以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態(及びその変形例)に係る蓄電装置としての蓄電素子について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。
また、以下の説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対(正極側及び負極側)の電極端子の並び方向、一対の集電体の並び方向、電極体が有する一対のタブ束の並び方向、または、容器の短側面の対向方向を、X軸方向と定義する。容器の長側面の対向方向、容器の厚さ方向、または、電極体の極板の積層方向を、Y軸方向と定義する。電極端子と集電体と電極体との並び方向、蓄電素子の容器本体と蓋体との並び方向、または、上下方向を、Z軸方向と定義する。これらX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向は、互いに交差(本実施の形態では直交)する方向である。なお、使用態様によってはZ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Z軸方向を上下方向として説明する。また、以下の説明において、例えば、X軸方向プラス側とは、X軸の矢印方向側を示し、X軸方向マイナス側とは、X軸方向プラス側とは反対側を示す。Y軸方向及びZ軸方向についても同様である。
(実施の形態)
[1 蓄電素子の全般的な説明]
まず、本実施の形態に係る蓄電素子10の全般的な説明を行う。なお、蓄電素子10は、「蓄電素子を備える蓄電装置」の一例である。つまり、蓄電装置が1つの蓄電素子10しか備えていない場合には、「蓄電素子を備える蓄電装置」は蓄電素子10となる。このため、以下では、「蓄電素子を備える蓄電装置」として、蓄電素子10を例に説明する。
図1は、本実施の形態に係る蓄電素子10の外観を示す斜視図である。図2は、本実施の形態に係る蓄電素子10を分解して各構成要素を示す分解斜視図である。なお、図2では、各構成要素を接続(接合)する前の状態での各構成要素の形状を図示している。
蓄電素子10は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池であり、具体的には、リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池である。蓄電素子10は、例えば、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)若しくはプラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)等の自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、スノーモービル、農業機械、建設機械、または、電車、モノレール若しくはリニアモーターカー等の電気鉄道用の鉄道車両等の移動体の駆動用若しくはエンジン始動用、または、家庭用若しくは発電機用に使用される定置用のバッテリ等として用いられる。
なお、蓄電素子10は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。また、蓄電素子10は、二次電池ではなく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。さらに、蓄電素子10は、固体電解質を用いた電池であってもよい。また、本実施の形態では、直方体形状(角形)の蓄電素子10を図示しているが、蓄電素子10の形状は、直方体形状には限定されず、直方体形状以外の多角柱形状、円柱形状、長円柱形状等であってもよいし、ラミネート型の蓄電素子とすることもできる。
図1に示すように、蓄電素子10は、容器100と、正極端子200と、負極端子210と、正極上部ガスケット300と、負極上部ガスケット310とを備えている。また、図2に示すように、容器100内方には、正極下部ガスケット400、負極下部ガスケット410、正極集電体500、負極集電体600、及び、電極体700が収容されている。また、容器100の内部には、電解液(非水電解質)が封入されているが、省略して図示している。なお、当該電解液としては、蓄電素子10の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく、様々なものを選択することができる。また、上記の構成要素の他、電極体700の側方や上方等に配置されるスペーサ、または、電極体700等を包み込む絶縁フィルム等が配置されていてもよい。
容器100は、矩形筒状で底を備える容器本体110と、容器本体110の開口を閉塞する板状部材である蓋体120と、で構成された直方体形状(箱形)のケースである。容器100は、電極体700等を内部に収容後、容器本体110と蓋体120とが溶接等されることにより、内部を密封することができる構成となっている。なお、容器100の材質は特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板など溶接可能な金属であるのが好ましい。また、蓋体120には、容器100の内圧が上昇したときに容器100内部のガスを排出するガス排出弁121が配置されている。なお、容器100には、内部に電解液を注入するための注液部が形成されていてもよい。
電極体700は、正極板と負極板とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる蓄電要素(発電要素)である。正極板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等からなる平板状かつ矩形状の正極集電箔と、正極集電箔の表面に形成された正極活物質層とを有している。負極板は、銅または銅合金等からなる平板状かつ矩形状の負極集電箔と、負極集電箔の表面に形成された負極活物質層とを有している。なお、正極活物質層及び負極活物質層に用いられる正極活物質及び負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。
また、正極集電箔及び負極集電箔は、ともに、上方(Z軸方向プラス側)に突出する矩形状のタブを有している。そして、複数の正極板と複数の負極板とがセパレータを挟んで積層されることにより、正極板及び負極板ともに複数のタブが積層される。その結果、電極体700には、正極側のタブ束710と負極側のタブ束720とが形成されている。
なお、正極板及び負極板は、矩形状を有していることとしたが、正極板及び負極板の形状は、矩形状には限定されず、矩形状以外の多角形状、長楕円形状、長円形状等でもよい。また、正極板及び負極板のタブについても、矩形状には限定されず、矩形状以外の多角形状、半円形状、半長円形状、半楕円形状等、どのような形状でもかまわない。また、積層された正極板及び負極板は、例えば、電極体700の周囲、または、電極体700のX軸方向端部若しくはZ軸方向端部等に絶縁テープが配置されて、積層方向(Y軸方向)に挟まれることで、固定されていることにしてもよい。または、ヒートプレス等によって、当該正極板及び負極板が積層方向に固定されていることにしてもよい。
正極端子200は、正極集電体500を介して、電極体700の正極板に電気的に接続される電極端子である。負極端子210は、負極集電体600を介して、電極体700の負極板に電気的に接続される電極端子である。つまり、正極端子200及び負極端子210は、電極体700に蓄えられている電気を蓄電素子10の外部空間に導出し、また、電極体700に電気を蓄えるために蓄電素子10の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。正極端子200及び負極端子210は、かしめ等によって、正極集電体500及び負極集電体600に接続され、かつ、蓋体120に取り付けられている。
具体的には、正極端子200は、下方(Z軸方向マイナス側)に延びる円柱形状の軸部201(リベット部)を有している。そして、軸部201が、正極上部ガスケット300の円形状の貫通孔301と、蓋体120の円形状の貫通孔123と、正極下部ガスケット400の円形状の貫通孔401と、正極集電体500の円形状の貫通孔501とに挿入されて、かしめられる。これにより、正極端子200は、正極上部ガスケット300、正極下部ガスケット400及び正極集電体500とともに、蓋体120に固定される。負極側についても同様である。なお、正極端子200及び負極端子210は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等で形成されている。
正極集電体500は、電極体700の正極板と正極端子200とを電気的に接続する板状の導電部材である。負極集電体600は、電極体700の負極板と負極端子210とを電気的に接続する板状の導電部材である。具体的には、正極集電体500は、電極体700の正極側のタブ束710と溶接等により接合されるとともに、上述の通り、正極端子200とかしめ等により接合される。負極集電体600は、電極体700の負極側のタブ束720と溶接等により接合されるとともに、上述の通り、負極端子210とかしめ等により接合される。なお、正極集電体500は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等で形成され、負極集電体600は、銅または銅合金等で形成されている。
また、正極集電体500及び負極集電体600は、電極体700と容器100の蓋体120との間に配置される。具体的には、正極集電体500は、電極体700の正極側のタブ束710と正極下部ガスケット400との間に配置され、負極集電体600は、電極体700の負極側のタブ束720と負極下部ガスケット410との間に配置される。つまり、正極集電体500は、蓋体120とで正極下部ガスケット400を挟む位置に配置され、負極集電体600は、蓋体120とで負極下部ガスケット410を挟む位置に配置される。正極集電体500及び負極集電体600の構成の詳細な説明については、後述する。
正極上部ガスケット300は、容器100の蓋体120と正極端子200との間に配置された、平板状の絶縁性の封止部材である。負極上部ガスケット310は、容器100の蓋体120と負極端子210との間に配置された、平板状の絶縁性の封止部材である。具体的には、正極上部ガスケット300は、正極端子200の下部及び側部を覆うように形成され、負極上部ガスケット310は、負極端子210の下部及び側部を覆うように形成されている。
正極下部ガスケット400は、蓋体120と正極集電体500との間に配置された、平板状の絶縁性の封止部材である。負極下部ガスケット410は、蓋体120と負極集電体600との間に配置された、平板状の絶縁性の封止部材である。
なお、正極上部ガスケット300、負極上部ガスケット310、正極下部ガスケット400及び負極下部ガスケット410は、例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、ポリエチレンテレフタラート(PET)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、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(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエーテルサルフォン(PES)、及び、それらの複合材料等の樹脂等によって形成されている。
[2 正極集電体及び負極集電体の構成の説明]
次に、正極集電体500及び負極集電体600の構成について、詳細に説明する。なお、正極集電体500と負極集電体600とは、同様の構成(YZ平面に対して対称な形状)を有するため、以下では、正極集電体500について詳細に説明し、負極集電体600の説明は簡略化または省略する。
図3は、本実施の形態に係る正極集電体500の構成を示す斜視図である。具体的には、図3の(a)は、正極集電体500を斜め上方から見た場合の斜視図、つまり、図2に示した正極集電体500を拡大して示す拡大斜視図である。図3の(b)は、図3の(a)の正極集電体500を、X軸まわりに180°回転させた状態での構成を示す斜視図である。図4は、本実施の形態に係る正極集電体500と正極端子200との接続構成を示す斜視図である。具体的には、図4の(a)は、正極集電体500と正極端子200とが接続された状態での構成を斜め上方から見た場合の斜視図であり、図4の(b)は、図4の(a)の構成を、X軸まわりに180°回転させた状態での構成を示す斜視図である。図5は、本実施の形態に係る正極集電体500と正極端子200及び電極体700との接続構成を示す斜視図である。具体的には、図5は、図4の(b)に対応する図である。なお、図5では、説明の便宜のため、電極体700は、省略して図示している。
正極集電体500は、一端が電極体700に接続され、他端が正極端子200に接続される部材である。具体的には、図3に示すように、正極集電体500は、電極体700に接続される第一導電部510と、正極端子200に接続される第二導電部520と、第一導電部510及び第二導電部520の間に設けられるヒューズ部530と、を有している。つまり、1枚の平板状の部材がプレス加工され折り曲げられる等により、第一導電部510と第二導電部520とヒューズ部530とを有する正極集電体500が形成されている。このように、正極集電体500は、複数の部材が接続(接合)されて構成されているのではなく、1つの連続した部材からなる一体物である。言い換えると、第一導電部510、第二導電部520及びヒューズ部530は、1つの部材のうちの異なる部位である。
ここで、第一導電部510、第二導電部520及びヒューズ部530は、正極集電体500のうちの異なる部位であるため、電極体700を流れる電流の経路に配置される部位である。このような各部位について、まず、第二導電部520の説明を行った後に、第一導電部510及びヒューズ部530の説明を行う。第二導電部520は、端子接続部521と、中間部522と、付勢部523とを有している。
端子接続部521は、正極端子200とかしめ等によって接続(接合)される矩形状かつ平板状の部位であり、XY平面に平行に配置されている。つまり、上述の通り、端子接続部521は、貫通孔501を有しており、Z軸方向に向いた(Z軸方向に面した)状態で、貫通孔501に正極端子200の軸部201が挿入される。そして、軸部201のZ軸方向マイナス側の端部がかしめられることにより、正極端子200と端子接続部521とがZ軸方向において接合される(図4参照)。なお、端子接続部521と正極端子200とを接続(接合)する手法は、かしめ接合には限定されず、超音波接合、レーザ溶接、抵抗溶接等の溶接、または、ねじ締結等のかしめ以外の機械的接合等が用いられてもよい。
中間部522は、端子接続部521及び第一導電部510を繋ぐ矩形状かつ平板状の部位であり、付勢部523とヒューズ部530との間に、付勢部523とヒューズ部530とに接続されて配置されている。本実施の形態では、中間部522は、中間部522の法線方向から見て、付勢部523側の端部の幅がヒューズ部530側の端部の幅よりも大きく形成されている。つまり、図3では、中間部522は、Y軸方向から見て、Z軸方向プラス側の端部のX軸方向の幅が、X軸方向プラス側の端部のZ軸方向の幅よりも大きく形成されている。
また、中間部522は、第一導電部510が電極体700に接続される前の状態(図3及び図4の状態)では、XZ平面に平行に配置されている。具体的には、中間部522は、端子接続部521のY軸方向プラス側かつZ軸方向マイナス側、及び、第一導電部510のX軸方向マイナス側に配置されている。つまり、中間部522は、端子接続部521のY軸方向プラス側の端部からZ軸方向マイナス側に折り曲げられ、かつ、X軸方向において第一導電部510と並ぶように配置されている。
付勢部523は、端子接続部521のY軸方向プラス側の端部に接続され、Y軸方向プラス側に凸形状となるように湾曲した、YZ平面での断面形状がL字状となる部位である。つまり、付勢部523は、上述の通り、中間部522が端子接続部521に対して折り曲げられて形成される曲げ部である。具体的には、付勢部523は、中間部522が端子接続部521に対して、Z軸方向マイナス側に折り曲げられて形成されている。付勢部523の厚み(板厚)は、特に限定されず、折り曲げやすいように端子接続部521及び中間部522よりも薄く形成されていてもよいが、後述の付勢力を得るために、端子接続部521及び中間部522と同等またはそれ以上の厚みで形成されるのが好ましい。なお、付勢部523は、湾曲ではなく屈曲した曲げ部であってもよい。
第一導電部510は、電極体700のタブ束710と溶接等によって接続(接合)される矩形状かつ平板状の部位であり、当該接続の前の状態(図3及び図4の状態)では、XZ平面に平行に配置されている。具体的には、第二導電部520の中間部522及び第一導電部510がY軸方向に向いた(Y軸方向に面した)状態で、第一導電部510のY軸方向プラス側の面である電極体接続面511に、電極体700のタブ束710(図示せず)が溶接により接合される。例えば、電極体接続面511と当て板(図示せず)とでタブ束710を挟んだ状態で、溶接が行われる。そして、中間部522及び第一導電部510が、端子接続部521に対してY軸方向マイナス側に折り曲げられる。これにより、図5に示すように、電極体接続面511がZ軸方向マイナス側の面となり、第一導電部510は、Z軸方向に向いた(Z軸方向に面した)状態で、Z軸方向において電極体700のタブ束710と接合された構成となる。
言い換えれば、電極体700のタブ束710は、Z軸方向に延設された状態で電極体接続面511に接合され、接合後に、Y軸方向に折り曲げられて、Y軸方向に延設された状態となる。なお、第一導電部510と電極体700のタブ束710とを接続(接合)する手法は、超音波接合、レーザ溶接、抵抗溶接等、どのような溶接が用いられてもよいし、かしめ接合やねじ締結等の機械的接合等が用いられてもよい。
また、この際、中間部522についても、Z軸方向に向いた(Z軸方向に面した)状態となるため、付勢部523は、YZ平面での断面形状がU字状となるように形成される。また、中間部522は、端子接続部521のZ軸方向マイナス側、つまり、Z軸方向から見て、端子接続部521と重なる位置に配置されることとなる。
ここで、図4及び図5に示すように、正極下部ガスケット400は、第一導電部510及び中間部522がZ軸方向マイナス側に移動するのを規制する規制部402を有している。規制部402は、正極下部ガスケット400のX軸方向プラス側の部位のZ軸方向マイナス側の面に設けられ、X軸方向マイナス側に向けて突出する突起(爪)である。
図5に示すように、規制部402は、第一導電部510及び中間部522が端子接続部521に対して折り曲げられた場合に、第一導電部510の固定部512のZ軸方向マイナス側に配置される。これにより、規制部402は、固定部512と係合して第一導電部510を正極下部ガスケット400に対して固定することで、第一導電部510がZ軸方向においてZ軸方向マイナス側に移動するのを規制する。固定部512は、第一導電部510のX軸方向プラス側の端部の略中央部に位置する、正極下部ガスケット400に固定される部位である。なお、正極下部ガスケット400は、他の部材の一例である。
なお、規制部402は、第一導電部510のX軸方向マイナス側、Y軸方向プラス側またはY軸方向マイナス側の端部に配置されてもよい。または、正極下部ガスケット400は、これらのいずれかの端部に配置される複数の規制部402を有していることにしてもよい。ただし、第一導電部510の移動を効果的に規制する等の観点からは、規制部402は、第一導電部510のX軸方向プラス側またはY軸方向マイナス側の端部に配置されるのが好ましい。
ヒューズ部530は、第一導電部510と第二導電部520の中間部522との間に配置され、第一導電部510及び第二導電部520の間の導通状態を遮断するヒューズ機能を有する部位である。以下、図5を参照して、ヒューズ部530の構成について詳細に説明する。
図5に示すように、ヒューズ部530は、中間部522のX軸方向プラス側の端部と第一導電部510のX軸方向マイナス側の端部とに接続され、X軸方向プラス側に向けてZ軸方向プラス側に傾斜した、XZ平面での断面形状が略S字状となる部位である。つまり、ヒューズ部530は、中間部522から第一導電部510に向けて、Z軸方向プラス側及びX軸方向プラス側に2回折り曲げられて形成された傾斜部である。これにより、第一導電部510は、中間部522のX軸方向プラス側及びZ軸方向プラス側に配置されることとなる。本実施の形態では、第一導電部510は、Z軸方向において、端子接続部521と同じ位置に配置されている。
また、ヒューズ部530は、中間部522と第一導電部510との間において、Y軸方向に延設されている。具体的には、ヒューズ部530は、Y軸方向において、中間部522の幅、または、第一導電部510の幅の約半分または半分以下の長さを有している。つまり、ヒューズ部530は、中間部522のX軸方向プラス側の端部のうちのY軸方向マイナス側の端部、かつ、第一導電部510のX軸方向マイナス側の端部のうちのY軸方向マイナス側の端部に配置されている。
ここで、付勢部523は、中間部522のY軸方向プラス側の端部に配置されているため、付勢部523は、中間部522のヒューズ部530と対向しない位置に配置されている。そして、ヒューズ部530は、中間部522の付勢部523とは反対側の端部に配置されている。または、ヒューズ部530は、第一導電部510の付勢部523とは反対側の端部に配置されているとも言える。
このような構成において、図5では、付勢部523は、ヒューズ部530を第一導電部510から離れる方向(Z軸方向マイナス側)に向けて付勢した状態となっている。具体的には、付勢部523は、曲げ部が開く力によって、ヒューズ部530を第一導電部510から離れる方向に向けて付勢している。つまり、付勢部523は、スプリングバックによる付勢力で、中間部522、ヒューズ部530及び第一導電部510を、Z軸方向マイナス側に向けて付勢している。そして、第一導電部510が正極下部ガスケット400に対して固定されているため、付勢部523は、中間部522及びヒューズ部530を第一導電部510から離れる方向に付勢していることとなる。
[3 効果の説明]
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電装置としての蓄電素子10によれば、第一導電部510及び第二導電部520の間にヒューズ部530が設けられ、第二導電部520は、ヒューズ部530を第一導電部510から離れる方向に向けて付勢する付勢部523を有している。このように、第二導電部520に、ヒューズ部530を第一導電部510から離れる方向に向けて付勢する付勢部523を設けることで、ヒューズ部530が溶断された場合には、付勢部523によって第二導電部520側の溶断箇所が第一導電部510側の溶断箇所から離れる方向に移動する。これにより、衝撃や振動等によってもヒューズ部530の溶断箇所が再接続されるのを抑制することができるため、安全性の向上を図ることができる。
つまり、図6に示すように、ヒューズ部530が溶断された場合には、付勢部523による付勢力によって、第二導電部520側の溶断箇所である第二溶断部532が、第一導電部510側の溶断箇所である第一溶断部531から離れる方向(Z軸方向マイナス側)に移動する。この際、第二溶断部532は、付勢部523によって、Z軸方向マイナス側へ移動した状態が維持される。これにより、衝撃や振動等によっても、第二溶断部532が第一溶断部531と再接続されるのを抑制することができ、安全性の向上を図ることができる。なお、図6は、本実施の形態に係る正極集電体500のヒューズ部530が溶断された場合の構成を示す斜視図である。具体的には、図6は、図5に対応する図である。
また、第一導電部510、第二導電部520及びヒューズ部530は、1つの部材のうちの異なる部位である。このように、第一導電部510、第二導電部520及びヒューズ部530は、1つの部材から構成されており、複数部材が接続された構成ではない。ここで、複数部材が接続された構成の場合には、接続部分の断面積が製造ばらつき等で小さくなったときに、ヒューズ部ではなく当該接続部分で溶断する可能性がある。当該接続部分をヒューズ部として用いる場合には、ヒューズ部が溶断されるタイミングにばらつきが生じる。また、ヒューズ部が当該接続部分に近接しており、当該接続部分を溶接やはんだ等で接続する場合には、ヒューズ部が当該接続部分の接続時の熱影響を受け、材料が変質するなど損傷するおそれがある。これらにより、ヒューズ機能の信頼性が低下するおそれがある。したがって、第一導電部510、第二導電部520及びヒューズ部530が、1つの部材から構成されていることで、上記不具合の発生を抑制してヒューズ機能の信頼性が低下するのを抑制することができるため、安全性の向上をさらに図ることができる。
また、第一導電部510、第二導電部520及びヒューズ部530が、1つの部材から構成されているため、構成が簡易であり、省スペース化を図ることができる。これにより、蓄電装置の小型化または高容量化(高エネルギー密度化)を図ることができる。さらに、構成が簡易であるため、蓄電装置の製造も容易になり、製造時間の短縮、及び、製造コストの低減等も図ることができる。
また、第二導電部520の付勢部523は、曲げ部であり、曲げ部が開く力によって、ヒューズ部530を第一導電部510から離れる方向に向けて付勢している。このように、付勢部523を曲げ部で形成し、曲げ部を閉じる方向に押圧させておくことで、曲げ部が開く力によって、簡易に、ヒューズ部530を第一導電部510から離れる方向に向けて付勢することができる。これにより、ヒューズ部530の溶断箇所が再接続されるのを抑制して安全性の向上を図ることができる構成を、容易に実現することができる。
また、第二導電部520において、付勢部523は、付勢部523とヒューズ部530との間の中間部522のヒューズ部530と対向しない位置に配置されている。ここで、付勢部523をヒューズ部530と対向する位置に配置する構成においては、付勢部523の位置や形状(長さ等)に制約が生じ、ヒューズ部530に適切な付勢力を付与できない等により、付勢部523をヒューズ部530と対向しない位置に配置するのが好ましい場合がある。このような場合、付勢部523をヒューズ部530と対向しない位置に配置することで、ヒューズ部530に適切な付勢力を付与することができる等により、安全性の向上を図ることができる。
また、ヒューズ部530は、第二導電部520における中間部522の付勢部523とは反対側の端部に配置されている。このように、ヒューズ部530を、中間部522の付勢部523とは反対側の端部に配置することで、ヒューズ部530を中間部522の付勢部523側の端部に配置するよりも、ヒューズ部530が溶断された場合に、ヒューズ部530の溶断箇所を大きく離すことができる。これにより、衝撃や振動等によってもヒューズ部530の溶断箇所が再接続されるのをより抑制することができるため、安全性の向上を図ることができる。
また、第一導電部510及び第二導電部520は、一方が蓄電素子10の電極体700に接続され、他方が蓄電素子10の電極端子(正極端子200)に接続されている。このように、第一導電部510及び第二導電部520は、蓄電素子10の電極体700と電極端子とに接続される部位であるため、蓄電素子10の内部に配置されていることとなる。これにより、蓄電素子10の内部において、ヒューズ部530の溶断箇所が再接続されるのを抑制することができるため、蓄電素子10内部に蓄積されたエネルギーが蓄電素子10外部に出るのを抑制することができ、安全性の向上を図ることができる。
また、上述の通り、第一導電部510及び第二導電部520は、構成が簡易であるため、蓄電素子10の内部に配置しても、蓄電素子10の小型化または高容量化(高エネルギー密度化)を図ることができる。さらに、第一導電部510及び第二導電部520は、構成が簡易であるため、蓄電素子10の製造も容易になり、製造時間の短縮、及び、製造コストの低減等も図ることができる。
また、中間部522において、付勢部523側の端部の幅をヒューズ部530側の端部の幅よりも大きく形成することで、付勢部523の長さを長くすることができる。このため、付勢部523による付勢力を大きくすることができる。これにより、ヒューズ部530が溶断された場合に、ヒューズ部530の溶断箇所が再接続されるのを抑制することができるため、安全性の向上を図ることができる。
なお、上記では正極側(正極集電体500側)の構成についての効果の説明を行ったが、負極側(負極集電体600側)の構成についても同様の効果を奏する。以下についても、同様である。
[4 変形例の説明]
次に、上記実施の形態の変形例について、説明する。図7は、本実施の形態の変形例に係る正極集電体500aと正極端子200及び電極体700との接続構成を示す断面図である。なお、図7では、説明の便宜のため、電極体700は、省略して図示している。
図7に示すように、本変形例では、上記実施の形態における正極集電体500に代えて、正極集電体500aが配置されている。正極集電体500aは、上記実施の形態における正極集電体500の第二導電部520に代えて、第二導電部520aを有している。第二導電部520aは、上記実施の形態における第二導電部520の中間部522及び付勢部523に代えて、付勢部523aを有している。その他の構成については、上記実施の形態と同様である。
付勢部523aは、端子接続部521のX軸方向プラス側の端部、かつ、ヒューズ部530のX軸方向マイナス側の端部に接続され、Z軸方向マイナス側に凸形状となるように湾曲した、XZ平面での断面形状がU字状となる曲げ部である。つまり、付勢部523aは、第一導電部510とでヒューズ部530を挟む位置に配置されている。なお、付勢部523aの厚み(板厚)は、特に限定されず、折り曲げやすいように端子接続部521及び第一導電部510よりも薄く形成されていてもよいが、後述の付勢力を得るために、端子接続部521及び第一導電部510と同等またはそれ以上の厚みで形成されるのが好ましい。また、付勢部523aは、湾曲ではなく屈曲した曲げ部であってもよい。
このような構成において、図7の(a)に示すように、正極集電体500aは、第一導電部510が正極下部ガスケット400に対して固定される前の状態では、第一導電部510が端子接続部521に対して傾斜した形状を有している。そして、図7の(b)に示すように、第一導電部510が正極下部ガスケット400に対して固定される。この際、付勢部523aは、ヒューズ部530を第一導電部510から離れる方向(Z軸方向マイナス側)に向けて付勢した状態となっている。具体的には、付勢部523aは、曲げ部が開く力によって、ヒューズ部530を第一導電部510から離れる方向に向けて付勢している。
そして、図7の(c)に示すように、ヒューズ部530が溶断された場合には、付勢部523aによる付勢力によって、第二導電部520a側の溶断箇所である第二溶断部532が、第一導電部510側の溶断箇所である第一溶断部531から離れる方向(Z軸方向マイナス側)に移動する。この際、第二溶断部532は、付勢部523aによって、Z軸方向マイナス側へ移動した状態が維持される。これにより、衝撃や振動等によっても、第二溶断部532が第一溶断部531と再接続されるのを抑制することができ、安全性の向上を図ることができる。
以上のように、本変形例に係る蓄電装置としての蓄電素子によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、第二導電部520aの付勢部523aは、第一導電部510とでヒューズ部530を挟む位置、つまり、第一導電部510及びヒューズ部530の並び方向においてヒューズ部530と対向する位置に配置されている。このように、付勢部523aを、ヒューズ部530と対向する位置に配置することで、ヒューズ部530が溶断された場合に、ヒューズ部530の溶断箇所をバランスよく離すことができる。これにより、衝撃や振動等によってもヒューズ部530の溶断箇所が再接続されるのをより抑制することができるため、安全性の向上を図ることができる。
(その他の変形例)
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電装置としての蓄電素子について説明したが、本発明は、この実施の形態及びその変形例に限定されない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であり、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。なお、以下では、正極集電体500、500aについて説明するが、負極集電体600についても同様である。
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、第一導電部510が電極体700に接続され、第二導電部520、520aが正極端子200に接続されることとした。しかし、第一導電部510が正極端子200に接続され、第二導電部520、520aが電極体700に接続される構成でもよい。つまり、第一導電部510及び第二導電部520、520aは、一方が電極体700に接続され、他方が電極端子(正極端子200)に接続される構成であればよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、第一導電部510は、固定部512が正極下部ガスケット400の規制部402と係合することで、正極下部ガスケット400に対して固定されることとした。しかし、第一導電部510は、係合ではなく、正極下部ガスケット400と互いに嵌合することによって、正極下部ガスケット400に対して固定されることにしてもよい。または、第一導電部510は、接着剤または両面テープ等による接着(または粘着)、熱溶着等による溶着、超音波接合、レーザ溶接または抵抗溶接等による溶接、かしめ接合またはねじ締結等による機械的接合等、どのような手法で正極下部ガスケット400に対して固定されてもよい。また、第一導電部510は、正極下部ガスケット400ではなく、端子接続部521、蓋体120、または、正極端子200の軸部201のかしめ部等に固定されることにしてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、付勢部523、523aは、屈曲または湾曲した曲げ部であり、曲げ部が開く力によって、ヒューズ部530を第一導電部510から離れる方向に向けて付勢することとした。しかし、付勢部523、523aは、曲げ部以外の構成により、ヒューズ部530を第一導電部510から離れる方向に向けて付勢することにしてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、第一導電部510は、電極体700のタブ束710との接合後に、折り曲げられて正極下部ガスケット400に対して固定されることとした。しかし、第一導電部510は、正極下部ガスケット400に対して固定された後に、タブ束710と接合されることにしてもよい。
また、上記実施の形態では、付勢部523は、中間部522のY軸方向プラス側の端部に配置されることにより、ヒューズ部530と対向しない位置に配置されることとした。しかし、付勢部523は、中間部522のY軸方向マイナス側の端部に配置されることにより、ヒューズ部530と対向しない位置に配置されることにしてもよい。または、付勢部523は、中間部522のX軸方向マイナス側の端部に配置されることにより、ヒューズ部530と対向する位置に配置されることにしてもよい。つまり、上記実施の形態においても、上記変形例と同様に、付勢部523は、第一導電部510とでヒューズ部530を挟む位置に配置されることにしてもよい。
また、上記実施の形態では、ヒューズ部530は、中間部522のX軸方向プラス側の端部のうちの、付勢部523とは反対側の端部に配置されることとした。しかし、ヒューズ部530は、中間部522のX軸方向プラス側の端部のうちの、付勢部523側の端部または中央部に配置されることにしてもよい。
また、上記実施の形態では、中間部522は、付勢部523側の端部の幅がヒューズ部530側の端部の幅よりも大きいこととした。しかし、中間部522は、ヒューズ部530側の端部の幅が付勢部523側の端部の幅よりも大きいことにしてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、第一導電部及び第二導電部は、一方が電極体700に接続され、他方が電極端子に接続される集電体の一部であることとした。しかし、第一導電部及び第二導電部は、電極体700を流れる電流の経路に配置されていればよく、集電体の一部には限定されない。例えば、電極体700と集電体との間、または、正極端子200と集電体との間に、リード等の導電部材が配置される場合には、第一導電部及び第二導電部は、当該導電部材の一部であってもよい。また、容器100を正極または負極の電位に落とす場合には、第一導電部及び第二導電部は、容器100の一部であってもよい。さらに、第一導電部及び第二導電部は、電極端子の一部であってもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、蓄電装置は1つの蓄電素子しか備えておらず(つまり、蓄電装置は蓄電素子であり)、第一導電部及び第二導電部は、蓄電素子が有する部材の一部であることとした。しかし、蓄電装置は、複数の蓄電素子を備えるモジュール、または、複数の当該モジュールを備えるパックであり、第一導電部及び第二導電部は、当該モジュールまたはパックが備える部材の一部であることにしてもよい。例えば、第一導電部及び第二導電部は、蓄電素子の電極端子に接続されたバスバーの一部であってもよいし、モジュールの外部端子の一部であってもよい。また、第一導電部及び第二導電部は、モジュールの外部端子に接続されたバスバーの一部であってもよいし、パックの外部端子の一部であってもよい。また、蓄電装置にリレー等の電気部品が設けられている場合には、第一導電部及び第二導電部は、当該電気部品に接続された導電部材(バスバー等)の一部であってもよい。これらの場合でも、第一導電部及び第二導電部の構成及びその効果は、上記実施の形態及びその変形例と同様である。
また、上記実施の形態及びその変形例では、電極体700は、複数枚の平板状極板を積層したスタック型の電極体であることとした。しかし、電極体700の形状は特に限定されず、例えば、電極体700は、正極板と負極板との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものが巻回されて形成された巻回型の電極体であることにしてもよい。また、電極体700は、極板を蛇腹状に折り畳んだ蛇腹型の電極体であることにしてもよい。また、電極体700の個数は1つには限定されず、2つ以上設けられていてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、正極側(正極集電体500、500a側)及び負極側(負極集電体600側)の双方が、上記構成を有していることとした。しかし、正極側または負極側が上記構成を有していないことにしてもよい。
なお、上記実施の形態及び上記変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
また、本発明は、このような蓄電装置として実現することができるだけでなく、第一導電部、第二導電部及びヒューズ部を有する部材としても実現することができる。