JP6709532B2

JP6709532B2 - 蓄電素子

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Publication number: JP6709532B2
Application number: JP2016043630A
Authority: JP
Inventors: 泰徳奥野
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2016-03-07
Filing date: 2016-03-07
Publication date: 2020-06-17
Anticipated expiration: 2036-03-07
Also published as: JP2017162570A

Description

本発明は、内部で発生したガス等を外部に放出可能なガス排出弁を有するケースを備えた蓄電素子に関する。

従来から、裂開によって開弁するガス排出弁を備えた密閉電池が知られている（特許文献１参照）。具体的に、密閉電池は、外装缶と、外装缶の上方開口部を封口する封口板と、を有している。封口板には、図１８に示すように、ガス排出弁１０１が設けられている。このガス排出弁１０１は、中央部を横断するように延びる一本の破断溝１０２を有し、外装缶１０３と封口板１０４とによって画定される密閉電池１００の内部空間の圧力（内圧）が所定値以上になったときに破断溝１０２から裂開し、内部空間内の圧力を開放する。これにより、外装缶１０３等の破裂が防がれる。

しかし、上記の密閉電池１００のように、密閉電池１００内において上昇した内圧のみによって破断溝１０２が破断（裂開）する構成では、該破断溝１０２が破断してガス排出弁１０１が裂開するときの内圧（開弁圧）の値が異なる場合、即ち、開弁圧の値がばらつく場合があった。

近年では、密閉電池１００における安全性のさらなる向上のために、開弁圧の値のばらつきが抑えられたガス排出弁１０１が求められている。

特開２０１０−２７７９３６号公報

そこで、本実施形態は、開弁圧の値のばらつきが抑えられたガス排出弁を備えた蓄電素子を提供することを目的とする。

本実施形態の蓄電素子は、
裂開によって開弁するガス排出弁を有するケースを備え、
前記ガス排出弁は、前記ケースの外側を向いた外面において延びる破断溝を有すると共に前記ケースの内側を向いた内面の前記破断溝を囲む位置に配置された環状溝を有する。

このように、ガス排出弁の外面に破断溝が設けられると共に、ガス排出弁の内面における周縁側（破断溝を囲む位置）に環状溝が設けられることで、ケースの内圧によってガス排出弁が押されたときに、各溝（破断溝及び環状溝）の側面が広がるようにガス排出弁が変形するため（例えば、図８参照）、ガス排出弁が変形し易くなる。これにより、内圧によって力の加わったガス排出弁（詳しくは、破断溝）の一部に前記変形に起因した応力も加わることで、ガス排出弁が所定の内圧（開弁圧）で破断溝から裂開し始め易くなる（即ち、開弁圧の値のバラツキが抑えられる）。

また、前記蓄電素子では、
前記破断溝は、前記ガス排出弁の中心部の所定位置から該ガス排出弁の周縁に向かって延びる複数の線状溝を含んでもよい。

ガス排出弁の破断溝が設けられた部位は、他の部位より薄く変形し易いため、この薄くなっている部位である線状溝が集まる（合流する）所定位置には、前記変形に起因する応力が集中し易い。このため、上記の構成によれば、ケースの内圧の上昇によるガス排出弁の開弁の際に、裂開し始める位置（断裂位置）のばらつきが抑えられ（即ち、所定位置から裂開し始め）、これにより、ガス排出弁の裂開し始める位置の違いに起因する開弁圧の値のばらつきが抑えられる。

この場合、
前記破断溝は、三つ以上の前記線状溝を含んでもよい。

かかる構成によれば、線状溝が集まる位置（前記所定位置）に集中する応力（ケースの内圧の上昇によるガス排出弁の変形に起因する応力）がより大きくなるため、ガス排出弁の開弁の際の裂開し始める位置（断裂位置）のばらつきがより抑えられる。その結果、前記裂開し始める位置の違いに起因する開弁圧の値のばらつきがより抑えられる。

また、前記蓄電素子では、
前記ガス排出弁は、前記所定位置を中心とした円形の輪郭を有してもよい。

このようにガス排出弁が円形の輪郭を有することで、ケースの内圧の上昇によるガス排出弁の変形に起因する応力がガス排出弁の中心、即ち、線状溝が集まる前記所定位置により集中し易くなるため、ガス排出弁の開弁の際の裂開し始める位置（断裂位置）のばらつきがより効果的に抑えられる。

また、この場合、
前記環状溝は、前記ガス排出弁の周縁に沿った円形の環状であってもよい。

かかる構成によれば、ケースの内圧によってガス排出弁が押されたときに、ガス排出弁が球面状に膨らみ易くなる（即ち、ガス排出弁が変形し易くなる）ため、内圧によって押されるガス排出弁に前記変形に起因した応力がより生じ易くなり、これにより、所定の内圧（開弁圧）でガス排出弁が破断溝からより裂開し始め易くなる。その結果、開弁圧の値のバラツキがより抑えられる。

また、前記蓄電素子では、
前記ガス排出弁は、前記ケースの外側に向けて膨出していてもよい。

ケースの内圧がガス排出弁に加わることで生じる応力がガス排出弁の頂点位置（最も膨出している位置）に集中するが、かかる構成によれば、ガス排出弁の前記頂点位置と線状溝の集まる前記所定位置とが一致若しくは略一致するため、前記所定位置にケースの内圧の上昇によるガス排出弁の変形に起因する応力がより集中し易くなる。これにより、ガス排出弁の開弁の際の裂開し始める位置（断裂位置）のばらつきがより効果的に抑えられる。

また、前記蓄電素子では、
前記ガス排出弁は、
前記ケースの外側に向けて膨出する膨出部と、
前記膨出部の周縁から前記ケースに沿って広がる平坦部と、
を有し、
前記線状溝は、前記膨出部に配置され、
前記環状溝は、前記平坦部に配置されてもよい。

かかる構成によれば、平坦部に環状溝が配置されることで、ケースの内圧によってガス排出弁が押されたときに、断面が屈曲した形状となっている膨出部と平坦部との境界部が真っ直ぐになるように変形するため（例えば、図１０参照）、平坦部のない構成又は膨出部がなく全体が平坦な構成等に比べてガス排出弁の変形量が大きくなる。これにより、内圧によってガス排出弁が変形したときに生じる前記変形に起因する応力がより大きくなり、その結果、ガス排出弁が所定の内圧（開弁圧）でより確実に裂開して開弁圧の値のバラツキがより効果的に抑えられる。

以上より、本実施形態によれば、開弁圧の値のばらつきが抑えられたガス排出弁を備えた蓄電素子を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る蓄電素子の斜視図である。図２は、前記蓄電素子の分解斜視図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ位置における断面図である。図４は、前記蓄電素子の電極体を説明するための斜視図である。図５は、前記蓄電素子の蓋板におけるガス排出弁及びその周辺の拡大平面図である。図６は、前記蓄電素子の蓋板におけるガス排出弁及びその周辺の拡大裏面図である。図７は、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ位置における断面斜視図である。図８は、溝の側面が広がるように該溝の設けられた部位が変形する状態を説明するための模式図である。図９は、溝の側面が狭まるように該溝の設けられた部位が変形する状態を説明するための模式図である。図１０は、膨出部と平坦部との境界部が変形する状態を説明するための模式図である。図１１は、他実施形態に係るガス排出弁の平面図であって、複数の線状溝の配置の一例を示す平面図である。図１２は、他実施形態に係るガス排出弁の平面図であって、複数の線状溝の配置の一例を示す平面図である。図１３は、他実施形態に係るガス排出弁の平面図であって、二つの線状溝の配置の一例を示す平面図である。図１４は、他実施形態に係るガス排出弁の平面図であって、二つの線状溝の配置の一例を示す平面図である。図１５は、他実施形態に係るガス排出弁の断面図である。図１６は、他実施形態に係るガス排出弁の断面図である。図１７は、本実施形態に係る蓄電素子を含む蓄電装置の斜視図である。図１８は、従来の密閉電池の平面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図１０を参照しつつ説明する。尚、本実施形態の各構成部材（各構成要素）の名称は、本実施形態におけるものであり、背景技術における各構成部材（各構成要素）の名称と異なる場合がある。

本実施形態の蓄電素子は、非水電解質二次電池である。より詳しくは、蓄電素子は、リチウムイオンの移動に伴って生じる電子移動を利用したリチウムイオン二次電池である。この種の蓄電素子は、電気エネルギーを供給する。蓄電素子は、単一又は複数で使用される。具体的に、蓄電素子は、要求される出力及び要求される電圧が小さいときには、単一で使用される。一方、蓄電素子は、要求される出力及び要求される電圧の少なくとも一方が大きいときには、他の蓄電素子と組み合わされて蓄電装置に用いられる。前記蓄電装置では、該蓄電装置に用いられる蓄電素子が電気エネルギーを供給する。

蓄電素子は、図１〜図４に示すように、裂開によって開弁するガス排出弁３２１を有するケース３を備える。具体的に、蓄電素子１は、正極２３及び負極２４を含む電極体２と、電極体２を収容するケース３と、ケース３の外側に配置される外部端子４であって電極体２と導通する外部端子４と、を備える。また、蓄電素子１は、電極体２、ケース３、及び外部端子４の他に、電極体２と外部端子４とを導通させる集電体５等も有する。

電極体２は、正極２３と負極２４とが互いに絶縁された状態で巻芯２１の周囲に巻回されることによって構成される。電極体２においてリチウムイオンが正極２３と負極２４との間を移動することにより、蓄電素子１が充放電する。

正極２３は、金属箔２３１と、金属箔２３１に積層された正極活物質層２３２と、を有する。金属箔２３１は帯状である。本実施形態の金属箔２３１は、例えば、アルミニウム箔である。

負極２４は、金属箔２４１と、金属箔２４１に積層された負極活物質層２４２と、を有する。金属箔２４１は帯状である。本実施形態の金属箔２４１は、例えば、銅箔である。

本実施形態の電極体２では、以上のように構成される正極２３と負極２４とがセパレータ２５によって絶縁された状態で巻回されている。このセパレータ２５は、絶縁性を有する部材である。具体的に、セパレータ２５は、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、ポリアミドなどの多孔質膜によって構成される。セパレータ２５は、正極２３と負極２４との間に配置される。これにより、電極体２において、正極２３と負極２４とが互いに絶縁される。また、セパレータ２５は、上述のように多孔質膜によって構成されているため、ケース３内において電解液を保持する。これにより、蓄電素子１の充放電時において、リチウムイオンが、セパレータ２５を挟んで交互に積層される正極２３と負極２４との間を移動可能となる。

ケース３は、開口を有するケース本体３１と、ケース本体３１の開口を塞ぐ（閉じる）蓋板３２と、を有する。ケース３は、電極体２及び集電体５等と共に、電解液を内部空間３３に収容する（図３参照）。ケース３は、電解液に耐性を有する金属によって形成される。本実施形態のケース３は、例えば、アルミニウム、又は、アルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料によって形成される。

前記電解液は、非水溶液系電解液である。電解液は、有機溶媒に電解質塩を溶解させることによって得られる。有機溶媒は、例えば、プロピレンカーボネート及びエチレンカーボネートなどの環状炭酸エステル類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類である。電解質塩は、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、及びＬｉＰＦ_６等である。本実施形態の電解液は、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、及びエチルメチルカーボネートを、プロピレンカーボネート：ジメチルカーボネート：エチルメチルカーボネート＝３：２：５の割合で調整した混合溶媒に、１ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ_６を溶解させたものである。

ケース３は、ケース本体３１の開口周縁部３４と、蓋板３２の周縁部とを重ね合わせた状態で接合することによって形成される。また、ケース３では、ケース本体３１と蓋板３２とによって内部空間３３が画定されている。本実施形態のケース３では、ケース本体３１の開口周縁部３４と蓋板３２の周縁部とが溶接によって接合されている。

ケース本体３１は、板状の閉塞部３１１と、閉塞部３１１の周縁に接続される筒状の胴部３１２と、を備える。

閉塞部３１１は、開口が上を向くようにケース本体３１が配置されたときに、ケース本体３１の下端に位置する（即ち、前記開口が上を向いたときのケース本体３１の底壁となる）部位である。閉塞部３１１は、該閉塞部３１１の法線方向視において、矩形状である。

以下では、閉塞部３１１の長辺方向をＸ軸方向とし、閉塞部３１１の短辺方向をＹ軸方向とし、閉塞部３１１の法線方向をＺ軸方向とする。

本実施形態の胴部３１２は、角筒形状、より詳しくは、偏平な角筒形状を有する。胴部３１２は、閉塞部３１１の周縁における長辺から延びる一対の長壁部３１３と、閉塞部３１１の周縁における短辺から延びる一対の短壁部３１４とを有する。即ち、一対の長壁部３１３は、Ｙ軸方向に間隔（詳しくは、閉塞部３１１の周縁における短辺に相当する間隔）を空けて対向し、一対の短壁部３１４は、Ｘ軸方向に間隔（詳しくは、閉塞部３１１の周縁における長辺に相当する間隔）を空けて対向する。短壁部３１４が一対の長壁部３１３の対応（詳しくは、Ｙ軸方向に対向）する端部同士をそれぞれ接続することによって、角筒状の胴部３１２が形成される。

以上のように、ケース本体３１は、開口方向（Ｚ軸方向）における一方の端部が塞がれた角筒形状（即ち、有底角筒形状）を有する。

蓋板３２は、ケース本体３１の開口を塞ぐ板状の部材である。具体的に、蓋板３２は、ケース本体３１の開口を塞ぐようにケース本体３１に当接する。より具体的には、蓋板３２が開口を塞ぐように、蓋板３２の周縁部がケース本体３１の開口周縁部３４に重ねられる。開口周縁部３４と蓋板３２とが重ねられた状態で、蓋板３２とケース本体３１との境界部が溶接される。これにより、ケース３が構成される。

蓋板３２は、Ｚ軸方向視において、ケース本体３１の開口周縁部３４に対応した輪郭形状を有する。即ち、蓋板３２は、Ｚ軸方向視において、Ｘ軸方向に長い矩形状の板材である。この蓋板３２は、ケース３内のガスを外部に排出可能なガス排出弁３２１を有する。

ガス排出弁３２１は、ケース３内において発生したガス等によって内圧が所定の値（開弁圧）まで上昇したときに、裂開することで、該ケース３内から外部にガスを排出する。本実施形態のガス排出弁３２１は、Ｘ軸方向における蓋板３２の中央部に設けられる。即ち、ガス排出弁３２１から蓋板３２のＸ軸方向の一方側の端縁までの距離と、ガス排出弁３２１から蓋板３２のＸ軸方向の他方側の端縁までの距離とが等しい。また、ガス排出弁３２１は、Ｙ軸方向における蓋板３２の中央部に設けられる。即ち、ガス排出弁３２１から蓋板３２のＹ軸方向の一方側の端縁までの距離と、ガス排出弁３２１から蓋板３２のＹ軸方向の他方側の端縁までの距離とが等しい。

このガス排出弁３２１は、図５〜図７にも示すように、ケース３の外側を向いた外面において延びる破断溝３２１１を有すると共に、ケース３の内側を向いた内面の破断溝３２１１を囲む位置に配置された環状溝３２１２を有する。より具体的に、ガス排出弁３２１は、薄肉部３２１０を有し、薄肉部３２１０は、外面に破断溝３２１１を有する。また、薄肉部３２１０は、内面における破断溝３２１１を囲む位置に環状溝３２１２も有する。

薄肉部３２１０は、ケース３における他の部位（ケース３における薄肉部３２１０を除いた部位）よりも薄い部位である。この薄肉部３２１０は、Ｚ軸方向（蓋板３２の法線方向）視において、円形の輪郭を有している。本実施形態の薄肉部３２１０では、破断溝３２１１及び環状溝３２１２が設けられた部位を除いて、厚さが一定である。尚、薄肉部３２１０における破断溝３２１１及び環状溝３２１２が設けられた部位（位置）は、薄肉部３２１０の他の部位より薄くなっている（即ち、厚さ寸法が小さくなっている）。本実施形態の薄肉部３２１０では、破断溝３２１１及び環状溝３２１２が設けられた位置の厚みは、薄肉部３２１０の他の部位の厚みの１／２程度である（図７参照）。

この薄肉部３２１０は、ケース３の外側に向けて膨出している（図７参照）。より具体的に、薄肉部３２１０は、前記外側に向けて膨出する膨出部３２１０Ａと、膨出部３２１０Ａの周縁から蓋板３２に沿ってフランジ状に広がる平坦部３２１０Ｂと、を有する。本実施形態では、膨出部３２１０Ａに、破断溝３２１１が配置され、平坦部３２１０Ｂに、環状溝３２１２が配置されている。

膨出部３２１０Ａは、ケース３の外側に向けて球面状（円弧状）に膨出する部位であり、その頂点位置（最も膨出している位置）３５は、Ｚ軸方向視において、薄肉部３２１０の前記円形の輪郭の中心と一致している。また、頂点位置３５は、Ｚ軸方向において、蓋板３２のガス排出弁３２１を除く他の部位の外面よりケース３の内側（内部空間３３の側）に位置している（図７参照）。

平坦部３２１０Ｂは、薄肉部３２１０の径方向における幅が一定で、且つＸ−Ｙ面（Ｘ軸とＹ軸とを含む面）と平行なフランジ状の部位である。平坦部３２１０Ｂの環状溝３２１２を除く部位の厚さは、一定であり、膨出部３２１０Ａの破断溝３２１１を除く部位の厚さと同じである。

破断溝３２１１は、ガス排出弁３２１の中心部の所定位置からガス排出弁３２１の周縁に向かって延びる複数の線状溝３２１５を含む。破断溝３２１１は、ガス排出弁３２１の開弁のし易さ等の観点から、三つ以上の線状溝３２１５を含むことが好ましい。本実施形態の破断溝３２１１は、四つの線状溝３２１５を含む。尚、本実施形態のガス排出弁３２１では、膨出部３２１０Ａの頂点位置３５と、前記所定位置とは、一致している。このため、以下では、「所定位置３５」と称する場合もある。

複数の線状溝３２１５は、薄肉部３２１０において、所定位置３５から放射状に延びている。また、複数の線状溝３２１５は、隣り合う線状溝３２１５同士のなす角が等しくなるように配置されている。本実施形態の破断溝３２１１は、四つの線状溝３２１５を含んでいる。このため、隣り合う線状溝３２１５同士のなす角は、９０°である。即ち、複数の線状溝３２１５は、Ｚ軸方向視において、十字状に配置されている。本実施形態の破断溝３２１１は、Ｚ軸方向視において、所定位置３５からＸ軸方向の互いに反対向きに延びる二本の線状溝３２１５と、Ｙ軸方向の互いに反対向きに延びる二本の線状溝３２１５と、を含む。各線状溝３２１５は、所定位置３５から膨出部３２１０Ａの周縁まで延びている。即ち、各線状溝３２１５の所定位置３５と反対側の端縁と、膨出部３２１０Ａの周縁とは、同じ位置である。

環状溝３２１２は、薄肉部３２１０の平坦部３２１０Ｂの内面（ケース３の内側を向いた面）に設けられている（図７参照）。この環状溝３２１２は、円形の環状である（図６参照）。本実施形態の環状溝３２１２は、平坦部３２１０Ｂの幅方向（薄肉部３２１０の径方向）における中央位置に配置されている。

以上のように構成されるガス排出弁３２１は、ケース３の内圧（ガス圧）が所定の値よりも大きくなったときに、薄肉部３２１０が破断溝３２１１から裂ける（詳しくは、線状溝３２１５の集まる所定位置３５から裂け始め、各線状溝３２１５に沿って断裂範囲がそれぞれ広がる）ことによってケース３の内部空間３３と外部空間とを連通させる、即ち、開弁する。これにより、ガス排出弁３２１は、ケース３の内部（内部空間３３）で発生したガスを外部（外部空間）へ排出する。このようにして、ガス排出弁３２１は、上昇したケース３の内圧を下げる。

ケース３には、内部空間３３に電解液を注入するための注液穴３２５が設けられる。この注液穴３２５は、蓋板３２をＺ軸方向（厚さ方向）に貫通する。本実施形態の注液穴３２５は、Ｘ軸方向におけるガス排出弁３２１と外部端子４との間に設けられる。このように構成される注液穴３２５は、注液栓３２６によって密閉（封止）される（図３参照）。

外部端子４は、他の蓄電素子の外部端子又は外部機器等と電気的に接続される部位である。外部端子４は、導電性を有する部材によって形成される。例えば、外部端子４は、アルミニウム又はアルミニウム合金等のアルミニウム系金属材料、銅又は銅合金等の銅系金属材料等の溶接性の高い金属材料によって形成される。外部端子４は、バスバ等が溶接可能な面４１を有する。本実施形態の面４１は、平面である。

集電体５は、ケース３内に配置され、電極体２と通電可能に直接又は間接に接続される。本実施形態の集電体５は、クリップ部材５０を介して電極体２と通電可能に接続される。即ち、蓄電素子１は、電極体２と集電体５とを通電可能に接続するクリップ部材５０を備える。この集電体５は、導電性を有する部材によって形成される。図３に示すように、集電体５は、ケース３の内面に沿って配置される。以上のように構成される集電体５は、蓄電素子１の正極と負極とにそれぞれ配置される。

正極の集電体５と負極の集電体５とは、異なる材料によって形成される。具体的に、正極の集電体５は、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金によって形成され、負極の集電体５は、例えば、銅又は銅合金によって形成される。

また、蓄電素子１は、電極体２とケース３とを絶縁する絶縁部材６等を備える。本実施形態の絶縁部材６は、ケース３（詳しくはケース本体３１）と電極体２との間に配置される。本実施形態の絶縁部材６は、所定の形状に裁断された絶縁性を有するシート状の部材を折り曲げることによって袋状に形成される。

以上の蓄電素子１では、ガス排出弁３２１の外面に破断溝３２１１が設けられると共に、ガス排出弁３２１の内面における周縁側（破断溝３２１１を囲む位置）に環状溝３２１２が設けられている。これにより、ケース３の内圧によってガス排出弁３２１（薄肉部３２１０）が押されたときに、各溝（破断溝３２１１及び環状溝３２１２）の側面が広がるようにガス排出弁３２１が変形するため（図８参照）、ガス排出弁３２１が変形し易い。即ち、図９に示すように溝３２１１、３２１２の側面が狭まるようにガス排出弁３２１が変形すると、側面同士が当接する等によって変形し難いのに対し、図８に示すように溝３２１１、３２１２の側面が広がる場合は前記当接等が生じないため、ガス排出弁３２１は変形し易い。その結果、内圧によって力の加わったガス排出弁３２１（詳しくは、破断溝）の一部に前記変形に起因した応力も加わることで、所定の内圧（開弁圧）でガス排出弁３２１が破断溝３２１１から裂開し始め易くなる（即ち、開弁圧の値のバラツキが抑えられる）。

また、本実施形態の蓄電素子１では、破断溝３２１１は、ガス排出弁３２１（詳しくは、薄肉部３２１０）の中心部の所定位置３５から該ガス排出弁３２１の周縁に向かって延びる複数の線状溝３２１５を含んでいる。ここで、ガス排出弁３２１（詳しくは、薄肉部３２１０）の破断溝３２１１が設けられた部位は、他の部位より薄く変形し易いため、この薄くなっている部位である線状溝３２１５が集まる所定位置（即ち、線状溝３２１５が合流する位置）３５には、前記変形に起因する応力が集中し易い。このため、前記の構成によれば、ケース３の内圧の上昇によるガス排出弁３２１の開弁の際に、裂開し始める位置（断裂位置）のばらつきが抑えられ（即ち、所定位置３５から裂開し始め）、これにより、ガス排出弁３２１の裂開し始める位置の違いに起因する開弁圧の値のばらつきが抑えられる。

本実施形態の蓄電素子１では、破断溝３２１１が、三つ以上（本実施形態の例では四つ）の線状溝３２１５を含んでいるため、線状溝３２１５が集まる位置（所定位置）３５に集中する応力（ケース３の内圧の上昇によるガス排出弁３２１の変形に起因する応力）がより大きくなる。これにより、ガス排出弁３２１の開弁の際の裂開し始める位置（断裂位置）のばらつきがより抑えられ、その結果、前記裂開し始める位置の違いに起因する開弁圧の値のばらつきがより効果的に抑えられる。

本実施形態の蓄電素子１では、ガス排出弁３２１が、所定位置３５を中心とした円形の輪郭を有している。これにより、ケース３の内圧の上昇によるガス排出弁３２１の変形に起因する応力がガス排出弁３２１の中心、即ち、線状溝３２１５が集まる所定位置３５により集中し易くなる。その結果、ガス排出弁３２１の開弁の際の裂開し始める位置（断裂位置）のばらつきがより効果的に抑えられる。

また、本実施形態の蓄電素子１では、環状溝３２１２が、ガス排出弁３２１（詳しくは、薄肉部３２１０）の周縁に沿った円形の環状である。このため、ケース３の内圧によってガス排出弁３２１が押されたときに、ガス排出弁３２１が球面状に膨らみ易くなる、即ち、ガス排出弁３２１が変形し易くなり、これにより、内圧によって押されるガス排出弁３２１に前記変形に起因した応力がより生じ易くなる。その結果、ガス排出弁３２１が所定の内圧（開弁圧）で破断溝３２１１からより裂開し始め易くなる（即ち、開弁圧の値のバラツキがより抑えられる）。

また、本実施形態の蓄電素子１では、ガス排出弁３２１が、ケース３の外側に向けて膨出する膨出部３２１０Ａと、膨出部３２１０Ａの周縁からケース３（詳しくは、蓋板３２）に沿って広がる平坦部３２１０Ｂと、を有し、線状溝３２１５が膨出部３２１０Ａに配置され、環状溝３２１２が平坦部３２１０Ｂに配置されている。このように、平坦部３２１０Ｂに環状溝３２１２が配置されることで、ケース３の内圧によってガス排出弁３２１が押されたときに、図１０に示すように、断面が屈曲した形状となっている膨出部３２１０Ａと平坦部３２１０Ｂとの境界部が真っ直ぐになるように変形するため、平坦部３２１０Ｂのない構成又は膨出部３２１０Ａがなく全体が平坦な構成のガス排出弁等に比べ、ガス排出弁３２１の変形量が大きくなる。これにより、内圧によってガス排出弁３２１が変形したときに生じる前記変形に起因する応力がより大きくなり、その結果、ガス排出弁３２１が所定の内圧（開弁圧）でより確実に裂開する（即ち、開弁圧の値のバラツキがより確実に抑えられる）。

ここで、上記実施形態の蓄電素子１の効果を確認するために、実施例として、破断溝３２１１と環状溝３２１２とを有する薄肉部３２１０を備えたガス排出弁３２１が設けられたケース３と、比較例として、破断溝のみを有する薄肉部（即ち、環状溝のない薄肉部）を備えたガス排出弁が設けられたケースと、を準備し、ガス排出弁（詳しくは、薄肉部）のそれぞれに対し、裏側（ケースの内部側）から１．０ＭＰａの力を等分布的に印加した。このとき、本実施例のガス排出弁、及び比較例のガス排出弁のそれぞれにおいて、薄肉部の厚さは、０．０２７３ｍｍ、薄肉部の直径は、１．０００ｍｍ、破断溝の幅は、０．０１８２ｍｍ、破断溝の深さは、０．０１８２ｍｍであった。また、本実施例のガス排出弁３２１において、環状溝３２１２の幅は、０．０１８２ｍｍ、環状溝３２１２の深さは、０．０１８２ｍｍ、環状溝３２１２の直径は、０．９５２ｍｍであった。

その結果、本実施例の破断溝３２１１の幅の最大値は、０．０２３１ｍｍ、比較例の破断溝の幅の最大値は、０．０２１５ｍｍとなった。このように、薄肉部に破断溝と環状溝とを設けることで、薄肉部に破断溝しか設けなかった場合に比べ、１０％ほど変位量が大きくなり、ケースの内圧によってガス排出弁（薄肉部）が変形し易くなることが確認された。

尚、本発明の蓄電素子は、上記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内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を追加することができ、また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることができる。さらに、ある実施形態の構成の一部を削除することができる。

ガス排出弁３２１の破断溝３２１１に含まれる線状溝３２１５の具体的な数は、限定されない。上記実施形態の破断溝３２１１は、四つの線状溝３２１５を含むが、例えば、線状溝３２１５を一つ〜三つ、又は五つ以上含む構成であってもよい。

また、上記実施形態のガス排出弁３２１では、複数の線状溝３２１５は、隣り合う線状溝３２１５同士のなす角が等しくなるように配置されているが、この構成に限定されない。複数の線状溝３２１５は、例えば、図１１及び図１２に示すように、前記なす角が等しくない配置でもよい。例えば、線状溝３２１５が二つの場合、これら二つの線状溝３２１５は、図１３に示すように、Ｚ軸方向視において、破断溝３２１１が真っ直ぐ延びるように配置されてもよく、図１４に示すように、Ｚ軸方向視において、破断溝３２１１が屈曲するように配置されてもよい。

また、上記実施形態のガス排出弁３２１では、各線状溝３２１５は、所定位置３５から膨出部３２１０Ａの周縁まで延びているが、前記周縁の手前まで延びてもよく、前記周縁を超えて延びてもよい。

また、上記実施形態のガス排出弁３２１の薄肉部３２１０は、円形の輪郭を有しているが、この構成に限定されない。薄肉部３２１０の輪郭は、楕円、レーストラック形状等の他の形状であってもよい。

また、上記実施形態のガス排出弁３２１では、薄肉部３２１０の一部（上記実施形態の例では、膨出部３２１０Ａ）が膨出しているが、この構成に限定されない。例えば、薄肉部３２１０は、図１５及び図１６に示すように、全体が膨出していてもよく、全体が平らであってもよい。ガス排出弁３２１が膨出する構成でない場合、即ち、平坦な構成の場合は、線状溝３２１５が集まる（合流する）所定位置３５が、薄肉部３２１０の中心からずれた位置に設定されてもよい。また、所定位置３５が複数設けられてもよい。

また、上記実施形態においては、蓄電素子が充放電可能な非水電解質二次電池（例えばリチウムイオン二次電池）として用いられる場合について説明したが、蓄電素子の種類や大きさ（容量）は任意である。また、上記実施形態において、蓄電素子の一例として、リチウムイオン二次電池について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、本発明は、種々の二次電池、その他、一次電池や、電気二重層キャパシタ等のキャパシタの蓄電素子にも適用可能である。

蓄電素子（例えば電池）１は、図１７に示すような蓄電装置（蓄電素子が電池の場合は電池モジュール）１１に用いられてもよい。蓄電装置１１は、少なくとも二つの蓄電素子１と、二つの（異なる）蓄電素子１同士を電気的に接続するバスバ部材１２と、を有する。この場合、本発明の技術が少なくとも一つの蓄電素子１に適用されていればよい。

１…蓄電素子、２…電極体、２１…巻芯、２３…正極、２３１…金属箔、２３２…正極活物質層、２４…負極、２４１…金属箔、２４２…負極活物質層、２５…セパレータ、３…ケース、３１…ケース本体、３１１…閉塞部、３１２…胴部、３１３…長壁部、３１４…短壁部、３２…蓋板、３２１…ガス排出弁、３２１０…薄肉部、３２１０Ａ…膨出部、３２１０Ｂ…平坦部、３２１１…破断溝、３２１２…環状溝、３２１５…線状溝、３２５…注液穴、３２６…注液栓、３３…内部空間、３４…開口周縁部、３５…頂点位置（所定位置）、４…外部端子、４１…面、５…集電体、５０…クリップ部材、６…絶縁部材、１１…蓄電装置、１２…バスバ部材、１００…密閉電池、１０１…ガス排出弁、１０２…破断溝、１０３…外装缶、１０４…封口板

Claims

裂開によって開弁するガス排出弁を有するケースを備え、
前記ガス排出弁は、
前記ケースの外側に向けて膨出する膨出部と、
前記膨出部の周縁から前記ケースに沿って広がる平坦部と、
前記ケースの外側を向いた外面において延びる破断溝と、
前記ケースの内側を向いた内面の前記破断溝を囲む位置に配置された環状溝と、
を有し、
前記破断溝は、前記ガス排出弁の中心部の所定位置から該ガス排出弁の周縁に向かって延びる複数の線状溝を含み、
前記線状溝は、前記膨出部に配置され、
前記環状溝は、前記平坦部に配置され、
前記平坦部における前記環状溝が設けられた部位は、該平坦部における他の部位より薄くなっており、
前記ガス排出弁は、前記ケースの内圧が大きくなったときに、前記線状溝から裂ける、蓄電素子。
前記破断溝は、三つ以上の前記線状溝を含む、請求項１に記載の蓄電素子。
前記ガス排出弁は、前記所定位置を中心とした円形の輪郭を有する、請求項１又は２に記載の蓄電素子。
前記環状溝は、前記ガス排出弁の周縁に沿った円形の環状である、請求項３に記載の蓄電素子。