WO2021060008A1 - 二次電池 - Google Patents

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WO2021060008A1
WO2021060008A1 PCT/JP2020/034403 JP2020034403W WO2021060008A1 WO 2021060008 A1 WO2021060008 A1 WO 2021060008A1 JP 2020034403 W JP2020034403 W JP 2020034403W WO 2021060008 A1 WO2021060008 A1 WO 2021060008A1
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positive electrode
insulating member
sealing plate
current collector
negative electrode
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亮一 脇元
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三洋電機株式会社
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    • H01M50/553Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557Plate-shaped terminals

Definitions

  • This disclosure relates to a secondary battery.
  • Square secondary batteries such as alkaline secondary batteries and non-aqueous electrolyte secondary batteries are used in driving power sources for electric vehicles (EV) and hybrid electric vehicles (HEV, PHEV).
  • EV electric vehicles
  • HEV hybrid electric vehicles
  • a battery case is composed of a bottomed tubular square exterior body having an opening and a sealing plate that seals the opening.
  • An electrode body composed of a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator is housed in the battery case together with the electrolytic solution.
  • a positive electrode terminal and a negative electrode terminal are attached to the sealing plate. The positive electrode terminal is electrically connected to the positive electrode plate via the positive electrode current collector, and the negative electrode terminal is electrically connected to the negative electrode plate via the negative electrode current collector.
  • the induction member induces the gas generated in the fuse region to move to the first short-circuit member, but in this structure, when the fuse region is blown by an overcurrent, it is generated by sparks or heat.
  • the guide member may be destroyed, the electrode body may be damaged, and an internal short circuit may occur.
  • the secondary battery of the present disclosure includes an electrode body in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are laminated via a separator, an exterior body having an opening and accommodating the electrode body, and a sealing plate for sealing the opening.
  • a tab provided with an external terminal attached to the sealing plate and provided on at least one of the positive electrode plate and the negative electrode plate is provided via a current collector arranged between the electrode body and the sealing plate.
  • the current collector is electrically connected to an external terminal, and the current collector has a first connection portion to which the tab or a tab conductive member connected to the tab is connected, and a second connection portion provided with a fuse portion.
  • the fuse portion is blown when an overcurrent flows through the current path by minimizing the cross-sectional area orthogonal to the current direction in the current path from the tab to the external terminal.
  • the portion of the fuse portion facing the electrode body is covered with a fuse portion insulating member, and the fuse portion insulating member is a member made of a material having a melting point of 200 ° C. or higher. Have.
  • the fuse portion insulating member may come into contact with the fuse portion to support the fuse portion.
  • the fuse portion insulating member may also cover a portion of the second connection portion adjacent to the fuse portion.
  • An insulating member between the sealing plate and the current collector is arranged between the sealing plate and the current collector, and the fuse portion insulating member is supported by the insulating member between the sealing plate and the current collector. You may.
  • an external terminal protective insulating member is arranged between the external terminal body and the sealing plate-current collector.
  • An interbody insulating member is arranged, and the external terminal protection insulating member may be supported by the sealing plate-current collector insulating member.
  • the exterior body is square, the first connecting portion is located inside the second connecting portion in the longitudinal direction of the sealing plate, and the second connecting portion is connected to the external terminal or the external terminal. It has a terminal-side connecting portion connected to the external terminal conductive member to be formed, and the fuse portion may be located outside the terminal-side connecting portion in the longitudinal direction of the sealing plate.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a secondary battery according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the positive electrode plate.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of the negative electrode plate.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of the electrode body element.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a state in which the positive electrode tab group is connected to the positive electrode current collector according to a certain embodiment and the negative electrode tab group is connected to the negative electrode current collector.
  • FIG. 7 is a schematic view of a sealing plate in which each component according to an embodiment is assembled, as viewed from the electrode body side.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view of a positive electrode current collector according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic perspective view of a positive electrode current collector according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic perspective sectional view of a positive electrode terminal portion of a sealing plate according to an embodiment as viewed from the electrode body side.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the positive electrode terminal portion of the sealing plate according to another embodiment as viewed from the electrode body side.
  • the square secondary battery 20 includes a battery case 100 including a bottomed square tubular outer body 1 having an opening and a sealing plate 2 for sealing the opening of the square outer body 1. ..
  • the square exterior body 1 and the sealing plate 2 are preferably made of metal, and are preferably made of, for example, aluminum or an aluminum alloy.
  • an electrode body 3 in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are laminated via a separator is housed together with an electrolytic solution.
  • the electrode body 3 is composed of a first electrode body element and a second electrode body element, and these two electrode body elements have the same structure.
  • the sealing plate 2 is provided with an electrolytic solution injection hole 15, and the electrolytic solution injection hole 15 is sealed by a sealing member 16.
  • the sealing plate 2 is provided with a gas discharge valve 17 that breaks when the pressure inside the battery case 100 exceeds a predetermined value and discharges the gas inside the battery case 100 to the outside of the battery case 100.
  • An annular protrusion 2c is provided around the gas discharge valve 17, which is the surface of the sealing plate 2 on the inner side of the battery.
  • a positive electrode tab group 40b and a negative electrode tab group 50b are provided at the end of the electrode body 3 on the sealing plate 2 side.
  • the positive electrode tab group 40b is electrically connected to the positive electrode terminal (external terminal) 7 via the positive electrode current collector 6b and the positive electrode terminal conductive member (external terminal conductive member) 6a.
  • the negative electrode tab group 50b is electrically connected to the negative electrode terminal (external terminal) 9 via the negative electrode current collector 8b and the negative electrode terminal conductive member (external terminal conductive member) 8a.
  • the positive electrode current collector 6b, the positive electrode terminal conductive member 6a, and the positive electrode terminal 7 are preferably made of metal, more preferably aluminum or an aluminum alloy.
  • An external insulating member 10 made of resin is arranged between the positive electrode terminal 7 and the sealing plate 2.
  • a resin internal insulating member (sealing plate-current collector insulating member) 11 is arranged between the positive electrode current collector 6b and the positive electrode terminal conductive member 6a and the sealing plate 2.
  • the negative electrode current collector 8b, the negative electrode terminal conductive member 8a, and the negative electrode terminal 9 are preferably made of metal, more preferably copper or a copper alloy.
  • An external insulating member 12 made of resin is arranged between the negative electrode terminal 9 and the sealing plate 2.
  • a resin internal insulating member 13 is arranged between the negative electrode current collector 8b and the negative electrode terminal conductive member 8a and the sealing plate 2.
  • An electrode body holder 14 made of a resin sheet made of resin is arranged between the electrode body 3 and the square exterior body 1.
  • the electrode body holder 14 is preferably formed by bending a resin insulating sheet into a bag shape or a box shape.
  • FIG. 3 is a plan view of the positive electrode plate 4.
  • the positive electrode plate 4 has a main body portion in which a positive electrode active material mixture layer 4b containing a positive electrode active material is formed on both sides of a rectangular positive electrode core body.
  • a positive electrode core protrudes from the end edge of the main body, and the protruding positive electrode core constitutes the positive electrode tab 40.
  • the positive electrode tab 40 may be a part of the positive electrode core body, or another member may be connected to the positive electrode core body to form the positive electrode tab 40.
  • the positive electrode protective layer 4c having an electric resistance larger than the electric resistance of the positive electrode active material mixture layer 4b is provided in the portion of the positive electrode tab 40 adjacent to the positive electrode active material mixture layer 4b. It is preferable to use a metal foil such as an aluminum foil or an aluminum alloy foil as the positive electrode core. It is preferable to use a lithium transition metal composite oxide or the like as the positive electrode active material.
  • FIG. 4 is a plan view of the negative electrode plate 5.
  • the negative electrode plate 5 has a main body portion in which a negative electrode active material mixture layer 5b containing a negative electrode active material is formed on both sides of a rectangular negative electrode core body.
  • the negative electrode core body protrudes from the end side of the main body portion, and the protruding negative electrode core body constitutes the negative electrode tab 50.
  • the negative electrode tab 50 may be a part of the negative electrode core body, or another member may be connected to the negative electrode core body to form the negative electrode tab 50.
  • As the negative electrode active material it is preferable to use a carbon material, a material containing silicon, or the like.
  • the laminated first electrode body element 3a has a first positive electrode tab group 40a in which positive electrode tabs 40 of each positive electrode plate 4 are laminated, and a negative electrode tab 50 of each negative electrode plate 5 is laminated on one end. It has 1 negative electrode tab group 50a.
  • Separator is arranged on both outer surfaces of the first electrode body element 3a, and each electrode plate and the separator can be fixed in a laminated state by wrapping an adhesive tape or the like around the outer peripheral surface of the first electrode body element electrode body 3a. it can.
  • an adhesive layer may be provided on the surface of the separator so that the separator and the positive electrode plate 4 and the separator and the negative electrode plate 5 are adhered to each other.
  • the size of the separator in a plan view is the same as that of the negative electrode plate 5 or larger than that of the negative electrode plate 5.
  • the positive electrode plate 4 or the negative electrode plate 5 may be arranged between the two separators so that the peripheral edge of the separator is heat-welded, and then the positive electrode plate 4 and the negative electrode plate 5 may be laminated.
  • a long separator may be folded in a zigzag manner, and the positive electrode plate 4 and the negative electrode plate 5 may be alternately sandwiched and laminated between the folds to form an electrode body. It is also possible to wind the band-shaped positive electrode plate and the band-shaped negative electrode plate via the band-shaped separator to form a wound electrode body.
  • the first positive electrode tab group 40a of the first electrode body element 3a and the second positive electrode tab group 40b of the second electrode body element 3b are connected to the positive electrode current collector 6b, and the first electrode is connected to the negative electrode current collector 8b.
  • the positive electrode current collector 6b has a structure in which the first connecting portion 6c and the second connecting portion 6f are connected by the connecting portion 6e.
  • the negative electrode current collector 8b has a structure in which the first connecting portion 8c and the second connecting portion 8f are connected by the connecting portion 8e.
  • the tips of the first positive electrode tab group 40a and the second positive electrode tab group 40b face each other, and the tips of the first negative electrode tab group 50a and the second negative electrode tab group 50b face each other with the first electrode body element 3a.
  • the second electrode body element 3b is arranged.
  • the first positive electrode tab group 40a and the second positive electrode tab group 40b are arranged on the first connection portion 6c of the positive electrode current collector 6b.
  • the first negative electrode tab group 50a and the second negative electrode tab group 50b are arranged on the first connection portion 8c of the negative electrode current collector 8b.
  • the first positive electrode tab group 40a and the second positive electrode tab group 40b are respectively welded to the first connecting portion 6c to form the welded portion 60.
  • the first negative electrode tab group 50a and the second negative electrode tab group 50b are respectively welded to the first connecting portion 8c to form the welded portion 61.
  • the welding method is preferably ultrasonic welding or resistance welding. It can also be connected by laser welding.
  • FIG. 7 shows a positive electrode terminal 7, an external insulating member on the positive electrode side (not shown), an internal insulating member 11 on the positive electrode side, a conductive member 6a on the positive electrode terminal, a negative electrode terminal 9, and an external insulating member on the negative electrode side (not shown).
  • the inner side insulating member 13 on the negative electrode side, and the sealing plate 2 after the negative electrode terminal conductive member 8a is attached are viewed from the electrode body 3 side.
  • Seal plate 2 positive electrode side external insulating member, positive electrode side internal insulating member 11, positive electrode terminal conductive member 6a, negative electrode side external insulating member, negative electrode side internal insulating member 13, and negative electrode terminal conductive member 8a Each has a through hole through which a positive electrode terminal 7 and a negative electrode terminal 9 can be inserted.
  • the internal insulating member 11 on the positive electrode side has a base portion 11a on the positive electrode side arranged along the sealing plate 2 in parallel.
  • a rib 11b on the positive electrode side protruding from the base portion 11a toward the electrode body 3 is provided on the outer peripheral edge of the base portion 11a.
  • the ribs 11b arranged near the two sides of the positive electrode terminal conductive member 6a along the longitudinal direction of the sealing plate 2 are provided with a wall portion 11c in which the ribs 11b are further extended toward the electrode body 3. That is, the wall portion 11c has a larger protrusion height from the base portion 11a than the rib 11b.
  • the wall portion 11c is provided with two types of through holes, which will be described later.
  • the base portion 11a is provided with an opening 11d so as not to block the liquid injection hole 15. If the base portion 11a does not block the liquid injection hole 15, the opening 11d may not be provided.
  • the internal insulating member 13 on the negative electrode side has a base portion 13a on the negative electrode side arranged along the sealing plate 2 in parallel.
  • a rib 13b on the negative electrode side protruding from the base portion 13a toward the electrode body 3 is provided on the outer peripheral edge of the base portion 13a.
  • a protrusion 8x is provided on the surface of the negative electrode terminal conductive member 8a on the electrode body 3 side.
  • the shape of the protrusion 8x in a plan view is preferably a shape having a longitudinal direction and a lateral direction, such as a rectangle, an ellipse, or a track shape for athletics.
  • the external insulating member 10 on the positive electrode side is arranged on the outer surface side of the battery around the positive electrode terminal insertion hole provided in the sealing plate 2.
  • the internal insulating member 11 on the positive electrode side and the conductive member 6a on the positive electrode side are arranged on the inner surface side of the battery around the positive electrode terminal insertion hole of the sealing plate 2.
  • the positive electrode terminal 7 is provided with a through hole of the external insulating member 10 on the positive electrode side, a positive electrode terminal insertion hole of the sealing plate 2, a through hole of the internal insulating member 11 on the positive electrode side, and a positive electrode terminal conductive member 6a.
  • the positive electrode terminal 7 It is inserted into the through hole and the tip of the positive electrode terminal 7 is crimped onto the positive electrode terminal conductive member 6a. As a result, the positive electrode terminal 7 and the positive electrode terminal conductive member 6a are fixed to the sealing plate 2. The crimped portion of the positive electrode terminal 7 may be welded to the positive electrode terminal conductive member 6a.
  • the external insulating member 12 on the negative electrode side is arranged on the outer surface side of the battery around the negative electrode terminal insertion hole of the sealing plate 2.
  • the inner side insulating member 13 on the negative electrode side and the negative electrode terminal conductive member 8a are arranged on the inner surface side of the battery around the negative electrode terminal insertion hole of the sealing plate 2.
  • the negative electrode terminal 9 is provided with a through hole of the external insulating member 12 on the negative electrode side, a negative electrode terminal insertion hole of the sealing plate 2, a through hole of the internal insulating member 13 on the negative electrode side, and a negative electrode terminal conductive member 8a.
  • the negative electrode terminal 9 It is inserted into the through hole and the tip of the negative electrode terminal 9 is crimped onto the negative electrode terminal conductive member 8a. As a result, the negative electrode terminal 9 and the negative electrode terminal conductive member 8a are fixed to the sealing plate 2. The crimped portion of the negative electrode terminal 9 may be welded to the negative electrode terminal conductive member 8a.
  • FIG. 8 is a perspective view of the positive electrode current collector 6b.
  • the first connecting portion 6c, the connecting portion 6e, and the second connecting portion 6f are orthogonal to the connecting direction (longitudinal direction), and the first connecting portion 6c and the second connecting portion 6f are widened.
  • the direction is the width direction of the positive electrode current collector 6b, and the direction perpendicular to both the longitudinal direction and the width direction is the thickness direction.
  • the first and second positive electrode tab groups 40a and 40b are connected to the first connection portion 6c.
  • tab conductive members (not shown) connected to the first and second positive electrode tab groups 40a and 40b are separately prepared, connected to the first connecting portion 6c, and the first and first tab conductive members are connected via the tab conductive members. 2.
  • the positive electrode tab groups 40a and 40b may be electrically connected to the first connecting portion 6c.
  • An opening 6d is provided so that the first connection portion 6c does not block the liquid injection hole 15. If the first connecting portion 6c has a structure that does not block the liquid injection hole 15, the opening 6d may not be provided.
  • the second connection portion 6f has a terminal side connection portion 6g and a fuse portion 6h provided between the terminal side connection portion 6g and the connection portion 6e.
  • the terminal side connection portion 6g is electrically connected to the positive electrode terminal 7 via the positive electrode terminal conductive member 6a, but may be directly connected to the positive electrode terminal 7. Further, the terminal-side connecting portion 6g may be thinner than other portions of the positive electrode current collector 6b in order to facilitate bonding with the positive electrode terminal 7 and the positive electrode terminal conductive member 6a.
  • a slit-shaped through hole 6i extending in the width direction is provided between the terminal-side connecting portion 6g and the connecting portion 6e of the second connecting portion 6f. Both sides of the through hole 6i in the width direction are fuse portions 6h.
  • the fuse portion 6h is a portion having the smallest cross-sectional area orthogonal to the current direction in the current path from the first and second positive electrode tab groups 40a and 40b to the positive electrode terminal 7. Then, when an overcurrent flows between the first and second positive electrode tab groups 40a and 40b to the positive electrode terminal 7, the fuse portion 6h is blown and the current is cut off. That is, the cross-sectional area of the fuse portion 6h is set to a cross-sectional area that melts due to Joule heat when a current (overcurrent) equal to or larger than a predetermined amount of current flows.
  • the through hole 6i is one hole having a rectangular opening shape, but if the cross-sectional area of the fuse portion 6h can be made into a predetermined cross-sectional area, the shape and number of the through holes 6i are not limited.
  • the positive electrode current collector 6b may have an elongated oval shape in the width direction, or may have a plurality of holes.
  • the portion provided with the through hole 6i is a positive electrode current collector in the current path from the first and second positive electrode tab groups 40a and 40b to the positive electrode terminal 7 so as to cut off when a current exceeding the set current value flows. It is designed to minimize the cross-sectional area while ensuring the strength of 6b.
  • the connecting portion 6e is a portion connecting the first connecting portion 6c and the second connecting portion 6f.
  • the connecting portion 6e is bent and a step is provided between the first connecting portion 6c and the second connecting portion 6f, but the step may not be provided.
  • the connecting portion 6e is provided, if the width of the connecting portion 6e is made narrower than that of the first connecting portion 6c and the second connecting portion 6f, the connecting portion 6e can be easily bent.
  • FIG. 9 is a schematic perspective sectional view of the sealing plate 2 to which the positive electrode current collector 6b, the fuse portion insulating member 80, and the external terminal protection insulating member 81 are attached, as viewed from the electrode body side.
  • the first and second positive electrode tab groups 40a and 40b are not shown in order to make the drawings easier to see.
  • the first connection portion 6c of the positive electrode current collector 6b to which the first and second positive electrode tab groups 40a and 40b are connected is arranged on the base portion 11a of the internal insulating member 11 on the positive electrode side. Then, the terminal-side connecting portion 6g on the positive electrode side is arranged on the positive electrode terminal conductive member 6a and then joined to the positive electrode terminal conductive member 6a.
  • both members can be joined by irradiating an energy ray such as a laser.
  • the connecting portion 6e is bent to provide a step between the first connecting portion 6c and the second connecting portion 6f.
  • the positive electrode terminal conductive member 6a exists directly under the terminal side connection portion 6g, but does not extend to the position of the fuse portion 6h, so that the terminal side connection portion 6g and the positive electrode terminal conductive member 6a are connected.
  • the fuse portion 6h does not come into contact with the internal insulating member 11, and a space 63 can be provided between the two. Since the fuse portion 6h does not come into contact with the internal insulating member 11, it is possible to prevent the internal insulating member 11 from being destroyed by sparks or heat when the fuse portion 6h is activated. This makes it possible to prevent electrical reconnection between the sealing plate 2 and the positive electrode current collector 6b.
  • the first connection portion 8c of the negative electrode current collector 8b to which the first and second negative electrode tab groups 50a and 50b are connected is the base portion of the internal insulating member 13 on the negative electrode side. It is arranged on 13a.
  • the second connection portion 8f on the negative electrode side is provided with a through hole 8d having a thin wall portion on the peripheral edge, and the through hole 8d is fitted to the protrusion 8x provided on the negative electrode terminal conductive member 8a while being fitted to the second connection portion. 8f is arranged on the negative electrode terminal conductive member 8a.
  • the joint portion is joined.
  • the joining portion can be joined by irradiating an energy ray such as a laser.
  • the fuse portion insulating member 80 is provided at both ends of the rectangular flat plate-shaped base portion 80a, the convex portion 80b protruding from the central portion of the base portion 80a, and the base portion 80a in the longitudinal direction. It has a fixed claw portion (not shown).
  • the fuse portion insulating member 80 is installed so as to straddle the fuse portion 6h, and the fixing claw portion is integrally fixed to the through hole 11e provided in the wall portion 11c extending from the rib 11b of the internal side insulating member 11.
  • the fuse portion insulating member 80 is a member made of a material having a melting point of 200 ° C. or higher, and has a high melting point even when the fuse is activated. Therefore, sparks and fuse fragments can be reliably prevented from falling onto the electrode body. Therefore, it is possible to reliably prevent an internal short circuit caused by a spark or a fuse fragment falling on the electrode body 3.
  • Examples of the material constituting the fuse portion insulating member 80 include a polyimide resin having a melting point of 200 ° C. or higher, PFA, PPS, and the like.
  • the base portion 80a of the fuse portion insulating member 80 covers not only the fuse portion 6h but also the portion of the second connection portion 6f adjacent to the fuse portion 6h.
  • the fuse portion insulating member 80 may cover at least the entire fuse portion 6h.
  • the convex portion 80b is inserted into the through hole 6i sandwiched between the fuse portions 6h, and the base portion 80a is inserted into the fuse portion 6h. It has a structure that contacts and supports it. With such a structure, the fuse portion 6h having a small cross-sectional area is physically supported to prevent the fuse portion 6h from being damaged by vibration or the like, and the blown fuse portion 6h moves again. Make sure to prevent connections.
  • the external terminal protection insulating member 81 is installed between the electrode body 3 and the positive electrode terminal 7 and the positive electrode terminal conductive member 6a so as to cover the positive electrode terminal 7 and the positive electrode terminal conductive member 6a. .. Then, similarly to the fuse portion insulating member 80, the external terminal protection insulating member 81 is integrally fixed to another through hole 11f provided in the wall portion 11c of the internal side insulating member 11.
  • the external terminal protection insulating member 81 and the fuse portion insulating member 80 are adjacent to each other in the longitudinal direction of the positive electrode current collector 6b, and both are arranged in a substantially flush state. Both of them may be in contact with each other or may be separated from each other.
  • the external terminal protection insulating member 81 prevents the positive electrode terminal 7 and the electrode body 3 from coming into contact with each other to cause a short circuit. Further, since the external terminal protection insulating member 81 is arranged away from the fuse portion 6h, an insulating substance having a lower heat resistance than the fuse portion insulating member 80 can be used, and an inexpensive insulating material such as PP can be used. Resin can be used.
  • the stacking direction surfaces of the first electrode body element 3a and the second electrode body element 3b are opposed to each other directly or via other members, and the first and second positive electrode tab groups 40a, 40b, first and first are matched accordingly. 2
  • the negative electrode tab groups 50a and 50b are curved.
  • the first electrode body element 3a and the second electrode body element 3b are combined into one electrode body 3.
  • the first and second electrode body elements 3a and 3b can be fixed by wrapping an adhesive tape or the like around the outer peripheral surfaces of the first electrode body element 3a and the second electrode body element 3b.
  • the first electrode body element 3a and the second electrode body element 3b can be arranged in a box-shaped or bag-shaped electrode body holder 14 and put together.
  • the electrode body 3 wrapped in the electrode body holder 14 made of a resin sheet formed into a box shape or a bag shape is inserted into the square exterior body 1.
  • the sealing plate 2 and the opening of the square exterior body 1 are combined with each other, the combined portion is welded, and the opening of the square exterior body 1 is sealed by the sealing plate 2.
  • the electrolytic solution is injected into the square exterior body 1 through the electrolytic solution injection hole 15 provided in the sealing plate 2.
  • the electrolytic solution injection hole 15 is sealed with a sealing member 16 such as a blind rivet.
  • the first and second positive electrode tab groups 40a and 40b and the first and second negative electrode tab groups 50a and 50b are located at the ends of the electrode body 3 on the sealing plate 2 side, respectively. Have been placed.
  • the positive electrode tab group is connected to the surface of the positive electrode current collector 6b arranged along the sealing plate 2 in a curved state on the electrode body 3 side.
  • the negative electrode tab group is connected to the surface of the negative electrode current collector 8b arranged along the sealing plate 2 in a curved state on the electrode body 3 side.
  • the current path from the electrode body to the positive electrode terminal has a configuration different from that of the first embodiment from the second connection portion of the positive electrode current collector to the positive electrode terminal. The differences will be mainly explained.
  • a fuse portion 106h composed of an annular thin-walled portion is formed at the second connection portion 106f of the positive electrode current collector.
  • the fuse portion 106h is composed of a thin portion having a thickness thinner than other portions of the positive electrode current collector.
  • a cylindrical protrusion is formed on the positive electrode terminal conductive member 106a that is electrically connected to the positive electrode terminal 107, and a fuse portion 106h is welded to the protrusion. Due to such a configuration, the fuse portion 106h has a structure that also serves as a terminal side connection portion.
  • the fuse portion insulating member 180 is arranged on the electrode body (not shown) side (lower side in the figure) of the fuse portion 106f. Similar to the first embodiment, the fuse portion insulating member 180 is made of a material having a melting point of 200 ° C. or higher, and is fitted into a through hole (not shown) provided in a wall portion (not shown) of the internal insulating member 111. It is fixed. The fuse portion insulating member 180 is provided with a protrusion in the central portion, and the protrusion contacts a part of the fuse portion 106f to support the fuse portion 106f.
  • the melting point of the fuse portion insulating member 180 is high even if the fuse is activated, it is possible to reliably prevent sparks and fuse fragments from falling onto the electrode body. Further, since the fuse portion insulating member 180 physically supports the fuse portion 6h, it is possible to prevent the fuse portion 106h from being damaged by vibration or the like, and to ensure reconnection by moving the blown fuse portion 106h. To prevent.
  • the first connection portion 106c of the positive electrode current collector is located inside the positive electrode terminal 107 in the longitudinal direction of the sealing plate 102 as in the first embodiment, and is located inside the positive electrode terminal 107 via the second connection portion 106e. It is connected to the connection unit 106f.
  • the fuse portion 106f is located outside the positive electrode terminal 107 in the longitudinal direction of the sealing plate 102.
  • the external insulating member 110 is arranged between the positive electrode terminal 107 and the sealing plate 102, and both are electrically insulated.
  • the end of the first connection portion 106c of the positive electrode current collector can be extended to the vicinity of the positive electrode terminal 107.
  • the width of the positive electrode tab group connected to the first connecting portion 106c can be widened.
  • a secondary battery with high output can be realized.
  • the electrode body 3 may consist of three or more electrode body elements.
  • the electrode body element is not limited to the laminated electrode body, and may be a winding type in which a band-shaped positive electrode plate and a band-shaped negative electrode plate are wound via a band-shaped separator. Further, only the electrode body composed of one electrode body element may be used. Further, the electrode body composed of one electrode body element may be a wound type electrode body in which a band-shaped positive electrode plate and a band-shaped negative electrode plate are wound via a band-shaped separator.
  • An insulating material can be used for the external insulating member on the positive electrode side and the negative electrode side, the internal insulating member on the positive electrode side and the negative electrode side, and the external terminal protection insulating member, and it is preferable that the insulating material is made of resin.
  • the insulating material is made of resin.
  • polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyphenylene sulfide (PPS), or the like can be used.
  • a laser, an electron beam, or the like can be used as the energy ray used for welding (joining).
  • the battery system of the secondary battery of the present invention is not limited.
  • it can be a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion battery.
  • the shape of the secondary battery of the present disclosure is not limited to a specific shape.
  • a connecting member that connects both the fuse portion insulating member and the sealing plate-current collector insulating member may be used.
  • the fuse portion insulating member is indirectly supported by the sealing plate-current collector insulating member.
  • a tab conductive member may be arranged between the tab and the first connection portion.
  • the fuse part is the part of the current path from the tab to the external terminal that has the smallest cross-sectional area orthogonal to the current direction, and the means for minimizing the cross-sectional area is to provide a through hole or reduce the thickness. It is not limited to this, and various methods can be adopted, such as changing the material, reducing the width, combining these means, and so on.

Abstract

二次電池は、正極板と負極板とがセパレータを介して積層された電極体と、開口を有し電極体を収容する外装体と、開口を封口する封口板と、封口板に取り付けられた外部端子とを備え、正極板及び負極板に設けられたタブが、電極体と封口板との間に配置された集電体を介して外部端子と電気的に接続され、集電体はタブが接続されている第1接続部と、ヒューズ部を備えた第2接続部とを有し、ヒューズ部はタブから外部端子までの電流路のなかで電流方向に直交する断面積を最小にすることにより電流路に過電流が流れたときに溶断する部分であり、ヒューズ部の電極体に対向している部分は、融点が200℃以上の材質からなるヒューズ部絶縁部材により覆われている。

Description

二次電池
 本開示は、二次電池に関するものである。
 電気自動車(EV)やハイブリッド電気自動車(HEV、PHEV)等の駆動用電源において、アルカリ二次電池や非水電解質二次電池等の角形二次電池が使用されている。
 これらの角形二次電池では、開口を有する有底筒状の角形外装体と、その開口を封口する封口板により電池ケースが構成される。電池ケース内には、正極板、負極板及びセパレータからなる電極体が電解液と共に収容される。封口板には正極端子及び負極端子が取り付けられる。正極端子は正極集電体を介して正極板に電気的に接続され、負極端子は負極集電体を介して負極板に電気的に接続される。
 また二次電池においては、電池に過電流が流れて電池が損傷することを防止するために、端子と電極体を電気的に接続する集電体にヒューズを設けることが提案されている。
特開2013-219003号公報
 特許文献1の構成では、誘導部材がヒューズ領域で発生するガスを第1短絡部材に移動するように誘導しているが、この構造ではヒューズ領域が過電流により溶断すると、発生する火花や熱により誘導部材が破壊されて電極体が損傷し内部短絡が生じるおそれがある。
 本開示の二次電池は、正極板と負極板とがセパレータを介して積層された電極体と、開口を有し、前記電極体を収容する外装体と、前記開口を封口する封口板と、前記封口板に取り付けられた外部端子とを備え、前記正極板及び負極板の少なくとも一方に設けられたタブが、前記電極体と前記封口板との間に配置された集電体を介して前記外部端子と電気的に接続されており、前記集電体は、前記タブ又は前記タブに接続されるタブ導電部材が接続されている第1接続部と、ヒューズ部を備えた第2接続部とを有しており、前記ヒューズ部は、前記タブから前記外部端子までの電流路のなかで電流方向に直交する断面積を最小にすることにより前記電流路に過電流が流れたときに溶断する部分であり、前記ヒューズ部の前記電極体に対向している部分は、ヒューズ部絶縁部材により覆われており、前記ヒューズ部絶縁部材は、融点が200℃以上の材質からなる部材である構成を有している。
 前記ヒューズ部絶縁部材は、前記ヒューズ部に接触して前記ヒューズ部を支持していてもよい。
 前記ヒューズ部絶縁部材は、前記第2接続部のうち前記ヒューズ部に隣接する部分も覆っていてもよい。
 前記封口板と前記集電体との間には、封口板-集電体間絶縁部材が配置されており、前記ヒューズ部絶縁部材は、前記封口板-集電体間絶縁部材により支持されていてもよい。
 前記外部端子の前記電極体と向かい合う側には、前記電極体との間に外部端子保護絶縁部材が配置されており、前記封口板と前記集電体との間には、封口板-集電体間絶縁部材が配置されており、前記外部端子保護絶縁部材は、前記封口板-集電体間絶縁部材により支持されていてもよい。
 前記外装体は角形であり、前記第1接続部は、前記封口板の長手方向において前記第2接続部よりも内側に位置し、前記第2接続部は、前記外部端子又は前記外部端子と接続される外部端子導電部材と接続される端子側接続部を有し、前記ヒューズ部は、前記封口板の長手方向において前記端子側接続部よりも外側に位置していてもよい。
 本開示によると、信頼性の高い二次電池を提供できる。
図1はある実施形態に係る二次電池の模式的な斜視図である。 図2は図1におけるA-A線に沿った模式的な断面図である。 図3は正極板の模式的な平面図である。 図4は負極板の模式的な平面図である。 図5は電極体要素の模式的な平面図である。 図6はある実施形態に係る正極集電体に正極タブ群を接続し、負極集電体に負極タブ群を接続した状態を示す模式的な図である。 図7はある実施形態に係る各部品を組付けた封口板を電極体側から眺めた模式的な図である。 図8はある実施形態に係る正極集電体の模式的な斜視図である。 図9はある実施形態に係る封口板の正極端子部分を電極体側から眺めた模式的な斜視断面図である。 図10は別の実施形態に係る封口板の正極端子部分を電極体側から眺めた模式的な断面図である。
 以下、本開示の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。
 (実施形態1)
 実施形態1に係る二次電池としての角形二次電池20の構成を以下に説明する。
 図1及び図2に示すように角形二次電池20は、開口を有する有底角筒状の角形外装体1と、角形外装体1の開口を封口する封口板2からなる電池ケース100を備える。角形外装体1及び封口板2は、それぞれ金属製であることが好ましく、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金製とすることが好ましい。角形外装体1内には、正極板と負極板がセパレータを介して積層された電極体3が電解液と共に収容されている。本実施形態では、後述のように、電極体3は第1電極体要素と第2電極体要素とからなっており、これら2つの電極体要素は同じ構造を有している。
 封口板2には電解液注液孔15が設けられており、電解液注液孔15は封止部材16で封止されている。封口板2には、電池ケース100内の圧力が所定値以上となったときに破断し電池ケース100内のガスを電池ケース100外に排出するガス排出弁17が設けられている。封口板2の電池内部側の面であって、ガス排出弁17の周囲には環状突起2cが設けられている。
 電極体3の封口板2側の端部には、正極タブ群40b及び負極タブ群50bが設けられている。正極タブ群40bは正極集電体6b及び正極端子導電部材(外部端子導電部材)6aを介して正極端子(外部端子)7に電気的に接続されている。負極タブ群50bは負極集電体8b及び負極端子導電部材(外部端子導電部材)8aを介して負極端子(外部端子)9に電気的に接続されている。
 正極集電体6b、正極端子導電部材6a及び正極端子7は金属製であることが好ましく、アルミニウム又はアルミニウム合金製であることがより好ましい。正極端子7と封口板2の間には樹脂製の外部側絶縁部材10が配置されている。正極集電体6b及び正極端子導電部材6aと封口板2の間には樹脂製の内部側絶縁部材(封口板-集電体間絶縁部材)11が配置されている。
 負極集電体8b、負極端子導電部材8a及び負極端子9は金属製であることが好ましく、銅又は銅合金製であることがより好ましい。負極端子9と封口板2の間には樹脂製の外部側絶縁部材12が配置されている。負極集電体8b及び負極端子導電部材8aと封口板2の間には樹脂製の内部側絶縁部材13が配置されている。
 電極体3と角形外装体1の間には樹脂製の樹脂シートからなる電極体ホルダー14が配置されている。電極体ホルダー14は、樹脂製の絶縁シートを袋状又は箱状に折り曲げ成形されたものであることが好ましい。
 次に角形二次電池20の製造方法及び各構成の詳細を説明する。
 [正極板]
 図3は、正極板4の平面図である。正極板4は、矩形状の正極芯体の両面に正極活物質を含む正極活物質合剤層4bが形成された本体部を有する。本体部の端辺から正極芯体が突出しており、この突出した正極芯体が正極タブ40を構成する。なお、正極タブ40は、正極芯体の一部であってもよいし、他の部材を正極芯体に接続し、正極タブ40としてもよい。また、正極タブ40において正極活物質合剤層4bと隣接する部分には、正極活物質合剤層4bの電気抵抗よりも大きな電気抵抗を有する正極保護層4cが設けられることが好ましい。なお正極芯体としてはアルミニウム箔、アルミニウム合金箔等の金属箔を用いることが好ましい。正極活物質としてはリチウム遷移金属複合酸化物等を用いることが好ましい。
 [負極板]
 図4は、負極板5の平面図である。負極板5は、矩形状の負極芯体の両面に負極活物質を含む負極活物質合剤層5bが形成された本体部を有する。本体部の端辺から負極芯体が突出しており、この突出した負極芯体が負極タブ50を構成する。なお、負極タブ50は、負極芯体の一部であってもよいし、他の部材を負極芯体に接続し、負極タブ50としてもよい。なお負極芯体としては銅箔、銅合金箔等の金属箔を用いることが好ましい。負極活物質としては炭素材料やシリコンを含有する材料等を用いることが好ましい。
 [電極体の作製]
 50枚の正極板4及び51枚の負極板5を作製し、図5に示すように、これらをポリエチレン製の方形状のセパレータを介して積層し、積層型の第1電極体要素3aを作製する。なお、第2電極体要素も同じ構成・構造を有している。積層型の第1電極体要素3aは、一方の端部に、各正極板4の正極タブ40が積層された第1の正極タブ群40a、各負極板5の負極タブ50が積層された第1の負極タブ群50aを有する。第1電極体要素3aの両外面にはセパレータが配置され、粘着テープ等を第1電極体要素電極体3aの外周面に巻き付けることで各極板及びセパレータが積層された状態に固定することができる。あるいは、セパレータ表面に接着層を設け、セパレータと正極板4、セパレータと負極板5がそれぞれ接着されるようにしてもよい。
 なお、セパレータの平面視の大きさは負極板5と同じ、あるいは負極板5よりも大きくすることが好ましい。2枚のセパレータの間に正極板4又は負極板5を配置し、セパレータの周縁を熱溶着した状態とした後、正極板4と負極板5を積層してもよい。あるいは長尺状のセパレータをつづら折りし、各折り目の間に正極板4と負極板5を交互に挟み込んで積層し、電極体としてもよい。なお、帯状の正極板と帯状の負極板を、帯状のセパレータを介して巻回し、巻回型の電極体とすることも可能である。
 [集電体とタブの接続]
 図6は、正極集電体6bに第1電極体要素3aの第1正極タブ群40a及び第2電極体要素3bの第2正極タブ群40bを接続し、負極集電体8bに第1電極体要素3aの第1負極タブ群50a及び第2電極体要素3bの第2負極タブ群50bを接続した状態を示す図である。正極集電体6bは、第1接続部6cと第2接続部6fとが連結部6eによって接続された構造を有している。負極集電体8bは、第1接続部8cと第2接続部8fとが連結部8eによって接続された構造を有している。
 図6のように、第1正極タブ群40a及び第2正極タブ群40bの先端同士、第1負極タブ群50a及び第2負極タブ群50bの先端同士が向かい合うように第1電極体要素3aと第2電極体要素3bとを配置する。そして、第1正極タブ群40aと第2正極タブ群40bとを正極集電体6bの第1接続部6c上に配置する。また、第1負極タブ群50aと第2負極タブ群50bとを負極集電体8bの第1接続部8c上に配置する。第1正極タブ群40a及び第2正極タブ群40bはそれぞれ第1接続部6cに溶接接続されて溶接部60が形成される。同様に、第1負極タブ群50a及び第2負極タブ群50bはそれぞれ第1接続部8cに溶接接続されて溶接部61が形成される。溶接方法は、超音波溶接、あるいは抵抗溶接が好ましい。なお、レーザー溶接で接続することもできる。
 [封口板の構成]
 図7は、正極端子7、正極側の外部側絶縁部材(不図示)、正極側の内部側絶縁部材11、正極端子導電部材6a、負極端子9、負極側の外部側絶縁部材(不図示)、負極側の内部側絶縁部材13、及び負極端子導電部材8aが取り付けられた後の封口板2を電極体3側から眺めた図である。
 封口板2、正極側の外部側絶縁部材、正極側の内部側絶縁部材11、正極端子導電部材6a、負極側の外部側絶縁部材、負極側の内部側絶縁部材13、及び負極端子導電部材8aは、それぞれ正極端子7や負極端子9を挿通可能な貫通孔を有する。
 正極側の内部側絶縁部材11は、封口板2に平行に沿って配置される正極側のベース部11aを有する。ベース部11aの外周縁には、ベース部11aから電極体3側に突出する正極側のリブ11bが設けられている。正極端子導電部材6aの封口板2の長手方向に沿う2辺の近傍に配置されているリブ11bには、リブ11bを電極体3側にさらに延長した壁部11cが設けられている。即ち、壁部11cはリブ11bよりもベース部11aからの突出高さが大きい。そして壁部11cには後に説明する2種類の貫通孔が設けられている。ベース部11aには注液孔15を塞がないように開口11dが設けられている。なお、ベース部11aが注液孔15を塞がない構造の場合は、開口11dを設けなくてもよい。
 負極側の内部側絶縁部材13は、封口板2に平行に沿って配置される負極側のベース部13aを有する。ベース部13aの外周縁には、ベース部13aから電極体3側に突出する負極側のリブ13bが設けられている。
 負極端子導電部材8aの電極体3側の面には、突起8xが設けられている。突起8xの平面視の形状は、長方形、楕円形、あるいは陸上競技のトラック形状等のように、長手方向と短手方向を有する形状が好ましい。
 [各部品の封口板への組付け]
 封口板2に設けられた正極端子挿入孔の周囲の電池外面側に正極側の外部側絶縁部材10を配置する。封口板2の正極端子挿入孔の周囲の電池内面側に正極側の内部側絶縁部材11及び正極端子導電部材6aを配置する。そして、正極端子7を電池外部側から、正極側の外部側絶縁部材10の貫通孔、封口板2の正極端子挿入孔、正極側の内部側絶縁部材11の貫通孔及び正極端子導電部材6aの貫通孔に挿入し、正極端子7の先端を正極端子導電部材6a上にカシメる。これにより、正極端子7及び正極端子導電部材6aが封口板2に固定される。なお、正極端子7においてカシメられた部分と正極端子導電部材6aを溶接してもよい。
 次に、封口板2の負極端子挿入孔の周囲の電池外面側に負極側の外部側絶縁部材12を配置する。封口板2の負極端子挿入孔の周囲の電池内面側に負極側の内部側絶縁部材13及び負極端子導電部材8aを配置する。そして、負極端子9を電池外部側から、負極側の外部側絶縁部材12の貫通孔、封口板2の負極端子挿入孔、負極側の内部側絶縁部材13の貫通孔及び負極端子導電部材8aの貫通孔に挿入し、負極端子9の先端を負極端子導電部材8a上にカシメる。これにより、負極端子9及び負極端子導電部材8aが封口板2に固定される。なお、負極端子9においてカシメられた部分と負極端子導電部材8aを溶接してもよい。
 [正極集電体]
 図8は正極集電体6bの斜視図である。なお、ここでは、第1接続部6cと連結部6eと第2接続部6fとがつながる方向(長手方向)に対して直交し、かつ第1接続部6cと第2接続部6fが広がっている方向を正極集電体6bの幅方向とし、長手方向および幅方向の両方に垂直な方向を厚さ方向とする。
 第1接続部6cには、第1及び第2正極タブ群40a、40bが接続される。あるいは別途第1及び第2正極タブ群40a、40bに接続されるタブ導電部材(不図示)を用意し、これを第1接続部6cに接続して、タブ導電部材を介して第1及び第2正極タブ群40a、40bと第1接続部6cとを電気的に接続してもよい。そして第1接続部6cによって注液孔15を塞ぐことがないように開口6dが設けられている。第1接続部6cが注液孔15を塞がない構造の場合には、開口6dを設けなくてもよい。
 第2接続部6fは、端子側接続部6gと、端子側接続部6g及び連結部6eの間に設けられたヒューズ部6hとを有している。
 本実施形態では、端子側接続部6gは正極端子導電部材6aを介して正極端子7と電気的に接続しているが、正極端子7と直接接続してもかまわない。また端子側接続部6gは、正極端子7や正極端子導電部材6aと接合しやすくするために、正極集電体6bの他の部分よりも厚さを薄くしてもよい。
 第2接続部6fの端子側接続部6gと連結部6eとの間には、幅方向に伸びるスリット状の貫通孔6iが設けられている。この貫通孔6iの幅方向の両側がヒューズ部6hとなっている。ヒューズ部6hは、第1及び第2正極タブ群40a、40bから正極端子7までの電流路において、電流方向に直交する断面積が最小の部分である。そして、第1及び第2正極タブ群40a、40bから正極端子7までの間に過電流が流れたときにヒューズ部6hは溶断して、電流が遮断される。すなわちヒューズ部6hの断面積は、所定の電流量以上の電流(過電流)が流れたときに、ジュール熱により溶断する断面積に設定されている。
 本実施形態では、貫通孔6iは矩形の開口形状を有する1つの孔であるが、ヒューズ部6hの断面積を所定の断面積にできれば、貫通孔6iは孔の形状や個数は限定されない。例えば、正極集電体6bの幅方向に細長い長円形状であったり、孔を複数個設けることも可能である。貫通孔6iが設けられる部分は、設定電流値以上の電流が流れたときに遮断するように、第1及び第2正極タブ群40a、40bから正極端子7までの電流路において、正極集電体6bの強度を確保しながら断面積が最小となるように設計されている。
 連結部6eは、第1接続部6cと第2接続部6fとを連結している部分である。本実施形態では、連結部6eは曲げ加工を施されており、第1接続部6cと第2接続部6fとの間に段差を設けているが、段差を設けなくてもかまわない。連結部6eを設けるにあたっては、連結部6eの幅を第1接続部6cや第2接続部6fよりも狭くしておくと、連結部6eの曲げ加工が容易となる。
 [端子導電部材と集電体の接続]
 図9は、正極集電体6b、ヒューズ部絶縁部材80および外部端子保護絶縁部材81を取り付けた封口板2を電極体側から眺めた模式的な斜視断面図である。なお、図9では、図面を見やすくするために第1及び第2正極タブ群40a、40bの図示を省略している。
 第1及び第2正極タブ群40a、40bが接続された正極集電体6bの第1接続部6cは、正極側の内部側絶縁部材11のベース部11a上に配置される。そして、正極側の端子側接続部6gは、正極端子導電部材6a上に配置された後、正極端子導電部材6aに接合される。接合手段としては、レーザー等のエネルギー線の照射により両部材を接合することができる。
 ここで上述のように本実施形態では、連結部6eを折り曲げて、第1接続部6cと第2接続部6fとの間に段差を設けている。正極端子導電部材6aは端子側接続部6gの直下には存在しているが、ヒューズ部6hの位置までは伸びていないため、端子側接続部6gと正極端子導電部材6aとが接続されることにより、図9に示すようにヒューズ部6hが内部側絶縁部材11と接触せず、両者の間に空間63を設けることができる。ヒューズ部6hが内部側絶縁部材11と接触しないので、ヒューズ部6hが作動したときに、火花や熱による内部側絶縁部材11の破壊を防止できる。これにより封口板2と正極集電体6bとの電気的な再接続を防止することができる。
 また、図6,7に示すように、第1及び第2負極タブ群50a、50bが接続された負極集電体8bの第1接続部8cは、負極側の内部側絶縁部材13のベース部13a上に配置されている。負極側の第2接続部8fには周縁に薄肉部を有する貫通孔8dが設けられており、貫通孔8dを負極端子導電部材8aに設けられた突起8xに篏合させながら、第2接続部8fが負極端子導電部材8a上に配置される。そして、篏合部を接合する。接合手段としては、レーザー等のエネルギー線の照射により篏合部を接合することができる。
 [ヒューズ部絶縁部材]
 図9に示すように、ヒューズ部絶縁部材80は、矩形の平板状のベース部80aと、ベース部80aの中央部分から突き出した凸状部80bと、ベース部80aの長手方向の両端に設けられた固定爪部(不図示)とを有している。そしてヒューズ部絶縁部材80はヒューズ部6hを跨いで設置され、固定爪部が内部側絶縁部材11のリブ11bから延長される壁部11cに設けられた貫通孔11eに篏合固定されている。
 ヒューズ部絶縁部材80は融点が200℃以上の材質からなる部材であって、ヒューズが作動しても融点が高いため、火花やヒューズ断片が電極体に落下することを確実に防止できる。そのため、電極体3に火花やヒューズ断片が落下することにより生じる内部短絡を、確実に防止することができる。ヒューズ部絶縁部材80を構成する材料としては、融点が200℃以上であるポリイミド樹脂、PFA、PPSなどを挙げることができる。
 本実施形態では、ヒューズ部絶縁部材80のベース部80aがヒューズ部6hのみならず、第2接続部6fのヒューズ部6hに隣接する部分も覆っている。これにより、内部短絡をより確実に防ぐことができる。ただ、内部短絡の防止という観点からは、ヒューズ部絶縁部材80は少なくともヒューズ部6h全体を覆っていればよい。
 また、ヒューズ部絶縁部材80は、本実施形態では図9に示すように、凸状部80bがヒューズ部6h同士が挟み込んでいる貫通孔6iに入り込んでいるとともに、ベース部80aがヒューズ部6hに接触して支持する構造となっている。このような構造とすることで、断面積が小さいヒューズ部6hを物理的に支えて、振動等によりヒューズ部6hが損傷してしまうことを防ぐとともに、溶断したヒューズ部6hが移動することよる再接続を確実に防止する。
 [外部端子保護絶縁部材]
 図9に示すように、外部端子保護絶縁部材81は、正極端子7及び正極端子導電部材6aを覆うようにして、電極体3と正極端子7及び正極端子導電部材6aとの間に設置される。そして、ヒューズ部絶縁部材80と同様に、外部端子保護絶縁部材81は、内部側絶縁部材11の壁部11cに設けた別の貫通孔11fに篏合固定される。本実施形態では、正極集電体6bの長手方向において外部端子保護絶縁部材81とヒューズ部絶縁部材80とは隣り合っており、両者はほぼ面一の状態に配置されている。これら両者は互いに接触していてもよいし、離れていてもよい。
 外部端子保護絶縁部材81は、正極端子7と電極体3とが接触して短絡を生じることを防ぐ。また、外部端子保護絶縁部材81はヒューズ部6hからは離れて配置されているので、ヒューズ部絶縁部材80よりも耐熱性が小さい絶縁物質を用いることができ、例えばPPのような安価な絶縁性樹脂を用いることができる。
 [電極体の作製]
 第1電極体要素3aと第2電極体要素3bの積層方向面を、直接ないし他の部材を介して互いに対向させ、それにあわせて第1及び第2正極タブ群40a、40b、第1及び第2負極タブ群50a、50bを湾曲させる。これにより、第1電極体要素3aと第2電極体要素3bを纏めて、一つの電極体3とする。纏めた第1電極体要素3aと第2電極体要素3bの外周面に粘着テープ等を巻き付けることで第1及び第2電極体要素3a、3bを固定することができる。あるいは、第1電極体要素3aと第2電極体要素3bを、箱状ないし袋状に成形した電極体ホルダー14内に配置して、一つに纏めることができる。
 本実施形態では、箱状又は袋状に成形した樹脂シート製の電極体ホルダー14で包まれた電極体3を角形外装体1に挿入する。そして、封口板2と角形外装体1の開口とを篏合させ、篏合部分を溶接し、角形外装体1の開口を封口板2により封口する。そして、封口板2に設けられた電解液注液孔15を通じて角形外装体1内に電解液を注液する。その後、電解液注液孔15をブラインドリベット等の封止部材16により封止する。
 上述の実施形態に係る角形二次電池20では、電極体3の封口板2側の端部に第1及び第2正極タブ群40a、40b及び第1及び第2負極タブ群50a、50bがそれぞれ配置されている。そして、正極タブ群は湾曲した状態で封口板2に沿って配置された正極集電体6bの電極体3側の面に接続されている。また、負極タブ群は湾曲した状態で封口板2に沿って配置された負極集電体8bの電極体3側の面に接続されている。このような構成であると、より体積エネルギー密度の高い二次電池となる。
 (実施形態2)
 実施形態2は、電極体から正極端子までの電流路において、正極集電体の第2接続部から正極端子までが実施形態1とは異なる構成となっているので、以下に実施形態1とは異なっている部分を主として説明を行う。
 本実施形態では図10に示すように、正極集電体の第2接続部106fに、環状の薄肉部からなるヒューズ部106hが形成されている。このヒューズ部106hは、正極集電体の他の部分よりも厚みの薄い薄肉部で構成されている。また、正極端子107と電気的に接続されている正極端子導電部材106aには、円筒状の突起が形成されていてこの突起にヒューズ部106hが溶接されている。このような構成のため、ヒューズ部106hが端子側接続部を兼用している構造となっている。
 ヒューズ部106fの電極体(不図示)側(図の下側)にはヒューズ部絶縁部材180が配置されている。ヒューズ部絶縁部材180は実施形態1と同様に、融点が200℃以上の材質からなっており、内部側絶縁部材111の壁部(不図示)に設けられた貫通孔(不図示)に嵌合固定されている。ヒューズ部絶縁部材180には中央部分に突起が設けられており、この突起がヒューズ部106fの一部に接触してヒューズ部106fを支えている。そのため、実施形態1と同様に、ヒューズが作動してもヒューズ部絶縁部材180の融点が高いため、火花やヒューズ断片が電極体に落下することを確実に防止できる。また、ヒューズ部絶縁部材180がヒューズ部6hを物理的に支えているので、振動等によりヒューズ部106hが損傷してしまうことを防ぐとともに、溶断したヒューズ部106hが移動することよる再接続を確実に防止する。
 本実施形態では、正極集電体の第1接続部106cは、実施形態1同様に封口板102の長手方向において、正極端子107よりも内側に位置しており、連結部106eを介して第2接続部106fに接続している。しかし、ヒューズ部106fは、実施形態1と異なり、封口板102の長手方向において、正極端子107よりも外側に位置している。なお、実施形態1と同様に正極端子107と封口板102との間には外部側絶縁部材110が配置されており、両者を電気的に絶縁している。
 このような構成により、本実施形態では、正極集電体の第1接続部106cの端部は、正極端子107の近傍まで伸ばすことができる。これにより、第1接続部106cに接続される正極タブ群の幅を広げることができる。その結果、出力の高い二次電池を実現することができる。
 (その他の実施形態)
 上述の実施形態は本願開示の例示であって、本願開示はこれらの例に限定されず、これらの例に周知技術や慣用技術、公知技術を組み合わせたり、一部置き換えたりしてもよい。また当業者であれば容易に思いつく改変開示も本願開示に含まれる。
 上述の実施形態においては、電極体3が二つの電極体要素からなる例を示したが、これに限定されない。電極体3が三つ以上の電極体要素からなってもよい。電極体要素は、それぞれ積層型電極体に限定されず、帯状の正極板と帯状の負極板を帯状のセパレータを介して巻回した巻回型であってもよい。また、1つの電極体要素からなる電極体のみであってもよい。また、1つの電極体要素からなる電極体が、帯状の正極板と帯状の負極板を帯状のセパレータを介して巻回した巻回型電極体であってもよい。
 正極側及び負極側の外部側絶縁部材、正極側及び負極側の内部側絶縁部材、外部端子保護絶縁部材は絶縁材料を用いることができ、樹脂製であることが好ましい。例えば、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、又はポリフェニレンサリファイド(PPS)等を用いることができる。
 溶接(接合)に用いるエネルギー線としては、レーザーや電子ビーム等を用いることができる。
 正極板、負極板、セパレータ、電解質等については公知の材料を使用することができる。本発明の二次電池の電池系は限定されない。例えば、リチウムイオン電池等の非水電解質二次電池とすることができる。また、本開示の二次電池の形状は、特定形状に限定されない。
 ヒューズ部絶縁部材と封口板-集電体間絶縁部材と両方を連結する連結部材を用いてもよい。これにより、ヒューズ部絶縁部材は封口板-集電体間絶縁部材により間接的にではあるが支持されていることになる。
 タブと第1接続部との間にタブ導電部材を配置させてもかまわない。
 ヒューズ部はタブから外部端子までの電流路のなかで、電流方向に直交する断面積が最小の部分であって、断面積を最小にするための手段は、貫通孔を設けたり、厚みを小さくしたりすることに限定されず、素材を変えたり、幅を小さくしたり、これらの手段を組み合わせたり、様々な方法を採用することができる。
1  角形外装体
2  封口板
3  電極体
3a  第1電極体要素
3b  第2電極体要素
4  正極板
4a  正極芯体
4b  正極活物質合剤層
4d  正極保護層
40  正極タブ
40a,40b  正極タブ群
5  負極板
5a  負極芯体
5b  負極活物質合剤層
50  負極タブ
50a,50b  負極タブ群
6a  正極端子導電部材
6b  正極集電体
6c  第1接続部
6d  開口
6e  連結部
6f  第2接続部
6g  端子側接続部
6h  ヒューズ部
6i  貫通孔
7  正極端子
8a  負極端子導電部材
8b  負極集電体
8c  第1接続部
8d  貫通孔
8f  第2接続部
9  負極端子
10  外部側絶縁部材
11  内部側絶縁部材
11a  ベース部
11b  リブ
11c  壁部
11d  開口
11e  貫通孔
11f  貫通孔
12  外部側絶縁部材
13  内部側絶縁部材
13a  ベース部
13b  リブ
14  電極体ホルダー
15  電解液注液孔
16  封止部材
17  ガス排出弁
20  角形二次電池
60,61  溶接部
80  ヒューズ部絶縁部材
81  外部端子保護絶縁部材
100  電池ケース
102  封口板
106a  正極端子導電部材
106c  第1接続部
106e  連結部
106f  第2接続部
106h  ヒューズ部
107  正極端子
110  外部側絶縁部材
111  内部側絶縁部材
180  ヒューズ部絶縁部材

Claims (6)

  1.  正極板と負極板とがセパレータを介して積層された電極体と、
     開口を有し、前記電極体を収容する外装体と、
     前記開口を封口する封口板と、
     前記封口板に取り付けられた外部端子と
     を備え、
     前記正極板及び負極板の少なくとも一方に設けられたタブが、前記電極体と前記封口板との間に配置された集電体を介して前記外部端子と電気的に接続されており、
     前記集電体は、前記タブ又は前記タブに接続されるタブ導電部材が接続されている第1接続部と、ヒューズ部を備えた第2接続部とを有しており、
     前記ヒューズ部は、前記タブから前記外部端子までの電流路のなかで電流方向に直交する断面積を最小にすることにより前記電流路に過電流が流れたときに溶断する部分であり、
     前記ヒューズ部の前記電極体に対向している部分は、ヒューズ部絶縁部材により覆われており、
     前記ヒューズ部絶縁部材は、融点が200℃以上の材質からなる部材である、二次電池。
  2.  前記ヒューズ部絶縁部材は、前記ヒューズ部に接触して前記ヒューズ部を支持している、請求項1に記載の二次電池。
  3.  前記ヒューズ部絶縁部材は、前記第2接続部のうち前記ヒューズ部に隣接する部分も覆っている、請求項1又は2に記載の二次電池。
  4.  前記封口板と前記集電体との間には、封口板-集電体間絶縁部材が配置されており、
     前記ヒューズ部絶縁部材は、前記封口板-集電体間絶縁部材により支持されている、請求項1から3のいずれか一つに記載の二次電池。
  5.  前記外部端子の前記電極体と向かい合う側には、前記電極体との間に外部端子保護絶縁部材が配置されており、
     前記封口板と前記集電体との間には、封口板-集電体間絶縁部材が配置されており、
     前記外部端子保護絶縁部材は、前記封口板-集電体間絶縁部材により支持されている、請求項1から4のいずれか一つに記載の二次電池。
  6.  前記外装体は角形であり、
     前記第1接続部は、前記封口板の長手方向において前記第2接続部よりも内側に位置し、
     前記第2接続部は、前記外部端子又は前記外部端子と接続される外部端子導電部材と接続される端子側接続部を有し、
     前記ヒューズ部は、前記封口板の長手方向において前記端子側接続部よりも外側に位置する、請求項1から5のいずれか一つに記載の二次電池。
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