JP7110010B2

JP7110010B2 - 二次電池

Info

Publication number: JP7110010B2
Application number: JP2018124787A
Authority: JP
Inventors: 寛志前園
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2022-08-01
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: JP2020004650A

Description

本発明は、二次電池に関するものである。

電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）の駆動用電源、太陽光発電、風力発電等の出力変動を抑制するための用途や夜間に電力をためて昼間に利用するための系統電力のピークシフト用途等の定置用蓄電池システム等において、アルカリ二次電池や非水電解質二次電池が使用されている。

このような用途に使用される電池では、例えば下記特許文献１に示されているように、電池外装体内の圧力が高まったときに内圧を開放するガス排出弁を設けるだけでなく、外部端子と外装体内部の電極体との間の電気的接続を遮断する電流遮断機構が設けられている。

特開２０１８－４１６７８号公報

電流遮断機構においては、例えば特許文献１に開示された技術のように、変形板に溶接された集電体に溝状のノッチ部を設ける構造が採用されている。そしてこの構造では、電池ケース内圧力が高まって変形板が変形するとノッチ部が破断して外部端子と電極体との間の電気的接続を遮断する。

電流遮断機構は上述のように作動するが、重要なのは多数の電池を作製する際にいずれの電池においても電池ケース内において決められた圧力値になったときに電流遮断機構が安定的に作動することである。

電池の組み立て工程において部品に衝撃荷重がかかったり、部品の成形時に微小な亀裂が入ったり、部品形状にバラツキが生じたりする等に起因する作動圧力のバラツキは回避が非常に困難である。しかしながら、このような組み立て工程や部品作成工程に起因するバラツキ要素が存在していても、これらの要素に左右されず、むしろその影響を打ち消して電流遮断機構の作動圧のバラツキを小さくするための検討を行ったところ、変形板の形状を工夫することにより電流遮断機構の作動圧のバラツキを小さくできることを本願発明者は見出した。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電流遮断機構の作動圧のバラツキを小さくしていずれの電池においても電流遮断機構が安定的に作動する二次電池を提供することにある。

本発明の第１の二次電池は、開口を有する電池ケースと、前記電池ケースに収納された、正極および負極を含む電極体と、前記正極又は負極に電気的に接続された集電体と、前記電池ケースの前記開口を封口する封口板と、前記封口板に取り付けられた外部端子と、前記封口板と前記電極体との間に位置し、前記外部端子に電気的に接続され、前記電極体側に開口部分を有する導電部材と、前記開口部分を密閉し、前記集電体に接続され、前記電池ケース内の圧力が所定値となったときに変形する変形板とを備え、前記変形板は略矩形形状を有していて、一対の長辺と一対の短辺を有しているとともに、前記長辺に対して実質的に平行であって且つ前記変形板と前記集電体との接続部よりも一方の前記長辺側に配置される第１溝と、前記長辺に対して実質的に平行であって且つ前記変形板と前記集電体との接続部よりも他方の前記長辺側に配置される第２溝とを有する構成を有している。略矩形形状とは、矩形そのものを含み、矩形の角部分がＲを有して（長辺と短辺との交差部分が曲線で構成されて）いるものも含む概念である。実質的に平行とは、２つの辺のなす角が１０°以下であることであり、好ましくは５°以下である。

前記変形板は、前記短辺に対して実質的に平行であって且つ前記変形板と前記集電体との接続部よりも一方の前記短辺側に配置される第３溝と、前記短辺に対して実質的に平行であって且つ前記変形板と前記集電体との接続部よりも他方の前記短辺側に配置される第４溝とを有している構成であってもよい。

前記一方の前記長辺と前記第１溝との間の距離及び前記他方の前記長辺と前記第２溝との間の距離は、前記一方の前記短辺と前記第３溝との間の距離及び前記他方の前記短辺と前記第４溝との間の距離よりも小さい構成であってもよい。

前記第１溝は前記第３溝及び前記第４溝と連結されており、前記第２溝は前記第３溝及び前記第４溝と連結されている構成であってもよい。

前記変形板は平面視においてＵ字形状のＵ字溝をさらに有しており、前記Ｕ字溝を構成する実質的に平行な一対の直線状の溝は、前記一対の前記長辺間の中心線を挟んで前記長辺に沿って延びており、前記Ｕ字溝の前記一対の直線状の溝を結ぶ部分は前記一対の直線状の溝よりも前記変形板の周縁側に位置している構成であってもよい。

本発明の第２の二次電池は、開口を有する電池ケースと、前記電池ケースに収納された、正極および負極を含む電極体と、前記正極又は負極に電気的に接続された集電体と、前記電池ケースの前記開口を封口する封口板と、前記封口板に取り付けられた外部端子と、前記封口板と前記電極体との間に位置し、前記外部端子に電気的に接続され、前記電極体側に開口部分を有する導電部材と、前記開口部分を密閉し、前記集電体に接続され、前記電池ケース内の圧力が所定値となったときに変形する変形板とを備え、前記変形板は略矩形形状を有していて、略矩形形状の中央部分において前記集電体と接続されているとともに、平面視においてＵ字形状のＵ字溝を有しており、前記Ｕ字溝を構成する実質的に平行な一対の直線状の溝は、略矩形形状の２つの長辺間の中心線を挟んで前記長辺に沿って延びており、前記Ｕ字溝の前記一対の直線状の溝を結ぶ部分は前記一対の直線状の溝よりも前記変形板の周縁側に位置している構成を有している。

本発明の二次電池は、変形板に長辺に沿った溝が設けられているので変形板が変形しやすくなって、電流遮断機構を安定して作動させることができる。

実施形態に係る電池の電池ケース正面部分と絶縁シート正面部分とを取り除いた電池内部を示す模式的な正面図である。実施形態に係る電池の模式的な上面図である。実施形態に係る電池の電池ケース側面（正極側）部分と絶縁シート側面（正極側）部分とを取り除いた正極側の電池内部を示す模式的な側面図である。実施形態に係る電池の電池ケース側面（負極側）部分と絶縁シート側面（負極側）部分とを取り除いた負極側の電池内部を示す模式的な側面図である。実施形態に係る電池を、正面と平行に上面の中心線に沿って切断した、正極端子近傍の模式的な拡大断面図である。実施形態に係る電池を、側面と平行に正極端子の中心線に沿って切断した、正極端子近傍の模式的な拡大断面図である。変形板の下面側の模式的な図である（溝は不図示）。図７のＡの部分の応力分布を示す模式的な図である。実施形態に係る変形板に形成された溝を示す模式的な図である。図７のＣの部分の応力分布を示す模式的な図である。他の実施形態に係る変形板に形成された溝を示す模式的な図である。図７のＢの部分の応力分布を示す模式的な図である。別の実施形態に係る変形板に形成された溝を示す模式的な図である。変形板の上面側の模式的な図である（溝は不図示）。図１４のＤの部分の応力分布を示す模式的な図である。さらに別の実施形態に係る変形板に形成された溝を示す模式的な図である。

本発明の実施形態について具体的に説明を行う前に、本発明者が本発明に想到した経緯を簡単に説明する。

発明が解決しようとする課題の欄で説明したように、電流遮断機構において電池の組み立て工程や部品作成工程に起因する作動圧力のバラツキ要素が存在している場合、ノッチ部（薄肉部）の厚み（残肉厚み）を大きくすると相対的にはバラツキ要素の影響度合を減少させることができるので、ノッチ部の厚みを大きくすることが好ましいと考えられる。しかしながら、破断する部分であるノッチ部の厚みを大きくするということは、電流遮断機構の作動圧力が大きくなってしまうことなので、単にノッチ部の厚みを大きくすることはできない。そこで、本発明者はノッチ部の厚みを大きくしても、電流遮断機構の作動圧力を大きくしないための工夫を様々に検討したところ、本発明を想到するにいたった。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。

（実施形態１）
最初に、実施形態１の二次電池を図１～図４を用いて説明する。本実施形態の二次電池は、正極板と負極板とがセパレータ（何れも図示省略）を介して巻回された扁平状の電極体１１０を有している。正極を構成している正極板は、アルミニウム箔からなる正極芯体の両面に正極活物質合剤を塗布し、乾燥及び圧延した後、アルミニウム箔が一方の端部に長手方向に沿って帯状に露出するようにスリットすることにより作製される。また、負極を構成している負極板は、銅箔からなる負極芯体の両面に負極活物質合剤を塗布し、乾燥及び圧延した後、銅箔が一方の端部に長手方向に沿って帯状に露出するようにスリットすることによって作製される。

そして、上述のようにして得られた正極板及び負極板を、正極板の正極芯体が露出した部分と負極板の負極芯体が露出した部分とがそれぞれ対向する電極と重ならない領域を有するようにずらして、ポリプロピレン及びポリエチレンからなる微多孔質セパレータを介して積層し巻回することで、電極体１１０が作製される。電極体１１０の巻回軸方向の一方の端部には正極芯体露出部１４１が形成され、他方の端部には負極芯体露出部１４０が形成される。

正極芯体露出部１４１は、正極集電体１０を介して外部端子である正極端子１３０に電気的に接続される。正極芯体露出部１４１の一方の外面には、正極集電体１０のリード部１４が溶接接続される。正極芯体露出部１４１の他方の外面には、正極集電体１０の受け部材１４３が溶接接続される。正極芯体露出部１４１の一方の外面と正極集電体１０のリード部１４との間には、開口を有する絶縁フィルムが配置され、絶縁フィルムの開口を通じて正極芯体露出部１４１と正極集電体１０のリード部１４とが溶接接続される。正極芯体露出部１４１の他方の外面と正極集電体１０の受け部材１４３との間には、開口を有する絶縁フィルム１４７が配置され、絶縁フィルム１４７の開口を通じて正極芯体露出部１４１と正極集電体１０の受け部材１４３とが溶接接続される。なお、正極集電体１０の受け部材１４３、絶縁フィルム１４７、及び正極芯体露出部１４１の一方の外面と正極集電体１０のリード部１４との間に配置された絶縁フィルムは必須の構成ではなく、省略することができる。

また、正極集電体１０は第１絶縁部材５０及び第２絶縁部材１５０によって封口板１２０と電気的に絶縁されている。

負極芯体露出部１４０は、負極集電体２０を介して外部端子である負極端子１３２に電気的に接続される。負極芯体露出部１４０の一方の外面には、負極集電体２０のリード部１１４が溶接接続される。負極芯体露出部１４０の他方の外面には、負極集電体２０の受け部材１４２が溶接接続される。負極芯体露出部１４０の一方の外面と負極集電体２０のリード部１１４との間には、開口を有する絶縁フィルムが配置され、絶縁フィルムの開口を通じて、負極芯体露出部１４０と負極集電体２０のリード部１１４とが溶接接続される。負極芯体露出部１４０の他方の外面と負極集電体２０の受け部材１４２との間には、開口を有する絶縁フィルム１４６が配置され、絶縁フィルム１４６の開口を通じて、負極芯体露出部１４０と負極集電体２０の受け部材１４２とが溶接接続される。なお、負極集電体２０の受け部材１４２、絶縁フィルム１４６、及び負極芯体露出部１４０の一方の外面と負極集電体２０のリード部１１４との間に配置された絶縁フィルムは必須の構成ではなく、省略することができる。

また、負極集電体２０は負極側絶縁部材５２ａによって、封口板１２０と電気的に絶縁されている。

正極端子１３０、負極端子１３２はそれぞれ端子部絶縁部材１５２，１５４を介して封口板１２０に固定されている。本実施形態の二次電池では、正極と正極端子１３０の間に感圧式の電流遮断機構が設けられている。

電極体１１０は、封口板１２０側を除く周囲を樹脂製の絶縁シート１６１で覆われた状態で、有底筒状の電池ケース１００内に収納されている。電池ケース１００の開口部は封口板１２０により封口されている。封口板１２０には電解液注液孔１６３が設けられている。電解液注液孔１６３は、注液後、封止栓により密閉される。また、封口板１２０には、電流遮断機構の作動圧よりも高いガス圧が加わったときに開放されるガス排出弁１６２が設けられている。

次に、電流遮断機構について説明するが、この電流遮断機構は、正極側及び負極側のいずれに設けてもよい。以下では正極側にのみ設けるものとして説明する。なお、電流遮断機構は、通電経路の一部に設けられた脆弱部分が、当該脆弱部分近傍の部材が電池ケース１００内の圧力の上昇に伴い、変形することによって破断して通電が断たれるという機構により機能するものである。

図５、図６に示すように、正極端子１３０は内部に貫通孔が形成されている。そして、正極端子１３０は、端子部絶縁部材１５２、封口板１２０及び第２絶縁部材１５０及び導電部材３０のそれぞれに形成された貫通孔内に挿入され、正極端子１３０の電池内部側の先端部が導電部材３０に圧接されるようにカシメられて互いに一体的に固定されている。これにより、正極端子１３０は、端子部絶縁部材１５２及び第２絶縁部材１５０によって封口板１２０とは電気的に絶縁された状態で、導電部材３０と電気的に接続された状態となっている。図には示していないが、図５、図６では、図示された全構成要素の、第２絶縁部材１５０に対して封口板１２０とは反対側に、電極体が存している。なお、正極端子１３０の電池内部側の先端部と導電部材３０の接続部はレーザ溶接等により溶接接続されることが好ましい。また、正極端子１３０に形成された貫通孔は、上端に金属板１５９が設けられたゴム製の端子栓１５８によって封止されている。

第２絶縁部材１５０は、封口板１２０と導電部材３０の間に配置され、封口板１２０と導電部材３０を絶縁している。導電部材３０は、電極体１１０側に断面が略方形状の筒状部３２を有しており、封口板１２０側には封口板１２０に対して平行に配置されている接続部が形成されている。そして導電部材３０に設けられた貫通孔に正極端子１３０が挿入されている。

導電部材３０の筒状部３２の電極体側の開口部分は、変形板４０によって密閉されている。導電部材３０の筒状部３２の先端部分と変形板４０の周囲とは溶接されている。変形板４０は、金属製であることが好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることがより好ましい。変形板４０は、電池ケース１００内の圧力が増加して所定値になると、変形板４０の中央部が封口板１２０側（電池の外部側）に近づくように変形する。変形板４０の電極体１１０側の面には正極集電体１０が接続される。この正極集電体１０は、金属製であることが好ましく、アルミニウム製又はアルミニウム合金製であることが好ましい。正極集電体１０として、例えば、アルミニウム等の金属板を打ち抜きにより作製したものを使用することができる。以上より、通電経路は、電極体の正極から正極集電体１０、変形板４０、導電部材３０そして正極端子１３０の順で形成されていることになる。

変形板４０の中央部以外と正極集電体１０との間に第１絶縁部材５０が配置されている。第１絶縁部材５０は、変形板４０と正極集電体１０とが接続された変形板の中央部に該当する部分に貫通孔が設けられている。第１絶縁部材５０と第２絶縁部材１５０とは係合により接続・固定されている。固定方法は特に限定されないが、ここでは第１絶縁部材５０に形成された爪部５５，５５を用いてラッチ固定によって固定が行われている。この固定部分は第１絶縁部材５０の外周縁部分に形成されている。

正極集電体１０には、中央部に貫通孔が形成されている。そして図５に示すように、正極集電体１０の中央部の貫通孔の両側にも２つの両脇側の貫通孔がそれぞれ形成されている。また、第１絶縁部材５０には、正極集電体１０の中央に設けられた貫通孔に相対する貫通孔が設けられ、その両側には、正極集電体１０に設けられた両脇側の２つの貫通孔に対応する位置にそれぞれ突起部が形成されている。

これらの第１絶縁部材５０の突起部をそれぞれ正極集電体１０の両脇側の貫通孔に挿入し、突起部の先端部を加熱し拡径することにより第１絶縁部材５０と正極集電体１０とが固定される。

正極集電体１０の中央部の貫通孔の周囲部分には、他の部分よりも厚さが薄くされた周辺領域１８が設けられており、周辺領域１８の外周近傍には、貫通孔を囲むように環状の薄肉部１５が形成されている。この薄肉部１５は厚みが周辺領域１８よりも薄くなるように溝状に設けられたものである。また周辺領域１８の内周縁には内周リブ部１９が設けられ、この内周リブ部１９において変形板４０とレーザ溶接されて変形板４０と正極集電体１０とが電気的に接続されている。変形板４０は略矩形形状を有しており、その中央部に円形の凸部が設けられており、その凸部の周縁部分に内周リブ部１９が溶接されている。なお、内周リブ部１９は必須の構成ではなく、内周リブ部１９を省略することができる。

本実施形態における電流遮断機構の動作は次の通りである。電池ケース１００内の圧力が大きくなっていき所定値になった時に、変形板４０は変形板４０の中央部が封口板１２０に近づくように変形する。正極集電体１０は内周リブ部１９において変形板４０と溶接されている。そして、薄肉部１５は、正極集電体１０と変形板４０の溶接部分を取り囲んでいる。よって、変形板４０の前述の変形によって、薄肉部１５が全周破断して変形板４０と正極集電体１０との電気的接続が断たれ、電流が遮断される。

本実施形態では、電流遮断機構において薄肉部１５の残肉厚みを従来よりも厚めに設定することにより、電流遮断機構における電池の組み立て工程や部品作成工程に起因する作動圧力のバラツキ要素が存在していても相対的にはバラツキ要素の影響度合を減少させている。ただし、薄肉部１５の残肉厚みのみを大きくすると、電流遮断機構が機能する電池内圧が従来よりも大きくなってしまい、安全性に支障をきたすおそれがあるため、本実施形態では変形板４０の形状を工夫することにより変形板４０を変形させやすくして、電流遮断機構が機能する電池内圧を、薄肉部１５の厚みが小さい従来と同じ圧力となるようにしている。変形板４０の形状について具体的に以下に説明する。

図７は変形板４０のみを電極体１１０が存在している側から見た図（図５，６において下から上に見た図）であって、円形の凸部４２が上側に突き出している側の面である。なお、この図には後に説明する溝を示していない。図７に示す面の凸部４２の周縁部分に正極集電体１０の内周リブ部１９（不図示）が溶接されている。変形板４０は角が丸められた矩形形状を有しており、中央部に円形の凸部４２が形成されていて、電極体１１０の側に凸部４２は突出している。

電池ケース１００内の圧力が高まってくると、変形板４０は図５，６において下から上へ圧がかかって押し上げられる（変形板４０が封口板１２０側に押される）ため、図７に示された面内の大部分では圧縮応力が働いている。しかしながら、変形板４０の外周縁は導電部材３０の筒状部３２の先端部分に溶接されて固定されており、円形の凸部４２の周縁部分は正極集電体１０の内周リブ部１９に溶接されているため、これらの溶接部分に近接した部分には引っ張り応力が働いていて、この応力はこの面内でもっとも大きな応力となっている。

定性的には上述の通りであるが、定量的な応力分布を知るために有限要素解析法を用いて、電池ケース１００内の圧力が高くなった場合に変形板４０に生じる応力のシミュレーションを行った。図８，１０，１２に変形板４０の外周縁に働いている応力を矢印により示す。なお、太さと長さで応力の大きさを示す。

図８，１０，１２に示すように、変形板４０の外周近傍の表面には、外周に対して垂直な方向の大きな引っ張り応力が働いている。それよりも内側には小さな圧縮応力が働いている。本実施形態では、図９に示すように、変形板４０の一対の長辺６１，６２近傍であって大きな応力が働いている部分に、応力の方向に対して垂直な方向に延びる第１溝７１及び第２溝７２が形成されている。この第１溝７１及び第２溝７２は、一対の長辺６１，６２近傍で最大応力が働いている部分を繋いで形成したものである。

これらの第１溝７１及び第２溝７２は、変形板４０の一対の長辺６１，６２に実質的に平行であって円形の凸部４２よりも一方の長辺６１側に配置された第１溝７１と、他方の長辺６２側に配置された第２溝７２である。なお、円形の凸部４２は正極集電体１０の一部である内周リブ部１９に接続されている。

応力が働いている部分に、その応力に垂直な方向の溝や切れ目を入れると応力が働くことによって部材が変形しやすくなり、溝や切れ目がない場合に比べて小さな応力で変形する。従って、第１溝７１及び第２溝７２を設けることによって変形板４０が変形しやすくなっている。そして本実施形態では、従来の構造に比較して薄肉部１５の残肉厚みを大きくすることにより破断強度を大きくしても、電池ケース１００内の圧力が従来と同じ大きさになった時に電流遮断機構を機能させることができる。

（実施形態２）
実施形態２に係る二次電池は、変形板に形成する溝が実施形態１と異なっており、それ以外の部材や形状等は実施形態１と同じであるので、実施形態１と異なっている部分を以下に説明する。

本実施形態では図１１に示すように、第１溝７１、第２溝７２に加えて、一対の短辺６３，６４近傍であって大きな応力が働いている部分に応力の方向に対して垂直な方向に延びる第３溝７３および第４溝７４が変形板４３に形成されている。この第３溝７３及び第４溝７４は、一対の短辺６３，６４近傍で最大応力が働いている部分を繋いで形成したものであって、一対の短辺６３，６４に実質的に平行であって円形の凸部４２よりも一方の短辺６３側に配置された第３溝７３と、他方の短辺６４側に配置された第４溝７４である。本実施形態では第３溝７３及び第４溝７４が加えられているので、実施形態１よりもさらに変形板４３が変形しやすくなっている。

なお、第１溝７１と一方の長辺６１との距離ａは、第３溝７３と一方の短辺６３との距離ｂよりも小さく、ａ＜ｂである。これは長辺６１，６２と凸部４２との距離の方が短辺６３，６４と凸部４２との距離よりも小さいためであって、両端が固定された部分に同じ力がかかった場合に両端の距離が小さい方がその端部に働く応力が大きくなるためである。なお、第１溝７１と一方の長辺６１との距離と、第２溝７２と他方の長辺６２との距離は、必ずしも同じでなくてもよい。また、第３溝７３と一方の短辺６３との距離と、第４溝７４と他方の短辺６４の距離は、必ずしも同じでなくてもよい。

（実施形態３）
実施形態３に係る二次電池は、変形板に形成する溝が実施形態２と異なっており、それ以外の部材や形状等は実施形態２と同じであるので、実施形態２と異なっている部分を以下に説明する。

本実施形態では図１３に示すように、変形板４５において第１溝７１ａが第３溝７３ａ及び第４溝７４ａと連結されており、第２溝７２ａも第３溝７３ａ及び第４溝７４ａと連結されている。連結に係る曲線部分も変形板４５の外周近傍であって大きな応力が働いている部分に、応力の方向に対して垂直な方向に延びるように設けられている。

本実施形態では４つの溝７１ａ，７２ａ，７３ａ，７４ａが連結により一つに繋がっているので変形しやすいとともに、溝自体の長さが伸びて変形のしやすさに寄与するため、実施形態２よりもさらに変形板４５が変形しやすくなっている。

なお、第１溝７１ａと一方の長辺６１との距離は、第３溝７３ａと一方の短辺６３との距離、及び第４溝７４ａと他方の短辺６４の距離よりも小さいことが好ましい。また、第２溝７２ａと他方の長辺６２との距離は、第３溝７３ａと一方の短辺６３との距離、及び第４溝７４ａと他方の短辺６４の距離よりも小さいことが好ましい。これにより、変形板４５がより変形しやすくなる。

（実施形態４）
実施形態４に係る二次電池は、変形板に形成する溝が実施形態１と異なっており、それ以外の部材や形状等は実施形態１と同じであるので、実施形態１と異なっている部分を以下に説明する。

本実施形態では実施形態１とは変形板の反対側の面の応力分布（シミュレーションによる）に基づいて変形板の形状を決定している。図１４は図７とは反対側から変形板４１を見た図（図５，６において上から下に見た図）であって、凸部４２は窪んでいる。なお、図７と同様にこの図には後に説明する溝を示していない。図１５は図１４のＤ部分を拡大して応力分布を矢印により表したものである。変形板４１の図１４，１５に示された面では外周縁と凸部４２との間に引っ張り応力が働いている。この応力分布において最大応力かそれに近い応力であって変形板４１の中心部と外周とを結ぶ方向に働いている応力について、応力の向きに対して垂直な方向の溝をつなげて形成すると、図１６に示すような２つのＵ字溝８０ａ，８０ｂとなる。なお、２つのＵ字溝８０ａ，８０ｂの間も溝を形成して両者を繋ぐことは可能であるが、凸部４２が存在しているため、凸部４２近傍の溝加工は難しいので溝加工が比較的容易な場所のみに溝を形成している。また、外周縁部には実施形態１とは逆に圧縮応力が働いている。

Ｕ字溝８０ａ，８０ｂは、平面視（図１６を上から見た場合）においてＵ字の形状を有しており、Ｕ字の縦棒２本にあたる略平行な一対の直線状の溝８１ａ，８１ｂは、変形板４１の一対の長辺６１，６２間の中心線を挟んで長辺６１，６２に沿って延びている。ここで、変形板４１の一対の長辺６１，６２間の中心線とは、長辺６１及び長辺６２のそれぞれから等距離の位置にあって、長辺６１及び長辺６２に対して平行に延びる線である。

また、一対の直線状の溝８１ａ，８１ｂを結ぶ、Ｕ字の底にあたる部分の溝８２ａ，８２ｂは、一対の直線状の溝８１ａ，８１ｂよりも変形板４１の周縁側（近い方の短辺側）に位置している。つまり変形板４１を一対の長辺６１，６２のそれぞれの真ん中を結ぶ線で２つに分けたときに、Ｕ字溝８０ａ，８０ｂはそれぞれの外周に略平行な形状となっている。

本実施形態でも、２つのＵ字溝８０ａ，８０ｂを設けることによって変形板４１が変形しやすくなって、実施形態１と同様の効果を奏する。

（実施形態５）
実施形態５に係る二次電池は、変形板に形成する溝が実施形態１と異なっており、それ以外の部材や形状等は実施形態１と同じであるので、実施形態１と異なっている部分を以下に説明する。

本実施形態では変形板の凸部４２が突出している側の面に、実施形態１に示す第１溝７１，第２溝７２が形成されており、反対側の面に実施形態４に示す２つのＵ字溝８０ａ，８０ｂが形成されている。このような２種類の溝が形成されていることにより、実施形態１よりも変形板がさらに変形しやすくなっている。

（その他の実施形態）
上述の実施形態は本願発明の例示であって、本願発明はこれらの例に限定されず、これらの例に周知技術や慣用技術、公知技術を組み合わせたり、一部置き換えたりしてもよい。また当業者であれば容易に思いつく改変発明も本願発明に含まれる。

実施形態５は実施形態１と実施形態４とを組み合わせた形態であるが、実施形態２と実施形態４とを組み合わせてもよいし、実施形態３と実施形態４とを組み合わせてもよい。

本願発明の二次電池は、非水電解質二次電池に対しても、ニッケル－水素二次電池等のアルカリ二次電池に対しても適用可能である。また、変形板は、正極集電体及び負極集電体の何れか一方に接続されていれば所定の作用効果が奏されるが、両方に接続されていてもよい。

電池ケースは、直方体形状（角形）に限定されず、有底の円筒形状であってもよい。また、導電部材の筒状部も、筒の横断面が長方形に限定されず、円形や楕円形、多角形であっても構わない。

電流遮断機構の、電流の遮断が行われる脆弱部分は、正極集電体及び負極集電体の少なくとも一方に設けられていてもよいし、変形板に設けられていてもよいし、集電体と変形板との接続部分に設けられていてもよい。あるいは、集電体と変形板とを金属箔で接続して、この金属箔を脆弱部分としてもよく、例えば集電体に開口を設け、この開口を塞ぐように金属箔を集電体に接続するとともに、変形板にも金属箔を接続させる形態が考えられる。また、脆弱部分は、周辺部分よりも薄肉にした薄肉部にしてもよいし、切り込みやノッチなどにしてもよく、あるいは溶接部分（溶接ナゲット）としてもよい。

変形板を平面視したとき、変形板の短手方向の長さ（一対の長辺間の距離）は、変形板の長手方向の長さ（一対の短辺間の距離）に対して、１．１～５倍であることが好ましく、１．２～４倍であることが好ましく、１．５～３倍であることがさらに好ましい。

変形板に形成される溝は、両面のうちいずれの面に形成されていてもよい。また、溝の形状も特に限定されず、断面がＶ字であってもよいし、Ｕ字であってもよく、その他の形状であってもよい。また、溝は変形板を研削等して窪みのみとして形成されていてもよいし、一方の面が凹み他方の面が突出している形状に形成されていてもよい。

また、実施形態１においては、外部端子と導電部材が別部品からなる例を示したが、外部端子と導電部材を一つの部品とすることもできる。

１０正極集電体
２０負極集電体
３０導電部材
４０，４１，４３，４５変形板
５０第１絶縁部材
６１，６２長辺
６３，６４短辺
７１，７１ａ第１溝
７２，７２ａ第２溝
７３，７３ａ第３溝
７４，７４ａ第４溝
８０ａ，８０ｂＵ字溝
８１ａ，８１ｂＵ字溝を構成する実質的に平行な一対の直線状の溝
８２ａ，８２ｂＵ字溝を構成する実質的に平行な一対の直線状の溝
１００電池ケース
１１０電極体
１２０封口板
１３０正極端子（外部端子）
１３２負極端子（外部端子）

Claims

開口を有する電池ケースと、
前記電池ケースに収納された、正極および負極を含む電極体と、
前記正極又は負極に電気的に接続された集電体と、
前記電池ケースの前記開口を封口する封口板と、
前記封口板に取り付けられた外部端子と、
前記封口板と前記電極体との間に位置し、前記外部端子に電気的に接続され、前記電極体側に開口部分を有する導電部材と、
前記開口部分を密閉し、前記集電体に接続され、前記電池ケース内の圧力が所定値となったときに変形する変形板と
を備え、
前記変形板は略矩形形状を有していて、一対の長辺と一対の短辺を有しているとともに、前記長辺に対して実質的に平行であって且つ前記変形板と前記集電体との接続部よりも一方の前記長辺側に配置される第１溝と、前記長辺に対して実質的に平行であって且つ前記変形板と前記集電体との接続部よりも他方の前記長辺側に配置される第２溝とを有し、
前記変形板は中央部分において前記集電体と溶接されており、前記変形板の外周縁は前記導電性部材に固定されており、
前記第１溝と前記第２溝は、前記変形板の外周近傍であって、前記電池ケース内の圧力が高まった際に前記変形板の前記電極体側の面において引っ張り応力が働く部分に配置されているとともに、前記引っ張り応力の方向に対して垂直な方向に伸びている、二次電池。
前記変形板は、前記短辺に対して実質的に平行であって且つ前記変形板と前記集電体との接続部よりも一方の前記短辺側に配置される第３溝と、前記短辺に対して実質的に平行であって且つ前記変形板と前記集電体との接続部よりも他方の前記短辺側に配置される第４溝とを有する、請求項１に記載の二次電池。
前記一方の前記長辺と前記第１溝との間の距離及び前記他方の前記長辺と前記第２溝との間の距離は、前記一方の前記短辺と前記第３溝との間の距離及び前記他方の前記短辺と前記第４溝との間の距離よりも小さい、請求項２に記載の二次電池。
前記第１溝は前記第３溝及び前記第４溝と連結されており、
前記第２溝は前記第３溝及び前記第４溝と連結されている、請求項２又は３に記載の二次電池。
前記変形板は平面視においてＵ字形状のＵ字溝をさらに有しており、
前記Ｕ字溝を構成する実質的に平行な一対の直線状の溝は、前記一対の前記長辺間の中心線を挟んで前記長辺に沿って延びており、
前記Ｕ字溝の前記一対の直線状の溝を結ぶ部分は前記一対の直線状の溝よりも前記変形板の周縁側に位置している、請求項１から４のいずれか一つに記載の二次電池。
開口を有する電池ケースと、
前記電池ケースに収納された、正極および負極を含む電極体と、
前記正極又は負極に電気的に接続された集電体と、
前記電池ケースの前記開口を封口する封口板と、
前記封口板に取り付けられた外部端子と、
前記封口板と前記電極体との間に位置し、前記外部端子に電気的に接続され、前記電極体側に開口部分を有する導電部材と、
前記開口部分を密閉し、前記集電体に接続され、前記電池ケース内の圧力が所定値となったときに変形する変形板と
を備え、
前記変形板は略矩形形状を有していて、略矩形形状の中央部分において前記集電体と溶接によって接続されているとともに、平面視においてＵ字形状のＵ字溝を有しており、
前記Ｕ字溝を構成する実質的に平行な一対の直線状の溝は、略矩形形状の２つの長辺間の中心線を挟んで前記長辺に沿って延びており、
前記Ｕ字溝の前記一対の直線状の溝を結ぶ部分は前記一対の直線状の溝よりも前記変形板の周縁側に位置しており、
前記変形板の外周縁は前記導電性部材に固定されており、
前記Ｕ字溝は、前記電池ケース内の圧力が高まった際に前記変形板の前記導電部材側の面における応力の分布において、前記変形板の中心部と外周とを結ぶ向きの引っ張りの最大応力かそれに近い応力が働く部分を前記応力の方向に対して垂直な方向につなぐように配置されて、前記変形板の前記導電部材側の面に形成されている、二次電池。