JPWO2013042164A1 - 二次電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】 二次電池の内部に配置された電流遮断機構を作動させると、二次電池に電気エネルギが蓄えられたままとなってしまう。【解決手段】 二次電池は、充放電を行う発電要素と、発電要素を収容する電池ケースと、電池ケースの外面で露出し、発電要素と電気的に接続される電極端子と、を有する。二次電池は、電流遮断機構および補助端子を有する。電流遮断機構は、電池ケースの内部において、発電要素および電極端子を接続する電流経路上に設けられ、電流を遮断することができる。補助端子は、電流経路のうち、発電要素および電流遮断機構の間に位置する電流経路と電気的に接続され、電池ケースの外面で露出する。【選択図】 図６
Description
本発明は、二次電池の内部における電流経路を遮断する電流遮断機構を備えた二次電池である。
特許文献１では、二次電池の内部に電流遮断機構を設けている。二次電池の過充電に伴って二次電池の内圧が上昇したとき、電流遮断機構に含まれる金属板が変形することにより、電流が遮断される。電流遮断機構は、電極端子と接続されているため、電流遮断機構において電流が遮断されると、電極端子を介した充放電が禁止される。
電流遮断機構によって電流が遮断された後では、二次電池に蓄えられた電気エネルギを電極端子から取り出すことができない。二次電池の過充電によって、電流遮断機構が作動するため、二次電池には、多くの電気エネルギが蓄えられている。
本発明である二次電池は、充放電を行う発電要素と、発電要素を収容する電池ケースと、電池ケースの外面で露出し、発電要素と電気的に接続される電極端子と、を有する。また、二次電池は、電流遮断機構および補助端子を有する。電流遮断機構は、電池ケースの内部において、発電要素および電極端子を接続する電流経路上に設けられ、電流を遮断することができる。補助端子は、電流経路のうち、発電要素および電流遮断機構の間に位置する電流経路と電気的に接続され、電池ケースの外面で露出する。二次電池は、正極端子および負極端子を有しているが、本発明における電極端子は、正極端子および負極端子のうち少なくとも一方の端子である。
本発明によれば、電流遮断機構によって電流が遮断された後は、補助端子を用いて、発電要素を放電させることができる。具体的には、補助端子を負荷と接続することにより、負荷に対して電流を流すことができる。発電要素を放電させることにより、発電要素に電気エネルギが蓄えられたままとなるのを防止することができる。
電流遮断機構は、導通状態から、電流を遮断する状態に不可逆的に変化させることができる。これにより、電流遮断機構が作動したときには、電流を遮断したままの状態に維持することができる。電流遮断機構としては、電池ケースの内圧が上昇することに応じて変形する弁を用いることができる。二次電池を過充電すると、電池ケースの内部でガスが発生し、電池ケースの内圧が上昇する。電池ケースの内圧の上昇に応じて、弁を変形させることにより、電流経路を断つことができる。本発明は、電池ケースの内部に電流遮断機構（上述した弁を含む）を配置しなければならない構成において、特に有効である。
電池ケースには、電解液の注入に用いられる貫通孔を形成することができる。貫通孔を塞ぐ部材として、補助端子を用いることができる。これにより、補助端子は、発電要素を放電させる機能と、貫通孔を塞ぐ機能とを有する。補助端子に２つの機能を持たせることにより、部品点数を低減し、コストを低減することができる。補助端子としては、例えば、ブラインドリベットを用いることができる。
絶縁材料で形成されたカバーを用いることにより、補助端子のうち、電池ケースの外面で露出する領域を覆うことができる。電極端子を用いて、二次電池の充放電を行うときには、補助端子は用いられない。そこで、補助端子をカバーで覆っておくことができる。
補助端子のうち、電池ケースの外面で露出する領域（露出領域）には、凹凸部を形成することができる。補助端子の露出領域に凹凸部を形成しておくことにより、配線を介して補助端子を負荷と接続するときに、配線を補助端子に接続しやすくなる。すなわち、凹凸部を用いることにより、配線を補助端子に取り付けやすくなる。凹凸部は、例えば、ネジ溝で構成することができる。
電池ケースは、直方体に沿った形状に形成されたケース本体と、ケース本体とともに発電要素の収容スペースを形成する蓋とで構成することができる。ケース本体は、発電要素を組み込むための開口部を有しており、蓋は、ケース本体の開口部を塞ぐ。電極端子および補助端子は、蓋に固定することができる。補助端子は、電極端子に対して、蓋の外縁側に配置することができる。これにより、二次電池の外部から補助端子にアクセスするときに、電極端子と干渉し難くなり、補助端子にアクセスしやすくなる。
以下、本発明の実施例について説明する。
図１は、本実施例である二次電池の外観図である。図２は、二次電池の内部構造を示す概略図である。二次電池１としては、例えば、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池が用いられる。二次電池１は、例えば、車両を走行させる動力源として用いることができる。具体的には、二次電池１の電力をモータ・ジェネレータに供給することにより、モータ・ジェネレータは、車両を走行させるための運動エネルギを生成することができる。
二次電池１は、電池ケース１０と、電池ケース１０に収容された発電要素３０とを有する。電池ケース１０は、ケース本体１１および蓋１２を有しており、アルミニウムなどの金属で形成することができる。
ケース本体１１は、発電要素３０をケース本体１１に組み込むための開口部を有しており、蓋１２は、ケース本体１１の開口部を塞いでいる。蓋１２は、溶接などによってケース本体１１に固定されており、電池ケース１０の内部は、密閉状態となっている。電池ケース１０の内部には、発電要素３０の他にも、電解液が収容されている。電池ケース１０は、直方体に沿った形状に形成されており、二次電池１は、いわゆる角型の電池である。
蓋１２には、弁１３が設けられている。蓋１２に彫刻を施すことにより、弁１３を形成することができる。弁１３は、電池ケース１０の内部で発生したガスを、電池ケース１０の外部に排出するために用いられる。電池ケース１０の内部でガスが発生して、電池ケース１０の内圧が上昇すると、弁１３は、閉じ状態から開き状態に変化する。弁１３を閉じ状態から開き状態に変化させるときの圧力（弁１３の作動圧）は、電池ケース１０の耐圧性能などを考慮して、適宜設定することができる。
負極端子（電極端子）２１および正極端子（電極端子）２２は、蓋１２に固定されている。負極端子２１および正極端子２２は、電池ケース１０の外側に位置する部分と、電池ケース１０の内側に位置する部分とを有する。負極タブ２３は、電池ケース１０に収容されており、負極端子２１および発電要素３０に接続されている。正極タブ２４は、電池ケース１０に収容されており、正極端子２２および発電要素３０に接続されている。
図３は、発電要素３０の一部を展開した図である。発電要素３０は、充放電を行う要素である。発電要素３０は、負極板３１、正極板３２およびセパレータ３３を有する。
負極板３１は、集電板３１ａおよび負極活物質層３１ｂを有する。負極活物質層３１ｂは、集電板３１ａの表面に形成されているとともに、集電板３１ａの両面に形成されている。負極活物質層３１ｂは、集電板３１ａの一部の領域に形成されており、負極板３１の一端では、集電板３１ａが露出している。負極活物質層３１ｂは、負極活物質、導電材、バインダーなどを含んでいる。
二次電池１としてリチウムイオン二次電池を用いるとき、負極活物質としては、例えば、カーボンを用いることができる。また、集電板３１ａは、例えば、銅で形成することができる。
正極板３２は、集電板３２ａおよび正極活物質層３２ｂを有する。正極活物質層３２ｂは、集電板３２ａの表面に形成されているとともに、集電板３２ａの両面に形成されている。正極活物質層３２ｂは、集電板３２ａの一部の領域に形成されており、正極板３２の一端では、集電板３２ａが露出している。正極活物質層３２ｂは、正極活物質、導電材、バインダーなどを含んでいる。
二次電池１としてリチウムイオン二次電池を用いるとき、正極活物質としては、例えば、LiCoO2，LiMn2O4，LiNiO2，LiFePO4，Li2FePO4F，LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2又は、Li(LiaNixMnyCoz)O2を用いることができる。また、集電板３２ａは、例えば、アルミニウムで形成することができる。
セパレータ３３は、負極板３１および正極板３２の間に配置されており、負極活物質層３１ｂおよび正極活物質層３２ｂに接触する。電解液は、セパレータ３３、負極活物質層３１ｂ、正極活物質層３２ｂに、しみ込んでいる。発電要素３０は、２つのセパレータ３３を有しており、２つのセパレータ３３の間には、正極板３２が配置されている。
図３に示すように、負極板３１、正極板３２およびセパレータ３３を積層して積層体を構成し、積層体を巻くことにより、図４に示す発電要素３０が構成される。図４は、負極タブ２３が接続される側からみたときの発電要素３０の側面図である。
発電要素３０の一端では、負極板３１（特に、集電板３１ａ）だけが巻かれており、集電板３１ａが巻かれた部分には、図４に示すように、負極タブ２３が溶接されている。負極タブ２３は、集電板３１ａの材料と同じ材料で形成することができる。これにより、負極タブ２３および集電板３１ａを容易に溶接することができる。
発電要素３０の他端では、正極板３２（特に、集電板３２ａ）だけが巻かれており、集電板３２ａが巻かれた部分には、正極タブ２４が溶接されている。正極タブ２４は、集電板３２ａの材料と同じ材料で形成することができる。これにより、正極タブ２４および集電板３２ａを容易に溶接することができる。負極タブ２３や正極タブ２４を発電要素３０と接続する方法は、溶接以外の方法であってもよい。
図４に示す構成において、負極活物質層３１ｂおよび正極活物質層３２ｂは、セパレータ３３を挟んで向かい合っている。二次電池１の充放電を行うときには、負極活物質層３１ｂおよび正極活物質層３２ｂの間でイオンが移動する。
例えば、リチウムイオン二次電池としての二次電池１を放電するとき、負極活物質層３１ｂでは、リチウムイオンおよび電子を放出する化学反応が行われる。また、正極活物質層３２ｂでは、リチウムイオンおよび電子を吸収する化学反応が行われる。リチウムイオン二次電池としての二次電池１を充電するとき、負極活物質層３１ｂでは、リチウムイオンおよび電子を吸収する化学反応が行われる。また、正極活物質層３２ｂでは、リチウムイオンおよび電子を放出する化学反応が行われる。
二次電池１の過充電によって、二次電池１（電池ケース１０）の内部では、ガスが発生する。このガスは、例えば、電解液の熱分解によって発生する。電池ケース１０の内部は密閉状態であるため、ガスの発生によって、電池ケース１０の内圧が上昇する。二次電池１は、電流遮断弁を有する。電流遮断弁は、電池ケース１０の内圧が上昇したときに作動して、二次電池１の充放電に用いられる電流経路を遮断する。これにより、二次電池１の過充電などを阻止することができる。
電流遮断弁の構造について、図５を用いて説明する。図５は、二次電池１の一部の構造を示す断面図である。
負極端子２１は、端子本体２１１と、端子台座２１２と、端子リード２１３と、固定部材２１４とを有する。端子本体２１１は、負荷と接続されたり、他の二次電池１と接続されたりする。複数の二次電池１を用いて組電池を構成するとき、端子本体２１１には、バスバーが接続される。バスバーは、複数の二次電池１を直列又は並列に接続するために用いられる。
端子本体２１１は、端子台座２１２に取り付けられており、端子台座２１２は、蓋１２に固定されている。端子台座２１２は、樹脂などの絶縁材料で形成されている。端子リード２１３の一端は、端子本体２１１に接続されており、端子リード２１３の他端は、固定部材２１４に接続されている。
端子リード２１３は、金属などの導電性材料で形成されている。端子リード２１３および蓋１２の間には、絶縁体が配置されており、端子リード２１３および蓋１２は、絶縁状態となっている。絶縁体の材料としては、ＰＦＡ（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共重合体）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの樹脂を用いることができる。
固定部材２１４は、金属などの導電性材料で形成されており、蓋１２を貫通している。固定部材２１４および蓋１２の間には、絶縁体が配置されており。固定部材２１４および蓋１２は、絶縁状態となっている。
電池ケース１０の外側に位置する固定部材２１４の一部は、端子リード２１３と接続されている。固定部材２１４および端子リード２１３の接続方法としては、例えば、カシメを用いることができる。電池ケース１０の内側に位置する固定部材２１４の一部は、電流遮断弁２５と接続されている。固定部材２１４および電流遮断弁２５の接続方法としては、例えば、溶接を用いることができる。
電流遮断弁２５は、金属などの導電性材料で形成されており、曲げ部２５ａを有する。曲げ部２５ａは、負極タブ２３と接続されている。曲げ部２５ａおよび負極タブ２３の接続方法としては、例えば、溶接を用いることができる。
蓋１２は、貫通孔１２ａを有し、貫通孔１２ａには、補助端子２６が挿入されている。補助端子２６は、金属などの導電性材料で形成されている。補助端子２６の一端２６ａは、電池ケース１０の外側に向かって突出しており、補助端子２６の他端２６ｂは、電池ケース１０の内側に向かって突出している。
補助端子２６および貫通孔１２ａの間には、絶縁体２７が設けられている。絶縁体２７は、例えば、樹脂やゴムで形成することができる。補助端子２６および貫通孔１２ａの間に、絶縁体２７を配置することにより、補助端子２６および蓋１２を絶縁状態にすることができる。また、絶縁体２７を弾性変形させることにより、補助端子２６および貫通孔１２ａの間をシールすることができる。
補助端子２６の端部２６ｂは、負極タブ２３と接続されている。補助端子２６および負極タブ２３の接続方法としては、例えば、カシメや、溶接を用いることができる。負極タブ２３の材料と同じ材料を用いて補助端子２６を形成すれば、例えば、負極タブ２３および補助端子２６を容易に溶接することができる。補助端子２６は、負極端子２１と隣り合う位置であって、負極端子２１に対して、蓋１２の外縁側に配置されている。補助端子２６は、蓋１２に固定した後に、負極タブ２３に接続することができる。
補助端子２６を配置する位置は、図５に示す位置に限るものではなく、適宜設定することができる。すなわち、負極タブ２３と接続できる位置に、補助端子２６が配置されていればよい。例えば、負極端子２１に対して、正極端子２２の側（図５の左側）に、補助端子２６を配置することができる。複数の二次電池１を一方向に並べて配置して組電池を構成するときには、補助端子２６は、図５に示す位置に配置することが好ましい。
補助端子２６を図５に示す位置に配置することにより、組電池の外部から、補助端子２６にアクセスし易くなる。例えば、後述するように、補助端子２６を負荷と接続するときに、配線を補助端子２６に接続し易くなる。負極端子２１に対して正極端子２２の側に、補助端子２６を配置すると、負極端子２１の存在によって、組電池の外部から補助端子２６にアクセスし難くなってしまうことがある。本実施例によれば、補助端子２６が電池ケース１０の角部に配置されるため、補助端子２６にアクセスし易くなる。
また、補助端子２６を図５に示す位置に配置することにより、補助端子２６を取り付けやすくなる。負極端子２１に対して正極端子２２の側に補助端子２６を配置すると、補助端子２６を取り付けるときに、負極端子２１との干渉によって、補助端子２６を取り付けにくくなってしまうことがある。本実施例では、負極端子２１に対して蓋１２の外縁側に補助端子２６が配置されているため、負極端子２１と干渉することなく、補助端子２６を取り付けることができる。
補助端子２６を負極タブ２３に接続することにより、補助電極２６は、負極タブ２３を支持することができる。二次電池１に対して、外部からの振動や衝撃が加わると、負極タブ２３にも振動や衝撃が伝達される。振動などによって負極タブ２３が動くと、負極タブ２３および電流遮断弁２５の接続部分に負荷がかかったり、負極タブ２３および発電要素３０の接続部分に負荷がかかったりするおそれがある。また、振動が負極タブ２３を介して電流遮断弁２５に伝達され、電流遮断弁２５に負荷がかかってしまうおそれがある。
本実施例のように、補助電極２６が負極タブ２３を支持することにより、負極タブ２３の振動などを抑制することができる。これにより、電流遮断弁２５などに負荷がかかるのを抑制することができる。
二次電池１の充放電を行うときには、図５の点線で示す経路（一例）に沿って電流が流れる。例えば、二次電池１を充電するときには、負極タブ２３、電流遮断弁２５、固定部材２１４、端子リード２１３、端子本体２１１の順に電流が流れる。二次電池１を放電するときには、充電電流が流れる方向と逆の方向に電流が流れる。すなわち、端子本体２１１、端子リード２１３、固定部材２１４、電流遮断弁２５、負極タブ２３の順に、電流が流れる。電流遮断弁２５は、二次電池１の充放電を行うときの電流経路の一部となる。
二次電池１の過充電によって、電池ケース１０の内部でガスが発生すると、電池ケース１０の内圧が上昇する。これにより、図６に示すように、電流遮断弁２５に圧力Ｐが作用する。電流遮断弁２５に圧力Ｐが作用すると、電流遮断弁２５の変形によって、電流遮断弁２５および負極タブ２３の接続部分が破断し、電流遮断弁２５が負極タブ２３から離れる。
電流遮断弁２５は、図６に示す状態に変化すると、図６に示す状態に維持される。すなわち、電流遮断弁２５は、図５に示す状態から、図６に示す状態に不可逆的に変化する。これにより、電流を遮断した状態を維持し続けることができる。電流遮断弁２５を作動させるときの圧力Ｐは、電池ケース１０の耐圧性能などを考慮して、適宜設定することができる。
電流遮断弁２５および負極タブ２３は、負極端子２１を用いて二次電池１の充放電を行うときの電流経路となるため、電流遮断弁２５が負極タブ２３から離れることにより、二次電池１の充放電が禁止される。二次電池１の充放電を禁止することにより、二次電池１の過充電が進行するのを阻止でき、電池ケース１０の内圧が更に上昇するのを抑制することができる。
電流遮断弁２５が作動した後は、負極端子２１を用いて、二次電池１を放電することができない。電流遮断弁２５が作動するときは、二次電池１が過充電状態となっているため、発電要素３０には、多くの電気エネルギが蓄えられたままとなってしまう。
本実施例では、補助端子２６を用いることにより、発電要素３０に蓄えられた電気エネルギを、二次電池１の外部に出力することができる。電流遮断弁２５が負極タブ２３から離れた後においても、補助端子２６は、負極タブ２３を介して発電要素３０と接続されている。このため、補助端子２６および正極端子２２を負荷に接続すれば、発電要素３０を放電させることができる。
負荷は、発電要素３０の電力を消費させるものであればよい。発電要素３０を放電させるとき、負荷としての抵抗体に対して、単に電流を流すことができる。また、負荷として電子機器を用い、発電要素３０の電力を用いて、電子機器を動作することができる。
補助端子２６を用いて発電要素３０を放電させることにより、発電要素３０に電気エネルギが蓄えられたままの状態で二次電池１が放置され続けるのを防止できる。また、発電要素３０の電力を用いて電子機器を動作させれば、発電要素３０に蓄えられた電気エネルギを有効利用することができる。
補助端子２６の端部２６ａは、電池ケース１０の外側に突出しているため、補助端子２６を用いて、発電要素３０の温度を調節することができる。補助端子２６は、負極タブ２３を介して、発電要素３０と接続されているため、補助端子２６の温度を調節すれば、発電要素３０の温度を調節することができる。
例えば、発電要素３０が発熱しているときには、発電要素３０の熱が、負極端子２１だけでなく、補助端子２６にも伝達され、負極端子２１および補助端子２６から大気中に熱を放出することができる。補助端子２６の端部２６ａにフィンを設ければ、補助端子２６の放熱性を向上させることができる。
また、冷却用の熱交換媒体を補助端子２６に接触させることができる。熱交換媒体としては、気体や液体を用いることができる。熱交換媒体を用いて補助端子２６を冷却すれば、負極タブ２３を介して、発電要素３０を冷却することができ、発電要素３０の温度上昇を抑制することができる。補助端子２６の端部２６ａにフィンを設けておけば、補助端子２６の冷却効率を向上させることができる。
発電要素３０が過度に冷えているときには、加温用の熱交換媒体を補助端子２６に接触させることができる。補助端子２６を温めれば、負極タブ２３を介して、発電要素３０を温めることができ、発電要素３０の温度低下を抑制することができる。補助端子２６の端部２６ａにフィンを設ければ、補助端子２６の受熱効率を向上させることができ、発電要素３０を効率良く温めることができる。
補助端子２６は、電流遮断弁２５が作動した後に用いられる。このため、負極端子２１を用いて、二次電池１の充放電を行うとき、補助端子２６は、図７に示すように、カバー２８で覆うことができる。カバー２８は、絶縁材料で形成することができる。
具体的には、電池ケース１０の外部に露出している補助端子２６の一部を、カバー２８で覆うことができる。補助端子２６を用いるときには、カバー２８を外せばよい。カバー２８は、補助端子２６を覆うものであればよい。例えば、カバー２８としての絶縁テープを、補助端子２６に貼り付けるだけでもよい。
電池ケース１０の外部に露出している補助端子２６の形状は、負荷との接続に用いられる配線を取り付けやすい形状に形成しておくことができる。例えば、補助端子２６の外面に、凹凸を形成することができる。補助端子２６の凹凸面を用いることにより、配線を容易に取り付けることができる。凹凸面は、例えば、ネジ溝で構成することができる。
本実施例では、電池ケース１０の外側に補助端子２６の一部（端部２６ａ）を突出させているが、補助端子２６を電池ケース１０の外側に突出させなくてもよい。例えば、図８に示す補助端子２６を用いることができる。図８において、補助端子２６の端面は、蓋１２の外面に沿って配置されており、補助端子２６は、電池ケース１０の外側に突出していない。補助端子２６は、負荷との接続に用いられるため、電池ケース１０の外側に露出している。
補助端子２６は、溝部２６ｃを有する。補助端子２６に溝部２６ｃを設けることにより、負荷との接続に用いられる配線を、溝部２６ｃに挿入して、配線および補助端子２６を接続することができる。ここで、溝部２６ｃの内壁面にネジ溝を形成しておけば、配線および補助端子２６を容易に接続することができる。具体的には、配線の端部に、溝部２６ｃのネジ溝と噛み合うネジ溝を設けることができる。
図８に示す構成においても、負極端子２１を用いて二次電池１の充放電を行っているときには、補助端子２６をカバー２８で覆うことができる。補助端子２６は、電池ケース１０の外側に突出していないため、カバー２８として絶縁テープを用いるときには、絶縁テープを貼り付けやすくなる。
本実施例では、蓋１２に補助端子２６を取り付けているが、ケース本体１１に補助端子２６を取り付けることもできる。また、補助端子２６および負極タブ２３の接続位置は、図５に示す位置に限るものではない。具体的には、電流遮断弁２５および負極タブ２３の接続位置と、負極タブ２３および発電要素３０の接続位置との間に、補助端子２６および負極タブ２３の接続位置があればよい。これにより、電流遮断弁２５が負極タブ２３から離れた後も、補助端子２６を用いて、発電要素３０を放電させることができる。
本実施例では、負極端子２１に対して、電流遮断弁２５を設けているが、正極端子２２に対して、電流遮断弁２５を設けることもできる。正極端子２２は、負極端子２１と同様の構造を有しているため、正極端子２２に電流遮断弁２５を設けるときにも、本実施例と同様の構造とすることができる。電流遮断弁２５は、負極端子２１および正極端子２２のうち、少なくとも一方に設けられていればよい。
本実施例では、電流を遮断する機構として、電流遮断弁２５を用いているが、これに限るものではない。電流遮断機構は、負極端子２１（又は正極端子２２）と、発電要素３０との間の電流経路を遮断することができればよい。本実施例では、電流遮断弁２５を変形させることにより、電流を遮断しているが、ヒューズなどを用いて、電流を遮断することもできる。例えば、二次電池１の過充電を検出したときに、ヒューズに電流を流して、ヒューズを溶断させることができる。
本実施例では、電流遮断弁２５が導通状態から電流遮断状態に不可逆的に変化しているが、これに限るものではない。すなわち、電流遮断弁２５は、導通状態および電流遮断状態の間で切り替わってもよい。この場合であっても、電流遮断弁２５を電流遮断状態に維持すれば、二次電池１が過充電となった後に、負極端子２１を用いた二次電池１の充放電を禁止することができる。そして、電流遮断弁２５が電流遮断状態にあるとき、補助端子２６を用いて、発電要素３０を放電させることができる。
本発明の実施例２である二次電池について、図９を用いて説明する。図９は、二次電池の一部の構成を示す拡大図であり、実施例１の図５に対応する図である。本実施例において、実施例１で説明した部材と同一の部材については、同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。以下、実施例１と異なる点について、主に説明する。
蓋１２は、貫通孔１２ｂを有する。貫通孔１２ｂは、電池ケース１０の内部に電解液を注入するために用いられる。ケース本体１１に発電要素３０を収容し、蓋１２をケース本体１１に固定した後に、電解液が電池ケース１０に注入される。電池ケース１０に電解液を注入することにより、セパレータ３３や活物質層３１ｂ、３２ｂに電解液をしみ込ませることができる。
電池ケース１０に電解液を注入した後は、補助端子４０を用いて、貫通孔１２ｂがシールされる。補助端子４０は、金属などの導電性材料で形成されている。補助端子４０は、後述するように、負極タブ２３と接続されるため、負極タブ２３の材料と同一の材料で補助端子４０を形成することができる。補助端子４０および蓋１２の間には、絶縁体４３が配置されており、補助端子４０および蓋１２は、絶縁状態となっている。
補助端子４０としては、ブラインドリベットを用いることができる。ブラインドリベットとしての補助端子４０は、リベット本体４１およびシャフト４２を有する。シャフト４２は、リベット本体４１の内部に配置されている。リベット本体４１の両端４１ａ，４１ｂは、カシメが施されており、蓋１２に沿った方向に延びている。
補助端子４０のカシメを行う前において、リベット本体４１の端部４１ａは、貫通孔１２ｂを通過できるサイズを有する。リベット本体４１の端部４１ａを貫通孔１２ｂに通した後に、リベット本体４１の端部４１ｂにカシメを施すことにより、端部４１ｂを図９に示す形状に形成できる。
また、リベット本体４１の端部４１ａを貫通孔１２ｂに通した後に、シャフト４２をスライドさせることにより、リベット本体４１の端部４１ａにカシメを施して、端部４１ａを図９に示す形状に形成できる。リベット本体４１の端部４１ａにカシメを施すとき、シャフト４２は、リベット本体４１から突出しており、シャフト４２の突出部分を引っ張ることにより、シャフト４２をスライドさせることができる。
シャフト４２は、フランジ部４２ａを有するため、シャフト４２のスライドに伴うフランジ部４２ａの移動によって、リベット本体４１の端部４１ａが変形して、図９に示す形状に形成される。シャフト４２をスライドさせた後は、シャフト４２が切断される。図９に示すシャフト４２は、切断後のシャフトを示している。
リベット本体４１の両端４１ａ，４１ｂにカシメを施すことにより、貫通孔１２ｂをシールすることができる。図９に示すように、リベット本体４１の両端４１ａ，４１ｂは、蓋１２および負極タブ２３を挟んでいる。これにより、負極タブ２３を補助端子４０に固定することができる。負極タブ２３および蓋１２の間には、絶縁体４３が配置されており、負極タブ２３および蓋１２は、絶縁状態となっている。また、負極タブ２３は、絶縁体４４によって保持されており、蓋１２に沿って配置されている。
補助端子４０および蓋１２の間には、絶縁体４３が配置されているため、絶縁体４３を弾性変形させることにより、補助端子４０および蓋１２の間の密閉性を確保することができる。本実施例では、補助端子４０として、ブラインドリベットを用いているが、これに限るものではない。すなわち、補助端子４０を用いて、貫通孔１２ｂを塞ぐことができればよい。
本実施例の二次電池１において、負極端子２１を用いて、二次電池１の充放電を行うときには、電流遮断弁２５を含む電流経路において、電流が流れる。一方、電池ケース１０の内圧が上昇すると、電流遮断弁２５が負極タブ２３から離れ、電流遮断弁２５を含む電流経路が遮断される。
電流遮断弁２５が作動した後も、負極タブ２３は、補助端子４０と接続されている。このため、補助端子４０および正極端子２２を負荷に接続すれば、発電要素３０を放電させることができる。これにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。
補助端子４０は、電解液の注入に用いられる貫通孔１２ｂを塞ぐ機能と、発電要素３０の放電に用いられる端子としての機能を有する。補助端子４０に対して、２つの機能を持たせることにより、部品点数の増加を抑制して、コストを低減できる。実施例１で説明した補助端子２６を用いるときには、電解液の注入に用いられる貫通孔１２ｂの他に、補助端子２６を貫通させるための貫通孔１２ａを蓋１２に形成する必要がある。本実施例では、蓋１２に１つの貫通孔を形成するだけでよく、電池ケース１０の密閉性を確保しやすい。
本実施例において、図１０又は図１１に示す補助端子４０を用いることができる。図１０および図１１は、カシメを施した後の補助端子４０を示している。補助端子４０としては、ブラインドリベットを用いている。
図１０に示す補助端子４０では、リベット本体４１の内壁面にネジ溝４１ｃが形成されている。図１１に示す補助端子４０では、リベット本体４１の端部４１ｂにネジ溝４１ｃが形成されている。リベット本体４１にネジ溝４１ｃを形成することにより、補助端子４０を負荷と接続するときに、配線を補助端子４０に接続し易くなる。
本発明である二次電池は、充放電を行う発電要素と、電解液の注入に用いられる貫通孔を有し、発電要素を収容する電池ケースと、電池ケースの外面で露出し、発電要素と電気的に接続される電極端子と、を有する。また、二次電池は、電流遮断機構および補助端子を有する。電流遮断機構は、電池ケースの内部において、発電要素および電極端子を接続する電流経路上に設けられ、電流を遮断することができる。補助端子は、電流経路のうち、発電要素および電流遮断機構の間に位置する電流経路と電気的に接続され、貫通孔を塞いで、かつ電池ケースの外面で露出する。二次電池は、正極端子および負極端子を有しているが、本発明における電極端子は、正極端子および負極端子のうち少なくとも一方の端子である。
貫通孔を塞ぐ部材として、補助端子を用いることにより、補助端子は、発電要素を放電させる機能と、貫通孔を塞ぐ機能とを有する。補助端子に２つの機能を持たせることにより、部品点数を低減し、コストを低減することができる。補助端子としては、例えば、ブラインドリベットを用いることができる。
Claims (9)
- 充放電を行う発電要素と、
前記発電要素を収容する電池ケースと、
前記電池ケースの外面で露出し、前記発電要素と電気的に接続される電極端子と、
前記電池ケースの内部において、前記発電要素および前記電極端子を接続する電流経路上に設けられ、電流を遮断することができる電流遮断機構と、
前記電流経路のうち、前記発電要素および前記電流遮断機構の間に位置する電流経路と電気的に接続され、前記電池ケースの外面で露出する補助端子と、
を有することを特徴とする二次電池。 - 前記電流遮断機構は、導通状態から、電流を遮断する状態に不可逆的に変化することを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記電流遮断機構は、前記電池ケースの内圧が上昇することに応じて変形し、電流を遮断する弁を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電池。
- 前記電池ケースは、電解液の注入に用いられる貫通孔を有しており、
前記補助端子は、前記貫通孔を塞ぐことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の二次電池。 - 前記補助端子は、ブラインドリベットであることを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
- 前記補助端子のうち、前記電池ケースの外面で露出する領域を覆い、絶縁材料で形成されたカバーを有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の二次電池。
- 前記補助端子は、前記電池ケースの外面で露出する領域において、凹凸部を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の二次電池。
- 前記電池ケースは、直方体に沿った形状に形成されたケース本体と、前記ケース本体とともに前記発電要素の収容スペースを形成する蓋と、を有しており、
前記電極端子および前記補助端子は、前記蓋に固定されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の二次電池。 - 前記補助端子は、前記電極端子に対して、前記蓋の外縁側に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の二次電池。
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