JP6699563B2 - 蓄電素子 - Google Patents

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Description

本明細書に開示された技術は、蓄電素子に関する。
従来、非水電解質二次電池として、例えば特開２０１２−２３０９０５号公報に記載のものが知られている。この非水電解質二次電池は、外装缶の内部に蓄電要素が収容されてなる。外装缶は開口を有しており、この開口は封口板により封口されている。封口板より外方には外部電極端子が外方に突出して設けられている。蓄電要素には集電タブ部材が電気的に接続されている。封口板より電池内方側で且つ集電タブ部材より電池外方側には、ダイアフラムが設けられている。ダイアフラムは、外部電極端子に電気的に接続されている。
外部電極端子とダイアフラムとは封口体リードにより電気的に接続されている。また、封口板と封口体リードとの間には第１絶縁部材（絶縁板）が介在されている。また、ダイアフラムと集電タブ部材との間には第２絶縁部材（集電タブホルダ）が介在されている。
第２絶縁部材は貫通孔を有し、この貫通孔を介してダイアフラムと集電タブ部材とが接続されている。
電池内圧が上昇したときには、ダイアフラムが電池外方側に変形するようになっている。ダイアフラムが変形することにより、ダイアフラムと集電タブ部材との接続が破壊され、ダイアフラムと集電タブ部材との間を流れていた電流が遮断されるようになっている。
特開２０１２−２３０９０５号公報
上記した技術に係る非水電解質二次電池においては、ダイアフラムと外部電極端子とは、ダイアフラム及び外部電極端子とは別部材である封口体リードにより接続されている。このように、従来技術に係る非水電解質二次電池においては、部品点数が多くなってしまうという問題がある。
本明細書に開示された技術は、部品点数が減少された蓄電素子を提供することを目的とする。
本明細書によって開示される蓄電素子は、開口を有するケースと、前記ケースに収容された蓄電要素と、前記ケースの前記開口に取り付けられた蓋板と、前記蓋板に、絶縁性の合成樹脂によって、絶縁状態で一体に固定された端子部材と、前記蓄電要素と前記端子部材とを電気的に接続する集電体と、を備え、前記端子部材と前記集電体との少なくとも一方に易破断部が備えられている。
本明細書によって開示される蓄電素子は、部品点数を減少することが出来る。
実施形態１に係る電池の斜視図 電池の分解斜視図 蓋板、正極端子部、負極端子部の分解斜視図 蓄電要素の断面図 電池の垂直断面図 図５のＡ部を拡大した図 正極端子部材の平面図 正極端子部材の断面図 正極端子部材を合成樹脂であるアウタープレートにより一体化した蓋板の平面図 正極端子部材を合成樹脂であるアウタープレートにより一体化した蓋板の断面図 正極端子部材を合成樹脂であるアウタープレートにより一体化した蓋板の斜視断面図 実施形態２に係る電池の断面図（正極端子部の周辺構造を示す） 実施形態３に係る電池の断面図（正極端子部の周辺構造を示す） 蓋板、正極端子部、負極端子部、カバーの分解斜視図 実施形態４に係る電池の断面図（正極端子部の周辺構造を示す） 蓋板と、正極端子部材とをインサート成形する工程を示す断面図 実施形態５に係る電池の断面図（正極端子部の周辺構造を示す） 実施形態６に係る電池の断面図（正極端子部の周辺構造を示す） 実施形態７に係る電池の断面図（正極端子部の周辺構造を示す）
（実施形態の概要）
本実施形態の蓄電素子の概要について説明する。本蓄電素子は、開口を有するケースと、前記ケースに収容された蓄電要素と、前記ケースの前記開口に取り付けられた蓋板と、前記蓋板に、絶縁性の合成樹脂によって、絶縁状態で一体に固定された端子部材と、前記蓄電要素と前記端子部材とを電気的に接続する集電体と、を備え、前記端子部材と前記集電体との少なくとも一方に易破断部が備えられている。
上記の構成によれば、易破断部の破断により端子部材と集電体の接続が断たれるので、端子部材と集電体との間を流れる電流を遮断できる。しかも、端子部材と集電体との間に易破断部を設けているため、部品点数を削減することが出来る。
また、前記端子部材は絶縁性の合成樹脂によって前記蓋板と一体に固定されているので、一体成形という簡易な手法により、蓋板と端子部材とを絶縁状態で一体に形成することができる。
本実施形態の蓄電素子では、前記蓋板と前記端子部材との間には絶縁性の合成樹脂からなる第１絶縁部材が介在されており、前記端子部材には前記第１絶縁部材の内部に貫入する貫入部が形成されている。この構成では、第１絶縁部材に貫入部を貫入させることにより、第１絶縁部材に端子部材を強固に固定できる。
本実施形態の蓄電素子では、前記端子部材は、前記ケースの内部の圧力が上昇したときに変形する金属製の反転膜と、外部回路と電気的に接続される外部接続部と、を含み、前記易破断部は、前記集電体に設けられ、前記反転膜の変形により破断する。この構成では、ケース内圧が上昇したときには、反転膜が変形して易破断部が破断して、端子部材と集電体の接続が断たれる。これにて、端子部材と集電体との間を流れる電流を遮断できる。
本実施形態の蓄電素子では、前記集電体は、前記蓋板の下面に配置される基部と、前記基部上に設けられ、前記端子部材の前記反転膜に向って突出し前記反転膜に接続される突出部とを有し、更に、前記易破断部は前記突出部に含まれている。この構成では、反転膜と集電体との接続を容易に行うことができる。
本実施形態の蓄電素子では、前記蓋板と前記端子部材との間には第１絶縁部材が介在されており、前記反転膜の下面は、前記第１絶縁部材又は前記蓋板の下面よりも上方に位置している。これにより、蓄電素子の内部空間において、蓄電要素が占有できる容積を増やすことができる。これにより蓄電素子の電池容量を増加させることができる。
本実施形態の蓄電素子では、前記反転膜は円盤状であり、前記反転膜の直径寸法は、前記第１貫通孔又は前記第２貫通孔の孔縁部の直径寸法よりも小さい。この構成により、反転膜を、蓄電素子の高さ方向（上下方向）において、第１貫通孔または第２貫通孔の近傍に配置することができる。これにより、蓄電素子の内部空間（特に高さ方向）において、蓄電要素が占有できる容積を増やすことができるので、蓄電素子の容量を増加させることができる。また、反転膜の直径寸法が第１貫通孔又は第２貫通孔の孔縁部の直径寸法よりも小さいために、蓋板の外面側から反転膜を配置することができる。この結果、反転膜をアウタープレート又は蓋板に組み付ける工程の自由度が増す。
本実施形態の蓄電素子では、前記端子部材の前記外部接続部と、前記蓋板との間には、絶縁性の合成樹脂からなる第２絶縁部材が配置されている。この構成により、蓋板の第２貫通孔の孔縁部の直径寸法を小さくすることができる。これにより、蓋板の強度を向上させることができる。また、外部接続部を容易に蓋板の上方に配置することができる。またアウタープレートをインサート成形するための金型の形状を複雑にする必要がない。
本実施形態の蓄電素子では、前記基部は前記蓋板に固定されている。この構成では、反転膜と集電体の接続箇所に蓄電要素の荷重が集中することを防ぐことができる。
本実施形態の蓄電素子では、前記端子部材の前記外部接続部に接続される外部端子を有している。この構成では、外部端子の形状を任意に設計することにより、蓄電素子と外部回路とを接続する構造について設計の自由度を向上させることができる。
本実施形態の蓄電素子では、開口を有するケースと、前記ケースに収容された蓄電要素と、前記ケースの前記開口に取り付けられた蓋板と、前記蓋板に、絶縁性の合成樹脂によって、絶縁状態で一体に固定された端子部材と、前記蓄電要素と前記端子部材とを電気的に接続する集電体と、を備え、前記端子部材は、前記ケースの内部の圧力が上昇したときに変形する金属製の反転膜と、外部回路と電気的に接続される外部接続部と、を含み、前記集電体は易破断部を含み、前記易破断部は前記反転膜の変形により破断するようになっており、前記反転膜が変形して反転する反転方向において、前記外部接続部の厚みは、前記反転膜の厚みよりも厚い。この構成によれば、反転膜と、蓋板とを絶縁性の合成樹脂によってインサート成形する際に、外部接続部を金型に保持される被保持部とすることができる。これにより、肉厚が比較的に薄い反転膜を金型によって保持する必要がないので、インサート成形時に、反転膜が変形する等の不具合が生じることを抑制することができる。
本実施形態に係る蓄電素子の製造方法は、開口を有するケースと、前記ケースに収容された蓄電要素と、前記ケースの前記開口に取り付けられた蓋板と、前記蓋板に絶縁状態で固定された端子部材と、前記蓄電要素と前記端子部材とを電気的に接続する集電体と、備え、前記端子部材と前記集電体との少なくとも一方に易破断部が備えられた蓄電素子の製造方法であって、前記端子部材を、絶縁性の合成樹脂によりインサート成形することにより前記蓋板と一体に形成する工程を含む。
本実施形態に係る蓄電素子の製造方法は、前記端子部材は、第１金型と第２金型との間に挟持された状態でインサート成形されるようになっており、
前記端子部材は、前記第１金型に保持される第１被保持部と、前記第２金型に保持される第２被保持部と、を有する。
本実施形態に係る蓄電素子の製造方法は、前記端子部材は、前記ケースの内部の圧力が上昇したときに変形する金属製の反転膜と、外部回路と電気的に接続される外部接続部と、を含み、前記易破断部は、前記集電体に設けられ、前記反転膜の変形により破断するようになっており、 前記反転膜と前記集電体とを溶接する工程を含む。
本実施形態に係る蓄電素子の製造方法は、前記端子部材は、外部回路と電気的に接続される外部接続部を含み、前記端子部材の前記外部接続部と、外部端子と、を溶接する工程を含む。
＜実施形態１＞
以下、蓄電素子の実施形態１である電池１０について図１ないし図１１を参照して説明する。
１．電池１０の全体構造
（電池１０）
電池１０は、非水電解質二次電池、より詳しくはリチウムイオン二次電池である。電池１０は、図１、図２に示すように、蓄電要素２０と、ケース３０と、蓋板４０と、正極集電体６０Ｐと、負極集電体６０Ｎと、正極端子部７０Ｐと、負極端子部７０Ｎとを備えている。尚、以下の説明において、正極端子部７０Ｐ、負極端子部７０Ｎの並び方向をＸ方向とし、ケース３０の高さ方向をＹ方向、奥行き方向をＺ方向とする。
ケース３０は、アルミニウム合金や鋼等の金属部材である。ケース３０は、図１、図２に示すように、Ｘ方向に長辺、Ｚ方向に短辺を持つ有底角筒体であり、４枚の外周壁３２と底面壁３５を有する。
蓄電要素２０は、図４に示すように、正極シート２３Ｐと、負極シート２３Ｎと、セパレータ２５とを含む。正極シート２３Ｐは、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。正極シート２３Ｐの一方側の端部には、アルミニウム箔や銅箔が露出した正極集電箔２４Ｐが形成されている。負極シート２３Ｎは、銅箔の表面に負極活物質を担持させたものである。負極シート２３Ｎの他方側の端部には、銅箔が露出した負極集電箔２４Ｎが形成されている。
蓄電要素２０は、間にセパレータ２５を挟んだ状態で、これら正極シート２３Ｐと負極シート２３Ｎを左右の異なる方向に位置をずらしつつ、長円筒形状に巻回したものである。蓄電要素２０は、絶縁カバー２７によって覆われた状態で、ケース３０内に収納されている。また、電池１０には、絶縁カバー２７に加えて、側部絶縁カバー２９が左右一対設けられており、蓄電要素２０の両側に設けられた正負集電箔２４Ｐ、２４Ｎをそれぞれ覆う構造となっている。
蓋板４０は、アルミニウム合金や鋼等の金属部材であり、図１ないし図３に示すように、Ｘ方向に長い長方形状の板材である。蓋板４０は、ケース３０の開口の大きさに対応しており、ケース３０の開口に取り付けられて、ケース３０の開口を封止する。蓋板４０は、３つの貫通孔４２、４４、４５と位置決め突起４７とを有している。位置決め突起４７は、蓋板４０の上面から上方に突出している。また、蓋板４０は、ガス排出弁４９を有している。ガス排出弁４９は、電池の内圧が、所定値以上となった場合、破断してガスを排出することにより、電池の内圧を下げる機能を果たす。
正極集電体６０Ｐと正極端子部７０Ｐ、負極集電体６０Ｎと負極端子部７０Ｎはそれぞれ対になっており、蓋板４０のＸ方向両側に分かれて配置されている。本例では、図１、図２の左奥側に正極集電体６０Ｐと正極端子部７０Ｐを配置し、図１、図２の右手前側に負極集電体６０Ｎと負極端子部７０Ｎを配置している。
（負極端子部７０Ｎ）
負極端子部７０Ｎは、図１ないし図３に示すように、負極端子部材７１と、アウタープレート８０と、インナープレート９０とを含む。
アウタープレート８０は、合成樹脂等の絶縁材料からなり、負極端子部材７１よりも大きな平板状をなす。アウタープレート８０の上面には、負極端子部材７１の外形形状に倣った６角形状の装着部８３が形成されている。アウタープレート８０は蓋板４０の上面側に配置され、蓋板４０と負極端子部材７１とを絶縁する。
また、アウタープレート８０の外周部には、位置決め孔８７を有する位置決め部８５が設けられており、位置決め孔８７を蓋板４０の位置決め突起４７に対して嵌合させることで、蓋板４０に対してアウタープレート８０を位置決めすることが出来る。
インナープレート９０は、合成樹脂等の絶縁材料からなり、負極集電体６０Ｎの基部６１よりも大きな平板状をなす。インナープレート９０は、蓋板４０の下面４０Ａに配置され、蓋板４０と負極集電体６０Ｎとを絶縁する。また、インナープレート９０の外周にはフランジ９７が形成されている。フランジ９７は下向きに延びており、負極集電体６０Ｎの基部外周を囲む構成になっている。
負極端子部材７１は、導電性の金属部材である。負極端子部材７１は、アウタープレート８０の装着部８３に嵌合する頭部７３と、頭部７３の下面から下向きに延びる軸部７５とを備えている。頭部７３は上方から見て６角形状をなしている。負極端子部材７１の軸部７５は、アウタープレート８０の貫通孔８４、蓋板４０の貫通孔４２、インナープレート９０の貫通孔９２、負極集電体６０Ｎの基部６１に形成された貫通孔６２を順に貫通する。負極端子部材７１は、軸部７５の先端を加締めることにより、アウタープレート８０を間に挟みつつ、蓋板４０の上面に固定されている。
負極集電体６０Ｎは、導電性の金属部材（例えば銅製）であり、平板状をした基部６１と、一対の対向壁６７とを備えている。負極集電体６０Ｎは、蓋板４０の裏面側に固定されている。具体的にはインナープレート９０を間に挟みつつ、蓋板４０の下面４０Ａに、基部６１を固定している。
一対の対向壁６７は、蓋板４０の下面４０Ａに固定された基部６１の側端部から下向きに平行に延びている。一対の対向壁６７は、Ｚ方向に向かい合っており、負極シート２３Ｎの側端部に設けられた負極集電箔２４ＮをＺ方向の両側から挟みつつ保持している。これにて、蓄電要素２０の負極集電箔２４Ｎと負極集電体６０Ｎが電気的に接続される構成となっている。
（正極端子部７０Ｐ）
正極端子部７０Ｐは、図１ないし図３に示すように、正極端子部材１００と、アウタープレート１２０（第１絶縁部材の一例）と、インナープレート１４０と、リベット１５０と、正極外部端子１７０とを含む。
アウタープレート１２０は、合成樹脂等の絶縁材料からなり、正極外部端子１７０よりも大きな平板状をなす。アウタープレート１２０の上面には、正極外部端子１７０の外形形状に倣った四角形状の装着部１２１が形成されている。また、アウタープレート８０の外周部には、貫通孔１２７を有する取付部１２５が設けられている。
アウタープレート１２０は、蓋板４０の上面側に配置され、蓋板４０と正極外部端子１７０とを絶縁する。また、アウタープレート１２０は、蓋板４０の第２貫通孔４５に対応して筒部１３１を有している（図３、図６参照）。筒部１３１は、円筒状をしており、蓋板４０の第２貫通孔４５の内側に嵌合している。筒部１３１は蓋板４０の第２貫通孔４５を貫通して下方に延びており、その外面下部には折返部１３５が形成されている。折返部１３５は、蓋板４０に形成された第２貫通孔４５の孔縁を囲みつつ、蓋板４０の下面４０Ａに沿って外向きに屈曲している。筒部１３１にはアウタープレート１２０を貫通する第１貫通孔１３２が上下方向に形成されている。アウタープレート１２０の第１貫通孔１３２と、蓋板４０の第２貫通孔４５とは同軸上に配されている。
正極端子部材１００は、導電性の金属部材（例えばアルミニウム製）であり、図５、図６に示すように、蓋板４０に形成された第２貫通孔４５の内側に嵌合する筒部１３１の第１貫通孔１３２の内側に配置されている。
正極端子部材１００は、図７、図８に示すように、リング状をした外部接続部１０１と、反転膜１１０と、貫入部１０５とを含む。反転膜１１０は、薄板の円盤状であり、外部接続部１０１の内周側に設けられている。反転膜１１０は、外部接続部１０１と一体的に設けられており、外部接続部１０１の下面から下方に突出している。外部接続部１０１は、反転膜１１０よりもやや肉厚の金属板材を、折り曲げ加工してなる。これにより、反転膜１１０よりもやや肉厚の金属板材を折り曲げるという簡易な手法により、反転膜１１０よりも厚い外部接続部１０１を形成することができるようになっている。
貫入部１０５は、外部接続部１０１の外周面の下部から外方に突出する。貫入部１０５は板状であり、外部接続部１０１の全周に亘って形成されている。貫入部１０５は、アウタープレート１２０の筒部１３１に貫入する。
また、図９、図１０に示すように、正極端子部材１００は、アウタープレート１２０によって、蓋板４０と一体に形成されている。すなわち、蓋板４０及び正極端子部材１００をインサートした金型に樹脂を流してアウタープレート１２０を成形することにより、これら３部品４０、１００、１２０を一体成形している。このように、３部品４０、１００、１２０を一体成型することで、蓋板４０の第２貫通孔４５と正極端子部材１００の隙間を、樹脂が隙間なく埋めるため、両間を気密状態に保持することが出来る。
正極外部端子１７０は、図３に示すように、導電性の金属部材（例えばアルミニウム製）であり、平板状をなす。正極外部端子１７０は、蓋板４０の上面側に配置されたアウタープレート１２０の装着部１２１に配置されている。正極外部端子１７０には、係止孔１７１が形成されている。一方、アウタープレート１２０の装着部１２１上には、リブ１２３が形成されている。リブ１２３は係止孔１７１を貫通しており、リブ先端を熱カシメすることで、正極外部端子１７０は、蓋板４０の上面に取り付けられたアウタープレート１２０上に固定されている。
また、正極外部端子１７０は、上方に突出する筒状をした突起部１７３と、突起部１７３の外周側に被接続部１７５を設けている。被接続部１７５は、図６に示すように、突起部１７３の周囲を囲む円弧状であり、正極外部端子１７０の他の部位に比べて板厚が薄くなっている。被接続部１７５は、正極端子部材１００の外部接続部１０１の上面に重なって配置される。被接続部１７５と外部接続部１０１とをレーザ溶接することで、正極外部端子１７０は、正極端子部材１００に対して接合されている。
インナープレート１４０は、合成樹脂等の絶縁材料からなり、正極集電体６０Ｐの基部６１よりも大きな平板状をなす。インナープレート１４０は、蓋板４０の下面４０Ａに配置され、蓋板４０と正極集電体６０Ｐの基部６１とを絶縁する部材（第３絶縁部材）である。インナープレート１４０の外周にはフランジ１４７が形成されている。フランジ１４７は下向きに延びており、正極集電体６０Ｐの基部外周を囲む構成になっている。また、インナープレート１４０には、逃がし孔１４５が形成されている。逃がし孔１４５の内側には、アウタープレート１２０の折返部１３５が位置し、インナープレート１４０との干渉を避けるようになっている。
正極集電体６０Ｐは、導電性の金属部材（例えばアルミニウム製）であり、平板状をした基部６１と、一対の対向壁６７とを備えている。正極集電体６０Ｐは、蓋板４０の下面４０Ａ側に固定されている。具体的に説明すると、蓋板４０の下面４０Ａ側には、インナープレート１４０を間に挟んで、正極集電体６０Ｐの基部６１が配置されている。
そして、図３に示すように、アウタープレート１２０の貫通孔１２７、蓋板４０の貫通孔４４、インナープレート１４０の貫通孔１４２、正極集電体６０Ｐの基部６１に形成された貫通孔６２をリベット１５０が順に貫通しており、その先端を加締めている。これにより、正極端子部材１００の基部６１は、インナープレート１４０を間に挟みつつ、蓋板４０の下面４０Ａに固定されている。
一対の対向壁６７は、蓋板４０の下面４０Ａに固定された基部６１の側端部から下向きに平行に延びている。一対の対向壁６７は、Ｚ方向に向かい合っており、正極シート２３Ｐの側端部に設けられた正極集電箔２４ＰをＺ方向の両側から挟みつつ保持している。これにて、蓄電要素２０の正極集電箔２４Ｐと正極集電体６０Ｐが電気的に接続される構成となっている。
また、正極集電体６０Ｐの基部６１は突出部６３を有している。突出部６３は、皿型をしており、基部６１の上面から上方に突出している。突出部６３の上面は、平らな平面であり、図６に示すように、蓋板４０の第２貫通孔４５内にて、正極端子部材１００の反転膜１１０に対して下から接触している。
そして、突出部６３の中心部には接続孔６４が形成されている。一方、反転膜１１０の中心部にはボス１１７が形成されている。ボス１１７は、下方に突出していて、接続孔６４の孔縁に全周に亘って接触しつつ、孔内に入り込んでいる。正極端子部材１００の反転膜１１０と正極集電体６０Ｐの突出部６３は、接続孔６４の内周に沿って全周をレーザ溶接することにより、互いに接合されている。これにて、正極集電体６０Ｐと正極端子部材１００が電気的に接続される構成となっている。尚、図６に示す符号「Ｊ」は、レーザ溶接による接合部を示している。
また、正極集電体６０Ｐの基部６１に形成された突出部６３には易破断部６５が設けられている。易破断部６５は、突出部６３のそれ以外の部位に比べて板厚が薄く、正極端子部材１００の反転膜１１０と共に電流遮断機構を構成する。易破断部６５は、接続孔６４の周囲を囲むように形成されており、閉じたループ状をなす。
図６に示すように、反転膜１１０の下面は、アウタープレート１２０の下面１２０Ａよりも上方に位置している。また、反転膜１１０の下面は、蓋板４０の下面４０Ａよりも上方に位置している。
また、図６に示すように、反転膜１１０の直径寸法Ｄ１は、アウタープレート１２０の第１貫通孔１３２の孔縁部の直径寸法Ｄ２以下に設定されている。また、反転膜１１０の直径寸法Ｄ１は、蓋板４０の第２貫通孔４５の孔縁部の直径寸法Ｄ３以下に設定されている。なお、反転膜１１０の直径寸法Ｄ１は、アウタープレート１２０の第１貫通孔１３２の孔縁部の直径寸法Ｄ２よりも小さく設定されていることが好ましく、また、反転膜１１０の直径寸法Ｄ１は、蓋板４０の第２貫通孔４５の孔縁部の直径寸法Ｄ３よりも小さく設定されていることが好ましい。
反転膜１１０の反転する方向（図６における矢線Ｆで示す方向）における、外部接続部１０１の厚みは、反転膜１１０の厚みよりも厚く設定されている。
２．電流遮断機構の動作説明
電流遮断機構は、電池内圧が所定値を超えた時に、電池１０内に流れる電流を遮断することで、電池内圧の上昇を抑制する機構である。具体的に説明すると、例えば、過充電等により電池内圧が上昇して所定値を超えると、正極端子部材１００の反転膜１１０は、正極集電体６０Ｐの突出部６３に接した状態から、図６にて矢線Ｆで示すように、中央部が上方に変形して反転する。詳細には、下方に膨出した反転膜１１０が、上方に膨出する形態に反転する。そして、反転膜１１０の反転に伴って、易破断部６５が破断し、正極集電体６０Ｐの突出部６３と正極端子部材１００の反転膜１１０との電気的な接続が断たれる。これにより、電池１０に流れる電流を遮断することが出来るため、電池１０の内圧が所定値以上に上昇することを防止することが出来る。また、電流遮断機構側の作動圧力（反転膜１１０が反転する圧力）は、ガス排出弁４９が作動する圧力よりも小さな数値に設定されており、電流遮断機構側は、ガス排出弁４９が作動する前に、作動するようになっている。
３．効果説明
本実施形態に係る電池１０は、正極端子部材１００と、蓋板４０と、アウタープレート１２０と、易破断部６５が設けられた正極集電体６０Ｐと、を備える。詳細には、電池１０は、蓋板４０に絶縁された状態で固定された正極端子部材１００に対して正極集電体６０Ｐを電気的に接続する構造とし、更にこれら２部材１００、６０Ｐのうち一方側（一例として正極集電体６０Ｐ）に電流遮断機構を構成する易破断部６５を設けている。そのため、正極端子部材１００とは別に封口リード等の専用部品を設けることなく、電流遮断機構を構成することが可能であり、部品点数を削減することが出来る。
また、正極端子部材１００は、絶縁性の合成樹脂部材であるアウタープレート１２０によって、蓋板４０と一体に形成されている。このようにすれば、蓋板４０の第２貫通孔４５と正極端子部材１００の隙間を樹脂で隙間なく埋めることにより両間を気密状態に保持することが可能であると共に、一体成形という簡易な手法により、蓋板４０と正極端子部材１００とを絶縁状態で一体に形成することができる。
また、電池１０は、正極端子部材１００に設けた貫入部１０５をアウタープレート１２０の筒部１３１に貫入させている。そのため、アウタープレート１２０及び蓋板４０に対して正極端子部材１００を強固に固定できる。
また、電池１０は、正極集電体６０Ｐの基部６１に対して突出部６３を設けている。突出部６３は、正極端子部材１００の反転膜１１０に対して突出しているので、正極端子部材１００の反転膜１１０と正極集電体６０Ｐの基部６１との接続を容易に行うことが出来る。
また、正極集電体６０Ｐの基部６１は、リベット１５０により蓋板４０に固定されている。そのため、正極端子部材１００と正極集電体６０Ｐの接続箇所（具体的には、反転膜１１０と突出部６３の接続箇所）に、蓄電要素２０の荷重が集中することを防ぐことができる。
リベット１５０は補助端子として機能することができる。例えば、電池１０が充電状態にある場合において、易破断部６５が破断した場合、電池１０の蓄電要素２０には電気エネルギーが蓄積された状態が維持されることになる。この場合に、リベット１５０を放電用の補助端子として利用して蓄電要素２０に蓄積された電気エネルギーを電池１０の外部に放出することができる。
また、電池１０は、正極端子部材１００の外部接続部１０１に接続される正極外部端子１７０を有している。この結果、正極外部端子１７０の形状を任意に設計することにより、電池１０と外部回路とを接続する構造について設計の自由度を向上させることができる。
反転膜１１０の下面は、アウタープレート１２０又は蓋板４０の下面４０Ａよりも上方に位置している。これにより、電池１０の内部空間（特に高さ方向）において、蓄電要素２０が占有できる容積が増える。この結果、電池１０の電池容量を増加させることができる。
反転膜１１０の直径寸法Ｄ１は、アウタープレート１２０の第１貫通孔１３２の孔縁部の直径寸法Ｄ２、又は蓋板４０の第２貫通孔４５の孔縁部の直径寸法Ｄ３よりも小さい。このように反転膜１１０の直径寸法Ｄ１を、アウタープレート１２０の第１貫通孔１３２の孔縁部の直径寸法Ｄ２、又は蓋板４０の第２貫通孔４５の孔縁部の直径寸法Ｄ３よりも小さく設定することにより、反転膜１１０を、電池１０の高さ方向（上下方向）において、第１貫通孔１３２または第２貫通孔４５の近傍に配置することができる。これにより、電池１０の内部空間（特に高さ方向）において、蓄電要素２０が占有できる容積を増やすことができるので、電池１０の電池容量を増加させることができる。
また、反転膜１１０の直径寸法Ｄ１が第１貫通孔１３２の孔縁部の直径寸法Ｄ２又は第２貫通孔４５の孔縁部の直径寸法Ｄ３よりも小さいために、蓋板４０の外面側から反転膜１１０を配置することができる。この結果、反転膜１１０をアウタープレート１２０又は蓋板４０に組み付ける工程の自由度が増す。この点につき、特開２０１２−２３０９０５号公報に記載された技術においては、反転膜の直径寸法は、蓋に形成された貫通孔の孔縁部の直径寸法よりも大きく設定されている。このため、反転膜を蓋板の内面側からしか組み付けることができないため、作業性が低く、製造効率が悪い。
また、反転膜１１０の反転方向（矢線Ｆ）における外部接続部１０１の厚みは、反転膜１１０の厚みよりも厚く設定されている。これにより、反転膜１１０と、蓋板４０とを絶縁性の合成樹脂によってインサート成形する際に、外部接続部１０１を金型に保持される被保持部とすることができる。これにより、肉厚が比較的に薄い反転膜１１０を金型によって保持する必要がないので、インサート成形時に、反転膜１１０が変形する等の不具合が生じることを抑制することができる。
＜実施形態２＞
次に、実施形態２を図１１によって説明する。
実施形態１の電池１０では、正極集電体６０Ｐの基部６１を蓋板４０に対してリベット１５０で固定した例を示した。実施形態２の電池２００は、実施形態１の電池１０に対して蓋板４０に対する基部６１の固定構造が相違している。具体的に説明すると、図１１に示すように、実施形態２の電池２００は、蓋板４０の上面に配置されるアウタープレート２１０に対して軸部２２０を一体的に設けている。軸部２２０は、蓋板４０、インナープレート１４０、正極集電体６０Ｐの基部６１を順に貫通している。
そして、軸部２２０を熱カシメすることにより、正極集電体６０Ｐの基部６１は、インナープレート１４０と共に蓋板４０の下面４０Ａに固定されている。実施形態２の電池２００は、リベット１５０を廃止することが可能であり、実施形態１の電池１０に比べて部品点数を削減することが出来る。尚、図１１中、電池１０と共通する部品については、同一符号を付して説明を省略する。
＜実施形態３＞
次に、実施形態３を図１２、図１３によって説明する。
実施形態３の電池３００は、実施形態１の電池１０に対してカバー３１０を設けている点が相違している。図１２、図１３に示すように、カバー３１０は、底面壁３１５と、一対の縦壁３２０を備える。縦壁３２０は、底面壁３１５の両側縁から上向きに屈曲している。一対の縦壁３２０には、それぞれロック孔３２５が設けられている。
また、蓋板４０の下面４０Ａには、インナープレート３４０が配置されている。インナープレート３４０の外周部には下向きに屈曲するフランジ３４７が形成されており、正極集電体６０Ｐの基部６１を囲っている。そして、フランジ３４７の外面には、カバー３１０側のロック孔３２５に対応して、それぞれロック爪３３５が形成されている。
各ロック爪３３５を各ロック孔３２５にロックさせることで、インナープレート３４０に対してカバー３１０を固定することが出来る。図１２、図１３に示すように、カバー３１０の底面壁３１５は、正極端子部材１００の下方を覆うため、正極端子部材１００の外部接続部１０１と正極外部端子１７０の被接続部１７５をレーザ溶接する際に、スパッタがケース３０内に飛散することを防止出来る。尚、図１２、図１３中、電池１０と共通する部品については、同一符号を付して説明を省略する。
＜実施形態４＞
次に、実施形態４を図１５、図１６によって説明する。
実施形態４の電池４００は、実施形態１の電池１０に対して、外部接続部４０１の反転方向（矢線Ｆ）における厚みが、反転膜１１０の厚みよりも厚く形成されている。実施形態１の電池１０においては、外部接続部１０１は曲げ加工により形成されていたが、実施形態４に係る外部接続部４０１は、折り曲げ加工されていない。
また、図１６に示すように、正極端子部材４０３と蓋板４０とを、上側に位置する第１金型４０４と、下側に位置する第２金型４０５との間に保持した状態で、絶縁性の合成樹脂によりインサート成形する工程において、外部接続部４０１の上端部は、第１金型４０４に保持される第１被保持部４０６とされており、外部接続部４０１の下端部は、第２金型４０５に保持される第２被保持部４０７とされている。本実施形態では、第１被保持部４０６は保持面（第１被保持面）であり、また、第２被保持部４０７は保持面（第２被保持面）である。
上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態によれば、正極外部端子１７０と外部接続部４０１とをレーザ溶接する際に、外部接続部４０１の溶接深さを、深くすることができる。これにより、正極外部端子１７０と外部接続部４０１とを強固に固定できる。
外部接続部４０１は、比較的に肉厚に形成されているので、インサート成形時に、第１金型４０４に保持される第１被保持部４０６とすることが可能であり、また、第２金型４０５に保持される第２被保持部４０７とすることが可能である。これにより、比較的に肉厚の薄い反転膜１１０を保持しなくて済むので、反転膜１１０が変形する等の不具合を抑制できる。
＜実施形態５＞
次に、実施形態５を、図１７を参照して説明する。
実施形態５の電池５００においては、外部接続部５０１の厚みは、反転膜１１０の厚みよりも肉厚に設定されている。
また、外部接続部５０１は、蓋板４０の上方の位置に配されている。換言すると、外部接続部５０１の外径寸法が拡径されている。外部接続部５０１は正極外部端子５０２と接続されている。
上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態によれば、外部接続部５０１と正極外部端子５０２との接続領域を広く確保することができる。これにより、外部接続部５０１と、正極外部端子５０２との間の電気抵抗を小さくすることができる。
また、外部接続部５０１と正極外部端子５０２との接続領域が広くなっているので、電池５００で発生した熱を、外部接続部５０１から正極外部端子５０２へと速やかに伝達させることができる。これにより、電池５００の放熱性を向上させることができる。
＜実施形態６＞
次に実施形態６を、図１８を参照して説明する。
実施形態６に係る電池６００においては、外部接続部６０１の厚みは、反転膜１１０の厚みよりも肉厚に設定されている。
また、外部接続部６０１は、蓋板４０の上方の位置に配されている。外部接続部６０１と、蓋板４０との間には、絶縁性の合成樹脂からなる第２絶縁部材６０３は、実質的にリング状に形成されている。
第２絶縁部材６０３の上面には上方に突出する上リブ６０４が形成されている。上リブ６０４は、第２絶縁部材６０３の全周に亘って切れ目なく形成されている。外部接続部６０１の下面には、上リブ６０４が嵌入された上溝６０５が上方に凹んで形成されている。
また、第２絶縁部材６０３の下面には下方に突出する下リブ６０６が形成されている。下リブ６０６は、第２絶縁部材６０３の全周に亘って切れ目なく形成されている。蓋板４０の上面には、下リブ６０６が嵌入された下溝６０７が下方に凹んで形成されている。
第２絶縁部材６０３の上面は、上リブ６０４と異なる部分は平坦面とされている。また、第２絶縁部材６０３の下面も、下リブ６０６と異なる部分は平坦面とされている。
上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態によれば、蓋板４０の第２貫通孔４５の孔縁部の直径寸法を小さくすることができる。これにより、蓋板４０の強度を向上させることができる。
また、上リブ６０４が上溝６０５に嵌入し、下リブ６０６が下溝６０７に嵌入することにより、蓋板４０と、第２絶縁部材６０３と、外部接続部６０１との組み付け強度を向上させることができる。
また、外部接続部６０１を容易に蓋板４０の上方に配置することができる。
アウタープレート１２０をインサート成形するための金型の形状を複雑にする必要がない。
また、反転膜１１０の直径寸法Ｄ１が第２貫通孔４５の孔縁部の直径寸法Ｄ３よりも大きい場合であっても、反転膜１１０の下面を、蓋板４０の下面４０Ａ、又はアウタープレート１２０の下面よりも上方に位置させることができる。これにより、電池１０の内部空間（特に高さ方向）において、蓄電要素２０が占有できる容積を増やすことができるので、電池１０の電池容量を増加させることができる。
（実施形態６の変形例）
実施形態６の変形例として、蓋板４０の第２貫通孔４５の孔縁部が、外部接続部６０１よりも径方向の内方に縮径された形状としてもよい。これにより、反転膜１１０の直径を、第２貫通孔４５の孔縁部の直径よりも更に大きくすることができる。
また、例えば、薄型の電池６００においては、第２貫通孔４５の孔縁部の直径寸法Ｄ３を大きく設定できない場合に、反転膜１１０の直径寸法Ｄ１を必要な分だけ大きくすることができる。
＜実施形態７＞
次に、実施形態７について、図１９を参照して説明する。
実施形態７に係る電池７００の外部接続部７０１の厚みは、反転膜１１０の厚みよりも肉厚に設定されている。
また、外部接続部７０１は、蓋板４０の上方の位置に配されている。外部接続部７０１と、蓋板４０との間には、絶縁性の合成樹脂からなる第２絶縁部材７０３が配されている。
第２絶縁部材７０３は、上方から見て実質的にリング状に形成されている。第２絶縁部材７０３は、蓋板４０の上面に載置された板状の本体部７０４と、本体部７０４の内側縁から下方に延びる下リブ７０５と、本体部７０４の外側縁から上方に延びる上リブ７０６と、を有する。
本体部７０４の上面及び下面は、平坦な平坦面とされている。また、下リブ７０５によって、蓋板４０の第２貫通孔４５の孔縁部のうち上側の稜部分が、覆われている。また、上リブ７０６によって、外部接続部７０１の下端縁のうち、外周側に位置する部分が覆われている。
上記以外の構成については、実施形態１と略同様なので、同一部材については同一符号を付し、重複する説明を省略する。
本実施形態によれば、下リブ７０５によって、蓋板４０の第２貫通孔４５の孔縁部と、外部接続部７０１との間の縁面距離を大きくとることができるので、蓋板４０と外部接続部７０１との絶縁性を向上させることができる。
また、上リブ７０６によって、外部接続部７０１の下端縁のうち、外周側に位置する部分と、蓋板４０との間の縁面距離を大きくとることができるので、蓋板４０と外部接続部７０１との絶縁性を向上させることができる。
＜他の実施形態＞
本明細書に開示された技術は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も技術的範囲に含まれる。
（１）実施形態では、蓄電素子の一例に、リチウムイオン二次電池を例示したが、本明細書に開示された技術は、ケース３０、蓄電要素２０、蓋板４０、端子部材７１、１００、集電体６０Ｐ、６０Ｎを有する蓄電素子であれば適用可能であり、リチウムイオン二次電池以外の電池や、電気二重層キャパシタ等のキャパシタにも適用可能である。
（２）実施形態では、反転膜１１０の反転により破断する易破断部６５を例示した。「易破断部」は、電池１０に異常が発生した時に破断して正極端子部材１００と正極集電体６０Ｐの電気的な接続を遮断するものであればよく、例えば、許容値を超える大電流が流れた時に溶断するヒューズであってもよい。また、「易破断部」は、正極端子部材１００と正極集電体６０Ｐのうち、少なくともいずれか一方に設けられていればよく、正極端子部材１００側に設けるようにしてもよい。
（３）実施形態では、反転膜１１０と易破断部６５とからなる電流遮断機構を、正極側に設けた例を示したが、負極側に設けてもよい。
（４）実施形態では、外部接続部に外部端子を接続する例を示したが、外部接続部に直接にバスバー等の導電部材を接続してもよい。
（５）リベット１５０は省略することができる。この場合、インナープレート１４０も省略することができる。但し、アウタープレート１２０の折返部１３５を、
第２貫通孔４５の孔縁を囲みつつ、蓋板４０の下面４０Ａに沿って第２貫通孔４５の径方向の外方に延長することにより、正極集電体６０Ｐを配置しやすくなるので好ましい。また、リベット１５０を省略する場合、蓄電要素２０はケース３０の底面壁３５の内面に当接することにより保持される構成とすると、反転膜１１０に蓄電要素２０の重量がかからないので好ましい。
（６）ケース３０内の圧力が上昇した場合に、反転膜１１０が配された部位にガスが流入しやすいように、インナープレート１４０、及び／又はアウタープレート１２０に、反転膜１１０に連通して、ガスを反転膜１１０に導く溝を形成してもよい。
（７）ケース３０内の圧力が上昇した場合に、反転膜１１０が配された部位にガスが流入しやすいように、正極集電体６０Ｐの基部６１、及び／又は突出部６３に、貫通孔を形成してもよい。
（８）第２絶縁部材は、いわゆるＯリングでもよい。
（９）実施形態１では、反転膜１１０、第１貫通孔１３２、及び第２貫通孔４５は上面から見て円形状をなす構成としたが、これに限られず、上面から見て、反転膜１１０は円形状でなくてもよく、また、第１貫通孔１３２は円形状でなくてもよく、また、第２貫通孔４５は円形状でなくてもよく、長円形状や矩形形状など必要に応じて任意の形状とすることができる。
（１０）上面視における反転膜１１０の外形形状は、第１貫通孔１３２、又は第２貫通孔４５の孔縁部の形状をよりも小さい形状であってもよい。言い換えると、上面視における反転膜１１０の外形形状は、第１貫通孔１３２、又は第２貫通孔４５を通過可能な形状としてもよい。
１０，２００，３００，４００，５００，６００，７００：電池
２０：蓄電要素
３０：ケース
４０：蓋板
４０Ａ：蓋板の下面
４５：第２貫通孔
６０Ｐ、６０Ｎ：正極集電体、負極集電体
６１：基部
６３：突出部
６４：接続孔
６５：易破断部
７０Ｐ、７０Ｎ：正極端子部、負極端子部
１００，４０３：正極端子部材
１０１，４０１，５０１，６０１，７０１：外部接続部
１１０：反転膜
１１７：ボス
１２０，２１０：アウタープレート（第１絶縁部材の一例）
１２０Ａ：アウタープレートの下面
１３２：第１貫通孔
１４０：インナープレート
１５０：リベット
１７０，５０２：正極外部端子（外部端子の一例）
４０４：第１金型
４０５：第１被保持部
４０６：第２金型
４０７：第２被保持部
６０３，７０３：第２絶縁部材
Ｄ１：反転膜の直径寸法
Ｄ２：第１貫通孔の孔縁部の直径寸法
Ｄ３：第２貫通孔の孔縁部の直径寸法

Claims (14)

  1. 開口を有するケースと、
    前記ケースに収容された蓄電要素と、
    前記ケースの前記開口に取り付けられた蓋板と、
    前記蓋板の上面に、絶縁性の合成樹脂によって、絶縁状態で前記蓋板と一体に成形された端子部材と、
    前記蓄電要素と前記端子部材とを電気的に接続する集電体と、を備え、
    前記端子部材と前記集電体との少なくとも一方に易破断部が備えられた蓄電素子。
  2. 請求項１に記載の蓄電素子であって、
    前記蓋板と前記端子部材との間には絶縁性の合成樹脂からなる第１絶縁部材が介在されており、
    前記端子部材には前記第１絶縁部材の内部に貫入する貫入部が形成されている蓄電素子。
  3. 請求項１または請求項２に記載の蓄電素子であって、
    前記端子部材は、
    前記ケースの内部の圧力が上昇したときに変形する金属製の反転膜と、
    外部回路と電気的に接続される外部接続部と、を含み、
    前記易破断部は、前記集電体に設けられ、前記反転膜の変形により破断する蓄電素子。
  4. 請求項３に記載の蓄電素子であって、
    前記集電体は、
    前記蓋板の下面に配置される基部と、
    前記基部上に設けられ、前記端子部材の前記反転膜に向って突出し前記反転膜に接続される突出部と、を有し、
    更に、前記易破断部は前記突出部に含まれている、蓄電素子。
  5. 請求項３または請求項４に記載の蓄電素子であって、
    前記蓋板と前記端子部材との間には第１絶縁部材が介在されており、
    前記反転膜の下面は、前記第１絶縁部材又は前記蓋板の下面よりも上方に位置している、蓄電素子。
  6. 請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の蓄電素子であって、
    前記蓋板と前記端子部材との間には第１絶縁部材が介在されており、
    前記第１絶縁部材には前記第１絶縁部材を貫通する第１貫通孔が形成されており、
    前記蓋板には、前記第１貫通孔と同軸上に前記蓋板を貫通する第２貫通孔が形成されており、
    前記反転膜は円盤状であり、
    前記反転膜の直径寸法は、前記第１貫通孔又は前記第２貫通孔の孔縁部の直径寸法以下である、蓄電素子。
  7. 請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の蓄電素子であって、
    前記端子部材の前記外部接続部と、前記蓋板との間には、絶縁性の合成樹脂からなる第２絶縁部材が配置されている、蓄電素子。
  8. 請求項４から請求項７のいずれか一項に記載の蓄電素子であって、
    前記集電体は、
    前記蓋板の下面に配置される基部と、
    前記基部上に設けられ、前記端子部材の前記反転膜に向って突出し前記反転膜に接続される突出部と、を有し、
    前記基部は前記蓋板に固定されている、蓄電素子。
  9. 請求項４から請求項８のいずれか一項に記載の蓄電素子であって、
    前記端子部材の前記外部接続部に接続される外部端子を有している蓄電素子。
  10. 開口を有するケースと、
    前記ケースに収容された蓄電要素と、
    前記ケースの前記開口に取り付けられた蓋板と、
    前記蓋板の上面に、絶縁性の合成樹脂によって、絶縁状態で前記蓋板と一体に成形された端子部材と、
    前記蓄電要素と前記端子部材とを電気的に接続する集電体と、を備え、
    前記端子部材は、
    前記ケースの内部の圧力が上昇したときに変形する金属製の反転膜と、
    外部回路と電気的に接続される外部接続部と、を含み、
    前記集電体は易破断部を含み、前記易破断部は前記反転膜の変形により破断するようになっており、
    前記反転膜が変形して反転する反転方向において、前記外部接続部の厚みは、前記反転膜の厚みよりも厚い、蓄電素子。
  11. 開口を有するケースと、前記ケースに収容された蓄電要素と、前記ケースの前記開口に取り付けられた蓋板と、前記蓋板の上面に絶縁状態で固定された端子部材と、前記蓄電要素と前記端子部材とを電気的に接続する集電体と、備え、前記端子部材と前記集電体との少なくとも一方に易破断部が備えられた蓄電素子の製造方法であって、
    前記端子部材を、絶縁性の合成樹脂によりインサート成形することにより前記蓋板と一体に形成する工程を含む、
    蓄電素子の製造方法。
  12. 請求項１１に記載の蓄電素子の製造方法であって、
    前記端子部材は、第１金型と第２金型との間に挟持された状態でインサート成形されるようになっており、
    前記端子部材は、前記第１金型に保持される第１被保持部と、前記第２金型に保持される第２被保持部と、を有する、蓄電素子の製造方法。
  13. 請求項１１または請求項１２に記載の蓄電素子の製造方法であって、
    前記端子部材は、前記ケースの内部の圧力が上昇したときに変形する金属製の反転膜と、外部回路と電気的に接続される外部接続部と、を含み、前記易破断部は、前記集電体に設けられ、前記反転膜の変形により破断するようになっており、
    前記反転膜と前記集電体とを溶接する工程を含む、蓄電素子の製造方法。
  14. 請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の蓄電素子の製造方法であって、
    前記端子部材は、外部回路と電気的に接続される外部接続部を含み、
    前記端子部材の前記外部接続部と、外部端子と、を溶接する工程を含む、蓄電素子の製造方法。
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