電流の遮断時にダイヤフラムと集電板との間の絶縁性を向上させることができる。
本発明の実施形態1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に示す二次電池の電極群の分解斜視図。 図2に示す二次電池の蓋組立体の分解斜視図。 図4に示す蓋組立体の負極側の構成を示す断面図であり、(a)は組立前、(b)は組立後を示す断面図。 図4に示す蓋組立体の正極側の構成を示す断面図であり、(a)は組立前、(b)は組立の第1段階を示す断面図。 図4に示す蓋組立体の正極側の構成を示す断面図であり、(a)は組立の第2段階、(b)は組立後を示す断面図。 図4に示す蓋組立体の組立後に電極群を集電板に接合した状態を示す斜視図。 図8に示す蓋組立体の下方で中央絶縁シートを展開した状態を示す斜視図。 図9に示す中央絶縁シートで覆われた蓋組立体を、端部絶縁シートおよび電池缶と共に示す斜視図。 (a)は図9に示す挿入片を配置して絶縁部材を構成した電流遮断機構近傍の断面図、(b)は(a)のb−b線に沿う断面における平面図。 図11に示す電流遮断機構が電流を遮断した状態を示す拡大断面図。 図1に示す二次電池と、比較例の二次電池の電流遮断時の外部端子と電極との間を流れる電流の時間経過に伴う挙動を示すグラフ。 本発明の実施形態2に係る二次電池の図11(b)に対応する平面図。 本発明の実施形態3に係る二次電池の図2に対応する分解斜視図。 (a)は、本発明の実施形態4に係る二次電池が備える絶縁部材の平面図、(b)から(d)は、(a)に示す絶縁部材の変形例を示す平面図。 (a)から(f)は、本発明の各実施形態に係る二次電池が備える絶縁部材の変形例を示す平面図。
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。
[実施形態1]
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、扁平な矩形箱形の電池容器10を備えた角形二次電池である。電池容器10は、上部が開放された有底角筒状の電池缶11と、該電池缶11の上部開口を閉塞する長方形板状の電池蓋12とを備えている。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。電池缶11は、例えば、金属材料を深絞り加工することによって製作されている。
電池容器10の幅方向すなわち電池蓋12の長手方向の両端には、電池容器10の外部で電池蓋12の上面に、正極および負極の外部端子20A,20Bが設けられている。外部端子20A,20Bと電池蓋12との間には、絶縁部材2が配置され、外部端子20A,20Bが電池蓋12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また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、例えば銅または銅合金によって製作されている。
電池蓋12の正極および負極の外部端子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、例えば電池蓋12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。なお、ガス排出弁13は、電池蓋12に設けた開口に、例えばレーザ溶接によって薄肉部材を接合して形成してもよい。
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。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)を1モル/リットルの濃度で溶解した非水電解液を用いることができる。
図2は、図1に示す二次電池100の分解斜視図である。
電池蓋12の長手方向の両端で、電池容器10の内側となる電池蓋12の下面には、絶縁部材3A,3B(図4参照)を介して正極および負極の集電板30A,30Bが固定されている。集電板30A,30Bは、電池蓋12に組み付けられる外部端子20A,20Bおよび後述するその他の部材と共に、蓋組立体50を構成している。正極側の集電板30Aは、例えば、アルミニウムまた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、例えば銅または銅合金によって製作されている。なお、詳細は後述するが、正極側の外部端子20Aと正極側の集電板30Aとの間には、本実施形態の二次電池100の特徴部分を構成する電流遮断機構が設けられている。
集電板30A,30Bは、電池蓋12の下面に略平行に設けられて絶縁部材3A,3Bに固定された基部31A,31Bと、基部31A,31Bから電池缶11の底面に向けて延びる接続端子部32A,32Bと、を有している。接続端子部32A,32Bは、セパレータを介して積層した電極を捲回した捲回電極群である電極群40の捲回軸D方向(図3参照)の両端の箔露出部41c,42cに、それぞれ接合されている。これにより、電極群40は、集電板30A,30Bおよび絶縁部材3A,3Bを介して電池蓋12の下面に支持固定されることで蓋組立体50に保持されている。
電極群40は、蓋組立体50に保持された状態で、電池缶11の上部開口11aに挿入される。電池蓋12は、電池缶11の上部開口11aを閉塞した状態で、例えば、レーザ溶接によって、上部開口11aの全周に亘って接合されている。これにより、電極群40は、電池缶11と電池蓋12からなる電池容器10に収容された状態になる。ここで、電極群40および集電板30A,30Bと、電池容器10を構成する電池缶11との間には、絶縁シート16が配置されている。
絶縁シート16は、集電板30A,30Bおよび電極群40を覆うように設けられ、電池容器10と、集電板30A,30Bおよび電極群40との間を電気的に絶縁している。なお、本実施形態の絶縁シート16は、後述するダイヤフラム5と集電板30Aとの間に配置される絶縁部材70(図9参照)と一体に形成されているが、図2では図面を見やすくするために絶縁部材70の図示を省略している。
絶縁シート16は、電極群40と電池容器10の捲回軸D方向に平行な広側面10aとの間に配置される中央絶縁シート16Aと、電極群40と電池容器10の捲回軸D方向に垂直な狭側面10cとの間に配置される端部絶縁シート16Bと、を備えている。絶縁シート16は、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン(PFA)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等の絶縁性を有する熱可塑性の樹脂材料によって製作されている。
図3は、図2に示す電極群40の一部を展開した分解斜視図である。
発電要素である電極群40は、長尺帯状の正負の電極41,42の間に、長尺帯状のセパレータ43,44を介在させて積層させ、捲回中心軸である捲回軸Dに平行な軸芯の周りに捲回し、扁平形状に成形した積層構造の捲回電極群である。電極群40は、厚さ方向両側の平坦な一対の平坦部40aと、半円筒状に湾曲した上下一対の湾曲部40bを有している。
電極群40は、捲回軸D方向が図1および図2に示す電池蓋12の長手方向、すなわち電池容器10の幅方向に対して平行に電池容器10に収容されている。これにより、電極群40の厚さ方向両側の平坦部40aが電池容器10の厚さ方向両側の広側面10aに対向し、下側の湾曲部40bが電池容器10の底面10bに対向し、上側の湾曲部40bが電池容器10の電池蓋12に対向して配置される。なお、本実施形態における上下は、図示された二次電池100の構成を説明するためのものであり、必ずしも鉛直方向の上下を意味するものではない。
セパレータ43,44は、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。セパレータ43,44は、例えば、リチウムイオンが通過可能な絶縁性を有する微多孔質のポリエチレン樹脂製のシートである。
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。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D方向の反対側に配置されて、捲回軸D方向に平行な軸芯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、結着剤およ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から約30μm程度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)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また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、およびこれらの一部を金属元素で置換また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D方向の反対側に配置されて、捲回軸D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およ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から20μm程度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等)、また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、繊維状または塊状等の粒子形状を適宜選択することができる。
なお、前記した正極および負極の合剤層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およ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および負電極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。
電極群40の捲回軸D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、電極群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、電極群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および負電極42の箔露出部41c,42cは、それぞれ電極群40の捲回軸D方向の一端と他端で積層されている。箔露出部41c,42cは、それぞれ電極群40の平坦部40aで束ねられ、例えば超音波溶接等によって、正極および負極の集電板30A,30Bのそれぞれの接続端子部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、電極群40を構成する正負の電極41,42と電気的に接続される。
なお、電極群40の捲回軸D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および負電極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2に示す二次電池100の蓋組立体50の分解斜視図である。
蓋組立体50は、電池蓋12の上面側に、外部端子20A,20Bと、絶縁部材2と、ガスケット4とを備え、電池蓋12の下面側に、絶縁部材3A,3Bと導電板6と、ダイヤフラム5と、集電板30A,30Bを備えている。
正極側の外部端子20Aは、電池容器10の幅方向すなわち捲回軸D方向に沿って延びる板状部21Aと、該板状部21Aの捲回軸D方向の外側の端部に設けられた円柱状の接続部22Aと、板状部21Aおよび接続部22Aを貫通する貫通孔23Aと、ボルト24Aとを有している。ボルト24Aは、板状部21Aの捲回軸D方向の内側の端部に設けられた貫通孔に板状部21Aの下面側から上面側へ向けて挿通されている。
負極側の外部端子20Bは、前述の正極側の外部端子20Aと同様の構成を有しているため、説明は省略する。なお、負極側の外部端子20Bは、板状部21Bおよび接続部22Bを貫通する貫通孔を有していない点で、正極側の外部端子20Aと異なっている。
電池蓋12の上面側の絶縁部材2は、例えばポリプロピレン(PP)等の絶縁性を有する樹脂材料によって製作され、外部端子20A,20Bの板状部21A,21Bの周側面を覆う縁部2aと、板状部21A,21Bの底面および電池蓋12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、板状部21A,21Bの周側面を覆うことで、板状部21A,21Bと電池蓋12また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,20Bの板状部21A,21Bと電池蓋12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、電池蓋12の上面に設けられた凹部に係合する凸部2cと、外部端子20A,20Bの接続部22A,22Bを挿通させる開口2dとが設けられている。電池蓋12に向けて膨出させた凸部2cの内側の凹部には、ボルト24A,24Bの頭部が収容される。
ガスケット4は、円環状の絶縁部材であり、例えば、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)等の絶縁性を有する樹脂によって製作されている。ガスケット4は、外部端子20A,20Bの接続部22A,22Bを挿通させる電池蓋12の貫通孔の縁部に係合され、電池蓋12の貫通孔を封止すると共に、電池蓋12と外部端子20A,20Bの接続部22A,22Bとの間を絶縁する。
電池蓋12の下面側の絶縁部材3A,3Bは、例えばポリプロピレン(PP)等の絶縁性を有する樹脂材料によって製作されている。絶縁部材3A,3Bは、それぞれ、外部端子20A,20Bの接続部22A,22Bを挿通させる貫通孔を有している。正極側の絶縁部材3Aは、開口が形成された板状の部分の下面側に、電流遮断機構60を配置するための空間を形成する柱状部3aを有している。負極側の絶縁部材3Bは、柱状部を有さない板状に形成されている。
ダイヤフラム5は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等、正極側の外部端子20Aおよび集電板30Aと同様の材料によって製作された平面形状が円形、楕円形、長円形、またはレーストラック形状の部材である。ダイヤフラム5は、電池容器10の内方を向く凸形状を有する椀形の形状に形成されている。ダイヤフラム5は、例えば、レーザ溶接によって、周縁部が導電板6に接合され、頂部が正極側の集電板30Aの基部31Aに設けられた薄肉部33Aに接合され、集電板30Aとの間に溶接部を有している。
導電板6は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金等、正極の外部端子20Aおよび集電板30Aと同一の材料によって製作され、平面形状がダイヤフラム5に対応する形状に形成された板状の部材である。導電板6は、外部端子20Aの接続部22Aを挿通させる貫通孔を有している。
本実施形態の電流遮断機構60は、構成要素として、ダイヤフラム5と、集電板30Aの基部31Aの薄肉部33Aと、を備えている。また、詳細は後述するが、電流遮断機構60は、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間の溶接部の周囲で、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間に配置される絶縁部材を備える。
図5は、図4に示す蓋組立体50の負極側の構成を示す断面図であり、(a)は組立前、(b)は組立後を示す、電池蓋12の長手方向に沿う断面図である。
以下、電流遮断機構60を有さない蓋組立体50の負極側の各構成部材の組立手順について説明する。まず、電池蓋12の開口の位置に絶縁部材2の開口2dの位置を合せて、絶縁部材2を電池蓋12上に配置し、絶縁部材2の底部2bの凸部2cを電池蓋12の上面の凹部に係合させる。また、絶縁部材2の開口2dの内側にガスケット4を配置して、ガスケット4の筒状の部分を電池蓋12の開口に挿入し、ガスケット4のフランジ状の部分を電池蓋12の開口の周囲の凹部に係合させる。そして、絶縁部材2の凸部2cの内側の凹部に外部端子20Bのボルト24Bの頭部を配置する。
また、外部端子20Bの板状部21Bの貫通孔に下方からボルト24Bを通し、接続部22Bを絶縁部材2の開口2d、ガスケット4の貫通孔に通して、電池蓋12の貫通孔に通す。そして、絶縁部材3Bの開口に外部端子20Bの接続部22Bを通して、絶縁部材3Bを電池蓋12の下面側に配置する。さらに、集電板30Bの基部31Bの貫通孔に外部端子20Bの接続部22Bを通し、先端の中空の円筒状の部分を拡径させるように塑性変形させてかしめることで、かしめ部25Bを形成する。
これにより、かしめ部25Bと集電板30Bの基部31Bとが導通接触して外部端子20Bと集電板30Bとが導通接触して電気的に接続され、集電板30Bの基部31Bが接続部22Bの段差部とかしめ部25Bとの間に挟持される。そして、外部端子20Bと集電板30Bは、絶縁部材2,3B、ガスケット4によって電池蓋12に対して電気的に絶縁された状態で、電池蓋12に一体的に組み付けられる。
図6および図7は、図4に示す蓋組立体50の正極側の構成を示す電池蓋12の長手方向に沿う断面図である。図6(a)は正極側の構成の組立前、図6(b)は正極側の構成の組立の第1段階を示す断面図である。同様に、図7(a)は、正極側の構成の組立の第2段階、図7(b)は正極側の構成の組立後を示す断面図である。
以下、電流遮断機構60を有する蓋組立体50の正極側の各構成部材の組立手順について説明する。まず、電池蓋12の開口の位置に絶縁部材2の開口2dの位置を合せて、絶縁部材2を電池蓋12上に配置し、絶縁部材2の底部2bの凸部2cを電池蓋12の上面の凹部に係合させる。また、絶縁部材2の開口2dの内側にガスケット4を配置して、ガスケット4の筒状の部分を電池蓋12の開口に挿入し、ガスケット4のフランジ状の部分を電池蓋12の開口の周囲の凹部に係合させる。そして、絶縁部材2の凸部2cの内側の凹部に外部端子20Aのボルト24Aの頭部を配置する。
また、外部端子20Aの板状部21Aの貫通孔に下方からボルト24Aを通し、接続部22Aを絶縁部材2の開口2d、ガスケット4の貫通孔を通して、電池蓋12の貫通孔に通す。そして、絶縁部材3Aの開口に外部端子20Aの接続部22Aを通して、絶縁部材3Aを電池蓋12の下面側に配置する。さらに、導電板6の貫通孔に外部端子20Aの接続部22Aを通し、先端の中空の円筒状の部分を拡径させるように塑性変形させてかしめることで、かしめ部25Aを形成する。
これにより、かしめ部25Aと導電板6とが導通接触して外部端子20Aと導電板6が電気的に接続され、導電板6が接続部22Aの段差部とかしめ部25Aとの間に挟持される。そして、外部端子20Aと導電板6は、絶縁部材2,3A、ガスケット4によって電池蓋12に対して電気的に絶縁された状態で、電池蓋12に一体的に組み付けられる。
次に、導電板6の下面すなわち電池容器10の内方側の面に形成された環状溝6aにダイヤフラム5の縁部を係合させて、例えば、レーザ溶接によって、ダイヤフラム5の縁部を導電板6の環状溝6aに接合する。これにより、ダイヤフラム5の縁部と導電板6との間が封止されてダイヤフラム5が導電板6に支持固定されると共に、ダイヤフラム5と導電板6とが導通接続され、ダイヤフラム5が導電板6を介して外部端子20Aに導通接続される。
次に、集電板30Aの基部31Aを、例えば、接着剤、熱溶着、ネジ、リベット等により絶縁部材3Aに接合する。また、ダイヤフラム5の頂部の凸部5aを集電板30Aの基部31Aの薄肉部33Aに当接させて、例えば、レーザ溶接によってダイヤフラム5と薄肉部33Aとを溶接する。これにより、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間に溶接部WPが形成され、ダイヤフラム5と集電板30Aとが導通接続される。そして、集電板30Aと外部端子20Aとが、ダイヤフラム5および導電板6を介して導通接続される。
前述のように、本実施形態では、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間に溶接部WPを形成する際に、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間を絶縁する絶縁部材は、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間に配置されていない。また、集電板30Aを支持固定する絶縁部材3Aの柱状部3aは、溶接部WPから十分に離れた位置に配置され、溶接部WPを形成する際の熱の影響を受けることが防止されている。
以上により、集電板30Aの薄肉部33Aと、ダイヤフラム5と、導電板6とを備える電流遮断機構60が構成され、図4に示す各部材を備えた蓋組立体50が組み立てられる。この段階では、溶接部WPの周囲でダイヤフラム5と集電板30Aとの間に、絶縁部材70(図11参照)は配置されていない。電流遮断機構60は、外部端子20Aと電池容器10内の電極41に接続された集電板30Aとの間の電流経路に配置されている。
図8は、図4に示す蓋組立体50の組立後に電極群40を集電板30A,30Bに接合した状態を示す斜視図である。
集電板30A,30Bの接続端子部32A,32Bは、電極群40の厚さ方向における基部31A,31Bの両側から、図1および図2に示す電池容器10の最大面積の広側面10aに沿って電池容器10の底面10bに向けて延びる板状に形成されている。電極群40の捲回軸D方向の一端と他端で積層された正電極41の箔露出部41cと負電極42の箔露出部42cは、それぞれ電極群40の厚さ方向で二つに分けて束ねられている。電極群40の箔露出部41c,42cが束ねられた部分は、例えば超音波溶接によって、それぞれ、集電板30A,30Bの接続端子部32A,32Bに接合されている。
これにより、電池容器10内に収容される正電極41と、電池容器10の外部に配置される正極側の外部端子20Aとが、導電板6、ダイヤフラム5、および集電板30Aを介して導通接続される。同様に、電池容器10内に収容される負電極42と、電池容器10の外部に配置される負極側の外部端子20Bとが、集電板30Bを介して導通接続される。そして、電極群40が集電板30A,30Bによって蓋組立体50に支持固定される。
図9は、図8に示す電極群40を接合した蓋組立体50の下方で中央絶縁シート16Aを展開した状態を示す斜視図である。
中央絶縁シート16Aは、電極群40と集電板30A,30Bの周囲を覆う前述の絶縁シート16の一部であり、電極群40の捲回軸D方向において、電極群40の幅と同等の幅を有している。中央絶縁シート16Aは、一端が電極群40の一側で電池蓋12の近傍に配置され、中央部が電池缶11の底面に対向する電極群40の下端の湾曲部40bで折り返され、他端が電極群40の他側で電池蓋12の近傍に配置することができる長さを有している。中央絶縁シート16Aの厚さは、例えば、約0.1mm程度の厚さに形成することができる。
中央絶縁シート16Aの一端と他端には、それぞれ挿入片71が設けられている。本実施形態において、挿入片71は、中央絶縁シート16Aと同じ材料で一体に形成され、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間に挿入可能な面積および形状に形成されている。挿入片71は、中央絶縁シート16Aの一端と他端から、中央絶縁シート16Aの長さ方向に突出する矩形の舌片状に形成されている。
挿入片71は、突出方向と垂直な幅方向の中央部に、一方向が開放された凹状の切り欠きである隣接部72を有している。挿入片71の隣接部72は、中央絶縁シート16Aに隣接する基端部から突出方向の先端に向けて形成され、先端側が開放されている。詳細は後述するが、挿入片71は、電流遮断機構60を構成するダイヤフラム5と集電板30Aとの間に挿入されて、溶接部WPの側方に隣接配置される。
図10は、図9に示す中央絶縁シート16Aによって電極群40と集電板30A,30Bが覆われた状態の蓋組立体50を、端部絶縁シート16Bおよび電池缶11と共に示す斜視図である。
中央絶縁シート16Aは、一端が電極群40の一側で電池蓋12の近傍に配置され、中央部が電池缶11の底面に対向する電極群40の下端の湾曲部40bで折り返され、他端が電極群40の他側で電池蓋12の近傍に配置されている。中央絶縁シート16Aの一端と他端に設けられた一対の挿入片71は、それぞれダイヤフラム5と集電板30Aとの溶接部WPの周囲で、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間に挿入されている。
端部絶縁シート16Bは、電極群40と電池容器10の捲回軸D方向に垂直な狭側面10cとの間に配置される。また、端部絶縁シート16Bは、集電板30A,30Bの接続端子部32A,32Bと電池容器10の広側面10aとの間、および電極群40と電池容器10の底面10bとの間に配置される縁部を有するケース状に形成されている。これにより、電極群40を中央絶縁シート16Aで覆った状態で、電極群40の捲回軸D方向の端部に端部絶縁シート16Bを被せることで、電極群40および集電板30A,30Bと電池容器10との間に配置される絶縁シート16を形成することができる。
その後、蓋組立体50は、絶縁シート16によって覆われた電極群40および集電板30A,30Bが上部開口11aから電池缶11内に挿入され、電池蓋12によって電池缶11の上部開口11aを閉塞した状態になる。この状態で、例えば、レーザ溶接によって電池蓋12の全周を電池缶11の上部開口11aに接合することで、絶縁シート16によって覆われた電極群40および集電板30A,30Bが電池容器10の内部に収容される。その後、電池蓋12の注液口14から電解液を注入し、注液口14に注液栓15を溶接して注液口14を封止することで、図1に示す二次電池100が製作される。
図11(a)は、図9に示す挿入片71を配置した電流遮断機構60近傍の断面図である。図11(b)は、図11(a)のb−b線に沿う断面における平面図である。
一対の挿入片71は、それぞれダイヤフラム5と集電板30Aの基部31Aとの間に挿入されて、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間の溶接部WPの側方に隣接配置されている。この一対の挿入片71によって、溶接部WPの周囲でダイヤフラム5と集電板30Aとの間に配置される絶縁部材70が構成されている。すなわち、電流遮断機構60は、溶接部WPの周囲でダイヤフラム5と集電板30Aとの間に配置される絶縁部材70を備えている。また、絶縁部材70は、ダイヤフラム5と集電板30Aの基部31Aとの間に挿入されて溶接部WPの側方に隣接配置される二つの挿入片71を備えている。なお、詳細は後述するが挿入片71は、溶接部WPの側方に三つ以上、隣接配置してもよい。
図11(b)に示すように、複数の挿入片71、本実施形態では二つの挿入片71は、それぞれ溶接部WPの側方を通過するように挿入され、溶接部WPを囲むように隣接配置されている。そして、溶接部WPは、二つの挿入片71間に形成された絶縁部材70の開口A内に配置されている。これにより、二つの挿入片71からなる絶縁部材70は、溶接部WPの外縁を全周に亘って隙間なく囲むと共に、溶接部WPの周囲でダイヤフラム5と集電板30Aとの間に配置されている。
絶縁部材70を構成する各々の挿入片71は、溶接部WPに隣接する隣接部72を有している。本実施形態において、隣接部72は、一方向が開放された凹状の切り欠きである。挿入片71は、ダイヤフラム5と集電板30Aの基部31Aとの間に挿入する際に、電池容器10の厚さ方向すなわち長方形板状の電池蓋12の短手方向外側から、溶接部WPに向けて電池蓋12の短手方向に差し込むようにして挿入する。
そのため、挿入片71の隣接部72は、電池蓋12の短手方向である挿入方向の前方が開放された凹状の切り欠きとして形成されている。なお、本実施形態の隣接部72は、各辺が直線状の矩形の切り欠きであるが、切り欠きの底部の形状は、溶接部WPの輪郭形状または集電板30Aに当接するダイヤフラム5の頂部の凸部5aの輪郭形状に沿う円弧状に形成してもよい。
また、本実施形態において、二つの挿入片71は、互いに重なり合う部分を有している。具体的には、挿入方向の前方が開放された凹状の切り欠きである隣接部72を有する二つの挿入片71は、電池蓋12の短手方向である挿入方向に交互に挿入され、凹状の隣接部72の底部がダイヤフラム5の凸部5aの外周側壁に当接し、溶接部WPに隣接している。これにより、矩形の切り欠きである隣接部72の両側、換言すると電池容器10の幅方向すなわち電池蓋12の長手方向において溶接部WPに隣接する部分で、二つの挿入片71が互いに重なり合っている。
以上のように、本実施形態の二次電池100は、外部端子20Aと電池容器10内の電極41に接続された集電板30Aとの間の電流経路に、電流遮断機構60を備えている。そして、電流遮断機構60は、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間の溶接部WPの周囲で、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間に、絶縁部材70を備えている。
以下、本実施形態の二次電池100の作用について説明する。
電流遮断機構60のダイヤフラム5は、導電板6を介して外部端子20Aに導通接続され、集電板30Aを介して正電極41に導通接続されることで、外部端子20Aと正電極41との間の電流経路の一部を構成している。ダイヤフラム5の電池容器10内方側の面は、電池容器10の内部空間に面し、ダイヤフラム5の電池容器10外方側の空間は、外部端子20Aの貫通孔23Aによって電池容器10の外部空間に連通している。また、ダイヤフラム5は、縁部が導電板6に封止溶接されることで、電池容器10の内部空間を外部空間から隔絶している。
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、電流遮断機構60を含む電流経路を流れる電流によって電極群40に蓄積する。また、二次電池100は、電極群40に蓄積した電力を、電流遮断機構60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、過昇温または外力による破損などによって電池容器10内のガス圧が上昇すると、ダイヤフラム5の電池容器10内方側の面に作用する圧力が、電池容器10外方側の面に作用する圧力よりも大きくなる。そして、電池容器10内部のガス圧が設定された圧力に達すると、ダイヤフラム5が集電板30Aから離れる方向に変形して集電板30Aの薄肉部33Aが破断する。
図12は、図11に示す電流遮断機構60が電流を遮断した状態を示す拡大断面図である。
電流遮断時に、ダイヤフラム5は、電池容器10外方に向けて座屈するように塑性変形し、ダイヤフラム5と集電板30Aの薄肉部33Aとの間の溶接部WPに電池容器10外方を向く力が作用して薄肉部33Aが破断する。これにより、ダイヤフラム5と集電板30Aとの接続が断たれ、外部端子20Aと電池容器10内の正電極41との間の電流経路が遮断される。
ここで、例えば前述の特許文献1に記載の従来の角形二次電池では、正極集電体の第1領域と反転板とを溶接すると、第2絶縁部材が溶接時の熱によって溶融する虞がある。この場合、電流遮断機構による電流の遮断時に、正極集電体と反転板との間の絶縁不良が生じる虞がある。
これに対し、本実施形態の二次電池100の電流遮断機構60は、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間の溶接部WPの周囲で、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間に、絶縁部材70を備えている。そして、この絶縁部材70は、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間に挿入されて溶接部WPの側方に隣接配置される複数の挿入片71を備えている。
そのため、二次電池100の製造時に、まず、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間に溶接部WPを形成し、その後、複数の挿入片71を順次、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間に挿入し、溶接部WPの側方に隣接配置し、溶接部WPの周囲で、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間に絶縁部材70を配置することができる。したがって、絶縁部材70が溶接部WPの形成時の熱の影響を受けることが回避される。
これにより、電流遮断機構60による電流遮断時に、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間を、絶縁部材70によって確実に絶縁することができる。そのため、電流遮断機構60による電流遮断時に、例えば、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間での火花放電を防止することができる。また、例えば、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間に電解液が存在するような場合でも、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間の絶縁性を向上させることができる。
図13は、図1に示す二次電池と、比較例の二次電池の電流遮断時の外部端子と電極との間を流れる電流の時間経過に伴う挙動を示すグラフである。
図13において、横軸は時間(sec)、縦軸は電流値(A)である。図13は、電流遮断機構60に最大で100Vの電圧が印加される条件における結果を示している。図13において、線L1は本実施形態の二次電池100の結果を示し、線L2は本実施形態の二次電池100から絶縁部材70を取り除いた比較例の二次電池の結果を示している。
グラフ中、電流値がステップ状に急激に低下している点で、電流遮断機構60が作動し、電流遮断が行われている。線L1で示す本実施形態の二次電池100では、電流遮断機構60による電流遮断後に絶縁部材70によって電流遮断が安定して行われているのに対し、線L2で示す絶縁部材70を取り除いた比較例の二次電池では、電流遮断機構60による電流遮断後に電流値が高止まりするだけでなく、電流値が増加して火花放電が発生している。
すなわち、本実施形態の二次電池100によれば、溶接の熱による影響によって前記従来の角形二次電池において起こり得る線L2に示すような現象を回避して、電流遮断機構60による電流の遮断時にダイヤフラム5と集電板30Aとの間の絶縁性を向上させることができる。
また、本実施形態の二次電池100では、複数の挿入片71は、それぞれ溶接部WPの側方を通過するように挿入され、溶接部WPを囲むように隣接配置される。そして、複数の挿入片71間に形成された絶縁部材70の開口A内に配置される。これにより、溶接部WPを形成した後に、個々の挿入片71を、順次、溶接部WPの側方を通過するように配置して溶接の熱による影響を回避し、溶接部WPにより近い位置で溶接部WPを取り囲む絶縁部材70を設置することができる。したがって、電流遮断機構60による電流の遮断時にダイヤフラム5と集電板30Aとの間の絶縁性を向上させることができる。
また、挿入片71は、溶接部WPに隣接する隣接部72を有している。そのため、挿入片71の隣接部72によって形成される絶縁部材70の開口Aを、溶接部WPのより近い位置に形成することができる。また、本実施形態の隣接部72は、一方向が開放された凹状の切り欠きである。そのため、挿入片71の挿入方向の前方から後方に隣接部72を形成し、溶接部WPが隣接部72の内側に配置されるように挿入片71を挿入することで、溶接部の3方を挿入片71によって囲むことができ、絶縁部材70の配置が容易になる。
また、本実施形態の挿入片71は、互いに重なり合う部分を有している。そのため、重なり合った部分において絶縁部材70を厚くしてより絶縁性を向上させることが可能になる。
また、本実施形態の絶縁部材70は、電極群40と電池容器10との間に配置される絶縁シート16と一体に形成されている。そのため、電極群40を絶縁シート16によって覆う工程で、挿入片71を溶接部WPの周囲でダイヤフラム5と集電板30Aとの間に挿入して絶縁部材70を形成することができ、絶縁部材70の組立を容易にして生産性を向上させることができる。また、本実施形態の挿入片71は、絶縁シート16が備える中央絶縁シート16Aに設けられているので、二次電池100の部品点数が増加することがない。
また、挿入片71は、中央絶縁シートの一端と他端に設けられている。そのため、中央絶縁シート16Aの一端を電極群40の一側で電池蓋12の近傍に配置する際に、一方の挿入片71をダイヤフラム5と集電板30Aとの間に挿入することができる。さらに、中央絶縁シート16Aの中央部を電池缶11の底面に対向する電極群40の下端で折り返し、他端を電極群40の他側で電池蓋12の近傍に配置する際に、他方の挿入片71をダイヤフラム5と集電板30Aとの間に挿入することができる。したがって、絶縁部材70の組立を容易にして、生産性を向上させることができる。
以上説明したように、本実施形態の二次電池100によれば、電流遮断機構60による電流の遮断時に、電池容器10外の外部端子20Aに接続されたダイヤフラム5と、電池容器10内の電極41に接続された集電板30Aとの間の絶縁性を向上させることができる。
[実施形態2]
次に、本発明の実施形態2について、図1から図11を援用し、図14を参照して説明する。図14は、本発明の実施形態2に係る二次電池の図11(b)に対応する平面図である。
本実施形態の二次電池は、絶縁部材70を構成する二つの挿入片71のうち、一方の挿入片71が中央絶縁シート16Aの一端に設けられ、他方の挿入片71が端部絶縁シート16Bに設けられている点で、前述の実施形態1の二次電池100と異なっている。本実施形態の二次電池のその他の点は、実施形態1の二次電池100と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して、説明は省略する。
本実施形態では、電極群40の周囲を中央絶縁シート16Aで覆う際に、一方の挿入片71を電池蓋12の短手方向に溶接部WPの側方を通過するように挿入することができる。また、電極群40の捲回軸D方向の端部を、端部絶縁シートで覆う際に、他方の挿入片71を電池蓋12の長手方向に溶接部WPの側方を通過するように挿入することができる。これにより、溶接部WPの周囲でダイヤフラム5と集電板30Aとの間に、開口Aを有する絶縁部材70配置される。
したがって、本実施形態の二次電池によれば、実施形態1の二次電池100と同様の効果が得られるだけでなく、異なる方向から挿入片71を挿入して絶縁部材70を形成することが可能になる。
[実施形態3]
次に、本発明の実施形態3について、図1から図11を援用し、図15を参照して説明する。図15は、本発明の実施形態3に係る二次電池の図2に対応する分解斜視図である。
本実施形態の二次電池は、絶縁部材70を構成する二つの挿入片71が、絶縁シート16とは別の部材として設けられている点で、前述の実施形態1の二次電池100と異なっている。本実施形態の二次電池のその他の点は、実施形態1の二次電池100と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して、説明は省略する。
本実施形態の二次電池によれば、実施形態1の二次電池100と同様の効果を得られるだけでなく、挿入片71の材質、厚さを絶縁シート16と異ならせ、ダイヤフラム5と集電板30Aとの間の絶縁に適した材質、厚さにすることが容易になる。また、挿入片71の挿入をより容易にすることが可能になる。なお、挿入片71は、電池蓋12の短手方向すなわち電池容器10の厚さ方向において、一端に設けられた凹状の隣接部72がダイヤフラム5の凸部5aに係合し、他端が電池容器10または絶縁シート16と略隙間なく配置されるため、挿入片71が電池容器10内で脱落することはない。
[実施形態4]
次に、本発明の実施形態4について、図1から図11を援用し、図16を参照して説明する。図16(a)は、本発明の実施形態4に係る二次電池が備える絶縁部材70Aの平面図である。図16(b)から図16(d)は、図16(a)に示す絶縁部材70Aの変形例の絶縁部材70B,70C,70Dを示す平面図である。
本実施形態の二次電池は、絶縁部材70Aを構成する二つの挿入片71Aの一端が溶接部WPの一側で互いに連結され、二つの挿入片71Aの他端が溶接部WPの他側で互いに隣接配置される点と、隣接部72Aが円弧状の切り欠きである点で、実施形態1の二次電池100と異なっている。その他の点は同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明は省略する。
図16(a)に示すように、絶縁部材70Aは、一部材によって形成されている。絶縁部材70Aは、実施形態1または実施形態2の絶縁部材70と同様に絶縁シート16と一体に設けてもよく、実施形態3の絶縁部材70と同様に絶縁シート16と別部材としてもよい。ただし、二つの挿入片71Aを絶縁シート16と一体に設ける場合には、二つの挿入片71Aが連結された端部を絶縁シート16に連結する。この場合、絶縁部材70Aの挿入片71Aは、中央絶縁シート16Aと端部絶縁シート16Bのいずれか一方に設けることができる。
絶縁部材70Aは、例えば、絶縁シート16と同様の材料によって製作され、二つの挿入片71Aの互いに隣接配置された端部を溶接部WPの幅以上の距離に離間させる可撓性を有している。これにより、互いに隣接配置された二つの挿入片71Aの端部の間の切れ目を開いて通路を形成し、その通路に溶接部WPおよびダイヤフラム5の凸部5aを通して、絶縁部材70Aを溶接部WPの周囲でダイヤフラム5と集電板30Aとの間に配置することができる。したがって、本実施形態の二次電池によれば、実施形態1の二次電池100と同様の効果を得ることができる。
また、挿入片71Aは、円弧状の隣接部72Aを有していることで、絶縁部材70Aの開口Aが円形になる。これにより、外周形状が円形の溶接部WPまたはダイヤフラム5の凸部5aと、絶縁部材70Aとの間の隙間を最小限にすることができる。
図16(b)に示す変形例の絶縁部材70Bは、挿入片71Bが備える隣接部72Bが、一方向が開放された凹状の切り欠きとされている。図16(c)に示す変形例の絶縁部材70Cでは、一方の挿入片71Cが備える隣接部72Cは直線状に形成され、他方の挿入片71Dが備える隣接部72Dは一方向が開放された凹状の切り欠きとされている。図16(d)に示す変形例の絶縁部材70Dは、挿入片71Eが備える隣接部72Eは、互いに垂直な二方向が開放されたL字形の矩形の切り欠きとされている。
変形例の絶縁部材70B,70C,70Dによれば、実施例4の絶縁部材70Aと同様の効果を得られるだけでなく、開口Aを矩形にすることができる。また、二次電池100に挿入する際の障害物の位置等に応じて、絶縁部材70B,70C,70Dを適宜選択することができる。
図17は、本発明の各実施形態に係る二次電池が備える絶縁部材70,70A,70B,70C,70Dの変形例を示す平面図である。各変形例の絶縁部材70E,70F,70G,70H,70I,70Jは、絶縁シート16と一体に形成してもよいし、絶縁シート16と別体として形成してもよい。
図17(a)に示す絶縁部材70Eは、二つの挿入片71,71F間に形成される矩形の開口Aを備えている。一方の挿入片71の隣接部72は、一方向が開放された凹状の切り欠きであり、他方の挿入片71Fの隣接部72Fは、直線状である。二つの挿入片71,71Fは、それぞれ、電池蓋12の短手方向に挿入される。このような構成により、絶縁部材70Eの製造を容易にすることができ、材料の使用量を削減することができ、さらに絶縁部材70Eの配置を容易にすることが可能になる。
図17(b)に示す絶縁部材70Fは、二つの挿入片71G間に形成される矩形の開口Aを備えている。挿入片71Gは、互いに垂直な二方向が開放された矩形の切り欠きである隣接部72Gを備えている。挿入片71Gは、電池蓋12の短手方向に挿入される。このような構成により、挿入片71Gを挿入して位置合わせすることが容易になり、二次電池100の生産性を向上させることができる。また、材料の使用量を削減することができる。
図17(c)に示す絶縁部材70Gは、二つの挿入片71,71F間に形成される矩形の開口Aを備えている。一方の挿入片71の隣接部72は、一方向が開放された凹状の切り欠きであり、他方の挿入片71Fの隣接部72Fは、直線状である。一方の挿入片71は、電池蓋12の長手方向に挿入され、他方の71Fは、電池蓋12の短手方向に挿入される。このような構成により、絶縁部材70Eの製造を容易にすることができ、材料の使用量を削減することができ、さらに絶縁部材70Eの配置を容易にすることが可能になる。
図17(d)に示す絶縁部材70Hは、二つの挿入片71G間に形成される矩形の開口Aを備えている。挿入片71Gは、互いに垂直な二方向が開放された矩形の切り欠きである隣接部72Gを備えている。一方の挿入片71Gは、電池蓋12の長手方向に挿入され、他方の挿入片71Gは、電池蓋12の短手方向に挿入される。このような構成により、挿入片71Gを挿入して位置合わせすることが容易になり、二次電池100の生産性を向上させることができる。また、材料の使用量を削減することができる。
図17(e)に示す絶縁部材70Iは、分離可能な四つの挿入片71Fを備え、これらの間に形成される矩形の開口Aを備えている。挿入片71Fは長方形の短冊状に形成され、隣接部72Fは直線状に形成されている。挿入片71Fは電池蓋12の長手方向と短手方向において、それぞれ溶接部WPの両側に配置されている。これにより、各挿入片71Fを順次適切な方向から挿入することができ、障害物を回避することが容易になる。なお、挿入片71Fを5つ以上配置して、開口Aを多角形にしてもよい。
図17(f)に示す絶縁部材70Jは、分離可能な三つの挿入片71F,71H,71Hを備え、これらの間に形成される三角形の開口Aを備えている。各挿入片71F,71Hの隣接部72F,72Hは、直線状に形成されている。また、挿入片71Hは、三角形に形成されている。このような構成により、挿入片71Hを先細状にして挿入を容易にすることができる。
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、椀形の凸形状を有するダイヤフラムについて説明したが、ダイヤフラムは平板状であってもよい。
5…ダイヤフラム、10…電池容器、10a…広側面(捲回軸に平行な側面)10c…狭側面(捲回軸に垂直な側面)
11…電池缶、12…電池蓋、16…絶縁シート、16A…中央絶縁シート、16B…端部絶縁シート、20A…外部端子、30A…集電板、40…電極群、41…電極(正電極)、60…電流遮断機構、70,70A〜70J…絶縁部材、71,71A〜71H…挿入片、72,72A〜72H…隣接部、100…二次電池、A…開口、D…捲回軸、WP…溶接部

Claims (14)

  1. 外部端子と電池容器内の電極に接続された集電板との間の電流経路に電流遮断機構を備えた二次電池であって、
    前記電流遮断機構は、前記外部端子に接続されると共に前記集電板との間に溶接部を有するダイヤフラムと、前記溶接部の周囲で前記ダイヤフラムと前記集電板との間に配置される絶縁部材とを備え、
    前記絶縁部材は、前記ダイヤフラムと前記集電板との間に挿入されて前記溶接部の側方に隣接配置される複数の挿入片を備え
    複数の前記挿入片は、それぞれ前記溶接部の側方を通過するように挿入され、前記溶接部を囲むように隣接配置され、
    前記溶接部は、複数の前記挿入片間に形成された前記絶縁部材の開口内に配置されることを特徴とする二次電池。
  2. 前記挿入片は、前記溶接部に隣接する隣接部を有することを特徴とする請求項に記載の二次電池。
  3. 前記隣接部は、一方向が開放された凹状の切り欠きであることを特徴とする請求項に記載の二次電池。
  4. 前記隣接部は、互いに垂直な二方向が開放された矩形の切り欠きであることを特徴とする求項に記載の二次電池。
  5. 前記絶縁部材は、二つの前記挿入片間に形成される矩形の前記開口を備え、
    一方の前記挿入片の前記隣接部は、一方向が開放された凹状の切り欠きであり、
    他方の前記挿入片の前記隣接部は、直線状であることを特徴とする請求項に記載の二次電池。
  6. 前記隣接部は、円弧状の切り欠きであることを特徴とする請求項に記載の二次電池。
  7. 前記絶縁部材は、分離可能な少なくとも三つの前記挿入片を備え、
    個々の前記挿入片の前記隣接部は、直線状に形成されていることを特徴とする請求項に記載の二次電池。
  8. 外部端子と電池容器内の電極に接続された集電板との間の電流経路に電流遮断機構を備えた二次電池であって、
    前記電流遮断機構は、前記外部端子に接続されると共に前記集電板との間に溶接部を有するダイヤフラムと、前記溶接部の周囲で前記ダイヤフラムと前記集電板との間に配置される絶縁部材とを備え、
    前記絶縁部材は、前記ダイヤフラムと前記集電板との間に挿入されて前記溶接部の側方に隣接配置される複数の挿入片を備え、
    前記絶縁部材は、二つの前記挿入片を備え、
    二つの前記挿入片は、一端が前記溶接部の一側で互いに連結され、他端が前記溶接部の他側で互いに隣接配置されることを特徴とする二次電池。
  9. 前記絶縁部材は、二つの前記挿入片の互いに隣接配置された端部を前記溶接部の幅以上の距離に離間させる可撓性を有することを特徴とする請求項に記載の二次電池。
  10. 外部端子と電池容器内の電極に接続された集電板との間の電流経路に電流遮断機構を備えた二次電池であって、
    前記電流遮断機構は、前記外部端子に接続されると共に前記集電板との間に溶接部を有するダイヤフラムと、前記溶接部の周囲で前記ダイヤフラムと前記集電板との間に配置される絶縁部材とを備え、
    前記絶縁部材は、前記ダイヤフラムと前記集電板との間に挿入されて前記溶接部の側方に隣接配置される複数の挿入片を備え、
    セパレータを介して積層させた前記電極を捲回した電極群と、該電極群と前記電池容器との間に配置される絶縁シートと、を備え、
    前記絶縁部材は、前記絶縁シートと一体に形成されていることを特徴とする二次電池。
  11. 前記電池容器は、上部が開放された有底角筒状の電池缶と、該電池缶の上部開口を閉塞する長方形板状の電池蓋とを備え、
    前記電極群は、捲回軸方向が前記電池蓋の長手方向と平行に前記電池容器に収容され、
    前記絶縁シートは、前記電極群と前記電池容器の前記捲回軸方向に平行な側面との間に配置される中央絶縁シートと、前記電極群と前記電池容器の前記捲回軸方向に垂直な側面との間に配置される端部絶縁シートと、を備え、
    前記絶縁部材の前記挿入片は、前記中央絶縁シートと前記端部絶縁シートの少なくとも一方に設けられることを特徴とする請求項10に記載の二次電池。
  12. 前記中央絶縁シートは、一端が前記電極群の一側で前記電池蓋の近傍に配置され、中央部が前記電池缶の底面に対向する前記電極群の下端で折り返されて、他端が前記電極群の他側で前記電池蓋の近傍に配置され、
    前記絶縁部材の前記挿入片は、前記中央絶縁シートの前記一端と前記他端の少なくとも一方に設けられることを特徴とする請求項11に記載の二次電池。
  13. 前記絶縁部材の前記挿入片は、前記端部絶縁シートに設けられることを特徴とする請求項11または請求項12に記載の二次電池。
  14. 前記挿入片は、互いに重なり合う部分を有することを特徴とする請求項1、請求項8または請求項10に記載の二次電池。
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