JPWO2017038439A1 - 蓄電装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、電極組立体をケース本体内に収容する際に正極電極及び負極電極を保護することができる蓄電装置を提供することを目的とする。本発明の二次電池は、蓋と、正極端子及び負極端子と、正極導電部材及び負極導電部材と、絶縁部材とが一体化された蓋端子部材を有する。蓋端子部材は、正極タブ群及び負極タブ群を介して、電極組立体と一体化されている。電極組立体は、ケース本体の内底面に当接する底側当接部を、電極収納セパレータ及び負極電極に有する。また、電極収納セパレータは、蓋端子部材に当接する蓋側当接部を有する。

Description

本発明は、蓋体と、電極端子と、導電部材と、絶縁部材とを含む蓋端子部材を有する蓄電装置に関する。
従来から、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、電動機などへの供給電力を蓄える蓄電装置が搭載されている。蓄電装置として、リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などがある。例えば、特許文献１に開示のように、二次電池は、活物質層を有する正極電極及び負極電極が層状に重なった電極組立体と、電極組立体を収容する直方体状のケースとを備えている。ケースは、電極組立体を挿入するための開口部を有する有底四角箱状のケース本体と、ケース本体の開口部を閉塞する矩形板状の蓋とを備えている。電極組立体は、正極電極及び負極電極をケースの短手方向に積層した状態で、ケースに収容されている。また、正極電極及び負極電極の各一辺からは、タブ（未塗工部）が突出している。タブを積層したタブ群（未塗工部群）には、対応する極性の導電部材が接合されている。さらに、導電部材には、対応する極性の電極端子が電気的に接続されている。
このような二次電池の組立方法の一つに、電極組立体と蓋とを予め一体化して、電極組立体をケース本体内に挿入した後、蓋をケース本体に溶接する方法がある。電極組立体と蓋とを一体化するには、まず、正極及び負極の各タブ群に、対応する極性の導電部材をそれぞれ接続し、各導電部材に、対応する極性の電極端子をそれぞれ接続する。その後、蓋に形成された２つの挿通孔に、各電極端子の一部を挿通する。そして、蓋から突出した各電極端子にナットを螺合して、各電極端子を蓋に固定する。すると、電極端子に導電部材を介して一体化された電極組立体も、蓋に一体化される。
ところで、二次電池は、容量を可能な限り多くするため、電極組立体の容積を可能な限り大きくして設計されている。このため、電極組立体は、ケース本体の内底面に近付くように、ケースの深さ方向に可能な限り大型化されている。また、電極組立体は、正極電極及び負極電極の積層方向に一対の端面を有している。電極組立体は、一対の端面のそれぞれがケースの内壁面に近付くように、ケースの短手方向にも可能な限り大型化されている。
二次電池の製造時、電極組立体は、底面をケースの底壁の内面に近付けた状態でケースに収容される。しかし、電極組立体の端面とケースの内壁面との間のクリアランスが小さいことから、電極組立体の底面をケースの内面に近付けるには、電極組立体をケース本体の内側に押し込む必要がある。上述のように電極組立体と蓋とが予め一体化されている場合、蓋を電極組立体に向けて押圧することで、電極組立体がケース本体の内側に押し込まれる。
ところが、蓋と共に電極組立体を押し込んだ勢いで、電極組立体の底面が、ケース本体の内面に衝突して損傷を受ける虞がある。また、蓋によって電極組立体を直接押し込むため、正極電極や負極電極が、蓋と衝突して損傷を受ける虞もある。
特開２０１２−１１９１８３号公報
本発明の目的は、電極組立体をケース本体内に収容する際に正極電極及び負極電極を保護することができる蓄電装置を提供することにある。
上記問題点を解決するため、本発明の第一の態様によれば、正極電極及び負極電極が互いにセパレータで絶縁された状態で積層され、正極電極及び負極電極はそれらの一辺から突出した未塗工部を有する電極組立体と、電極組立体及び未塗工部を収容するための開口部を有する有底箱状のケース本体と、ケース本体の開口部を閉塞するための蓋と、蓋に固定され、電極組立体と電気を授受する電極端子と、未塗工部と電極端子とを電気的に接続する導電部材とを備え、蓋と、電極端子と、導電部材とを一体化して蓋端子部材が構成され、蓋端子部材は、未塗工部を介して電極組立体と一体化され、電極組立体は、ケース本体の内底面に当接する底側当接部を有し、セパレータは、蓋端子部材に当接する蓋側当接部を有し、蓋側当接部は、負極電極の未塗工部の突出方向に負極電極の一辺よりも突出している、蓄電装置が提供される。
本発明の蓄電装置の第１の実施形態の二次電池を示す断面図。 電極組立体の分解斜視図。 二次電池の内部構造を示す部分断面図。 蓋端子部材と電極組立体とが一体化された状態を示す正面図。 蓋端子部材を介して電極組立体をケース本体内に押し込む状態を示す断面図。 本発明の蓄電装置の第２の実施形態の二次電池を示す部分断面図。 二次電池の部分分解斜視図。 二次電池の内部構造を示す部分断面図。
（第１の実施形態）
以下、本発明の蓄電装置を二次電池に具体化した第１の実施形態を図１〜図５にしたがって説明する。以下の説明では、上方及び下方を、図１に示すようにそれぞれ定義する。
図１に示すように、蓄電装置としての二次電池１０は、直方体状のケース１１を備える。ケース１１内には、電極組立体１２が収容されている。ケース１１は、有底四角筒状の金属製（例えば、アルミニウム製又はアルミニウム合金製）のケース本体１１ａと、ケース本体１１ａの開口部を塞ぐ蓋１１ｂとを有する。ケース１１内には、図示しない電解質（電解液）が収容されている。二次電池１０は、リチウムイオン二次電池である。
図２に示すように、電極組立体１２は、正極電極１４を収納した電極収納セパレータ２０と、正極電極１４とは極性の異なる負極電極２４とを有する。電極組立体１２は、複数の電極収納セパレータ２０と複数の負極電極２４とを交互に積層した層状構造である。つまり、複数の正極電極１４と複数の負極電極２４とが、それらの間に電極収納セパレータ２０のセパレータ部材２１を挟んだ状態で、交互に積層されている。正極電極１４、セパレータ部材２１、及び負極電極２４は何れも長方形状である。
電極収納セパレータ２０及び負極電極２４が積層された方向を、電極組立体１２の積層方向とする。電極組立体１２の積層方向の寸法を、電極組立体１２の厚みとする。ケース本体１１ａの開口幅は、開口部の短手方向の寸法である。電極組立体１２の厚みは、ケース本体１１ａの開口幅より僅かに短い。このため、電極組立体１２の積層方向の両端面と、各端面に対向するケース本体１１ａの内壁面との間には、僅かなクリアランスしかない。
正極電極１４は、矩形シート状の正極金属箔（例えばアルミニウム箔）１５と、正極金属箔１５の両面に正極活物質を含む正極活物質層１６とを有する。正極電極１４は、一対の長辺と一対の短片とを有する。一対の長辺のうちの一方を第１の縁部１４ａとする。正極電極１４は、第１の縁部１４ａから突出した未塗工部としての正極タブ１７を有する。正極タブ１７は、正極金属箔１５の一部を構成し、正極活物質層１６が塗工されていない部分である。
第１の縁部１４ａが、正極電極１４の一辺である。また、第１の縁部１４ａに対向する他方の辺が第２の縁部１４ｂであり、第１の縁部１４ａと第２の縁部１４ｂとを繋ぐ一対の短辺のそれぞれが第３の縁部１４ｃである。正極電極１４には、正極タブ１７以外にも、第１の縁部１４ａに沿って未塗工部が存在する。正極タブ１７以外の未塗工部は、無くてもよい。
負極電極２４は、矩形シート状の負極金属箔（例えば銅箔）２５と、負極金属箔２５の両面に負極活物質を含む負極活物質層２６とを有する。負極電極２４も、一対の長辺と一対の短辺とを有する。一対の長辺のうちの一方を第１の縁部２４ａとする。負極電極２４は、第１の縁部２４ａから突出した未塗工部としての負極タブ２７を有する。負極タブ２７は、負極金属箔２５の一部を構成し、負極活物質層２６が塗工されていない部分である。
第１の縁部２４ａが、負極電極２４の一辺である。また、第１の縁部２４ａに対向する他方の辺が第２の縁部２４ｂであり、第１の縁部２４ａと第２の縁部２４ｂとを繋ぐ一対の短辺のそれぞれが第３の縁部２４ｃである。負極電極２４には、負極タブ２７以外にも、第１の縁部２４ａに沿って未塗工部が存在する。負極タブ２７以外の未塗工部は、無くてもよい。
負極電極２４の第１の縁部２４ａの長さは、正極電極１４の第１の縁部１４ａの長さより大きい。負極電極２４の第２の縁部２４ｂの長さは、正極電極１４の第２の縁部１４ｂの長さより大きい。さらに、負極電極２４の第３の縁部２４ｃの長さは、正極電極１４の第３の縁部１４ｃの長さより大きい。よって、負極電極２４は、正極電極１４より一回り大きい。
電極収納セパレータ２０は、互いに対峙する矩形シート状のセパレータ部材２１を含む。各セパレータ部材２１は、何れも絶縁性を有する樹脂製（例えばポリエチレン製）である。２枚のセパレータ部材２１は、同形状、且つ同サイズであり、正極電極１４より一回り大きい。各セパレータ部材２１は、正極電極１４に重ねられた状態で第１の縁部１４ａから正極タブ１７の突出方向にはみ出した第１はみ出し部２２を有する。
また、各セパレータ部材２１は、正極電極１４の第２の縁部１４ｂと一対の第３の縁部１４ｃとから３方向にはみ出した第２はみ出し部２３を有する。よって、第２はみ出し部２３は、電極収納セパレータ２０の平面視で、Ｕ字状である。第１はみ出し部２２のはみだし幅は、第２はみ出し部２３のはみ出し幅と同一である。
第２はみ出し部２３のうち第２の縁部１４ｂに沿って延びる部位は、正極タブ１７と反対方向に、はみ出している。また、第２はみ出し部２３のうち第３の縁部１４ｃに沿って延びる部位は、正極タブ１７の突出方向と直交する方向に、はみ出している。よって、第２はみ出し部２３のうち第２の縁部１４ｂと第３の縁部１４ｃとに沿って延びる各部位のはみだし方向は、第１はみ出し部２２のはみ出し方向と異なる。
電極収納セパレータ２０は、セパレータ部材２１の第１はみ出し部２２同士が接合されるとともに第２はみ出し部２３同士が接合されて形成されている。電極収納セパレータ２０は、第１はみ出し部２２同士が接合された部位に、蓋側当接部２０ａを備える。また、電極収納セパレータ２０は、第２はみ出し部２３のうち第２の縁部１４ｂに沿って延びる部位同士が接合された部位に、底側当接部２０ｂを備える。
図１又は図３に示すように、電極組立体１２は、蓋１１ｂに対向する端面にタブ側端面１２ａを備える。また、電極組立体１２は、タブ側端面１２ａに、正極タブ群１７ａ及び負極タブ群２７ａを備える。タブ側端面１２ａは、複数の蓋側当接部２０ａが積層されて構成されている。正極タブ群１７ａは、複数の正極タブ１７が積層されて構成されている。負極タブ群２７ａは、負極タブ２７が積層されて構成されている。正極タブ群１７ａ及び負極タブ群２７ａは、正極タブ１７及び負極タブ２７を電極組立体１２の積層方向の一方の端部に寄せ集めた後、他方の端部に向けて折り返して、それぞれ形成されている。蓋側当接部２０ａは、負極電極２４の第１の縁部２４ａよりも、負極タブ２７の突出方向にはみ出している。このため、蓋側当接部２０ａの先端は、負極電極２４の第１の縁部２４ａ及び正極電極１４の第１の縁部１４ａよりも、蓋１１ｂに近接している。
また、電極組立体１２は、ケース本体１１ａの内底面１１ｄに対向する端面に底側端面１２ｂを備える。底側端面１２ｂは、電極収納セパレータ２０の底側当接部２０ｂと負極電極２４の第２の縁部２４ｂとが積層されて構成されている。底側当接部２０ｂ及び第２の縁部２４ｂは、ケース１１の内底面１１ｄに当接している。よって、電極収納セパレータ２０及び負極電極２４は、ケース１１の内底面１１ｄに直接支持されている。このため、電極収納セパレータ２０の底側当接部２０ｂは、負極電極２４の第２の縁部２４ｂと同一面上に位置している。
上述のように、電極組立体１２の積層方向の両端面と、各端面に対向するケース本体１１ａの内壁面との間には、僅かなクリアランスしかない。また、電極組立体１２の底側端面は、ケース本体１１ａの内底面１１ｄに当接している。これは、二次電池１０の容量を可能な限り多くするために、電極組立体１２の容積が可能な限り大きくなるように設計しているためである。
また、図３に示すように、電極収納セパレータ２０の底側当接部２０ｂは、寸法Ｌだけ、正極電極１４の第２の縁部１４ｂからはみ出している。寸法Ｌは、セパレータ部材２１の厚みよりも大きい。正極電極１４の第２の縁部１４ｂは、底側当接部２０ｂによって、ケース１１の内底面１１ｄから寸法Ｌだけ離れている。一方、負極電極２４の第２の縁部２４ｂは、ケース１１の内底面１１ｄに当接している。このため、正極電極１４の第２の縁部１４ｂは、負極電極２４の第２の縁部２４ｂよりも、底側当接部２０ｂの寸法Ｌだけ、蓋１１ｂに近接している。また、正極電極１４の正極活物質層１６の全面が、セパレータ部材２１を介して負極活物質層２６に対峙している。二次電池１０において、蓋１１ｂの内面１１ｃとタブ側端面１２ａとを最短距離で結ぶ方向を、対向方向Ｚとする。
図１に示すように、二次電池１０は、正極の電極端子としての正極端子３０と、負極の電極端子としての負極端子４０とを有する。正極端子３０は、蓋１１ｂに固定された状態で、ケース１１の外側に突出している。負極端子４０は、蓋１１ｂに固定された状態で、ケース１１の外側に突出している。負極端子４０の上端部は、図示しない雄ねじを有し、ケース１１の外側に突出している。負極端子４０の上端部の雄ねじには、ナット４１が螺合されている。負極端子４０は、ケース１１の内側に突出する図示しない下端部を有している。負極端子４０は、下端部とナット４１とにより蓋１１ｂを挟んだ状態で、蓋１１ｂに締結されている。
負極端子４０の下端部には、金属製（例えば銅製）及び矩形板状の負極導電部材４２が接合されている。負極端子４０は、負極導電部材４２を介して、電極組立体１２の負極タブ群２７ａと電気的に接続されている。負極導電部材４２は、電極組立体１２のタブ側端面１２ａと平行に配置されている。負極導電部材４２は、タブ側端面１２ａと蓋１１ｂの内面１１ｃとの間に配置されている。
正極端子３０の上端部は、図示しない雄ねじを有し、ケース１１の外側に突出している。正極端子３０の上端部の雄ねじには、ナット３１が螺合されている。正極端子３０は、ケース１１の内側に突出する下端部を有している。正極端子３０は、下端部とナット３１とにより蓋１１ｂを挟んだ状態で、蓋１１ｂに締結されている。
正極端子３０の下端部には、金属製（例えばアルミニウム製）及び矩形板状の正極導電部材３２が電気的に接続されている。正極端子３０は、正極導電部材３２を介して、電極組立体１２の正極タブ群１７ａに電気的に接続されている。正極導電部材３２は、電極組立体１２のタブ側端面１２ａと平行に配置されている。正極導電部材３２は、タブ側端面１２ａと蓋１１ｂの内面１１ｃとの間に配置されている。
図１及び図３に示すように、二次電池１０は、ケース１１内に絶縁部材５０を備えている。絶縁部材５０は、負極導電部材４２及び正極導電部材３２と、蓋１１ｂとを絶縁する。絶縁部材５０は、例えば樹脂などで構成されている。絶縁部材５０は、長方形の板状の本体部５１と、側壁部５２とを有している。側壁部５２は、本体部５１の一対の長側縁から電極組立体１２に向けてそれぞれ延びている。絶縁部材５０は、短手方向に沿った断面視で、逆Ｕ字状である。本体部５１は、負極導電部材４２と正極導電部材３２とに跨って配置されている。本体部５１の短辺に沿った長さは、蓋１１ｂの短辺に沿った長さより小さく、かつ負極導電部材４２及び正極導電部材３２の短辺に沿った長さより若干大きい。側壁部５２は、本体部５１から電極組立体１２のタブ側端面１２ａに向けて突出している。
ここで、蓋１１ｂの内面１１ｃに対向する本体部５１の上面を、外面５１ａとする。電極組立体１２のタブ側端面１２ａに対向する側壁部５２の下面を、絶縁端面５２ａとする。絶縁部材５０は、蓋１１ｂの内面１１ｃと正極導電部材３２及び負極導電部材４２との間に配置されている。
絶縁端面５２ａは、複数の蓋側当接部２０ａのうち、電極組立体１２の積層方向の両端部に最も近い蓋側当接部２０ａに当接している。蓋側当接部２０ａは、絶縁端面５２ａとの当接により、撓んでいる。
次に、上記の二次電池１０の作用を、二次電池１０の組立方法と共に説明する。
まず、電極組立体１２を形成する。その後、正極タブ群１７ａに正極導電部材３２を溶接してから、正極導電部材３２に正極端子３０を溶接する。また、負極タブ群２７ａに負極導電部材４２を溶接してから、負極導電部材４２に負極端子４０を溶接する。次に、負極導電部材４２と正極導電部材３２とに絶縁部材５０の本体部５１を被せて、負極導電部材４２と正極導電部材３２とに絶縁部材５０を一体化する。この状態で、正極端子３０の雄ねじと負極端子４０の雄ねじとを蓋１１ｂにそれぞれ貫通させる。そして、正極の雄ねじにナット３１を螺合し、負極の雄ねじにナット４１を螺合する。こうして、蓋１１ｂに、正極端子３０及び負極端子４０が締結される
その結果、図４に示すように、蓋１１ｂと、正極導電部材３２と、負極導電部材４２と、正極端子３０と、負極端子４０と、絶縁部材５０とが一体化されて、蓋端子部材６０が構成される。蓋１１ｂは、絶縁部材５０によって各導電部材３２，４２と絶縁されている。蓋端子部材６０は、正極タブ群１７ａ及び負極タブ群２７ａによって電極組立体１２と繋がっている。
電極収納セパレータ２０の蓋側当接部２０ａは、負極電極２４の第１の縁部２４ａ及び正極電極１４の第１の縁部１４ａよりも、蓋端子部材６０に近接している。また、蓋側当接部２０ａの先端は、蓋端子部材６０における絶縁部材５０の絶縁端面５２ａから対向方向Ｚに離れている。
次に、図５に示すように、電極組立体１２をケース本体１１ａの開口部からケース本体１１ａ内に挿入する。このとき、蓋１１ｂを電極組立体１２に向けて押し込み、蓋端子部材６０を介して電極組立体１２をケース本体１１ａ内に押し込む。蓋端子部材６０を押す力は、正極タブ群１７ａ及び負極タブ群２７ａを介して電極組立体１２に伝わり、電極収納セパレータ２０の底側当接部２０ｂ及び負極電極２４の第２の縁部２４ｂを、ケース本体１１ａの内底面１１ｄに当接させる。
すると、蓋端子部材６０を押す力は、正極タブ群１７ａ及び負極タブ群２７ａが対向方向Ｚに圧縮されて撓むことにより、正極タブ群１７ａ及び負極タブ群２７ａによって吸収される。正極タブ群１７ａ及び負極タブ群２７ａが折り曲げられると、絶縁部材５０の絶縁端面５２ａが、電極収納セパレータ２０の蓋側当接部２０ａに接触する。その後、ケース本体１１ａ内への電極組立体１２の収容が完了すると、蓋１１ｂとケース本体１１ａとが接合される。こうして、ケース本体１１ａの開口部が閉塞されて、二次電池１０の組立が完了する。
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）電極収納セパレータ２０の底側当接部２０ｂ及び負極電極２４の第２の縁部２４ｂがケース１１の内底面１１ｄに当接し、蓋端子部材６０の絶縁部材５０が電極収納セパレータ２０の蓋側当接部２０ａに当接する。この構成によれば、二次電池１０の製造時、蓋端子部材６０と一体化した電極組立体１２をケース本体１１ａに押し込むとき、電極収納セパレータ２０の蓋側当接部２０ａが蓋端子部材６０に当接して撓むことで、蓋端子部材６０を押し込む力が吸収される。これにより、蓋端子部材６０を押す力が弱まり、電極収納セパレータ２０の底側当接部２０ｂ及び負極電極２４の第２の縁部２４ｂがケース１１の内底面１１ｄに衝突することを回避できる。
（２）また、蓋端子部材６０が電極組立体１２に向けて押し込まれて、蓋端子部材６０が電極収納セパレータ２０の蓋側当接部２０ａに当接することで、蓋側当接部２０ａが撓みつつ、蓋端子部材６０が負極電極２４の第１の縁部２４ａに衝突することを回避できる。よって、負極電極２４が損傷を受けることを抑制できる。
（３）電極収納セパレータ２０は、２枚のセパレータ部材２１を接合して構成されている。この構成によれば、１枚のセパレータ部材２１で形成する場合と比べて、蓋側当接部２０ａの剛性を高めることができる。よって、蓋側当接部２０ａによって、蓋端子部材６０が負極電極２４の第１の縁部２４ａに衝突することが回避できる。また、電極収納セパレータ２０の底側当接部２０ｂも、２枚のセパレータ部材２１を接合して構成されている。よって、１枚のセパレータ部材２１で構成した場合と比べて、底側当接部２０ｂの剛性も高めることができる。また、１枚のセパレータ部材２１を折り返した部分を底側当接部として利用する場合と比べて、底側当接部２０ｂの厚みを大きくすることができる。その結果、底側当接部２０ｂがケース本体１１ａの内底面１１ｄに当接したときの衝撃を、底側当接部２０ｂによって吸収し易くすることができる。よって、正極電極１４が損傷を受け難くなる。
（４）電極収納セパレータ２０の底側当接部２０ｂがケース本体１１ａの内底面１１ｄに当接したときの衝撃は、底側当接部２０ｂと共にセパレータ部材２１によっても受け止められる。この点、正極電極１４はセパレータ部材２１により包まれているため、衝撃を受けても正極電極１４の位置がずれ難く、正極電極１４と負極電極２４とを対峙させた状態に維持することができる。
（５）電極収納セパレータ２０の底側当接部２０ｂと負極電極２４の第２の縁部２４ｂとがケース本体１１ａの内底面１１ｄに当接し、底側当接部２０ｂは第２の縁部２４ｂと同一面上に位置している。よって、電極組立体１２がケース本体１１ａの内底面１１ｄに当接したときの衝撃を、セパレータ部材２１と負極電極２４との両方によって受け止めることができる。これにより、剥き出しの負極電極２４が損傷を受け難くなる。
（６）電極収納セパレータ２０の底側当接部２０ｂと負極電極２４の第２の縁部２４ｂとがケース本体１１ａの内底面１１ｄに当接し、底側当接部２０ｂは第２の縁部２４ｂと同一面上に位置している。このため、正極電極１４の第２の縁部１４ｂは、負極電極２４の第２の縁部２４ｂよりも、底側当接部２０ｂの高さ分だけ、蓋１１ｂに近接している。このため、底側当接部２０ｂと第２の縁部２４ｂとを揃えて電極組立体１２を構成しても、正極活物質層１６の全面を、負極電極２４の負極活物質層２６の全面に対峙させることができる。
（第２の実施形態）
次に、本発明の蓄電装置を二次電池に具体化した第２の実施形態を図６〜図８にしたがって説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。以下の説明では、上方及び下方を、図６に示すようにそれぞれ定義する。
図６又は図７に示すように、正極導電部材６１は、蓋１１ｂに近接する第１接合部６１ａと、第１接合部６１ａよりも電極組立体１２に近接する第２接合部６１ｂと、第１接合部６１ａと第２接合部６１ｂとを繋ぐ湾曲状の第３接合部６１ｃとを有する。第１接合部６１ａは、電極組立体１２のタブ側端面１２ａと対向する下面を有する。正極タブ群１７ａは、第１接合部６１ａの下面に溶接されている。
正極端子６２は、角柱状の正極頭部６３と、正極頭部６３の座面６３ａから突出した円柱状の正極軸部６４とを有する。正極軸部６４は、外周面にねじ溝を有する。正極軸部６４は、蓋１１ｂを貫通し、ケース１１の外部に突出している。正極頭部６３は、ケース１１の内部に突出している。
二次電池１０は、絶縁性のＯリング６６、絶縁性のフランジ付きリング６７、ナット６８を有する。正極軸部６４は、Ｏリング６６に挿通されている。Ｏリング６６は、正極頭部６３の座面６３ａに支持されている。正極軸部６４は、フランジ付きリング６７にも挿通されている。ナット６８は、フランジ付きリング６７の上方から正極軸部６４に螺合されている。正極端子６２と蓋１１ｂとは、正極軸部６４にナット６８が螺合されていることにより、ユニット化されている。フランジ付きリング６７は、正極軸部６４と蓋１１ｂとの間、及びナット６８と蓋１１ｂとの間に配置されている。
正極頭部６３は、ケース１１の内部に配置されている。電極組立体１２に対向する正極頭部６３の下面には、正極導電部材６１の第２接合部６１ｂが溶接されている。これにより、正極端子６２は、正極導電部材６１を介して電極組立体１２と電気的に接続されている。こうして、正極端子６２と正極導電部材６１とが電気的に接続されるとともに、正極導電部材６１が正極タブ群１７ａに電気的に接続されることにより、電極組立体１２と正極端子６２との間に通電経路が構成されている。
二次電池１０は、第１正極絶縁部材６９と、第２正極絶縁部材７０とを有する。第１正極絶縁部材６９は、正極頭部６３の座面６３ａを覆うように配置されている。第２正極絶縁部材７０は、正極導電部材６１と電極組立体１２との間に配置されている。第１正極絶縁部材６９は、蓋１１ｂと正極頭部６３との接触を規制する。第１正極絶縁部材６９は、正極頭部６３に上方から取り付けられている。第１正極絶縁部材６９は、正極頭部６３の座面６３ａ及び外周面の一部を覆っている。第２正極絶縁部材７０は、正極導電部材６１と電極組立体１２との接触を規制する。電極組立体１２のタブ側端面１２ａに対向する第２正極絶縁部材７０の下面を、絶縁端面７０ａとする。
負極導電部材７１は、蓋１１ｂに近接する第１接合部７１ａと、第１接合部７１ａよりも電極組立体１２に近接する第２接合部７１ｂと、第１接合部７１ａと第２接合部７１ｂとを繋ぐ湾曲状の第３接合部７１ｃとを有する。第１接合部７１ａは、電極組立体１２のタブ側端面１２ａと対向する下面を有する。負極タブ群２７ａは、第１接合部７１ａの下面に溶接されている。
二次電池１０は、ケース１１内に、絶縁部材５０を備えている。絶縁部材５０は、負極導電部材７１の第１接合部７１ａ及び正極導電部材６１の第１接合部６１ａと、蓋１１ｂとを絶縁する。絶縁部材５０の本体部５１からの側壁部５２の突出長さは、第１の実施形態のそれよりも小さい。このため、絶縁部材５０の側壁部５２は、蓋側当接部２０ａに当接していない。
負極端子７２は、円柱状の負極頭部７３と、負極頭部７３の座面７３ａから突出した円柱状の負極軸部７４とを有する。負極軸部７４は、外周面にねじ溝を有する。負極軸部７４は、蓋１１ｂを貫通し、ケース１１の外部に突出している。負極頭部７３は、ケース１１の内部に配置されている。負極頭部７３は、電極組立体１２に対向する下面に、端子凹部７３ｃを備える。端子凹部７３ｃは、蓋１１ｂに向けてすり鉢状に凹んでいる。
また、二次電池１０は、絶縁性のＯリング７５、絶縁性のフランジ付きリング７６、ナット７７を有する。負極軸部７４は、Ｏリング７５に挿通されている。Ｏリング７５は、負極頭部７３の座面７３ａに支持されている。負極軸部７４は、フランジ付きリング７６にも挿通されている。ナット７７は、フランジ付きリング７６の上方から負極軸部７４に螺合されている。負極端子７２と蓋１１ｂとは、負極軸部７４にナット７７が螺合されていることにより、ユニット化されている。フランジ付きリング７６は、負極軸部７４と蓋１１ｂとの間、及びナット７７と蓋１１ｂとの間に配置されている。
二次電池１０は、負極頭部７３の座面７３ａを覆う絶縁性のカバー７８を備える。カバー７８は、筒状である。カバー７８は、座面７３ａに支持されている。カバー７８は、蓋１１ｂと、負極頭部７３の座面７３ａとの間に配置されることで、蓋１１ｂと負極頭部７３との接触を規制する。
二次電池１０は、負極端子７２に一体化した電流遮断部８０を備える。電流遮断部８０は、ケース１１の内部に配置されている。ケース１１の内部圧力が所定の設定圧力に達すると、電流遮断部８０は、電極組立体１２と負極端子７２とを電気的に接続している通電経路の電流を遮断する。電流遮断部８０は、負極端子７２の負極頭部７３と負極導電部材７１の第２接合部７１ｂとの接続部に位置している。この実施形態では、負極頭部７３が電流遮断部８０を介して負極導電部材７１に電気的に接続されるとともに、負極導電部材７１が負極タブ群２７ａに電気的に接続されることにより、電極組立体１２と負極端子７２との間に通電経路が構成されている。
電流遮断部８０は、ケース１１の内部に発生したガスによって作動すると、負極端子７２の負極頭部７３と負極導電部材７１との電気的な接続を遮断する。つまり、電流遮断部８０は、作動していないときには上記通電経路の一部を構成し、ケース１１の内部に発生したガスの圧力を受けて作動したときに上記通電経路を遮断する。
電流遮断部８０は、第２接合部７１ｂと負極頭部７３とに接合された接点板８１を有する。接点板８１は、導電性材料からなり、電極組立体１２に向けて凸となる碗状である。接点板８１は、端子凹部７３ｃを下方から覆っている。
接点板８１における端子凹部７３ｃと対向する部分は、通常状態において、電極組立体１２に向けて凸である。接点板８１の凸部は、負極導電部材７１の第２接合部７１ｂに溶接されている。図６のドットハッチングで示す部分は、接点板８１と第２接合部７１ｂとの溶接部分である負極溶接部分Ｐであり、負極端子７２の負極頭部７３と負極導電部材７１とを導通する導通部である。よって、負極導電部材７１と負極端子７２とは、接点板８１を介して、電気的に互いに接続されている。
電流遮断部８０は、負極頭部７３と第２接合部７１ｂとの間に配置された絶縁リング８２を有する。絶縁リング８２は、接点板８１の周縁部を取り囲み、負極頭部７３と負極導電部材７１とを所定の間隔に保持する。
負極導電部材７１は、電極組立体１２に対向する第２接合部７１ｂの下面に、遮断凹部７１ｄを有する。遮断凹部７１ｄは、蓋１１ｂに向けて凹んだすり鉢状である。負極溶接部分Ｐは、遮断凹部７１ｄの底面に位置している。第２接合部７１ｂは、遮断凹部７１ｄの底面となる部位に、破断溝８４を有する。破断溝８４は、負極溶接部分Ｐを取り囲む円環状である。
電流遮断部８０は、ケース１１の内部圧力を受圧して変形する変形板８５を有する。変形板８５は、弾性材料、例えば、金属板で構成されたダイヤフラムであり、第２接合部７１ｂよりも電極組立体１２に近接している。変形板８５は、円板形状であって遮断凹部７１ｄを下方から覆っている。変形板８５の外周部全体が、第２接合部７１ｂに溶接されている。変形板８５は、ケース１１の内部を外部から気密に隔離している。
変形板８５は、通常状態において、電極組立体１２に向けて凸である。変形板８５は、凸部の負極溶接部分Ｐと対向する箇所に、蓋１１ｂに向けて突出した突起８５ａを有する。突起８５ａは、絶縁性の材料により構成されている。突起８５ａは、破断溝８４で囲まれた負極溶接部分Ｐと対向している。
電流遮断部８０は、合成樹脂製の絶縁部材としての保護部材８６を備える。保護部材８６は、変形板８５よりも電極組立体１２に近接している。保護部材８６は、変形板８５と電極組立体１２との間に配置されている。保護部材８６は、変形板８５が衝撃を受けて変形することを防止する。保護部材８６は、円板形状である。保護部材８６の上面には、変形板８５の表面形状に沿って凹んだ支持凹部８６ａが形成されている。支持凹部８６ａの底面には、上下方向に貫通したガス孔８６ｂが形成されている。また、保護部材８６は、電極組立体１２のタブ側端面１２ａに対向する絶縁端面８６ｄを有する。
変形板８５の蓋１１ｂに対向する上面には、負極軸部７４の内側を介して、ケース１１の外部圧力（略大気圧）が作用している。また、変形板８５の電極組立体１２に対向する下面には、ガス孔８６ｂを介して、ケース１１の内部圧力が作用している。変形板８５の下面に設定圧力よりも大きい内部圧力が付与された場合、変形板８５は変形して、蓋１１ｂに向けて凸となる。
二次電池１０は、負極頭部７３、接点板８１、絶縁リング８２、負極導電部材７１（第２接合部７１ｂ）、変形板８５、及び保護部材８６をユニット化するカシメ部材８８を有する。
第２の実施形態の蓋端子部材６０の正極側では、蓋１１ｂ、正極導電部材６１、正極端子６２、Ｏリング６６、フランジ付きリング６７、ナット６８、第１正極絶縁部材６９、及び第２正極絶縁部材７０が一体化されている。また、蓋端子部材６０の負極側では、蓋１１ｂ、負極導電部材７１、負極端子７２、Ｏリング７５、フランジ付きリング７６、ナット７７、カバー７８、及び電流遮断部８０が一体化されている。また、蓋１１ｂと各導電部材６１，７１とが絶縁部材５０によって絶縁され、正極端子６２と電極組立体１２とが第２正極絶縁部材７０によって絶縁され、負極端子７２と電極組立体１２とが保護部材８６によって絶縁されている。蓋端子部材６０と電極組立体１２とは、正極タブ群１７ａ及び負極タブ群２７ａによって、互いに繋がっている。
第２の実施形態の二次電池１０では、過充電・過放電時、電極組立体１２でガスが発生するとケース１１の内圧が上昇する。内圧が設定圧力に達すると、図６の２点鎖線に示すように、変形板８５はその圧力を受けて変形し、負極溶接部分Ｐに向けて凸となる。すると、突起８５ａが破断溝８４で囲まれた負極溶接部分Ｐに衝突して、負極導電部材７１の負極溶接部分Ｐを破断するとともに、接点板８１を蓋１１ｂに向けて変形させる。これにより、接点板８１と負極導電部材７１とが離間し、負極導電部材７１と負極端子７２との電気的接続が物理的に遮断され、電極組立体１２と負極端子７２の間を流れる電流が遮断される。
また、図８に示すように、正極導電部材６１近傍の第２正極絶縁部材７０の絶縁端面７０ａには、複数の蓋側当接部２０ａが当接している。蓋側当接部２０ａは、絶縁端面７０ａとの当接により、撓んでいる。同様に、図示はしないが、負極導電部材７１近傍の保護部材８６の絶縁端面８６ｄにも、複数の蓋側当接部２０ａが当接している。蓋側当接部２０ａも、絶縁端面７０ａとの当接により、撓んでいる。
第２の実施形態における二次電池１０の製造においても、第１の実施形態と同様に、蓋端子部材６０を組み立てた後、電極組立体１２をケース本体１１ａの開口部からケース本体１１ａ内に挿入する。このとき、蓋１１ｂを電極組立体１２に向けて押し込み、蓋端子部材６０を介して電極組立体１２をケース本体１１ａ内に押し込む。このとき、電極収納セパレータ２０の底側当接部２０ｂ及び負極電極２４の第２の縁部２４ｂが、ケース本体１１ａの内底面１１ｄに当接する。
すると、蓋端子部材６０を押す力は、正極タブ群１７ａ及び負極タブ群２７ａが対向方向Ｚに圧縮されて撓むことにより、正極タブ群１７ａ及び負極タブ群２７ａによって吸収される。正極タブ群１７ａ及び負極タブ群２７ａが折り曲げられると、正極側では、第２正極絶縁部材７０の絶縁端面７０ａが、電極収納セパレータ２０の蓋側当接部２０ａに接触する。負極側では、保護部材８６の絶縁端面８６ｄが、電極収納セパレータ２０の蓋側当接部２０ａに接触する。
したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態の（２）〜（６）と同様の効果に加え、以下のような効果を得ることができる。
（７）電極収納セパレータ２０の底側当接部２０ｂ及び負極電極２４の第２の縁部２４ｂがケース１１の内底面１１ｄに当接し、蓋端子部材６０の第２正極絶縁部材７０及び保護部材８６が電極収納セパレータ２０の蓋側当接部２０ａに当接する。この構成によれば、二次電池１０の製造時、蓋端子部材６０と一体化した電極組立体１２をケース本体１１ａに押し込むとき、電極収納セパレータ２０の蓋側当接部２０ａが蓋端子部材６０に当接して撓むことで、蓋端子部材６０を押し込む力が吸収される。これにより、蓋端子部材６０を押す力が弱まり、電極収納セパレータ２０の底側当接部２０ｂ及び負極電極２４の第２の縁部２４ｂがケース１１の内底面１１ｄに衝突することを回避できる。
上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
各実施形態において、正極活物質層１６の全面が負極活物質層２６に対峙していれば、負極電極２４の第２の縁部２４ｂはケース本体１１ａの内底面１１ｄに当接していなくてもよい。
各実施形態では、セパレータは、袋状の電極収納セパレータ２０に具体化されていたが、これに限らない。セパレータを、正極電極１４と負極電極２４との間に１枚ずつ介装されるシート状のセパレータとしてもよい。この場合、正極電極１４の第２の縁部１４ｂが負極電極２４の第２の縁部２４ｂよりも蓋１１ｂに近接するように、正極電極１４とセパレータと負極電極２４とを積層し、その積層状態を保持するために電極組立体１２に粘着テープを貼り付ける。
電極組立体として、帯状の正極電極と帯状の負極電極とを捲回した捲回体を採用してもよい。この場合、正極電極及び負極電極と共に帯状のセパレータが捲回されて、二次電池の電極組立体が構成される。このような捲回型の二次電池において、電極組立体は、捲回軸線をケース本体１１ａの深さ方向と一致させてケース１１内に収容される。
捲回型の電極組立体は、軸線方向の両端のうちの一方に、ケース本体１１ａの内底面１１ｄに近接する底側当接部を有し、他方に、蓋１１ｂに近接する蓋側当接部を有する。底側当接部は、セパレータの長縁部、負極電極の長縁部、又はセパレータ及び負極電極の長縁部により構成されていてもよい。捲回型の電極組立体において、複数の未塗工部が、負極電極及び正極電極の一辺である長縁部に間隔を空けて突出している。また、負極電極及び正極電極が捲回された状態で、同じ極性の未塗工部同士が積層方向に重なり合って未塗工部群が構成されている。
蓋端子部材６０を構成する部材のうち、電極収納セパレータ２０の蓋側当接部２０ａには、正極導電部材３２，６１や負極導電部材４２，７１を当接させてもよく、正極端子３０，６２や負極端子４０，７２を当接させてもよい。
負極電極２４は、負極金属箔２５の片面のみに負極活物質層２６を有していてもよい。同様に、正極電極１４は、正極金属箔１５の片面のみに正極活物質層１６を有していてもよい。
各実施形態の二次電池１０において、蓋１１ｂと、正極導電部材３２，６１及び負極導電部材４２，７１とが互いに離間していれば、蓋端子部材から絶縁部材５０を省略してもよい。この場合、正極端子３０，６２及び負極端子４０，７２の蓋１１ｂへの締結状態で、正極導電部材３２，６１及び負極導電部材４２，７１が蓋１１ｂから離間している。
各実施形態の二次電池１０において、ケース１１と電極組立体１２との間を絶縁する有底箱状の絶縁フィルムを、ケース１１内に配置してもよい。例えば、絶縁フィルムは、長方形状の底壁と、底壁の各辺から上方に延びる四つの側壁とからなり、電極組立体１２の全体を収納可能な内部空間を有している。絶縁フィルムの側壁は、電極組立体１２とケース本体１１ａの内側面との間に配置される。絶縁フィルムの底壁は、電極組立体１２とケース本体１１ａの内底面１１ｄとの間に配置される。この場合、電極収納セパレータ２０の底側当接部２０ｂは、絶縁フィルムの底壁を介して、ケース本体１１ａの内底面１１ｄに当接されている。
蓄電装置は、二次電池１０でなく、電気二重層キャパシタ等の他の蓄電装置に適用してもよい。
二次電池１０は、リチウムイオン二次電池であったが、これに限らず、他の二次電池であってもよい。要するに、正極活物質と負極活物質との間をイオンが移動するとともに電荷の授受を行うものであればよい。

Claims (5)

  1. 正極電極及び負極電極が互いにセパレータで絶縁された状態で積層され、前記正極電極及び前記負極電極はそれらの一辺から突出した未塗工部を有する電極組立体と、
    前記電極組立体及び前記未塗工部を収容するための開口部を有する有底箱状のケース本体と、
    前記ケース本体の開口部を閉塞するための蓋と、
    前記蓋に固定され、前記電極組立体と電気を授受する電極端子と、
    前記未塗工部と前記電極端子とを電気的に接続する導電部材とを備え、
    前記蓋と、前記電極端子と、前記導電部材とを一体化して蓋端子部材が構成され、
    前記蓋端子部材は、前記未塗工部を介して前記電極組立体と一体化され、
    前記電極組立体は、前記ケース本体の内底面に当接する底側当接部を有し、
    前記セパレータは、前記蓋端子部材に当接する蓋側当接部を有し、
    前記蓋側当接部は、前記負極電極の未塗工部の突出方向に前記負極電極の一辺よりも突出している、蓄電装置。
  2. 請求項１記載の蓄電装置において、
    前記正極電極、前記負極電極、及び前記セパレータは矩形シート状であり、
    前記セパレータは、前記正極電極を両面から挟む矩形シート状のセパレータ部材同士が接合されて構成され、
    前記セパレータ部材は、前記正極電極の未塗工部の突出方向に前記正極電極の一辺よりもはみ出した第１はみ出し部と、前記第１はみ出し部のはみ出し方向とは異なる方向に夫々はみ出した第２はみ出し部とを有し、
    前記蓋側当接部は、前記第１はみ出し部同士を接合した部位であり、
    前記底側当接部は、前記ケース本体の内底面に向けてはみ出した前記第２はみ出し部同士を接合した部位である、蓄電装置。
  3. 請求項１又は２に記載の蓄電装置において、
    前記底側当接部は、前記セパレータ及び前記負極電極によって構成され、
    前記セパレータの底側当接部は、前記負極電極の底側当接部と、前記ケース本体の内底面に沿った同一面上に位置している、蓄電装置。
  4. 請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の蓄電装置において、
    前記蓄電装置は二次電池である、蓄電装置。
  5. 請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の蓄電装置は、更に、
    前記蓋と前記導電部材とを絶縁する絶縁部材を備える、蓄電装置。
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