JP6456802B2 - 電流遮断装置とそれを用いた蓄電装置 - Google Patents

Description

本明細書に開示の技術は、電流遮断装置とそれを用いた蓄電装置に関する。

特許文献１に開示の蓄電装置は、ケース内の圧力が上昇したときに、通電経路を遮断する電流遮断装置を有している。電流遮断装置は、ケース内の発電要素と電気的に接続された集電体と、集電体と電極端子とを電気的に接続する感圧部材と、集電体を支持するホルダとを有している。ケース内の圧力が上昇すると、感圧部材が変形して、電極端子と発電要素との電気的接続が遮断される。集電体は、熱カシメ処理によってホルダに固定されている。

特開２０１３−２２５５００号公報

特許文献１の蓄電装置では、集電体として用いられる通電板を熱カシメ処理によってホルダに固定するため、通電板をホルダに固定するための部材が不要となり、その構成を簡易にすることができる。しかしながら、通電板とホルダとを熱カシメ処理によって固定すると、熱カシメ処理時の熱が感圧部材（いわゆる変形板）に伝わり、感圧部材の作動圧力が変化する虞がある。本明細書は、簡易な構造でありながら、変形板の作動圧力の変化を抑制することができる技術を開示する。

本明細書に開示する電流遮断装置は、ケース内に収容されている。電流遮断装置は、ケースに収容された電極組立体と、ケースに設けられた正極又は負極の端子とを電気的に接続し、ケースの内圧が所定値を超えて上昇したときに電極組立体と端子とを電気的に接続する通電経路を遮断する。電流遮断装置は、通電板と、第１変形板と、絶縁性の第１ホルダと、絶縁性の第２ホルダとを備える。通電板は、電極組立体に電気的に接続されている。第１変形板は、端子に電気的に接続されていると共に、通電板の一方の側に、通電板に対向して配置される。第１ホルダは、通電板の一方の側に配置される。第２ホルダは、通電板の他方の側に配置され、第１ホルダに連結される。第１変形板は、電極組立体と端子とが導通しているときは通電板と通電板の中央部において当接した状態で電気的に接続しており、電極組立体と端子とが非導通のときは通電板から離間した状態で通電板と電気的に非接続である。通電板は、第１ホルダと第２ホルダとが連結されることで、第１ホルダと第２ホルダの間に保持されている。なお、上記の「第１ホルダは、通電板の一方の側に配置される」とは、第１ホルダと第２ホルダとを連結する際に、第１ホルダが通電板に対して一方の側に配置されることを意味している。このため、第１ホルダと第２ホルダを連結した後に、第１ホルダの全体が通電板の一方の側に配置されることまでを意味するものではなく、第１ホルダの一部が通電板に対して他方の側に位置していてもよい。また、上記の「第２ホルダは、通電板の他方の側に配置される」についても同様である。

上記の電流遮断装置では、第１ホルダと第２ホルダとが連結されることで、通電板が第１ホルダと第２ホルダの間に保持される。このため、電流遮断装置の構造を簡易なものとすることができる。また、第１ホルダと第２ホルダを連結するだけでよいため、熱カシメ処理を不要とすることができ、熱により第１変形板の作動圧力が変化することを抑制することができる。

また、本明細書は、上記の電流遮断装置を備えた蓄電装置を開示する。また、上記の蓄電装置は、二次電池であってもよい。この構成によると、電流が端子間を適切に流れることができる。

本明細書が開示する技術の詳細、及び、さらなる改良は、発明を実施するための形態、及び、実施例にて詳しく説明する。

実施例１の蓄電装置の縦断面図。 図１の二点鎖線部２００の部分拡大図。 第１ホルダと第２ホルダの連結前の第１ホルダの下端部近傍の部分拡大図。 第１ホルダと第２ホルダの連結前の第２ホルダの外周部近傍の部分拡大図。 実施例２の蓄電装置の負極端子近傍の部分拡大図。 実施例３の蓄電装置の負極端子近傍の部分拡大図。 実施例４の蓄電装置の負極端子近傍の部分拡大図であり、電流遮断装置が動作していない状態を示す。 実施例４の蓄電装置の負極端子近傍の部分拡大図であり、電流遮断装置が動作した状態を示す。 実施例５の蓄電装置の負極端子近傍の部分拡大図。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

（特徴１） 本明細書に開示する電流遮断装置では、第１ホルダと第２ホルダの一方が雌ねじを有しており、第１ホルダと第２ホルダの他方が、雌ねじと対応する位置に雄ねじを有していてもよい。雄ねじが雌ねじに螺合することにより、通電板が第１ホルダと第２ホルダの間に保持されてもよい。この構成によると、第１ホルダと第２ホルダを熱カシメ処理を用いずに適切に連結でき、通電板を両者の間に安定して保持することができる。

（特徴２） 本明細書に開示する電流遮断装置では、通電板の他方の側に位置する面が、電極組立体の一部と間隔をおいて対向していてもよい。第２ホルダの最も電極組立体側に位置する部分は、通電板の最も電極組立体側に位置する部分よりも電極組立体側に位置していてもよい。この構成によると、通電板が電極組立体と干渉（接触）することを抑制できる。

（特徴３） 本明細書に開示する電流遮断装置では、第２ホルダが、通電板の他方の側の面を覆っており、かつ、第２ホルダの一方の側の面から他方の側の面までを貫通する通気孔を有していてもよい。この構成によると、通電板が電極組立体と干渉（接触）することをより確実に抑制できると共に、通電板と第２ホルダとの間の空間の圧力を、通気孔を介して、電流遮断装置の外部の空間（即ち、ケース内の空間）の圧力と同一に保つことができる。

（特徴４） 本明細書に開示する電流遮断装置では、通電板に対して他方の側に配置されているとともに、通電板の中央部に向かって突出している突起が設けられている第２変形板をさらに備えていてもよい。第２変形板は、電極組立体と端子とが導通しているときは突起が第１位置に位置して通電板と第１変形板とが当接している第１状態と、電極組立体と端子とが非導通のときは突起が第１位置から通電板側の第２位置に移動して通電板と第１変形板とを離間させる第２状態とに切り替えられてもよい。

（特徴５） 本明細書に開示する電流遮断装置では、第２変形板の他方の側の面が、電極組立体の一部と間隔をおいて対向していてもよい。第２ホルダの最も電極組立体側となる部分は、第２変形板の最も電極組立体側に位置する部分よりも電極組立体側に位置していてもよい。この構成によると、第２変形板が電極組立体と干渉（接触）することを抑制できる。

（特徴６） 本明細書に開示する電流遮断装置では、第２ホルダが、第２変形板の他方の側の面を覆っており、かつ、第２ホルダの一方の側の面から他方の側の面までを貫通する通気孔を有していてもよい。この構成によると、第２変形板が電極組立体と干渉（接触）することをより確実に抑制できると共に、第２変形板と第２ホルダとの間の空間の圧力を、通気孔を介して、電流遮断装置の外部の空間（即ち、ケース内の空間）の圧力と同一に保つことができる。

以下、図１、図２を参照して実施例１の蓄電装置１００について説明する。蓄電装置１００は、二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池である。図１に示すように、蓄電装置１００は、ケース１と、ケース１に収容された電極組立体３と、ケース１に固定された端子５、７とを備えている。電極組立体３と端子５、７とは電気的に接続されている。また、蓄電装置１００は、電極組立体３と端子７との間に配置された電流遮断装置１０を備えている。ケース１の内部は、電解液が注入されており、電極組立体３は、電解液に浸漬している。

ケース１は、金属製であり、略直方体形状の箱型部材である。ケース１は、本体１１１と、本体１１１に固定された蓋部１１２とを備えている。蓋部１１２は、本体１１１の上部を覆っている。蓋部１１２には、開口部１１、１３が形成されている。端子５は、開口部１１を介してケース１の内外に通じており、端子７は、開口部１３を介してケース１の内外に通じている。

電極組立体３は、正極シートと、負極シートと、正極シートと負極シートとの間に配置されたセパレータとを備えている。電極組立体３は、複数の正極シート、複数の負極シート及び複数のセパレータが積層されて構成されている。正極シート及び負極シートは、集電部材と、集電部材上に形成されている活物質層とを備えている。集電部材としては、正極シートに用いられるものは例えばアルミ箔であり、負極シートに用いられるものは例えば銅箔である。また、電極組立体３は、正極集電タブ４１及び負極集電タブ４２を備えている。正極集電タブ４１は、正極シートの上端部に形成されている。負極集電タブ４２は、負極シートの上端部に形成されている。正極集電タブ４１及び負極集電タブ４２は、電極組立体３の上方に突出している。正極集電タブ４１は正極リード４３に固定されている。負極集電タブ４２は負極リード４４に固定されている。

正極リード４３は、正極集電タブ４１と端子５とに接続されている。正極リード４３を介して、正極集電タブ４１と端子５とが電気的に接続されている。正極リード４３とケース１の蓋部１１２との間には、絶縁部材７２が配置されている。絶縁部材７２は、正極リード４３と蓋部１１２とを絶縁している。

負極リード４４は、負極集電タブ４２と接続端子４６とに接続されている。接続端子４６は、電流遮断装置１０を介して端子７に電気的に接続されている。よって、負極リード４４、接続端子４６及び電流遮断装置１０を介して、負極集電タブ４２と端子７とが電気的に接続されている。これにより、電極組立体３と端子７とを接続する通電経路が形成されている。電流遮断装置１０は、この通電経路を遮断可能である。電流遮断装置１０の構成については後述する。負極リード４４とケース１の蓋部１１２との間には、絶縁部材７３が配置されている。絶縁部材７３は、負極リード４４と蓋部１１２とを絶縁している。

ケース１の蓋部１１２の上面には、樹脂製のガスケット６２、６３が配置されている。ガスケット６２、は端子５に固定されている。ガスケット６２の上面には、平板状の外部端子６０が配置されている。外部端子６０には、貫通孔６０ａが形成されている。貫通孔６０ａは、上面側に比べ、下面側のサイズが大きくなっている。ガスケット６２は、蓋部１１２と外部端子６０を絶縁している。ボルト６４が、貫通孔６０ａを通過している。具体的には、ボルト６４の頭部が、貫通孔６０ａ内に収容されている。また、ボルト６４の軸部が、貫通孔６０ａを通って外部端子６０の上方に突出している。端子５、外部端子６０及びボルト６４は、互いに電気的に接続されており、正極端子を構成している。ガスケット６３は、端子７に固定されている。ガスケット６３の上面には、平板状の外部端子６１が配置されている。外部端子６１には外部端子６０の貫通孔６０ａと同様の貫通孔が形成されており、貫通孔内にボルト６５の頭部が収容され、ボルト６５の軸部が貫通孔を通って外部端子６１の上方に突出している。ガスケット６３、外部端子６１及びボルト６５の構成は、上述したガスケット６２、外部端子６０及びボルト６４の構成と同様である。端子７、外部端子６１及びボルト６５は、互いに電気的に接続されており、負極端子を構成している。

ここで、図２を参照して端子７について説明する。図２に示すように、端子７は、ケース１にカシメ固定されている。端子７は、円筒部１４、基底部１５及び固定部１６を備えている。円筒部１４は開口部１３に挿通されている。円筒部１４には貫通孔１４ａが形成されている。基底部１５は環状に形成されている。基底部１５は円筒部１４の下端部に位置しており、ケース１の内部に配置されている。基底部１５には、凹所１５ａが形成されている。凹所１５ａは貫通孔１４ａと連通しており、凹所１５ａ内は大気圧に保たれる。固定部１６は環状に形成されている。固定部１６は円筒部１４の上端部に位置しており、ケース１の外部に配置されている。端子７は、固定部１６によりケース１の蓋部１１２に固定されている。

ケース１の蓋部１１２と端子７との間には、シール部材１９が配置されている。シール部材１９は環状であり、端子７の円筒部１４を一巡している。シール部材１９は、蓋部１１２の下面及び開口部１３の内周面と、端子７の基底部１５及び円筒部１４に当接しており、これにより、ケース１の内外をシールしている。シール部材１９は、絶縁性及び耐電解液性を有する材料（本実施例ではパーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ））によって形成されている。蓋部１１２と端子７とは、シール部材１９によって絶縁されている。なお、シール部材１９の材料はこれに限られず、例えば、エチレン−プロピレン系ゴム（ＥＰＭ）であってもよい。

次に、電流遮断装置１０について説明する。図２に示すように、電流遮断装置１０は、変形板３０と、通電板２０と、第１ホルダ７６と、第２ホルダ８４を備えている。変形板３０は、下方に凸となった円形の導電性のダイアフラムであり、通電板２０の上方に、通電板２０に対向して配置されている。変形板３０は、例えば銅によって形成される。変形板３０は、中央部３２と外周部３１を有している。変形板３０の中央部３２は通電板２０と接続されている。変形板３０の外周部３１は、端子７の基底部１５の外周部と接続されている。即ち、変形板３０は端子７に電気的に接続されている。基底部１５の凹所１５ａは変形板３０により覆われている。凹所１５ａ内は大気圧に保たれているため、変形板３０の上面には大気圧が作用する。なお、変形板３０は、「第１変形板」の一例に相当し、通電板２０の上方は、「通電板の一方の側」の一例に相当する。

通電板２０は、導電性を有する平坦な金属部材であり、例えば銅によって形成される。通電板２０は、平面視において変形板３０よりも大径である円形状に形成されており、変形板３０の下方、かつ、電極組立体３の一部３ａ（図１参照）の上方に配置されている。即ち、通電板２０の下面は、電極組立体３の一部３ａと間隔をおいて対向している（図１参照）。通電板２０には接続端子４６が接続されている。即ち、通電板２０は、接続端子４６及び負極リード４４を介して電極組立体３に電気的に接続されている。通電板２０は、中央部２２と外周部２１を有している。外周部２１は、通電板２０の半径方向において、後述の通気孔２０ｂより外周側に位置している。通電板２０の下面には溝部２０ａが形成されている。溝部２０ａは中央部２２の周囲に形成されており、溝部２０ａの内側で通電板２０の中央部２２と変形板３０の中央部３２とが接続されている。溝部２０ａが形成された位置における通電板２０の機械的強度は、溝部２０ａ以外の位置における通電板２０の機械的強度よりも低い。通電板２０には通気孔２０ｂが形成されている。通気孔２０ｂは、変形板３０と通電板２０との間の空間５０と、通電板２０と第２ホルダ８４との間の空間５２を連通させている。変形板３０の外周部３１と通電板２０の外周部２１との間には環状の絶縁部材７５が配置されている。なお、通電板２０の下面は、「通電板の他方の側に位置する面」の一例に相当する。

第１ホルダ７６は、通電板２０の上方に配置される。その内部に端子７の基底部１５と、変形板３０と、絶縁部材７５と、シール部材９０（後述）と、通電板２０を収容している。第１ホルダ７６は環状であり、その中心には端子７が挿通されている。第１ホルダ７６は、絶縁性及び耐電解液性を有する材料（本実施例ではポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ））によって形成されている。なお、第１ホルダ７６の材料は上記に限られず、例えば、ＰＦＡ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等であってもよい。

第１ホルダ７６は、上端部７７と中央部７８と下端部７９を有する。上端部７７は、ケース１の蓋部１１２と端子７の基底部１５の間に配置されている。上端部７７は、蓋部１１２の下面と基底部１５の上面に当接しており、蓋部１１２と基底部１５との間隔を決定するスペーサの役割を果たす。蓋部１１２と基底部１５とは、上端部７７によって絶縁されている。

中央部７８は、円筒形状をしており、上端部７７の外周縁から下方に延びている。中央部７８の内周面は、端子７の基底部１５の外周面と当接している。中央部７８の下端は、通電板２０の下面と略同一の高さに位置している。中央部７８の下端の内周面には、径方向外側に広がる環状の凹所７８ａが形成されている。凹所７８ａの径は、凹所７８ａが形成されていない部分の中央部７８の内周面の径よりも大きい。凹所７８ａの径は、通電板２０の径と略同一である。凹所７８ａの壁面と通電板２０の上面によって形成される空間には、環状の絶縁性のシール部材９０が配置されている。シール部材９０は、凹所７８ａと通電板２０の両者に当接しており、空間５０とケース１内の空間とをシールしている。

下端部７９は、円筒形状をしており、中央部７８の下端から下方に延びている。下端部７９は、通電板２０より下方に位置している。下端部７９の内周面の径は、中央部７８の凹所７８ａの径と略同一である。下端部７９の内周面には、全周に亘って雌ねじ８０が形成されている（図２、図３参照）。雌ねじ８０には、後述する第２ホルダ８４の雄ねじ８６が螺合する。下端部７９の下面は平坦となっている。

第２ホルダ８４は、平面視において第１ホルダ７６の外径よりも小さい外径を有する円形状の板状に形成されており、通電板２０の下方（即ち、電極組立体３側（図１参照））に配置されている。第２ホルダ８４は、絶縁性及び耐電解液性を有する材料（本実施例では第１ホルダ７６と同一材料であるＰＰＳ）によって形成されている。なお、第２ホルダ８４の材料は上記に限られず、例えば、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＰＰ等であってもよい。なお、通電板２０の下方は、「通電板の他方の側」の一例に相当する。

第２ホルダ８４の外周部の上面８４ａは平坦であり、通電板２０の外周部の下面に全周に亘って当接している。即ち、第２ホルダ８４は、通電板２０の下面を覆っている（厳密には、第２ホルダ８４は、通気孔８４ｂ（後述）が形成されている部分を除いて、通電板２０の下面を覆っている）。第２ホルダ８４の上面８４ａよりも径方向内側には、下方に凹みを有する凹所８４ｃが形成されている。凹所８４ｃは、中央に向かって縮径するすり鉢状に形成されている。第２ホルダ８４の下面は平坦であり、第１ホルダ７６の下端部７９の下面と略同一の高さに位置している。このため、第２ホルダ８４の下面は、通電板２０の下面よりも下方（即ち、通電板２０に対して電極組立体３側）に位置している。第２ホルダ８４の中央部には、第２ホルダ８４の上面（即ち、凹所８４ｃを構成する面）から下面までを貫通する通気孔８４ｂが形成されている。通気孔８４ｂは、空間５２とケース１内の空間とを連通させている。即ち、空間５０は、通気孔２０ｂ及び通気孔８４ｂを介してケース１内の空間と連通している。第２ホルダ８４の外周面には、全周に亘って雄ねじ８６が形成されている（図２、図４参照）。雄ねじ８６は、第１ホルダ７６の雌ねじ８０と対応する位置に形成されている。雄ねじ８６のねじ溝は、雌ねじ８０のねじ溝と螺合する形状に形成されている。なお、第２ホルダ８４の下面は、「第２ホルダの最も電極組立体側に位置する部分」の一例に相当し、通電板２０の下面は、「通電板の最も電極組立体側に位置する部分」の一例に相当する。また、第２ホルダ８４の上面は、「第２ホルダの一方の側の面」の一例に相当し、第２ホルダ８４の下面は、「第２ホルダの他方の側の面」の一例に相当する。

電流遮断装置１０は、次の手順で製造される。まず、第１ホルダ７６内に端子７の基底部１５を収容した状態で、変形板３０の外周部の上面を端子７の基底部１５の外周部の下面に溶接し、次いで変形板３０の外周部の下面に絶縁部材７５を配置すると共に第１ホルダ７６の凹所７８ａにシール部材９０を配置する。続いて、第１ホルダ７６の下端部７９側（下方側）から通電板２０を第１ホルダ７６内に挿入して、絶縁部材７５及びシール部材９０の下方に通電板２０を配置し、この状態で通電板２０の下方側から第２ホルダ８４の雄ねじ８６を第１ホルダ７６の雌ねじ８０に螺合していく。すると、シール部材９０が凹所７８ａにおいて第１ホルダ７６と通電板２０とによって圧縮される。雄ねじ８６と雌ねじ８０の螺合が終了すると、通電板２０は、第１ホルダ７６と第２ホルダ８４の間に保持される。より具体的には、通電板２０の外周部が、シール部材９０と共に、第１ホルダ７６の中央部７８と第２ホルダ８４の外周部との間に挟持される。即ち、第１ホルダ７６と第２ホルダ８４を螺合により連結する際は、第１ホルダ７６は通電板２０に対して上方に位置している。そして、第１ホルダ７６と第２ホルダ８４を連結した後は、第１ホルダ７６の下端部７９は通電板２０の下方に位置している。このとき、通電板２０の中央部２２は、変形板３０の中央部３２に当接している。その後、通電板２０に接続端子４６を接続する共に、端子７の上方から、貫通孔１４ａを介して通電板２０と変形板３０の当接面を溶接する。これにより、電流遮断装置１０が製造される。なお、螺合終了のタイミングは、第２ホルダ８４の軸方向における移動距離が所定の距離に達したときとしてもよいし、第２ホルダ８４の下面が第１ホルダ７６の下端部７９の下面と略同一の高さとなったときとしてもよい。

上述した説明から明らかなように、電流遮断装置１０は、接続端子４６と、通電板２０と、変形板３０と、端子７とを直列につなぐ通電経路を有している。このため、電極組立体３と端子７は、電流遮断装置１０の通電経路を介して電気的に接続されている。

ここで、電流遮断装置１０の遮断動作について説明する。上述した蓄電装置１００においては、変形板３０は、通電板２０と、通電板２０の中央部２２において当接した状態で電気的に接続しており、端子５と端子７との間が通電可能な導通状態となっている。蓄電装置１００の過充電等によってケース１内の圧力が上昇すると、第２ホルダ８４の通気孔８４ｂ及び通電板２０の通気孔２０ｂを介して変形板３０の下面に作用する圧力が上昇する。一方、変形板３０の上面には大気圧が作用する。このため、ケース１の内圧が上昇して所定値に達すると、変形板３０が反転して、上方に凸の状態に変化する。すると、変形板３０の中央部３２に接続されていた通電板２０が、機械的に脆弱な溝部２０ａを起点に破断し、変形板３０が通電板２０の残部（通電板２０のうち溝部２０ａの外周側の部分）から離間する。これによって、通電板２０と変形板３０とを接続する通電経路が遮断され、電極組立体３と端子７とが非導通状態となる。このとき、変形板３０は接続端子４６から絶縁されると共に、通電板２０は端子７から絶縁される。

実施例１の電流遮断装置１０の作用効果について説明する。上記の電流遮断装置１０では、第１ホルダ７６と第２ホルダ８４とをねじ結合によって連結することで、通電板２０を第１ホルダ７６と第２ホルダ８４の間に保持する。このため、電流遮断装置１０の構造を簡易なものとすることができる。また、電流遮断装置１０を製造する際に熱カシメ処理を行う必要がないため、熱により変形板３０の作動圧力が変化することを抑制することができる。

特に、実施例１の電流遮断装置１０では、第２ホルダ８４の雄ねじ８６を、第１ホルダ７６の雌ねじ８０に螺合することにより、通電板２０を第１ホルダ７６と第２ホルダ８４の間に保持する。このため、第１ホルダ７６に対する第２ホルダ８４の位置を制御することで、第１ホルダ７６と第２ホルダ８４の間の締結力が一定となり、第１ホルダ７６と第２ホルダ８４を適切に連結でき、通電板２０を両者の間に安定して保持することができる。また、第１ホルダ７６に対する第２ホルダ８４の位置が一定となるように調節することで、シール部材９０の圧縮代が一定となり、シール部材９０に作用する圧縮荷重を比較的に容易に調節することができる。

また、実施例１の電流遮断装置１０では、第２ホルダ８４の下面が、通電板２０の下面よりも電極組立体３側に位置している。このため、通電板２０が電極組立体３と干渉（接触）することを抑制できる。

特に、実施例１の電流遮断装置１０では、第２ホルダ８４が通電板２０の下面を覆っている。このため、通電板２０が電極組立体３と干渉（接触）することをより確実に抑制できる。即ち、第２ホルダ８４は、第１ホルダ７６と協働して通電板２０を保持するだけではなく、通電板２０を外部との接触から保護する保護部材としても機能する。また、第２ホルダ８４は通電板２０の下面を覆っているものの、第２ホルダ８４には通気孔８４ｂが形成されている。このため、通電板２０と第２ホルダ８４との間の空間５２の圧力を、通気孔８４ｂを介して、ケース１内の空間の圧力（厳密には、ケース１内における電流遮断装置１０の外部の空間の圧力）と同一に保つことができる。

次に、図５を参照して実施例２の蓄電装置について説明する。以下では、実施例１と相違する点についてのみ説明し、実施例１と同一の構成についてはその詳細な説明を省略する。実施例３、４でも同様である。

図５の二点鎖線部３００は、図１の二点鎖線部２００に相当する。この蓄電装置では、電流遮断装置１１０の第１ホルダ１７６及び第２ホルダ１８４の構成が、実施例１のそれらと異なっている。この電流遮断装置１１０では、第１ホルダ１７６に雄ねじ１８６が形成されており、第２ホルダ１８４に雌ねじ１８０が形成されている。具体的には、第１ホルダ１７６の下端部１７９の外周面のうち、通電板２０の下面よりも下方に位置している外周面に、雄ねじ１８６が形成されている。第２ホルダ１８４は、平面視において第１ホルダ１７６の外径よりも大きい外径を有する円形状に形成されている。第２ホルダ１８４には、平面視において第１ホルダの下端部１７９と対応する位置に、環状の溝１８４ｄが形成されている。溝１８４ｄの径方向外側の内周面には、雌ねじ１８０が形成されている。第１ホルダ１７６の雄ねじ１８６は、第２ホルダ１８４の雌ねじ１８０と対応する位置に形成されている。雄ねじ１８６のねじ溝は、雌ねじ１８０のねじ溝と螺合する形状に形成されている。雄ねじ１８６を雌ねじ１８０に相対的に螺合すると、通電板２０が第１ホルダ１７６と第２ホルダ１８４の間に保持される。この構成によっても、実施例１の電流遮断装置１０と同様の作用効果を奏することができる。

次に、図６を参照して実施例３の蓄電装置について説明する。図６の二点鎖線部４００は、図１の二点鎖線部２００に相当する。この蓄電装置では、電流遮断装置２１０の第２ホルダ２８４の構成が、実施例１の第２ホルダ８４と異なっている。具体的には、第２ホルダ２８４の通気孔２８４ｂの径は、実施例１の第２ホルダ８４の通気孔８４ｂの径と比較して大幅に大きくなっており、第２ホルダ２８４は、通電板２０の下面のうち、その外周部のみを覆っている。この構成によっても、電流遮断装置２１０の構造を簡易なものとすることができると共に、熱により変形板３０の作動圧力が変化することを抑制することができる。また、第１ホルダ７６と第２ホルダ２８４を螺合して連結することにより、通電板２０を両者の間に安定して保持することができる。また、第２ホルダ２８４の下面は、通電板２０の下面よりも電極組立体３側に位置している。さらに、第２ホルダ２８４の容積は実施例１の第２ホルダ８４よりも小さい。このため、通電板２０が電極組立体３と干渉（接触）することを抑制しながら、第２ホルダ２８４の材料コストを節減できる。

次に、図７、８を参照して実施例４の蓄電装置について説明する。図７、８の二点鎖線部５００は、図１の二点鎖線部２００に相当する。この蓄電装置では、電流遮断装置３１０の構成が実施例１の電流遮断装置１０と異なっている。電流遮断装置３１０は、第１変形板３３０と、通電板３２０と、第１ホルダ７６と、第２ホルダ８４と、第２変形板３４０を備えている。第１変形板３３０、通電板３２０及び第２変形板３４０はいずれも銅によって形成されている。

第１変形板３３０は、実施例１の変形板３０と略同一の構成を有する。即ち、第１変形板３３０は、その外周部が基底部１５の外周部と接続されており、基底部１５の凹所１５ａは第１変形板３３０により覆われている。第１変形板３３０の上面には大気圧が作用する。

通電板３２０は、第１変形板３３０の下方に配置されており、中央部３２２と外周部３２１を有している。通電板３２０は、外周部３２１が実施例１の外周部２１よりも肉厚となっている点を除いて、実施例１の通電板２０と略同一の構成を有する。第１変形板３３０と通電板３２０との間の空間３５０は、通電板３２０の通気孔３２０ｂを介して、通電板３２０と第２変形板３４０との間の空間３５４（後述）と連通している。シール部材９０は、ケース１内の空間と、空間３５０及び空間３５４とをシールしている。

第２変形板３４０は、通電板３２０の下方、かつ、電極組立体３の一部３ａ（図１参照）の上方に配置されている。即ち、第２変形板３４０の下面は、電極組立体３の一部３ａと間隔をおいて対向している（図１参照）。第２変形板３４０は、通電板３２０に対して第１変形板３３０とは反対側に配置されている。第２変形板３４０は、その中央部が下方に突出している。第２変形板３４０の外周部は、通電板３２０の外周部３２１に接続されている。第２変形板３４０の上面中央には、上方に突出する突出部３４２が設けられている。突出部３４２の上方には通電板３２０の中央部３２２（溝部３２０ａに囲まれた部分）が位置している。第２変形板３４０の上面には、空間３５４の圧力が作用する。第２変形板３４０の下面には、第２ホルダ８４の通気孔８４ｂを介してケース１内の空間の圧力が作用する。なお、第２変形板３４０の下面は、「第２変形板の他方の側の面」の一例に相当し、突出部３４２は、「突起」の一例に相当する。

図７に示すように、電流遮断装置３１０は、接続端子４６と、通電板３２０と、第１変形板３３０と、端子７とを直列につなぐ通電経路を有している。このため、電極組立体３と端子７は、電流遮断装置３１０の通電経路を介して電気的に接続されている。

ここで、電流遮断装置３１０の遮断動作について説明する。上述した蓄電装置では端子５と端子７の間が通電可能な状態となっている。ケース１の内圧が上昇すると、第２変形板３４０の下面に作用する圧力が上昇する。一方、第２変形板３４０の上面には、ケース１内の空間からシールされた空間３５４の圧力が作用する。このため、ケース１内の圧力が所定値を超えると、第２変形板３４０が下方に凸の状態から上方に変位した状態に変化する（図８参照）。このとき、空間３５４内の空気は通気孔３２０ｂを通って空間３５０に移動し、空間３５０内の圧力が上昇する。また、第２変形板３４０が上方に変位すると、第２変形板３４０の突出部３４２が通電板３２０の中央部３２２に衝突し、通電板３２０が溝部３２０ａで破断する。これにより、第１変形板３３０が反転し、第１変形板３３０及び通電板３２０の中央部３２２が上方に変位する（図８参照）。このため、通電板３２０と第１変形板３３０を接続する通電経路が遮断され、電極組立体３と端子７との間の導通が遮断される。このとき、第１変形板３３０は接続端子４６から絶縁されると共に、通電板３２０は端子７から絶縁されている。なお、第２変形板３４０が下方に凸の状態のときの突出部３４２の位置が「第１位置」の一例に相当し、第２変形板３４０が上方に変位した状態のときの突出部３４２の位置が「第２位置」の一例に相当する。また、通電板３２０が破断しておらず、中央部３２２において第１変形板３３０と当接している状態が「第１状態」の一例に相当し、通電板３２０が破断し、通電板３２０と第１変形板３３０とが電気的に離間した状態が「第２状態」の一例に相当する。

この構成によっても、電流遮断装置３１０の構造を簡易なものとすることができると共に、熱により第２変形板３４０の作動圧力が変化することを抑制することができる。また、第１ホルダ７６と第２ホルダ８４を螺合して連結することにより、通電板３２０を両者の間に安定して保持することができる。また、第２ホルダ８４の下面は第２変形板３４０の下面よりも電極組立体３側に位置しており、かつ、第２ホルダ８４は第２変形板３４０の下面を覆っている。このため、第２変形板３４０が電極組立体３と干渉（接触）することを確実に抑制できる。また、第２ホルダ８４には通気孔８４ｂが形成されている。このため、第２変形板３４０と第２ホルダ８４との間の空間３５２の圧力を、通気孔８４ｂを介して、ケース１内の空間の圧力（厳密には、ケース１内における電流遮断装置３１０の外部の空間の圧力）と同一に保つことができる。なお、第２変形板３４０の下面は、「第２変形板の最も電極組立体側に位置する部分」の一例に相当する。なお、上記の電流遮断装置３１０は、実施例２の蓄電装置に取付けられてもよい。

次に、図９を参照して実施例５の蓄電装置について説明する。以下では、実施例４と相違する点についてのみ説明し、実施例４と同一の構成についてはその詳細な説明を省略する。図９の二点鎖線部６００は、図７の二点鎖線部５００に相当する。この蓄電装置では、電流遮断装置４１０の第２ホルダ２８４の構成が実施例４の第２ホルダ８４と異なっている。具体的には、第２ホルダ２８４の通気孔２８４ｂの径は、実施例４の第２ホルダ８４の通気孔８４ｂの径と比較して大幅に大きくなっており、第２ホルダ２８４は、通電板２０の下面のうち、その外周部のみを覆っている。即ち、実施例５の電流遮断装置４１０は、実施例４の電流遮断装置３１０に、実施例２の第２ホルダ２８４を適用した構成を有する。この構成によっても、電流遮断装置４１０の構造を簡易なものとすることができると共に、熱により第２変形板３４０の作動圧力が変化することを抑制することができる。また、第１ホルダ７６と第２ホルダ２８４を螺合して連結することにより、通電板３２０を両者の間に安定して保持することができる。また、第２ホルダ８４の下面は、第２変形板３４０の下面よりも電極組立体３側に位置している。さらに、第２ホルダ２８４の容積は実施例４の第２ホルダ８４よりも小さい。このため、第２変形板３４０が電極組立体３と干渉（接触）することを抑制しながら、第２ホルダ２８４の材料コストを節減できる。

以上、本明細書が開示する技術の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、本明細書が開示する電流遮断装置とそれを用いた蓄電装置は、上記の実施例を様々に変形、変更したものが含まれる。

例えば、上記の実施例では、第１ホルダ７６と第２ホルダ８４は、両者を螺合することにより連結されたが、連結手段は螺合に限られない。例えば、第１ホルダ７６と第２ホルダ８４の一方に凸部を設け、他方に凹部を設け、凸部を凹部に圧入することにより両者を連結してもよい。また、第１ホルダ７６と第２ホルダ８４の一方に貫通孔を設け、他方に凸部を設け、凸部を貫通孔に差し込んで係合させることにより両者を連結してもよい。

また、第２ホルダ８４が、その外周縁から上方に延びる円筒形状の側部を有していてもよい。第２ホルダ８４の当該側部は、その外径が第１ホルダ７６の外径よりも大きく、その内径が第１ホルダ７６の外径よりも僅かに小さくてもよい。第１ホルダ７６を第２ホルダ８４の内側に相対的に圧入することにより、第１ホルダ７６と第２ホルダ８４とを連結してもよい。この場合、第１ホルダ７６を第２ホルダ８４に圧入する際は、第２ホルダ８４は通電板２０に対して下方に位置している。そして、第１ホルダ７６を第２ホルダ８４に圧入した後は、第２ホルダ８４の側部の一部は、通電板２０に対して上方に位置している。即ち、第１ホルダ７６と第２ホルダ８４との締結部分は、通電板２０の上方に位置している。この構成によっても、電流遮断装置を簡易な構造としながら、熱により第１変形板の作動圧力が変化することを抑制することができる。

また、第１ホルダ７６の下端部７９又は第２ホルダ８４の外周部は、全周に亘って形成されていなくてもよい。例えば、第１ホルダ７６は、周方向に沿って間隔をおいて延びる複数の下端部７９を有しており、当該下端部７９に雌ねじ８０又は雄ねじ８６が形成されていてもよい。或いは、第２ホルダ８４の外周部は、放射状に延びる複数の部分を有しており、当該部分に雄ねじ８６又は雌ねじ８０が形成されていてもよい。このような構成においても、第１ホルダ７６と第２ホルダ８４の一方に形成された雌ねじ８０に、他方に形成された雄ねじ８６を螺合することにより、両者を適切に連結することができる。

また、上記の実施例では、第２ホルダ８４の上面８４ａは、通電板２０を介してシール部材９０と対向する位置に位置しているが、この構成に限られない。第２ホルダ８４の上面８４ａが通電板２０といずれかの位置で当接しており、これによりシール部材９０が第１ホルダ７６及び通電板２０によって圧縮される構成であれば、上面８４ａは通電板２０を介してシール部材９０と対向する位置に位置していなくてもよい。

また、電流遮断装置１０は、端子５側に設けられてもよいし、端子５と端子７の双方に設けられてもよい。また、上記の実施例では、変形板３０が反転することで通電板２０との導通が遮断される。しかしながら、変形板３０の変形の仕方は反転に限られない。例えば、変形板３０の中央部が上方に撓むことで通電板２０が溝部２０ｃを起点に破断し、変形板３０と通電板２０との導通が遮断される構成であってもよい。変形板３０は、変形板３０と通電板２０との導通が遮断されるのであればどのように変形してもよい。第２変形板３４０についても同様である。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１：ケース
３：電極組立体
３ａ：電極組立体の一部
５、７：端子
１０：電流遮断装置
２０：通電板
２１：外周部
２２：中央部
３０：変形板
７６：第１ホルダ
８０：雌ねじ
８６：雄ねじ
８４：第２ホルダ
８４ｂ：通気孔
１００：蓄電装置
３２０：通電板
３２１：外周部
３２２：中央部
３３０：第１変形板
３４０：第２変形板
３４２：突出部

Claims (8)

1. ケース内に収容されており、前記ケースに収容された電極組立体と、前記ケースに設けられた正極又は負極の端子とを電気的に接続し、前記ケースの内圧が所定値を超えて上昇したときに前記電極組立体と前記端子とを電気的に接続する通電経路を遮断する電流遮断装置であり、
   前記電極組立体に電気的に接続されている通電板と、
   前記端子に電気的に接続されていると共に、前記通電板の一方の側に、前記通電板に対向して配置される第１変形板と、
   前記通電板の一方の側に配置される絶縁性の第１ホルダと、
   前記通電板の他方の側に配置され、前記第１ホルダに連結される絶縁性の第２ホルダと、を備えており、
   前記第１変形板は、前記電極組立体と前記端子とが導通しているときは前記通電板と前記通電板の中央部において当接した状態で電気的に接続しており、前記電極組立体と前記端子とが非導通のときは前記通電板から離間した状態で前記通電板と電気的に非接続であり、
   前記通電板は、前記第１ホルダと前記第２ホルダとが連結されることで、前記第１ホルダと前記第２ホルダの間に保持されており、
   前記第１ホルダと前記第２ホルダの一方は雌ねじを有しており、
   前記第１ホルダと前記第２ホルダの他方は、前記雌ねじと対応する位置に雄ねじを有しており、
   前記雄ねじが前記雌ねじに螺合することにより、前記通電板が前記第１ホルダと前記第２ホルダの間に保持されている、電流遮断装置。
2. 前記通電板の他方の側に位置する面は、前記電極組立体の一部と間隔をおいて対向しており、
   前記第２ホルダの最も電極組立体側に位置する部分は、前記通電板の最も電極組立体側に位置する部分よりも電極組立体側に位置している、請求項１に記載の電流遮断装置。
3. 前記第２ホルダは、前記通電板の他方の側の面を覆っており、かつ、前記第２ホルダの一方の側の面から他方の側の面までを貫通する通気孔を有している、請求項２に記載の電流遮断装置。
4. 前記通電板に対して他方の側に配置されているとともに、前記通電板の中央部に向かって突出している突起が設けられている第２変形板をさらに備えており、
   前記第２変形板は、前記電極組立体と前記端子とが導通しているときは前記突起が第１位置に位置して前記通電板と前記第１変形板とが当接している第１状態と、前記電極組立体と前記端子とが非導通のときは前記突起が前記第１位置から前記通電板側の第２位置に移動して前記通電板と前記第１変形板とを離間させる第２状態とに切り替えられる、請求項１に記載の電流遮断装置。
5. 前記第２変形板の他方の側の面は、前記電極組立体の一部と間隔をおいて対向しており、
   前記第２ホルダの最も電極組立体側に位置する部分は、前記第２変形板の最も電極組立体側に位置する部分よりも電極組立体側に位置している、請求項４に記載の電流遮断装置。
6. 前記第２ホルダは、前記第２変形板の他方の側の面を覆っており、かつ、前記第２ホルダの一方の側の面から他方の側の面までを貫通する通気孔を有している、請求項５に記載の電流遮断装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の電流遮断装置を備える蓄電装置。
8. 前記蓄電装置は、二次電池である請求項７に記載の蓄電装置。

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