WO2019012853A1 - 電流遮断装置とその製造方法、及び蓄電装置 - Google Patents

Abstract

電流遮断装置は、第１通電部材と、第２通電部材と、変形部材を備えている。第１通電部材は、電極端子に接続されている。第２通電部材は、電極に接続されている。第２通電部材の周囲部には、貫通孔が設けられている。変形部材は、第１通電部材と第２通電部材の間に配置されているとともに、端部が第１通電部材に接合されており、中央部が第２通電部材に接合されている。この電流遮断装置では、ケース内の圧力が所定値を越えると、変形部材の中央部が第２通電部材から離れる方向に移動して電極端子と電極が非導通状態となる。また、この電流遮断装置では、導通状態のときに、第２通電部材から変形部材に対して、上記離れる方向への力が加えられていない。

Description

電流遮断装置とその製造方法、及び蓄電装置

　本明細書に開示する技術は、電流遮断装置とその製造方法、及び蓄電装置に関する。

　蓄電装置が過充電されたり、内部で短絡が発生したときに、ケース内の圧力上昇を利用し、電極端子間（正極端子と負極端子）に流れる電流を遮断する電流遮断装置の開発が進められている。電流遮断装置は、電極端子と電極の間（正極端子と正極の間又は負極端子と負極の間）に配置される。特許文献１には、電極端子に接続されている第１通電部材と、電極に接続されている第２通電部材と、端部が第１通電部材に接続されているとともに中央部が第２通電部材に接合されている変形部材を備えた電流遮断装置が開示されている。特許文献１では、絶縁性のホルダを用いて、第１通電部材と第２通電部材を固定している。具体的には、第１通電部材とホルダを固定し、ホルダのボス部を第２通電部材に設けられている取付孔に嵌め込んで第２通電部材とホルダを固定し、第１通電部材と第２通電部材を固定している。

　特許文献１では、変形部材の中央部を第２通電部材に接合している。具体的には、第１通電部材を介して変形部材をホルダに固定し、第２通電部材をホルダに固定した後、変形部材の中央部を第２通電部材に接合している。具体的には、変形部材に圧縮力（反転する方向の力）を加えた状態で第２通電部材をホルダに固定し、第１通電部材と第２通電部材の位置決め（変形部材と第２通電部材の位置決め）をした後に、変形部材と第２通電部材を接合している。そのため、変形部材が反転する圧力が設計値からずれ、例えば、ケース内の圧力が所定値に達する前に変形部材が反転することが起こり得る。特許文献１の電流遮断装置は、信頼性の確保が難しい。本明細書は、信頼性の高い電流遮断装置を提供することを目的とする。

　本明細書に開示する電流遮断措置は、蓄電装置のケース内の圧力が所定値を超えたときに電極端子と電極の導通を遮断する。この電流遮断装置は、電極端子に接続されている第１通電部材と、電極に接続されている第２通電部材と、第１通電部材と第２通電部材の間に配置されている変形部材を備えていてよい。第２通電部材は、第１通電部材と間隔をおいて第１通電部材に対向して配置されていてよい。変形部材は、端部が第１通電部材に接合されており、中央部が第２通電部材に接合されていてよい。この電流遮断装置は、ケース内の圧力が前記所定値以下のときは、変形部材の中央部が第２通電部材に接合され、電極端子と電極が導通状態であってよい。また、ケース内の圧力が所定値を越えたときは、変形部材の中央部が第２通電部材から離れる方向に移動し、電極端子と電極が非導通状態となってよい。この電流遮断装置では、導通状態のときに、第２通電部材から変形部材に対して、変形部材の中央部が第２通電部材から離れる方向への力が加えられていなくてよい。

　上記電流遮断装置は、導通状態、すなわち、蓄電装置のケース内の圧力が所定値を超えておらず、電極端子と電極の導通しているときに、変形部材に圧縮力が加わっていない。そのため、変形部材の反転圧力が設計値からずれることが抑制され、ケース内の圧力が所定圧に達する前に変形部材が反転し、電極端子と電極の導通が遮断されることを抑制することができる。あるいは、ケース内の圧力が所定圧に達しても変形部材が反転せず、電極端子と電極の導通が維持されることを抑制することができる。その結果、上記電流遮断装置は、従来の電流遮断装置と比較して、高い信頼性を確保することができる。

　上記電流遮断装置では、変形部材と第２通電部材の間に、第２通電部材の一部が溶融凝固して変形部材に向けて突出している溶融凝固部が介在していてよい。この場合、溶接凝固部によって、変形部材と第２通電部材が接合されていてよい。すなわち、変形部材と第２通電部材（溶融凝固していない第２通電部材）が直接接触しておらず、両者の間に隙間が存在し、その隙間に溶融凝固部が介在していてよい。変形部材と第２通電部材が直接接していないので、第２通電部材から変形部材に圧縮力が加わることを防止することができる。なお、溶融凝固部は、第２通電部材の一部が溶融凝固したものであり、構成材料は第２通電部材と同じである。しかしながら、溶融凝固部と第２通電部材（溶融凝固していない部分）は、例えば電子顕微鏡等を用いることにより容易に判別することができる。

　変形部材と第２通電部材の間に溶融凝固部が介在していている場合、溶融凝固部を囲む第２通電部材の面と溶融凝固部との界面を含む平面と、変形部材との距離が、０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下であってよい。上記距離が０．０５ｍｍ未満の場合、溶融凝固部によって変形部材に圧縮力が加わることが起こり得る。また、上記距離が０．１５ｍｍより大きい場合、変形部材と溶融凝固部の接触が不十分となり、導通状態において電極端子と電極の間の抵抗が大きくなることがある。

　上記電流遮断装置では、第２通電部材の周囲部に複数の貫通孔が設けられていてよい。この場合、電流遮断装置は、さらに、第１通電部材に固定されているホルダを備えていてよい。ホルダは、絶縁性を有しており、ベース部と、複数のボス部と、頭部を有していてよい。ベース部は、第２通電部材に対向する対向面を有していてよい。ボス部は、ベース部から第２通電部材側に伸びていてよい。ホルダに設けられているボス部の各々は、第２通電部材に設けられている複数の貫通孔のうちの対応する貫通孔を通過していてよい。また、頭部は、第２通電部材に対してベース部の反対側においてボス部に固定されていてよい。頭部は、貫通孔よりサイズが大きくてよい。また、対向面から頭部までの長さが、貫通孔における第２通電部材の厚み方向の長さより長くてよい。

　上記電流遮断装置は、対向面から頭部までの長さが、第２通電部材の貫通孔における第２通電部材の厚み方向の長さより長い。換言すると、ボス部が設けられている部分のホルダのベース部から頭部までの距離が、貫通孔が設けられている部分の第２通電部材の厚みより厚い。そのため、第２通電部材は、ホルダに取り付けられた状態（貫通孔にボス部を通過させた状態）であっても、ベース部に対する距離を変えることができる。具体的には、第２通電部材は、ボス部が伸びる方向（貫通孔が伸びる方向）において、ベース部と頭部の間を移動し得る。上記電流遮断装置は、第２通電部材と変形部材を接合するときは、第２通電部材をベース部側に移動させ、変形部材に圧縮力を付与し、第２通電部材と変形部材が良好に接触した状態で両者を接合することができる。また、第２通電部材と変形部材を接合した後は、第２通電部材がホルダのベース部から離れ、変形部材に加わっていた圧縮力が消去する。なお、頭部は、ボス部と別部品であってもよいし、ボス部と一体、あるいは、ボス部の一部を変形させたものであってもよい。

　変形部材の中央部と第２通電部材が接合されている接合部よりも外側において、第２通電部材の変形部材とは反対側の面に溝が設けられていてよい。第２通電部材に溝を設けることにより、ケース内の圧力が上昇したときに、その溝を起点として第２通電部材を破断させることができる。変形部材と第２通電部材を強固に接合しても、変形部材の反転に伴なって第１通電部材と第２通電部材の導通を遮断（すなわち、蓄電装置の導通を遮断）することができる。なお、第２通電部材の破断圧力は、溝の深さ（溝の底部における第２通電部材の厚さ）を調整することにより容易に制御することができる。

　第２通電部材に溝が設けられている場合、溝より外側の第２通電部材の厚みが、溝より内側の第２通電部材の厚みより厚くてよい。変形部材が反転するときに変形部材とともに移動する部分（溝の内側）の重量を軽くすることができる。

　本明細書では、蓄電装置のケース内の圧力が所定値を超えたときに電極端子と電極の導通を遮断する電流遮断装置の製造方法も開示する。その製造方法では、電極端子に接続される第１通電部材に端部が固定されているとともに、中央部が第１通電部材から離れる方向に突出している変形部材と、電極に接続される板状の第２通電部材を用意してよい、また、変形部材の中央部と第２通電部材を、変形部材の中央部の突出高さが減少しないように接合してよい。変形部材の中央部の突出高さを減少させないように変形部材と第２通電部材を接合することにより、完成後の電流遮断装置において変形部材に圧縮力が残存することを抑制することができる。

　上記製造方法において、変形部材の中央部と第２通電部材を接合する前に、変形部材の中央部と第２通電部材との隙間が０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下となるように両者を位置決めしてよい。変形部材に圧縮力が加わることを抑制しながら、電極端子と電極の間の抵抗が大きくなることを抑制することができる。

　上記製造方法を行う場合、第２通電部材は、周囲部に複数の貫通孔を備えていてよい。この場合、変形部材の中央部と第２通電部材を接合する前に、ベース部と、ベース部から伸びているとともに貫通孔より長い複数のボス部を有する絶縁性のホルダを第１通電部材に固定してよい。その後、ボス部の各々を対応する貫通孔に通過させ、第２通電部材にベース部に向かう力を加えた状態で変形部材と第２通電部材を接合し、変形部材と第２通電部材を接合した後に第２通電部材に加えていた力を除去してよい。この製造方法においても、完成後の電流遮断装置において変形部材に圧縮力が残存することを抑制することができる。

　上記ホルダを用いる製造方法において、変形部材と第２通電部材の接合後であるとともに第２通電部材に加えていた力を除去する前に、ボス部を加熱し、第２通電部材の表面との隙間を確保した状態でボス部の端部に第２通電部材の貫通孔よりサイズが大きい頭部を形成してもよい。接合の際に変形部材に加えられていた圧縮応力を除去することができるとともに、完成後の電流遮断装置において第２通電部材がホルダから外れることを抑制することができる。

　上記ホルダを用いる製造方法において、ホルダは、ボス部の端部に第２通電部材の貫通孔よりサイズが大きい頭部を有していてもよい。このようなホルダであっても、完成後の電流遮断装置において第２通電部材がホルダから外れることを抑制することができる。また。この場合、変形部材と第２通電部材の接合後に、ボス部の端部に頭部を取り付けたり、ボス部の端部に頭部を形成する必要がない。

第１実施例の電流遮断装置を備えた蓄電装置の断面図を示す。 図１の破線IIで囲った範囲であり、電流遮断装置の断面図を示す。 第１実施例の電流遮断装置の製造工程を示す。 第１実施例の電流遮断装置の製造工程を示す。 第１実施例の電流遮断装置の製造工程を示す。 第２実施例の電流遮断装置の断面図を示す。 第２実施例の電流遮断装置の製造工程を示す。 第２実施例の電流遮断装置の製造工程を示す。 第３実施例の電流遮断装置を備えた蓄電装置の断面図を示す。 図９の破線Ｘで囲った範囲であり、電流遮断装置の断面図を示す。 図１０の破線ＸＩで囲った範囲であり、変形板と破断板の接合部分を示す。 第３実施例の電流遮断装置の製造工程を示す。 第３実施例の電流遮断装置の製造工程を示す。 第３実施例の電流遮断装置の製造工程を示す。

（第１実施例）
　図１を参照し、蓄電装置１００について説明する。蓄電装置１００は、二次電池であり、電流遮断装置１０を備えている。蓄電装置１００は、ケース１と、ケース１に収容された電極組立体３と、ケース１に固定された正極接続端子５及び負極接続端子７を備えている。なお、以下の説明では、正極接続端子５及び負極接続端子７を併せて、電極接続端子５，７と称することがある。ケース１は、金属製であり、略直方体形状の箱型部材である。ケース１の内部には、電極組立体３と電流遮断装置１０が収容されている。電極組立体３は、電極接続端子５，７に電気的に接続されている。電流遮断装置１０は、電極組立体３と負極接続端子７の間に配置されている。なお、ケース１の内部は、電解液が注入されており、大気が除去されている。また、電極組立体３は、電解液に浸漬している。

　ケース１は、本体１１１と、本体１１１に固定された蓋部１１２を備えている。蓋部１１２は、本体１１１の上部を覆っている。蓋部１１２には、取付孔８１，８２が設けられている。正極接続端子５は、取付孔８１を介してケース１の内外に通じている。負極接続端子７は、取付孔８２を介してケース１の内外に通じている。

　電極組立体３は、正極電極と負極電極とセパレータを備えている（図示省略）。セパレータは、正極電極と負極電極の間に配置されている。電極組立体３は、正極電極、負極電極及びセパレータからなる積層体（単位セル）が複数積層された構造を有している。複数の正極電極の各々は、正極集電部材と、正極集電部材上に形成されている正極活物質層を備えている。正極集電部材の一例として、アルミニウム箔が挙げられる。また、複数の負極電極の各々は、負極集電部材と、負極集電部材上に形成されている負極活物質層を備えている。負極集電部材の一例として、銅箔が挙げられる。また、電極組立体３は、正極電極毎に設けられた正極集電タブ５１と、負極電極毎に設けられた負極集電タブ５２を備えている。正極集電タブ５１は、正極電極の上端部（電極組立体３の蓋部１１２側の端部）に設けられている。負極集電タブ５２は、負極電極の上端部に設けられている。正極集電タブ５１及び負極集電タブ５２は、電極組立体３の上方（蓋部１１２側）に突出している。複数の正極集電タブ５１は、１つに纏められて正極リード５３に接続されている。複数の負極集電タブ５２は、１つに纏められて負極リード５４に接続されている。

　正極リード５３は、正極集電タブ５１と正極接続端子５に接続されている。正極リード５３を介して、正極集電タブ５１と正極接続端子５が電気的に接続されている。正極リード５３とケース１の間に、絶縁部材７０が配置されている。絶縁部材７０は、正極リード５３とケース１（蓋部１１２）を絶縁している。

　負極リード５４は、負極集電タブ５２と接続端子５６に接続されている。接続端子５６は、電流遮断装置１０を介して負極接続端子７に電気的に接続されている。すなわち、負極リード５４、接続端子５６及び電流遮断装置１０を介して、負極集電タブ５２と負極接続端子７が電気的に接続されている。これにより、電極組立体３と負極接続端子７を接続する通電経路が形成されている。電流遮断装置１０は、この通電経路を遮断することができる。電流遮断装置１０の詳細については後述する。負極リード５４とケース１の間に、絶縁部材７１が配置されている。絶縁部材７１は、負極リード５４とケース１（蓋部１１２）を絶縁している。

　蓋部１１２の上面（ケース１の外部）に、樹脂製のガスケット６２，６３が配置されている。ガスケット６２，６３は、絶縁性を有している。ガスケット６２は、正極接続端子５に固定されている。また、正極外部端子（金属プレート）６０が、ガスケット６２の上面に配置されている。正極外部端子６０には、貫通孔６０ａが形成されている。貫通孔６０ａは、上面側に比べ、下面側のサイズが大きくなっている。ガスケット６２は、蓋部１１２と正極外部端子６０を絶縁している。ボルト６４が、貫通孔６０ａを通過している。具体的には、ボルト６４の頭部が、貫通孔６０ａ内に収容されている。また、ボルト６４の軸部が、貫通孔６０ａを通って正極外部端子６０の上方に突出している。正極接続端子５、正極外部端子６０及びボルト６４は、電気的に接続されており、正極端子を構成している。

　ガスケット６３は、負極接続端子７に固定されている。負極外部端子（金属プレート）６１が、ガスケット６３の上面に配置されている。負極外部端子６１には、正極外部端子６０の貫通孔６０ａと同様の貫通孔６１ａが形成されている。貫通孔６１ａ内にボルト６５の頭部が収容され、ボルト６５の軸部が貫通孔６１ａを通って負極外部端子６１の上方に突出している。ガスケット６３、負極外部端子６１及びボルト６５の構成は、上述したガスケット６２、正極外部端子６０及びボルト６４の構成と同様である。負極接続端子７、負極外部端子６１及びボルト６５は、電気的に接続されており、負極端子を構成している。

　図２を参照して電流遮断装置１０について説明する。電流遮断装置１０は、負極接続端子７と、変形板２０と、破断板３０と、ホルダ８０を備えている。負極接続端子７は第１通電部材の一例であり、変形板２０は変形部材の一例であり、破断板３０は第２通電部材の一例である。負極接続端子７は、蓋部１１２にかしめ固定されている。負極接続端子７は、かしめ部品（かしめ端子）である。負極接続端子７は、円筒部９４、基部９５及び固定部９６を備えている。円筒部９４は、取付孔８２を通過している。また、円筒部９４は、貫通孔９７を備えている。基部９５は環状であり、円筒部９４の下端に固定されている。基部９５は、ケース１の内部に配置されている。基部９５は、蓋部１１２に沿って広がる平面を有している。基部９５の面方向端部に、下方（電極組立体３側）に突出する突出部９９が設けられている。また、基部９５には、凹部９８が形成されている。凹部９８の中央に、貫通孔９７が位置している。凹部９８と貫通孔９７は連通している。そのため、凹部９８内の空間１２は大気圧に保たれる。固定部９６は、円筒部９４の上端に固定されている。固定部９６はケース１の外部に配置されている。負極接続端子７は、固定部９６によってケース１（蓋部１１２）に固定されている。

　変形板２０は、導電性を有するダイアフラムである。変形板２０は、負極接続端子７の下方に配置されている。変形板２０は、中央部２１及び外周部（端部）２２を有している。変形板２０の中央部２１は、下方に凸となっており、破断板３０に接合されている。すなわち、変形板２０の中央部２１は、外周部２２に対して、負極接続端子７から離れる方向に突出している。変形板２０の外周部２２は、負極接続端子７（基部９５）に接合されている。より具体的には、電流遮断装置１０では、変形板２０の中央部２１が破断板３０に溶接され、外周部２２が負極接続端子７に溶接されている。負極接続端子７の凹部９８は、変形板２０によって覆われている。そのため、凹部９８内の空間１２は、貫通孔９７を介してケース１外の空間と連通しており、ケース１内の空間（ケース１内であって電流遮断装置１０外の空間）から分離されている（図１も参照）。

　破断板３０は、導電性を有している。破断板３０は、平面視において円形であり、変形板２０の下方に配置されている。また、破断板３０は、基部９５に対向する位置に配置されている。そのため、変形板２０は、負極接続端子７（基部９５）と破断板３０の間に配置されている。破断板３０と負極接続端子７（基部９５）は直接接しておらず、両者の間には間隔が設けられている。破断板３０は、中央部３１及び外周部３２を有している。変形板２０の中央部２１は、破断板３０の中央部３１に接合（溶接）されている。破断板３０の外周部３２には、接続端子５６が接続されている。すなわち、破断板３０は、接続端子５６を介して負極電極に接続されている。

　破断板３０の上面（変形板２０側の表面）は、中央部３１から外周部３２にかけてほぼ平坦である。それに対して、破断板３０の下面（変形板２０と反対側の表面）は、外周部３２に対して中央部３１が窪んでいる。そのため、中央部３１の厚みは、外周部３２の厚みより薄い。破断溝３３が、破断板３０の下面に設けられている。破断溝３３は、破断板３０の中央部３１と外周部３２の間に設けられている。そのため、破断板３０では、破断溝３３より外側（外周部３２）の厚みが、破断溝３３より内側（中央部３１）の厚みより厚い。破断溝３３は、変形板２０の中央部２１と破断板３０が接合（溶接）されている部分（破断板３０の中央部３１）より外側に設けられている。外周部３２の面方向端部（周囲部の一例）には、複数の貫通孔３５が設けられている。

　破断板３０は、ホルダ８０に支持されている。ホルダ８０は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂で形成されている。ホルダ８０は、負極接続端子７の基部９５を囲むように、ケース１内に配置されている。ホルダ８０は、上部７９及び下部７８を有している。上部７９は、ケース１の蓋部１１２に沿って広がる平面を有している。上部７９の中央に貫通孔７９ａが設けられている。負極接続端子７の円筒部９４は、貫通孔７９ａを通過している。上部７９は、ケース１の蓋部１１２と、負極接続端子７の基部９５の間に配置されている。ホルダ８０は、負極接続端子７とともに、ケース１に固定されている。すなわち、ホルダ８０は、負極接続端子７に固定されている。ホルダ８０は、絶縁性を有している。ホルダ８０は、ケース１（蓋部１１２）と負極接続端子７（基部９５）を絶縁している。

　ホルダ８０の下部７８は、上部７９の外周縁から下方に伸びている。ホルダ８０の下部７８は、負極接続端子７の基部９５（突出部９９）の下端より下方まで伸びている。基部９５は、下部７８の内側に配置されている。下部７８は、破断板３０に対向しており、両者の間には隙間１６が設けられている。下部７８は、ベース部の一例である。下部７８は、破断板３０に対向する対向面７８ａを有している。対向面７８ａには、複数のボス部７７が設けられている。ボス部７７は、下部７８から破断板３０側に伸びている。

　ボス部７７は、破断板３０の貫通孔３５を通過している。複数のボス部７７の各々が、対応する貫通孔３５を通過している。各ボス部７７同士間の間隔は、対応する各貫通孔３５同士間の間隔と等しい。ボス部７７の端部に頭部７６が設けられている。頭部７６のサイズ（ボス部７７が伸びる方向に直交する方向のサイズ）は、貫通孔３５のサイズ（貫通孔３５が伸びる方向に直交する方向のサイズ）より大きい。頭部７６は、破断板３０（貫通孔３５）に対して、下部７８とは反対側に位置している。破断板３０は、頭部７６に接触している。頭部７６は、ボス部７７が貫通孔３５から抜けることを防止している。ボス部７７の長さ（対向面７８ａから頭部７６までの距離）は、貫通孔３５の長さより長い。そのため、下部７８（対向面７８ａ）と破断板３０の間には、長さＴ１の隙間１６が設けられている。電流遮断装置１０では、ボス部７７が設けられている部分を除き、ホルダ８０の全周に亘ってホルダ８０（下部７８）と破断板３０の間に隙間１６が設けられている。隙間１６によって、変形板２０と破断板３０の間の空間１４が、ケース１内の空間（電流遮断装置１０外の空間）と連通している。変形板２０の下面（破断板３０側の面）には、ケース１内の空間の圧力が加わる。

　頭部７６は、ボス部７７と一体である。具体的には、頭部７６は、ボス部７７の端部を、貫通孔３５のサイズより大きく変形させた（加工した）ものである。しかしながら、必ずしも、頭部７６とボス部７７は一体でなくてよい。例えば、ボス部７７とは別体の頭部を、ボス部７７に固定してもよい。一例として、ボス部７７に溝（ボルト溝）を形成し、頭部としてナットを用いてもよい。ボス部と頭部は、ボス部が貫通孔３５から抜ける（ホルダ８０と破断板３０が分離する）ことを防止する機能を有していれば、種々の形態をとり得る。

　次に、図３から図５を参照し、電流遮断装置１０の製造方法について説明する。まず、図３に示すように、複数の貫通孔３５が形成されている破断板３０と、複数のボス部７７が形成されている絶縁性のホルダ８０を用意する。ホルダ８０は、予め負極接続端子７に固定しておく。また、変形板２０も、予め負極接続端子７に固定しておく。なお、変形板２０は、中央部２１が負極接続端子７から離れる方向に突出するように、外周部（端部）２２を負極接続端子７（基部９５）に固定（溶接）する。すなわち、ホルダ８０及び負極外部端子６１とともに負極接続端子７を蓋部１１２（ケース１）にかしめ固定し、変形板２０の外周部２２を負極接続端子７に接合しておく。なお、ホルダ８０は、ボス部７７の長さが貫通孔３５の長さより長いものを用意する。

　次に、図４に示すように、ボス部７７を貫通孔３５に通過させ、下部７８の表面（対向面７８ａ）と破断板３０を接触させた状態で、変形板２０と破断板３０を接合する。変形板２０と破断板３０は、破断溝３３の内側部分（破断板３０の中央部３１）を溶接することにより接合する。なお、破断板３０を下部７８の表面に接触させると、破断板３０から変形板２０に対して圧縮力が加えられる。すなわち、破断板３０から変形板２０に対して、変形板２０を圧縮する力が加えられる。また、変形板２０から破断板３０に対して、破断板３０を下部７８から離れる方向へ移動させる力が加えられる。そのため、下部７８の表面に破断板３０を接触させると、変形板２０と破断板３０が良好に接触する。変形板２０と破断板３０が良好に接触した状態で両者を接合することができ、接合不良の発生を抑制することができる。

　次に、図５に示すように、破断板３０を対向面７８ａに接触させた状態のままで、ボス部７７の先端を２５０～３００℃で加熱し、ボス部７７の端部を変形させ、ボス部７７の端部に頭部７６を形成する。頭部７６を形成する際、頭部７６が破断板３０と接触しないように、すなわち、破断板３０の下面（変形板２０側と反対側の面）と頭部７６の間に隙間が存在するように頭部７６を形成する。図５では、破断板３０と頭部７６の間に長さＴ２の隙間が存在している。頭部７６は、ボス部７７をヒータ（図示省略）で加熱し、ボス部７７を溶融・硬化することにより形成される。なお、ヒータと破断板３０の距離（あるいは、ヒータとホルダ８０の下部７８の距離）を制御することにより、破断板３０と頭部７６の隙間の長さＴ２を調整することができる。なお、上記したように、ボス部７７の端部を変形させず、ボス部７７に、ボス部７７とは別体の頭部を固定してもよい。

　頭部７６を形成した後、破断板３０に加えていた力を除去する。変形板２０の反発力により、破断板３０が頭部７６に接触し、図２に示す電流遮断装置１０が完成する。図５に示す長さＴ２は、図２に示す長さＴ１と同一である。そのため、電流遮断装置１０（図２）では、破断板３０から変形板２０に対して圧縮力が加えられていない。換言すると、本製造方法では、変形板２０に圧縮力を加えた状態で変形板２０と破断板３０を接合し、その後、変形板２０に加えていた圧縮力を除去することにより、変形板２０の中央部２１の外周部（端部）２２からの突出高さを接合前後で変化させない。なお、図２では破断板３０の下面が頭部７６に接しており、破断板３０の上面と下部７８の間にのみ長さＴ１の隙間１６が設けられている。しかしながら、変形板２０の圧縮量、ボス部７７の長さによっては、破断板３０と頭部７６の間、破断板３０と下部７８の間の双方に隙間が設けられることもある。この場合、破断板３０－頭部７６間の隙間と、破断板３０－下部７８間の隙間との合計が、図５に示す長さＴ２となる。なお、長さＴ２（Ｔ１）は、変形板２０及びホルダ８０の形状によって適宜調整可能である。一例として、電流遮断装置１０では、長さＴ２（Ｔ１）は、０．１～０．２ｍｍに調整される。また、ボス部７７及び貫通孔３５の数は、複数であればよく、例えば、２～１０個の間であってよい。

　ここで、電流遮断装置１０の動作について説明する。蓄電装置１００は、ケース１内の圧力が所定値以下のときは、負極接続端子７と負極集電タブ５２が電流遮断装置１０を介して電気的に接続している。すなわち、負極接続端子７と負極電極の間が導通している。ケース１内の圧力が所定値を超えると、電流遮断装置１０が、負極接続端子７と負極集電タブ５２の導通を遮断し、蓄電装置１００に電流が流れることを防止する。具体的には、ケース１内の圧力が上昇すると、空間１４の圧力が上昇し、変形板２０の下面にケース１内の圧力が作用する。一方、変形板２０の上面には大気圧が作用する。変形板２０の上面と下面に圧力差が生じる。ケース１の内圧が上昇して所定値に達すると、変形板２０に対して、中央部２１を上方に移動させる力が作用する。変形板２０は、破断板３０に接合しているため、破断板３０の機械的強度の低い破断溝３３を起点として破断板３０が破断する。その結果、変形板２０が反転し、中央部２１が上方に移動し、変形板２０が上方に凸の状態に変化する。すなわち、ケース１内の圧力が所定値を超えると、中央部２１が破断板３０から離れる方向に移動し、破断板３０と変形板２０が分離する。これによって、破断板３０と変形板２０を接続する通電経路が遮断され、電極組立体３（負極電極）と負極接続端子７とが非通電状態となる。なお、上記したように、電流遮断装置１０では、破断板３０から変形板２０に対して圧縮力が加えられていない。すなわち、ケース１内の圧力が所定値以下であって電極組立体３（負極電極）と負極接続端子７が導通状態のときは、破断板３０から変形板２０に対して、変形板２０が破断板３０から離れる方向への力が加えられていない。

　電流遮断装置１０の利点を説明する。上記したように、蓄電装置１００では、ケース１内の圧力が上昇すると、変形板２０の下面にケース１内の圧力が作用し、変形板２０が反転することによって通電を遮断する。そのため、変形板２０は、所定の圧力で反転するように設計される。しかしながら、変形板２０に圧縮力が残存していると（破断板３０から変形板２０に力が加わっていると）、変形板２０の反転圧力が設計値からずれることが起こり得る。また、変形板２０と破断板３０の間に力が作用しない位置に両者を配置し、接合すると、接合不良が起こり得る。変形板２０と破断板３０の接合が不十分であると、通常の使用中（ケース１内の圧力が正常のとき）に通電不良が起こり得る。従来の電流遮断装置は、変形板と破断板を良好に接続しながら変形板に圧縮力が残存することを抑制することが難しい。上記したように、電流遮断装置１０は、ホルダ８０の下部７８と破断板３０の相対的な位置を変化させることができる。そのため、変形板２０と破断板３０を良好に接続しながら、変形板２０に圧縮力が残存することを抑制でき、信頼性を向上させることができる。

　電流遮断装置１０の他の利点を説明する。上記したように、蓄電装置１００では、ケース１内の圧力上昇に伴い、変形板２０の下面にケース１内の圧力を作用させることにより、通電を遮断する。そのため、変形板２０の下面の空間（空間１４）とケース１内の空間（電流遮断装置１０外の空間）が連通していることが必要である。電流遮断装置１０は、ホルダ８０の下部７８と破断板３０の間に、ボス部７７を除き、ほぼ全周に亘って隙間１６が設けられている。そのため、破断板３０に貫通孔を設けることなく、変形板２０の下面にケース１内の圧力を加えることができる。破断板３０の強度が低下することを抑制することができるとともに、破断板３０に貫通孔を設ける形態と比較して空間１４の圧力をケース１内の圧力変化に追従しやすくすることができる。

（第２実施例）
　図６を参照し、電流遮断装置１０ａについて説明する。電流遮断装置１０ａは、電流遮断装置１０の変形例である。具体的には、電流遮断装置１０ａは、ホルダ８０のボス部の形状が電流遮断装置１０と異なる。以下の説明では、電流遮断装置１０と同じ構成については、電流遮断装置１０と同じ参照番号を付すことにより説明を省略することがある。

　電流遮断装置１０ａでは、ボス部７７の端部に頭部７６ａが設けられている。頭部７６ａは、下部７８から離れる方向に突出した形状を有している。頭部７６の下部７８側（ボス部７７側）のサイズは、貫通孔３５のサイズより大きい。頭部７６の端部（下部７８から離れた側の端）のサイズは、貫通孔３５のサイズより小さい。頭部７６aは、ボス部７７が貫通孔３５から抜けることを防止している。電流遮断装置１０ａにおいても、下部７８（対向面７８ａ）と破断板３０の間に長さＴ１の隙間１６が設けられている。また、電流遮断装置１０ａにおいても、破断板３０から変形板２０に対して圧縮力が加えられていない。そのため、ケース１内の圧力が所定値以下であって電極組立体３（負極電極）と負極接続端子７が導通状態のときは、破断板３０から変形板２０に対して、変形板２０が破断板３０から離れる方向への力が加えられていない。

　図７及び図８を参照し、電流遮断装置１０ａの製造方法について説明する。製造方法についても、電流遮断装置１０と同じ工程については電流遮断装置１０と同じ参照番号を付すことにより説明を省略することがある。まず、図７に示すように、複数の貫通孔３５が形成されている破断板３０と、ボス部７７の端部に頭部７６ａが設けられている絶縁性のホルダ８０を用意する。ホルダ８０は、ボス部７７の長さ（対向面７８ａから頭部７６ａまでの距離）が貫通孔３５の長さより長いものを用意する。

　次に、図８に示すように、頭部７６ａを貫通孔３５に通過させ、破断板３０を対向面７８ａに接触させた状態で、変形板２０と破断板３０を接合（溶接）する。変形板２０と破断板３０を接合した後、破断板３０に加えていた変形板２０側への力を除去することにより、破断板３０が頭部７６ａ側に移動し、図７に示す電流遮断装置１０ａが完成する。電流遮断装置１０ａは、ホルダ８０に予め頭部７６ａが形成されており、破断板３０とホルダ８０を接触させた状態で頭部７６ａを形成する必要がない。電流遮断装置１０ａ（図６）においても、破断板３０から変形板２０に対して圧縮力が加えられていない。本製造方法においても、変形板２０に圧縮力を加えた状態で変形板２０と破断板３０を接合し、その後、変形板２０に加えていた圧縮力を除去することにより、変形板２０の中央部２１の外周部（端部）２２からの突出高さが接合前後で変化させない。

（第３実施例）
　図９から図１１を参照し、蓄電装置２００，蓄電装置２００で用いられている電流遮断装置２１０について説明する。蓄電装置２００は、蓄電装置１００の変形例である。具体的には、蓄電装置２００は、電流遮断装置２１０の構成が、蓄電装置１００の電流遮断装置１０，１０ａと異なる。蓄電装置２００において、電流遮断装置２１０以外の構成は、蓄電装置１００と同一である。そのため、蓄電装置２００について、蓄電装置１００と同じ構成については、蓄電装置１００と同じ参照番号を付すことにより説明を省略することがある。また、電流遮断装置２１０についても、電流遮断装置１０，１０ａと同じ構成については、電流遮断装置１０，１０ａと同じ参照番号を付すことにより説明を省略することがある。

　図１０及び図１１に示すように、変形板２０（変形部材）と破断板（第２通電部材）３０は直接接しておらず、溶解凝固部３４を介して接合されている。溶解凝固部３４は、破断板３０の中央部３１が溶融後に凝固したものである。溶解凝固部３４が溶解凝固するときに変形板２０と破断板３０が接合（溶接）される。溶解凝固部３４の厚みＴ１は、０．０５～０．１５ｍｍに調整されている。より具体的には、溶融凝固部３４を囲む破断板３０の表面と溶融凝固部３４との界面３６を含む平面（仮想平面）を作成したときに、その平面（仮想平面と変形板２０の中央部２１の破断板３０側の表面２１ａとの距離（厚みＴ１）が、０．０５～０．１５ｍｍに調整されている。

　電流遮断装置２１０では、変形板２０と破断板３０が直接接しておらず、破断板３０の溶解凝固部３４を介して接合されている。そのため、破断板３０から変形板２０に対して圧縮力が加えられていない。すなわち、ケース１内の圧力が所定値以下であって電極組立体３（負極電極）と負極接続端子７が導通状態のときは、破断板３０から変形板２０に対して、変形板２０が破断板３０から離れる方向への力が加えられていない。

　図１２から図１４を参照し、電流遮断装置２１０の製造方法について説明する。まず、図１２に示すように、複数の貫通孔３５が形成されている破断板３０と、破断板３５と同じサイズ，個数の貫通孔を有する所定厚みのスペーサ８５と、複数のボス部７７が形成されている絶縁性のホルダ８０を用意する。ホルダ８０は、予め負極接続端子７に固定しておく。変形板２０も、予め負極接続端子７に固定しておく。すなわち、スペーサ８５を用意することを除き、図３で説明した電流遮断装置１０の製造工程と同一である。

　次に、図１３に示すように、スペーサ８５を介してホルダ８０と破断板３０が接触するように、ボス部７７をスペーサ８５及び破断板３０に通過させる。その後、図１４に示すように、ボス部７７の端部を変形させ、ボス部７７の端部に頭部７６を形成する。これにより、ホルダ８０と破断板３０が位置決めされる。図１４に示すように、ホルダ８０と破断板３０しても、変形板２０の中央部２１の表面２１ａと破断板３０の中央部３１の表面３１ａの間には隙間が設けられる。そのため、ホルダ８０と破断板３０を位置決めしても、破断板３０から変形板２０に対して圧縮力は加えられない。すなわち、変形板２０の中央部２１の外周部（端部）２２からの突出高さは変化しない。なお、スペーサ８５の厚みは、ホルダ８０と破断板３０を位置決めしたときに、変形板２０の中央部２１の破断板３０の中央部３１が接触しない厚みに調整される。具体的には、スペーサ８５の厚みは、変形板２０の中央部２１の破断板３０の中央部３１の隙間が０．０５～０．１５ｍｍになるように調整されている。その後、破断板３０の中央部３１を溶融凝固させ、破断板３０と変形板２０を接合（溶接）する（図１０を参照）。

　なお、ホルダ８０と破断板３０を位置決めする際、ボス部７７の端部を変形させず、ボス部７７に、ボス部７７とは別体の頭部を固定してもよい。例えば、ボス部７７にボルト溝を形成し、ボルト溝にナットを締結してもよい。また、ホルダ８０と破断板３０を位置決めしたときに変形板２０の中央部２１と破断板３０の中央部３１が接触しないように各部品のサイズが調整されていれば、スペーサ８５は不要である。

　なお、上記実施例では、負極電極と負極端子の通電経路上に電流遮断装置を配置する例について説明した。しかしながら、電流遮断装置は、正極電極と正極端子の通電経路上に配置してもよいし、負極電極と負極端子の通電経路上及び正極電極と正極端子の通電経路上の双方に配置してもよい。

　以上、本明細書に開示の技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

Claims (13)

1. 　蓄電装置のケース内の圧力が所定値を超えたときに電極端子と電極の導通を遮断する電流遮断装置であって、
   　前記電極端子に接続されている第１通電部材と、
   　前記第１通電部材と間隔をおいて前記第１通電部材に対向して配置されているとともに、前記電極に接続されている第２通電部材と、
   　前記第１通電部材と前記第２通電部材の間に配置されているとともに、端部が前記第１通電部材に接合されており、中央部が前記第２通電部材に接合されている変形部材と、
   　を備えており、
   　前記ケース内の圧力が前記所定値以下のときは、前記中央部が前記第２通電部材に接合され、前記電極端子と前記電極が導通状態であり、
   　前記ケース内の圧力が前記所定値を越えたときは、前記中央部が前記第２通電部材から離れる方向に移動し、前記電極端子と前記電極が非導通状態となり、
   　前記導通状態のときに、前記第２通電部材から前記変形部材に対して、前記離れる方向への力が加えられていない、電流遮断装置。
2. 　前記変形部材と前記第２通電部材の間に、前記第２通電部材の一部が溶融凝固して前記変形部材に向けて突出している溶融凝固部が介在しており、
   　前記溶接凝固部によって、前記変形部材と前記第２通電部材が接合されている請求項１に記載の電流遮断装置。
3. 　前記溶融凝固部を囲む前記第２通電部材の面と前記溶融凝固部との界面を含む平面と、前記変形部材との距離が、０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下である請求項２に記載の電流遮断装置。
4. 　前記第２通電部材の周囲部に複数の貫通孔が設けられており、
   　さらに、前記第１通電部材に固定されており、絶縁性を有しており、前記第２通電部材に対向する対向面を有するベース部と、前記ベース部から前記第２通電部材側に伸びている複数のボス部と、を有するホルダを備えており、
   　前記ボス部の各々は、複数の前記貫通孔のうちの対応する前記貫通孔を通過しており、
   　前記第２通電部材に対して前記ベース部の反対側において、前記貫通孔よりサイズが大きい頭部が前記ボス部に固定されており、
   　前記対向面から前記頭部までの長さが、前記貫通孔における前記第２通電部材の厚み方向の長さより長い、請求項１に記載の電流遮断装置。
5. 　前記中央部と前記第２通電部材が接合されている接合部よりも外側において、前記第２通電部材の前記変形部材とは反対側の面に溝が設けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の電流遮断装置。
6. 　前記溝より外側の前記第２通電部材の厚みが、前記溝より内側の前記第２通電部材の厚みより厚い請求項５に記載の電流遮断装置。
7. 　請求項１から６のいずれか一項に記載の電流遮断装置を備える蓄電装置。
8. 　前記蓄電装置は、二次電池である請求項７に記載の蓄電装置。
9. 　蓄電装置のケース内の圧力が所定値を超えたときに電極端子と電極の導通を遮断する電流遮断装置の製造方法であり、
   　前記電極端子に接続される第１通電部材に端部が固定されているとともに、中央部が前記第１通電部材から離れる方向に突出している変形部材と、前記電極に接続される板状の第２通電部材と、を用意し、
   　前記中央部と前記第２通電部材を、前記変形部材の中央部の前記端部からの突出高さが減少しないように接合する、電流遮断装置の製造方法。
10. 　前記中央部と前記第２通電部材を接合する前に、前記中央部と前記第２通電部材との隙間が０．０５ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下となるように両者を位置決めする請求項９に記載の電流遮断装置の製造方法。
11. 　前記第２通電部材は、周囲部に複数の貫通孔を備えており、
    　前記中央部と前記第２通電部材を接合する前に、ベース部と、前記ベース部から伸びているとともに前記貫通孔より長い複数のボス部を有する絶縁性のホルダを前記第１通電部材に固定し、
    　前記ボス部の各々を対応する前記貫通孔に通過させ、前記第２通電部材に前記ベース部に向かう力を加えた状態で前記変形部材と前記第２通電部材を接合し、
    　前記変形部材と前記第２通電部材を接合した後に前記力を除去する請求項９に記載の電流遮断装置の製造方法。
12. 　前記変形部材と前記第２通電部材の接合後であるとともに前記力を除去する前に、
    　前記ボス部を加熱し、前記第２通電部材の表面との隙間を残した状態で前記ボス部の端部に前記貫通孔よりサイズが大きい頭部を形成する、請求項１１に記載の電流遮断装置の製造方法。
13. 　前記ホルダは、前記ボス部の端部に前記貫通孔よりサイズが大きい頭部を有している、請求項１１に記載の遮断装置の製造方法。

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