JPWO2019044633A1

JPWO2019044633A1 - 蓄電素子及び蓄電装置

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Publication number: JPWO2019044633A1
Application number: JP2019539416A
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Inventors: 祐介小川
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Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2020-08-13
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Abstract

ガス排出弁（４００）が形成された蓋体（１１０）を有する容器（１００）を備える蓄電素子（１０）であって、ガス排出弁（４００）は、ガス排出弁（４００）に隣接する部分よりも肉厚が薄い薄肉部（４０１）を有し、薄肉部（４０１）は、中間部（４１０）と、第一方向において中間部（４１０）を挟む位置に配置される２つの側方部（４２０）とを含み、中間部（４１０）は、蓋体（１１０）の法線方向から見て、蓋体（１１０）の第一方向における中央位置に配置されるとともに、第一方向と直交する第二方向の幅が２つの側方部（４２０）よりも小さく形成されている。

Description

本発明は、ガス排出弁が形成された壁部を有する容器を備える蓄電素子、及び、当該蓄電素子を備える蓄電装置に関する。

従来、ガス排出弁が形成された壁部を有する容器を備える蓄電素子が広く知られている。例えば、特許文献１には、容器の開口部を塞ぐ封口板（壁部）にガス排出弁（安全弁）が形成された密閉型電池（蓄電素子）が開示されている。

特開２０１３−２０９８８号公報

しかしながら、上記従来の蓄電素子では、ガス排出弁の耐久性が低下するおそれがある。つまり、上記特許文献１では、壁部の中央位置に楕円形のガス排出弁が形成されているが、蓄電素子においては、一般的に、容器は、内圧の影響により壁部の中央位置が最も大きく変形する。このため、上記特許文献１に開示されたような従来の蓄電素子では、ガス排出弁の中央部分に応力がかかり、ガス排出弁の耐久性が低下するおそれがある。

本発明は、ガス排出弁の耐久性を向上できる蓄電素子及び蓄電装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る蓄電素子は、ガス排出弁が形成された壁部を有する容器を備える蓄電素子であって、前記ガス排出弁は、前記ガス排出弁に隣接する部分よりも肉厚が薄い薄肉部を有し、前記薄肉部は、中間部と、第一方向において前記中間部を挟む位置に配置される２つの側方部とを含み、前記中間部は、前記壁部の法線方向から見て、前記壁部の前記第一方向における中央位置に配置されるとともに、前記第一方向と直交する第二方向の幅が前記２つの側方部よりも小さく形成されている。

本発明の他の一態様に係る蓄電素子は、ガス排出弁が形成された壁部を有する容器を備える蓄電素子であって、前記ガス排出弁は、前記ガス排出弁に隣接する部分よりも肉厚が薄い薄肉部を有し、前記薄肉部は、中間部と、第一方向において前記中間部を挟む位置に配置される２つの側方部とを含み、前記中間部は、前記壁部の法線方向から見て、前記第一方向と直交する第二方向の幅が前記２つの側方部よりも小さく形成されており、前記薄肉部には、溝部が形成されており、前記溝部は、複数の溝部に分岐する分岐点を複数有する。

本発明の一態様に係る蓄電装置は、上記の蓄電素子を少なくとも１つ有する複数の蓄電素子を備える。

本発明における蓄電素子等によれば、ガス排出弁の耐久性を向上できる。

図１は、実施の形態に係る蓄電素子の外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係る蓄電素子が備える各構成要素を示す斜視図である。図３は、実施の形態に係るガス排出弁の構成を示す斜視図である。図４は、実施の形態に係るガス排出弁の構成を示す平面図及び断面図である。図５は、実施の形態に係るガス排出弁が開弁した場合の状態を示す斜視図である。図６は、実施の形態の変形例１に係るガス排出弁が形成された蓋体を有する蓄電素子の外観を示す斜視図である。図７は、実施の形態の変形例２に係るガス排出弁が形成された容器本体を有する蓄電素子の外観を示す斜視図である。図８は、実施の形態の変形例３に係るガス排出弁が形成された容器を備える蓄電素子の外観を示す斜視図である。

これによれば、蓄電素子において、ガス排出弁の薄肉部の中間部は、壁部の中央位置に配置されるとともに、当該中間部を挟む２つの側方部よりも幅が小さく形成されている。このように、ガス排出弁において、壁部の中央位置に配置された当該中間部を両側の側方部よりも幅が小さくなるように形成することで、容器の内圧変動により変形しやすい当該中間部における剛性を高めることができる。これにより、ガス排出弁の薄肉部の中間部が変形するのを抑制できるため、ガス排出弁の耐久性を向上できる。

前記薄肉部には、溝部が形成されており、前記溝部は、複数の溝部に分岐する分岐点を複数有してもよい。

これによれば、ガス排出弁において、薄肉部の溝部は、複数の溝部に分岐する分岐点を複数有している。このように、薄肉部の溝部の分岐点（交差箇所）を複数に分けることで、分岐点に応力が集中するのを避け、薄肉部の変形をさらに抑制できる。当該分岐点を複数に分けることで、ガス排出弁が開放される圧力を調整しやすくできる。

前記複数の分岐点は、前記中間部に配置されてもよい。

これによれば、ガス排出弁において、薄肉部の溝部の複数の分岐点は、中間部に配置されている。つまり、当該分岐点には応力が集中しやすいが、中間部は剛性が高められているため、当該分岐点を中間部に配置しても、変形が起きにくい。複数の分岐点を圧力がかかりやすい中間部に配置することで、当該複数の分岐点を起点としてガス排出弁を開放できる。

前記複数の分岐点は、直線状の溝部の途中に配置されてもよい。

これによれば、ガス排出弁において、薄肉部の溝部の複数の分岐点は、直線状の溝部の途中に配置されている。つまり、ガス排出弁は分岐点を起点として開弁するが、溝部が分岐点から両側に直線状に延びている構成であるため、分岐点を起点としてスムーズに開弁できる。このため、ガス排出弁の耐久性を向上させつつ、一旦開弁しはじめた場合には速やかに開弁できる。

前記２つの側方部の少なくとも１つに、溝部が形成されており、前記溝部が形成された側方部は、前記溝部よりも前記側方部の内方側の第一部の方が、前記溝部よりも前記側方部の外方側の第二部よりも剛性が高く形成されていてもよい。

これによれば、ガス排出弁の側方部において、溝部よりも内方側の第一部の方が、溝部よりも外方側の第二部よりも剛性が高く形成されている。このように、側方部において、溝部の内方側の剛性を高くすることで、圧力がかかりやすい当該内方側の変形を抑制し、ガス排出弁の耐久性をさらに向上できる。

前記２つの側方部の少なくとも１つに、溝部が形成されており、前記溝部は、前記中間部とは反対側において不連続に形成されていてもよい。

これによれば、ガス排出弁の側方部の溝部は、中間部とは反対側において不連続に形成されている。これにより、側方部において、ガス排出弁の開放時に中間部側の溝部が裂けても、中間部とは反対側の、溝部が不連続に形成されている箇所は裂けにくいため、側方部が飛散するのを抑制できる。特に耐久性が向上されたガス排出弁は、勢いよく開弁するため、側方部が飛散するのを抑制できる効果は大きい。

これによれば、蓄電素子において、ガス排出弁の薄肉部の中間部は、中間部を挟む２つの側方部よりも幅が小さく形成されており、当該薄肉部の溝部は、複数の溝部に分岐する分岐点を複数有している。このように、ガス排出弁において、薄肉部の中間部を両側の側方部よりも幅が小さくなるように形成することで、中間部における剛性を高めることができ、ガス排出弁の薄肉部が変形するのを抑制できる。薄肉部の溝部の分岐点（交差箇所）を複数に分けることで、分岐点に応力が集中するのを避け、薄肉部の変形をさらに抑制できる。これにより、ガス排出弁の耐久性を向上できる。

ガス排出弁から多量のガスを高速で排出するためには、ガス排出弁の開口面積を大きくすることが好ましいが、ガス排出弁の開口面積を大きくすると、ガス排出弁の耐久性が低下することがある。上記の蓄電素子では、ガス排出弁の耐久性を向上させることで、ガス排出弁の開口面積を大きくできる。このようなガス排出弁を有する蓄電素子を備える蓄電装置では、蓄電素子の内部でガスが発生した際に、ガス排出弁を開弁させて、ガス排出弁から多量のガスを高速で排出できる。これにより、ガスの発生が生じた蓄電素子の発熱を抑制できるため、例えば、隣り合う蓄電素子に連鎖的に熱の影響が伝わることを抑制できる。

前記蓄電素子が有する前記２つの側方部の少なくとも１つに、溝部が形成されており、前記溝部は、前記複数の蓄電素子の並び方向に交差する方向側において不連続に形成されていてもよい。

これによれば、蓄電素子のガス排出弁に形成された溝部は、複数の蓄電素子の並び方向に交差する方向側において不連続に形成されているため、ガス排出弁が開弁した場合に、ガス排出弁からのガスを、複数の蓄電素子の並び方向に向けて排気できる。このため、当該ガス排出弁を有する複数の蓄電素子が並んで配置されていれば、当該複数の蓄電素子からの排気を、当該複数の蓄電素子の並び方向に向けて、スムーズに一括して排気できる。

本発明は、蓄電素子及び蓄電装置として実現できるだけでなく、当該蓄電素子が備えるガス排出弁としても実現できる。

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素子及び蓄電装置について説明する。以下で説明する実施の形態及びその変形例は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態及びその変形例で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。以下の実施の形態及びその変形例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。各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。

以下実施の形態での説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対の電極端子の並び方向、一対の集電体の並び方向、電極体の両端部（一対の活物質層非形成部）の並び方向、電極体の巻回軸方向、集電体の脚部の幅方向、または、容器の短側面の対向方向をＸ軸方向（または第一方向）と定義する。容器の長側面の対向方向、容器の短側面の短手方向、または、容器の厚さ方向をＹ軸方向（または第二方向）と定義する。蓄電素子の容器本体と蓋体との並び方向、容器の短側面の長手方向、集電体の脚部の延設方向、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。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。以下の説明において、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１０の全般的な説明］
まず、図１及び図２を用いて、本実施の形態における蓄電素子１０の全般的な説明を行う。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が備える各構成要素を示す斜視図である。具体的には、図２は、蓄電素子１０から容器本体１２０を分離した状態での構成を示す斜視図である。

蓄電素子１０は、電気を充電し、また、電気を放電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などの非水電解質二次電池である。蓄電素子１０は、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）もしくはプラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）等の自動車用電源、電子機器用電源、または、電力貯蔵用電源などに使用される。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もよいし、キャパシタでもよい。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もよい。本実施の形態では、蓄電素子１０は、矩形状（角形）の形状を有している。

図１に示すように、蓄電素子１０は、蓋体１１０と容器本体１２０とを有する容器１００と、正極端子２００と、負極端子３００とを備えている。図２に示すように、容器１００内方には、電極体１３０と、正極集電体１４０と、負極集電体１５０とが収容されている。

蓋体１１０と正極端子２００との間、及び蓋体１１０と正極集電体１４０との間には、絶縁性及び気密性を高めるためにガスケット等が配置されているが、同図では省略して図示している。負極側についても、同様である。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、図示は省略する。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、様々なものを選択できる。上記の構成要素の他、正極集電体１４０及び負極集電体１５０の側方に配置されるスペーサ、容器１００内に電解液を注入するための注液部、または、電極体１３０等を包み込む絶縁フィルムなど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１２０と、容器本体１２０の開口を閉塞する板状部材である蓋体１１０とで構成された直方体形状（箱形）のケースである。具体的には、蓋体１１０は、Ｘ軸方向に延設された平板状かつ矩形状の壁部であり、容器本体１２０のＺ軸方向プラス側に配置されている。容器本体１２０は、Ｚ軸方向マイナス側に平板状かつ矩形状の底壁部、Ｙ軸方向両側の側面に平板状かつ矩形状の長側壁部、及び、Ｘ軸方向両側の側面に平板状かつ矩形状の短側壁部の５つの壁部を有している。容器１００は、電極体１３０等を容器本体１２０の内方に収容後、蓋体１１０と容器本体１２０とが溶接等されることにより、内部を密封できている。蓋体１１０及び容器本体１２０の材質は特に限定されないが、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。

蓋体１１０には、ガス排出弁４００が配置されている。具体的には、ガス排出弁４００は、蓋体１１０の中央位置（Ｘ軸方向の中央位置かつＹ軸方向の中央位置）に配置されている。ガス排出弁４００は、容器１００の内部の圧力が上昇した場合に、容器１００の内部の圧力を開放する安全弁である。つまり、ガス排出弁４００は、薄肉部を有しており、容器１００の内部の圧力が所定の開口圧になった場合に当該薄肉部が破れて開口することで、容器１００の内部の圧力が開放される。

本実施の形態では、ガス排出弁４００は、Ｚ軸方向プラス側から見て、蓋体１１０の中心位置（Ｘ軸方向の中心位置かつＹ軸方向の中心位置）に配置されている。つまり、上記の「中央位置」は、本実施の形態では中心位置である。「中央位置」は、中心位置には限定されず、当該中心位置からの多少のずれは許容される。例えば、「中央位置」は、蓋体１１０の幅（Ｘ軸方向またはＹ軸方向の幅）の中心位置から、当該幅の２０％程度ずれていてもよく、好ましくは当該幅の１０％程度ずれていてもよく、さらに好ましくは当該幅の５％程度ずれていてもよい。以下の「中央位置」についても、同様である。

本実施の形態では、ガス排出弁４００は、蓋体１１０に一体的に形成されている。つまり、板材をプレス加工等することによって、ガス排出弁４００が形成された蓋体１１０を製造できている。このため、ガス排出弁４００は、蓋体１１０と同じ材質で形成されている。ガス排出弁４００は、蓋体１１０とは別体で構成されていてもよい。例えば、蓋体１１０の中央位置に開口部が形成され、当該開口部にガス排出弁４００が嵌め込まれて、溶接などによって蓋体１１０と接合されることで、蓋体１１０の中央位置に配置されてもよい。この場合、ガス排出弁４００の材質は、特に限定されないが、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、銅、銅合金、ステンレス鋼、メッキ鋼板、メッキ銅、クラッド材（Ｆｅ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｎｉ）などによって形成できる。このガス排出弁４００の構成の詳細な説明については、後述する。

電極体１３０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などからなる長尺帯状の集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成された極板である。負極板は、銅または銅合金などからなる長尺帯状の集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成された極板である。セパレータは、樹脂等からなる微多孔性のシートである。電極体１３０は、正極板と負極板との間にセパレータが配置され巻回されて形成されている。本実施の形態では、電極体１３０の断面形状として長円形状を図示しているが、楕円形状、円形状、多角形状などでもよい。電極体１３０の形状は巻回型に限らず、平板状極板を積層した積層型でもよい。

正極端子２００は、電極体１３０の正極板に電気的に接続された電極端子であり、負極端子３００は、電極体１３０の負極板に電気的に接続された電極端子である。つまり、正極端子２００及び負極端子３００は、電極体１３０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１３０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３００は、電極体１３０の上方に配置された蓋体１１０に取り付けられている。

正極集電体１４０及び負極集電体１５０は、電極体１３０と容器１００の壁面との間に配置され、正極端子２００及び負極端子３００と、電極体１３０の正極板及び負極板とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。正極集電体１４０の材質は限定されないが、例えば、電極体１３０の正極基材層と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成されている。負極集電体１５０についても、材質は限定されないが、例えば、電極体１３０の負極基材層と同様、銅または銅合金などで形成されている。

［２ガス排出弁４００の構成の説明］
次に、ガス排出弁４００の構成について、詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係るガス排出弁４００の構成を示す斜視図である。具体的には、図３は、図１及び図２におけるガス排出弁４００の構成を拡大して示す斜視図である。図４は、本実施の形態に係るガス排出弁４００の構成を示す平面図及び断面図である。具体的には、図４の（ａ）は、図３のガス排出弁４００をＺ軸方向プラス側から見た場合の構成を示す平面図であり、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）のガス排出弁４００をＩＶｂ−ＩＶｂ断面で切断した場合の構成を示す断面図である。

図３及び図４に示すように、ガス排出弁４００は、ガス排出弁４００に隣接する部分よりも肉厚が薄い薄肉部４０１を有している。つまり、薄肉部４０１は、蓋体１１０の中央位置に形成された肉厚が薄い部分であり、例えば、蓋体１１０の薄肉部４０１に隣接する部分（隣接部分１１１、１１２）の厚みに対して、１０％〜３０％程度（０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）の厚みを有している。薄肉部４０１の厚みは、上記には限定されず、ガス排出弁４００の開口圧等によって適宜決定される。蓋体１１０のガス排出弁４００以外の部分は、ほぼ均一の厚みを有している。つまり、蓋体１１０において、隣接部分１１１及び１１２は、隣接部分１１１及び１１２よりも外側の部分と同程度の厚みを有している。

［２．１薄肉部４０１の中間部４１０及び側方部４２０の構成の説明］
薄肉部４０１は、薄肉部４０１の中央位置に配置される中間部４１０と、Ｘ軸方向において中間部４１０を挟むように中間部４１０の両側方に配置される２つの側方部４２０とを有している。つまり、中間部４１０は、ガス排出弁４００の中央位置（Ｘ軸方向の中央位置かつＹ軸方向の中央位置）に配置される部位である。ガス排出弁４００は、蓋体１１０の中央位置に配置されているため、中間部４１０は、蓋体１１０の中央位置（Ｘ軸方向の中央位置かつＹ軸方向の中央位置）に配置されている。

側方部４２０のＹ軸方向の両側には、厚肉の隣接部分１１１が配置されており、中間部４１０のＹ軸方向の両側には、隣接部分１１１から中間部４１０に向けて突出した隣接部分１１２が配置されている。これにより、中間部４１０は、Ｙ軸方向において、２つの側方部４２０よりも幅が小さく形成されている。つまり、薄肉部４０１は、Ｘ軸方向の中央部分がくびれたような形状となっている。例えば、中間部４１０のＹ軸方向の幅は、側方部４２０のＹ軸方向の最大幅の２０％〜５０％程度の大きさを有している。中間部４１０の当該幅は、上記には限定されず、ガス排出弁４００の開口圧等によって適宜決定される。

このように、中間部４１０は、蓋体１１０の法線方向（Ｚ軸方向）から見て、蓋体１１０の第一方向（Ｘ軸方向）における中央位置に配置されるとともに、第一方向と直交する第二方向（Ｙ軸方向）の幅が２つの側方部４２０よりも小さく形成されている。側方部４２０は、第一方向（Ｘ軸方向）において中間部４１０を挟む位置に配置されている。

２つの側方部４２０は、中間部４１０の中心に対して点対称の位置に配置されている。つまり、２つの側方部４２０は、一方の側方部４２０を中間部４１０の中心まわりに１８０°回転させると、他方の側方部４２０に重なるように配置されている。これにより、薄肉部４０１は、中間部４１０の中心に対して点対称の形状を有している。それぞれの側方部４２０は、中間部４１０から離れるほどＹ軸方向の幅が広がる形状を有している。本実施の形態では、側方部４２０は、Ｘ軸方向の端部側に最も長い辺をもつ五角形状を有している。言い換えると、薄肉部４０１は、Ｘ軸方向に長い長方形状の中央部分がくびれたような形状となっている。

［２．２薄肉部４０１の溝部４３０の構成の説明］
薄肉部４０１には、溝部４３０が形成されている。つまり、中間部４１０及び２つの側方部４２０に、溝部４３０が形成されている。溝部４３０は、断面形状が略三角形状の溝であり、例えば、溝部４３０における薄肉部４０１の厚みは、薄肉部４０１の溝部４３０以外の箇所の厚みに対して、１０％〜２０％程度（数１０μｍ程度）の大きさを有している。溝部４３０における薄肉部４０１の厚みは、上記には限定されず、ガス排出弁４００の開口圧等によって適宜決定される。溝部４３０の断面形状も特に限定されない。

具体的には、溝部４３０は、中間部４１０の中央を横切り、かつ、２つの側方部４２０の外周に沿って形成された溝であり、中間部４１０の中心に対して点対称の位置に配置されている。さらに具体的には、溝部４３０は、中間部４１０を斜めに横切る直線状の溝部４３１と、溝部４３１上の複数の分岐点４３２から分岐する複数の溝部４３３と、溝部４３１の両端部に接続される溝部４３４とを有している。

溝部４３１は、中間部４１０のＸ軸方向マイナス側かつＹ軸方向プラス側から、中間部４１０のＸ軸方向プラス側かつＹ軸方向マイナス側に向けて、中間部４１０を斜めに横切り、２つの側方部４２０を繋ぐ直線状の溝である。

分岐点４３２は、溝部４３０が複数の溝部に分岐する点であり、本実施の形態では、分岐点４３２で溝部４３１と溝部４３３とに分岐している。言い換えると、分岐点４３２は、複数の溝部が交差する箇所であり、本実施の形態では、分岐点４３２で溝部４３１と溝部４３３とが交差している。複数の分岐点４３２は、中間部４１０に配置されている。つまり、直線状の溝部４３１の途中に複数の分岐点４３２（本実施の形態では、２つの分岐点４３２）が配置されている。具体的には、複数の分岐点４３２は、溝部４３１の中心から対称（等距離）の位置に配置されている。つまり、複数の分岐点４３２は、溝部４３１の中心から外れた位置に配置されている。

溝部４３３は、分岐点４３２から、側方部４２０の外周に沿って延びる溝である。つまり、２つの溝部４３３が、２つの分岐点４３２から、２つの側方部４２０それぞれの外周に沿って延設されている。具体的には、２つの溝部４３３のうちの一方の溝部４３３は、Ｘ軸方向プラス側の側方部４２０の外周のうち、Ｙ軸方向プラス側の外周に沿って延設されている。他方の溝部４３３は、Ｘ軸方向マイナス側の側方部４２０の外周のうち、Ｙ軸方向マイナス側の外周に沿って延設されている。

溝部４３４は、直線状の溝部４３１の端部から、側方部４２０の外周に沿って延びる溝である。つまり、２つの溝部４３４が、直線状の溝部４３１の両端部から、２つの側方部４２０それぞれの溝部４３３と反対側の外周に沿って延設されている。具体的には、２つの溝部４３４のうちの一方の溝部４３４は、Ｘ軸方向プラス側の側方部４２０の外周のうち、Ｙ軸方向マイナス側の外周に沿って延設されている。他方の溝部４３４は、Ｘ軸方向マイナス側の側方部４２０の外周のうち、Ｙ軸方向プラス側の外周に沿って延設されている。

このように、溝部４３１、４３３及び４３４で、側方部４２０の外周に沿った環状の溝を形成している。具体的には、Ｘ軸方向プラス側の溝部４３１、４３３及び４３４で、Ｘ軸方向プラス側の五角環状の溝を形成し、Ｘ軸方向マイナス側の溝部４３１、４３３及び４３４で、Ｘ軸方向マイナス側の五角環状の溝を形成している。これらの２つの五角環状の溝は、頂点同士で接する（分岐点４３２を共有する）のではなく、頂点同士をずらして、対向する辺の一部で接する（溝部４３１の一部を共有する）構成となっている。

溝部４３０は、中間部４１０とは反対側において不連続に形成されている。つまり、溝部４３３と溝部４３４とは接続されておらず、溝部４３３と溝部４３４との間に、不連続部４３５が形成されている。

不連続部４３５は、側方部４２０の中間部４１０とは反対側の端部の、溝部４３０が形成されていない部分であり、２つの側方部４２０に対して２つの不連続部４３５が配置されている。具体的には、２つの不連続部４３５のうちの一方の不連続部４３５は、Ｘ軸方向プラス側の側方部４２０の、Ｘ軸方向プラス側かつＹ軸方向中央部分に配置されている。他方の不連続部４３５は、Ｘ軸方向マイナス側の側方部４２０の、Ｘ軸方向マイナス側かつＹ軸方向中央部分に配置されている。つまり、２つの不連続部４３５は、正極端子２００と負極端子３００との並び方向（Ｘ軸方向）において、ガス排出弁４００の両端部に配置されている。ガス排出弁４００のＹ軸方向の端部には、不連続部は配置されていない。

［２．３側方部４２０の第一部４２１及び第二部４２２の構成の説明］
側方部４２０は、溝部４３０よりも側方部４２０の内方側の第一部４２１と、溝部４３０よりも側方部４２０の外方側の第二部４２２とを有している。第一部４２１は、側方部４２０の外周に沿って形成された溝部４３１、４３３及び４３４よりも、側方部４２０の内方側の五角形状の部位である。第二部４２２は、側方部４２０の外周に沿って形成された溝部４３１、４３３及び４３４よりも、側方部４２０の外方側に形成された平板状かつ環状の部位である。

第一部４２１は、容器１００の内部に向けて（Ｚ軸方向マイナス側に）突出（膨出）した形状を有している。言い換えると、第一部４２１は、外面に凹部かつ内面に凸部が形成された凹凸構造の部位を有している。つまり、第一部４２１は、第二部４２２及び中間部４１０よりも容器１００の内部に向けて突出した突出部分を有している。

これにより、側方部４２０において、第一部４２１の方が第二部４２２よりも剛性が高くなっている。剛性が高いとは、外力に対して強い状態を言い、例えば、曲げもしくはねじりの力に対して寸法変化（撓み量）が小さい状態、または、同じ寸法変化を生じさせるために必要な力が大きい状態であるとして定義できる。剛性の定義は、上記に限定されることなく、当業者であれば通常解釈できる範囲内の定義であればよい。つまり、溝部４３０が形成された側方部４２０は、溝部４３０よりも側方部４２０の内方側の第一部４２１の方が、溝部４３０よりも側方部４２０の外方側の第二部４２２よりも剛性が高く形成されている。

第一部４２１の突出部分の形状及び突出高さは特に限定されないが、容器１００の内部スペース確保の観点から、第一部４２１の突出部分は、蓋体１１０の内面よりも容器１００の内部に突出しないか、突出しても突出量ができるだけ小さいのが好ましい。または、第一部４２１の突出部分は、容器１００の外方に向けて（Ｚ軸方向プラス側に）突出（膨出）した形状、つまり、内面に凹部かつ外面に凸部が形成された凹凸構造の部位でもよい。これによっても、第一部４２１の方が第二部４２２よりも剛性が高くなる。この場合は、第一部４２１の突出部分は、蓋体１１０の外面よりも外方に突出しないか、突出しても突出量ができるだけ小さいのが好ましい。

次に、ガス排出弁４００が開弁した場合の状態について、説明する。図５は、本実施の形態に係るガス排出弁４００が開弁した場合の状態を示す斜視図である。具体的には、図５は、複数の蓄電素子１０が、容器１００の長側面同士が対向するようにＹ軸方向に並べられている蓄電装置１において、複数の蓄電素子１０が有するガス排出弁４００が開弁した場合の状態を示している。

蓄電装置１は、ガス排出弁４００が形成された上述の蓄電素子１０を少なくとも１つ有する複数の蓄電素子を備えた電池モジュール（組電池）である。本実施の形態では、蓄電装置１は、上述の蓄電素子１０を５つ備えている。図５において、蓄電装置１は、隣り合う蓄電素子１０の間にスペーサを備えてもよいし、その他の部材（エンドプレート、サイドプレート等）も備えてもよいが、当該スペーサ等は省略して図示している。

図５に示すように、ガス排出弁４００が開弁する場合、中間部４１０が破断して、Ｘ軸方向に並ぶ２つの側方部４２０が、Ｚ軸方向に持ち上がる。この際、それぞれの側方部４２０は、不連続部４３５が蓋体１１０に対して固定されたままＺ軸方向に持ち上がる。不連続部４３５は、溝部４３０における、複数の蓄電素子１０の並び方向（Ｙ軸方向）に交差する方向（Ｘ軸方向）側に形成されているため、ガス排出弁４００から排出されたガスはＹ軸方向に流れることとなる。つまり、ガス排出弁４００から排出されたガスは、Ｚ軸方向に持ち上がった２つの側方部４２０が壁になるため、正極端子２００及び負極端子３００へ向かうことが抑制されて、Ｙ軸方向に流れる。

図５では、複数の蓄電素子１０がＹ軸方向に配列されているため、それぞれの蓄電素子１０が有する２つの側方部４２０が壁になり、Ｙ軸方向にガスの経路（図中の破線で示した経路）が形成される。これにより、それぞれの蓄電素子１０のガス排出弁４００から排出されたガスは、それぞれの蓄電素子１０の正極端子２００及び負極端子３００へ向かうことが抑制されて、Ｙ軸方向に流れる。このように、不連続部４３５が、ガス排出弁４００のＸ軸方向両端部に配置されていることで、ガス排出弁４００が開弁した場合に、Ｙ軸方向に向くガスの経路を形成できる。つまり、それぞれの蓄電素子１０のガス排出弁４００は、開弁することで、複数の蓄電素子１０の並び方向に向けて流れる排気の通路を形成する。

図５では、複数の蓄電素子１０が有する全てのガス排出弁４００が開弁しているが、全てのガス排出弁４００が同時に開弁しない場合でも、少なくとも１つのガス排出弁４００が開弁すれば、Ｙ軸方向に向くガスの経路が形成される。図５では、Ｙ軸方向プラス側にガスが流れるようにガスの経路が示されているが、ガスは、Ｙ軸方向マイナス側に流れてもよいし、Ｙ軸方向両側に流れてもよい。

ガス排出弁４００は、開口面積が大きくなるように形成されている。このため、ガス排出弁４００が開弁して、側方部４２０がＺ軸方向に持ち上がった場合に、側方部４２０のＺ軸方向の先端は、正極端子２００及び負極端子３００の端子面（Ｚ軸方向プラス側の面）よりも、高い位置に配置される。

［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素子１０によれば、ガス排出弁４００の薄肉部４０１の中間部４１０は、蓋体１１０の中央位置に配置されるとともに、中間部４１０を挟む２つの側方部４２０よりも幅が小さく形成されている。このように、ガス排出弁４００において、蓋体１１０の中央位置に配置された中間部４１０を両側の側方部４２０よりも幅が小さくなるように形成することで、容器１００の内圧変動により変形しやすい中間部４１０における剛性を高めることができる。これにより、ガス排出弁４００の薄肉部４０１の中間部４１０が変形するのを抑制できるため、ガス排出弁４００の耐久性を向上（疲労強度を向上）できる。

蓄電素子１０において、エネルギー密度の向上を図るのが好ましいが、エネルギー密度が向上するほど、不具合時には、容器１００の内圧上昇が大きくなる。このため、容器１００の内圧上昇によって蓋体１１０と容器本体１２０との接合部分が破断するなどの不具合を生じさせないために、ガス排出弁４００を開弁させて、ガス排出弁４００から多量のガスを高速で排出することが必要となる。ガス排出弁４００から多量のガスを高速で排出するためには、ガス排出弁４００の開口面積を大きくする必要がある。これに対し、本実施の形態に係る蓄電素子１０は、上述の通りガス排出弁４００の耐久性が向上しているため、ガス排出弁４００の開口面積を大きくできる。このため、蓄電素子１０において、エネルギー密度を向上できる。

ガス排出弁４００において、薄肉部４０１に溝部４３０を形成することによって、ガス排出弁４００が開放される圧力を調整できる。

ガス排出弁４００において、薄肉部４０１の溝部４３０は、複数の溝部（溝部４３１、４３２）に分岐する分岐点４３２を複数有している。このように、薄肉部４０１の溝部４３０の分岐点４３２（交差箇所）を複数に分けることで、分岐点４３２に応力が集中するのを避け、薄肉部４０１の変形をさらに抑制できる。当該分岐点４３２を複数に分けることで、ガス排出弁４００が開放される圧力を調整しやすくできる。

ガス排出弁４００において、薄肉部４０１の溝部４３０の複数の分岐点４３２は、中間部４１０に配置されている。つまり、当該分岐点４３２には応力が集中しやすいが、中間部４１０は剛性が高められているため、当該分岐点４３２を中間部４１０に配置しても、変形が起きにくい。複数の分岐点４３２を圧力がかかりやすい中間部４１０に配置することで、当該複数の分岐点４３２を起点としてガス排出弁４００を開放できる。

ガス排出弁４００において、薄肉部４０１の溝部４３０の複数の分岐点４３２は、直線状の溝部４３１の途中に配置されている。つまり、ガス排出弁４００は分岐点４３２を起点として開弁するが、溝部４３１が分岐点４３２から両側に直線状に延びている構成であるため、分岐点４３２を起点としてスムーズに開弁できる。このため、ガス排出弁４００の耐久性を向上させつつ、一旦開弁しはじめた場合には速やかに開弁できる。

ガス排出弁４００の側方部４２０において、溝部４３０よりも内方側の第一部４２１の方が、溝部４３０よりも外方側の第二部４２２よりも剛性が高く形成されている。このように、側方部４２０において、溝部４３０の内方側の剛性を高くすることで、圧力がかかりやすい当該内方側の変形を抑制し、ガス排出弁４００の耐久性をさらに向上できる。つまり、側方部４２０において、溝部４３０の内側に突出部分（第一部４２１の突出部分）を形成することで、当該内側の剛性を高くして、ガス排出弁４００の耐久性を向上できる。

ガス排出弁４００の側方部４２０の溝部４３０は、中間部４１０とは反対側において不連続に形成されている。これにより、側方部４２０において、ガス排出弁４００の開放時に中間部４１０側の溝部４３０（溝部４３１、４３３及び４３４）が裂けても、中間部４１０とは反対側の、溝部４３０が不連続に形成されている箇所（不連続部４３５）は裂けにくい。このため、側方部４２０が飛散するのを抑制できる。特に耐久性が向上されたガス排出弁４００は、勢いよく開弁するため、側方部４２０が飛散するのを抑制できる効果は大きい。

２つの側方部４２０は、中間部４１０の中心に対して点対称の位置に配置されているため、２つの側方部４２０が開口する際に、バランス良く均等に開口できる。側方部４２０は、中間部４１０から離れるほど幅が広がる形状を有しているため、側方部４２０が中間部４１０から開口した場合に、広い開口面積を確保できる。

蓄電装置１によれば、蓄電素子１０において、ガス排出弁４００の耐久性を向上させることで、ガス排出弁４００の開口面積を大きくできる。このようなガス排出弁４００を有する蓄電素子１０を備える蓄電装置１では、蓄電素子１０の内部でガスが発生した際に、ガス排出弁４００を開弁させて、ガス排出弁４００から多量のガスを高速で排出できる。これにより、ガスの発生が生じた蓄電素子１０の発熱を抑制できるため、例えば、隣り合う蓄電素子１０に連鎖的に熱の影響が伝わることを抑制できる。

蓄電素子１０のガス排出弁４００に形成された溝部４３０は、複数の蓄電素子１０の並び方向に交差する方向側において不連続に形成されているため、ガス排出弁４００が開弁した場合に、ガス排出弁４００からのガスを、複数の蓄電素子１０の並び方向に向けて排気できる。このため、ガス排出弁４００を有する複数の蓄電素子１０が並んで配置されている蓄電装置１において、それぞれの蓄電素子１０からの排気を、複数の蓄電素子１０の並び方向に向けて、スムーズに一括して排気できる。

［４実施の形態の変形例の説明］
（変形例１）
次に、上記実施の形態の変形例１について、説明する。図６は、本実施の形態の変形例１に係るガス排出弁４００が形成された蓋体１１３を有する蓄電素子１１の外観を示す斜視図である。図６は、上記実施の形態における図１に対応する図である。

図６に示すように、本変形例における蓄電素子１１は、上記実施の形態における蓄電素子１０の蓋体１１０に代えて、蓋体１１３を有している。蓋体１１３には、Ｘ軸方向の中央位置ではなく、Ｘ軸方向マイナス側に、ガス排出弁４００が配置されている。

本変形例においては、上記実施の形態と同様に、ガス排出弁４００は、ガス排出弁４００に隣接する部分よりも肉厚が薄い薄肉部４０１を有し、薄肉部４０１は、中間部４１０と、第一方向（Ｘ軸方向）において中間部４１０を挟む位置に配置される２つの側方部４２０とを含んでいる。中間部４１０は、蓋体１１３の法線方向（Ｚ軸方向）から見て、第一方向と直交する第二方向（Ｙ軸方向）の幅が２つの側方部４２０よりも小さく形成されている。さらに、薄肉部４０１には、溝部４３０が形成されており、溝部４３０は、複数の溝部（溝部４３１、４３２）に分岐する分岐点４３２を複数有している。

以上のように、本変形例に係る蓄電素子１１によれば、ガス排出弁４００において、薄肉部４０１の中間部４１０を、両側の側方部４２０よりも幅が小さくなるように形成する。これにより、中間部４１０における剛性を高めることができるため、ガス排出弁４００の薄肉部４０１が変形するのを抑制できる。薄肉部４０１の溝部４３０の分岐点４３２を複数に分けることで、分岐点４３２に応力が集中するのを避け、薄肉部４０１の変形をさらに抑制できる。これにより、ガス排出弁４００の耐久性を向上（疲労強度を向上）できる。分岐点４３２を複数に分けることで、ガス排出弁４００が開放される圧力を調整しやすくできる。

図６では、ガス排出弁４００は、蓋体１１３のＸ軸方向マイナス側に配置されているが、ガス排出弁４００は、蓋体１１３のＸ軸方向プラス側に配置されていてもよい。電極端子が中央位置に配置されるような構成の場合には、ガス排出弁４００は、蓋体１１３の端部に配置されていてもよい。

（変形例２）
次に、上記実施の形態の変形例２について、説明する。図７は、本実施の形態の変形例２に係るガス排出弁４００が形成された容器本体１２１を有する蓄電素子１２の外観を示す斜視図である。図７は、上記実施の形態における図１に対応する図である。

図７に示すように、本変形例における蓄電素子１２は、上記実施の形態における蓄電素子１０の蓋体１１０及び容器本体１２０に代えて、蓋体１１４及び容器本体１２１を有している。蓋体１１４にはガス排出弁４００は配置されておらず、容器本体１２１に、ガス排出弁４００が配置されている。

以上のように、本変形例に係る蓄電素子１２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。図７では、ガス排出弁４００は、容器本体１２１の短側壁部の中央位置に配置されているが、ガス排出弁４００は、容器本体１２１の長側壁部の中央位置に配置されていてもよいし、上記変形例１のように中央位置以外の位置に配置されていてもよい。

（変形例３）
次に、上記実施の形態の変形例３について、説明する。図８は、本実施の形態の変形例３に係るガス排出弁４００が形成された容器１０１を備える蓄電素子１３の外観を示す斜視図である。図８は、上記実施の形態における図１に対応する図である。

図８に示すように、本変形例における蓄電素子１３は、上記実施の形態における蓄電素子１０の容器１００に代えて、円柱形状の容器１０１を備えている。容器１０１は、円盤状の蓋体１１５と、円筒状の容器本体１２２とを有している。蓋体１１５の中央位置に、ガス排出弁４００が配置されている。図８では、電極端子等は省略して図示している。

以上のように、本変形例に係る蓄電素子１３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。図８では、ガス排出弁４００は、蓋体１１５の中央位置に配置されているが、ガス排出弁４００は、上記変形例１のように中央位置以外の位置に配置されてもよいし、容器本体１２２に配置されていてもよい。

蓄電素子の形状は、上記以外にも長円柱形状またはその他種々の形状が考えられ、また、ラミネート型の蓄電素子にガス排出弁４００を配置することもできる。

（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素子について説明したが、本発明は、上記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って制限的なものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、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。

上記実施の形態及びその変形例では、ガス排出弁４００は、２つの側方部４２０が、Ｘ軸方向またはＺ軸方向において中間部４１０を挟む位置に配置されているとした。ガス排出弁４００は、２つの側方部４２０が、Ｙ軸方向において中間部４１０を挟む位置に配置されていてもよい。

上記実施の形態及びその変形例では、側方部４２０は、五角形状を有しているとした。側方部４２０の形状は、五角形状には限定されず、三角形状その他多角形状、円形状、長円形状、楕円形状などでもよい。溝部４３０（溝部４３１、４３３及び４３４）の形状についても、側方部４２０の外周に沿った形状であるのが好ましいが、限定されるものではない。

上記実施の形態及びその変形例では、溝部４３０は、２つの側方部４２０それぞれに形成されているとした。溝部４３０は、２つの側方部４２０の少なくとも１つに形成されていればよく、１つの側方部４２０にしか形成されていない構成でもかまわない。中間部４１０及び側方部４２０のいずれにも溝部４３０が形成されていなくてもよい。

上記実施の形態及びその変形例では、溝部４３０は、２つの分岐点４３２を有しているとした。溝部４３０は、１つまたは３つ以上の分岐点４３２を有してもよいし、分岐点４３２の配置位置も上記には限定されない。溝部４３０は、分岐点４３２を有していない構成でもよい。

上記実施の形態及びその変形例では、分岐点４３２は、中間部４１０の直線状の溝部４３１の途中に配置されているとした。分岐点４３２は、溝部４３１の端部に配置されていてもよいし、溝部４３１以外の溝部に配置されていてもよいし、側方部４２０に配置されていてもよい。

上記実施の形態及びその変形例では、不連続部４３５は、側方部４２０の中間部４１０とは反対側の端部に配置されているとした。不連続部４３５の配置位置は特に限定されず、不連続部４３５の数及び長さについても特に限定されない。不連続部４３５が配置されていない構成でもよい。

上記実施の形態及びその変形例では、側方部４２０において、第一部４２１に突出部分が設けられていることで、第一部４２１の方が第二部４２２よりも剛性が高く形成されているとした。第一部４２１の剛性を高める方法は上記には限定されず、例えば、第一部４２１の厚みを第二部４２２の厚みよりも厚く形成することで、第一部４２１を第二部４２２よりも剛性が高く形成してもよい。第一部４２１には突出部分等は形成されておらず、第一部４２１と第二部４２２とは同等の剛性を有していてもよいし、第一部４２１の方が第二部４２２よりも剛性が低く形成されていてもよい。

上記実施の形態及びその変形例に含まれる構成要素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。

本発明は、蓄電素子及び蓄電装置１として実現できるだけでなく、当該蓄電素子が備えるガス排出弁４００としても実現できる。

本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。

１蓄電装置
１０、１１、１２、１３蓄電素子
１００、１０１容器
１１０、１１３、１１４、１１５蓋体
１１１、１１２隣接部分
４００ガス排出弁
４０１薄肉部
４１０中間部
４２０側方部
４２１第一部
４２２第二部
４３０、４３１、４３３、４３４溝部
４３２分岐点
４３５不連続部

Claims

ガス排出弁が形成された壁部を有する容器を備える蓄電素子であって、
前記ガス排出弁は、前記ガス排出弁に隣接する部分よりも肉厚が薄い薄肉部を有し、
前記薄肉部は、中間部と、第一方向において前記中間部を挟む位置に配置される２つの側方部とを含み、
前記中間部は、前記壁部の法線方向から見て、前記壁部の前記第一方向における中央位置に配置されるとともに、前記第一方向と直交する第二方向の幅が前記２つの側方部よりも小さく形成されている
蓄電素子。
前記薄肉部には、溝部が形成されており、
前記溝部は、複数の溝部に分岐する分岐点を複数有する
請求項１に記載の蓄電素子。
前記複数の分岐点は、前記中間部に配置される
請求項２に記載の蓄電素子。
前記複数の分岐点は、直線状の溝部の途中に配置される
請求項２または３に記載の蓄電素子。
前記２つの側方部の少なくとも１つに、溝部が形成されており、
前記溝部が形成された側方部は、前記溝部よりも前記側方部の内方側の第一部の方が、前記溝部よりも前記側方部の外方側の第二部よりも剛性が高く形成されている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電素子。
前記２つの側方部の少なくとも１つに、溝部が形成されており、
前記溝部は、前記中間部とは反対側において不連続に形成されている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の蓄電素子。
ガス排出弁が形成された壁部を有する容器を備える蓄電素子であって、
前記ガス排出弁は、前記ガス排出弁に隣接する部分よりも肉厚が薄い薄肉部を有し、
前記薄肉部は、中間部と、第一方向において前記中間部を挟む位置に配置される２つの側方部とを含み、
前記中間部は、前記壁部の法線方向から見て、前記第一方向と直交する第二方向の幅が前記２つの側方部よりも小さく形成されており、
前記薄肉部には、溝部が形成されており、
前記溝部は、複数の溝部に分岐する分岐点を複数有する
蓄電素子。
請求項１〜７のいずれか１項に記載の蓄電素子を少なくとも１つ有する複数の蓄電素子を備える
蓄電装置。
前記蓄電素子が有する前記２つの側方部の少なくとも１つに、溝部が形成されており、
前記溝部は、前記複数の蓄電素子の並び方向に交差する方向側において不連続に形成されている
請求項８に記載の蓄電装置。