WO2024090079A1 - 電池 - Google Patents

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WO2024090079A1
WO2024090079A1 PCT/JP2023/034052 JP2023034052W WO2024090079A1 WO 2024090079 A1 WO2024090079 A1 WO 2024090079A1 JP 2023034052 W JP2023034052 W JP 2023034052W WO 2024090079 A1 WO2024090079 A1 WO 2024090079A1
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case
electrode
terminal plate
conductive cap
battery
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PCT/JP2023/034052
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良太 沖本
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パナソニックエナジー株式会社
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    • H01M50/593—Spacers; Insulating plates

Definitions

  • This disclosure relates to batteries.
  • Patent Document 1 batteries that can be used repeatedly by charging and discharging are known (for example, Patent Document 1).
  • the battery in Patent Document 1 comprises a cylindrical case with a bottom and an opening at one end, an electrode group that is housed in the case and has a first electrode and a second electrode, and a sealing body that seals the opening of the case.
  • the case is electrically connected to the first electrode, and the sealing body is electrically connected to the second electrode.
  • an internal short circuit may occur in a battery due to an abnormality (for example, abnormal heat generation).
  • An internal short circuit in a battery is particularly problematic when the battery is incorporated into a battery pack.
  • a battery with a current interruption function to prevent an internal short circuit in the event of an abnormality that is, a function to interrupt the current path between one terminal (for example, the case) and the other terminal (for example, the sealing body), is desired.
  • one of the objectives of the present disclosure is to provide a battery with a current interruption function.
  • the battery includes a bottomed cylindrical case having an opening at one end, an electrode group having a first electrode and a second electrode housed in the case, a sealing unit having a conductive cap and sealing the opening, a terminal plate joined to the edge of the opening of the case and extending radially inward of the case, and an insulating plate that electrically insulates the conductive cap and the terminal plate, the case and the terminal plate being electrically connected to the first electrode, the conductive cap being electrically connected to the second electrode, the terminal plate having a first connection region configured to be connected to a first external terminal, the conductive cap having a second connection region configured to be connected to a second external terminal, the terminal plate having a breakable portion provided between a joint portion with the edge of the opening of the case and the first connection region, the breakable portion being configured to break when the internal pressure of the case exceeds a predetermined value, and the breakable portion on the outer periphery side and the breakable portion on the inner
  • a battery with a current interruption function can be obtained.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic example of a battery according to the present disclosure.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the battery of FIG. 1 .
  • FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining a current interruption function of a battery according to the present disclosure.
  • the battery according to the present disclosure may be a primary battery such as a lithium primary battery, or a secondary battery such as an alkaline storage battery (nickel-metal hydride battery, nickel-cadmium battery, etc.), a lithium-ion secondary battery, or a lithium metal secondary battery.
  • the category of secondary batteries also includes power storage devices (e.g., lithium-ion capacitors) in which at least one of the positive and negative electrodes is an electrode that develops capacity through a Faraday reaction.
  • the battery according to the present disclosure comprises a case, an electrode group, a sealing unit, a terminal plate, and an insulating plate.
  • the type of battery is not particularly limited, but the following description will mainly use a lithium ion secondary battery as an example.
  • the case is formed in a bottomed tubular shape with an opening at one end.
  • the case may be in the shape of a bottomed cylinder or a bottomed rectangular tube.
  • the case may be made of a conductor (e.g., a metal whose main component is iron or a metal whose main component is aluminum).
  • the electrode group is housed in a case and has a first electrode and a second electrode.
  • the electrode group may be a wound type electrode group formed by winding the first electrode and the second electrode with a separator interposed therebetween.
  • the outer shape of the electrode group may be, for example, cylindrical or prismatic.
  • One of the first electrode and the second electrode is a positive electrode, and the other of the first electrode and the second electrode is a negative electrode.
  • the first electrode may have a first current collector in the form of a long sheet and a first active material layer formed on the surface of the first current collector.
  • the first current collector may be made of copper foil or copper alloy foil.
  • the first active material layer may contain a negative electrode active material (carbonaceous material, silicon-containing material, etc.), a conductive agent, a binder, etc. Note that the first active material layer does not necessarily have to be provided.
  • the second electrode may have a long sheet-like second current collector and a second active material layer formed on the surface of the second current collector.
  • the second current collector may be made of aluminum foil or aluminum alloy foil.
  • the second active material layer may include a positive electrode active material (e.g., a lithium-containing transition metal oxide), a conductive agent, and a binder.
  • the separator may be made of a porous sheet that is ion-permeable and insulating.
  • porous sheets include thin films with micropores, woven fabrics, and nonwoven fabrics.
  • the sealing unit has a conductive cap and seals the opening of the case.
  • the conductive cap may be exposed to the outside of the case.
  • the conductive cap may be made of metal.
  • the conductive cap may be, for example, disk-shaped or rectangular.
  • the sealing unit may further have a current collector plate that is provided closer to the electrode group than the conductive cap and is joined to the conductive cap, and a gasket that is interposed between the conductive cap and the current collector plate and the opening of the case.
  • the current collector plate may be made of metal.
  • the gasket may be made of insulating resin (for example, polypropylene).
  • the terminal plate is joined to the opening edge of the case and extends radially inward of the case.
  • the terminal plate may be exposed to the outside of the case.
  • the terminal plate may be made of metal.
  • the terminal plate may be, for example, in the shape of a circular ring or a rectangular ring.
  • the terminal plate may be joined to the opening edge of the case by welding.
  • the insulating plate electrically insulates the conductive cap and the terminal plate.
  • the insulating plate may be disposed between the conductive cap and the terminal plate.
  • the insulating plate may be, for example, in the shape of a circular ring or a square ring.
  • the insulating plate may be made of an insulating resin having a higher melting point than the gasket.
  • the case and the terminal plate are electrically connected to the first electrode of the electrode group.
  • the case and the terminal plate function as one of the external terminals of the battery.
  • the conductive cap is electrically connected to the second electrode of the electrode group.
  • the conductive cap functions as the other external terminal of the battery.
  • the terminal plate has a first connection region configured to connect to a first external terminal (e.g., a first bus bar).
  • the first connection region may be a region that does not overlap with the gasket in the axial direction of the case.
  • the first external terminal may be connected to the terminal plate by welding.
  • the conductive cap has a second connection region configured to connect to a second external terminal (e.g., a second bus bar).
  • the polarity of the second external terminal may be different from the polarity of the first external terminal.
  • the second connection region may be a central region of the conductive cap.
  • the second external terminal may be connected to the conductive cap by welding.
  • the terminal plate to which the first external terminal is connected, the case connected to the terminal plate, and the first electrode to which these are electrically connected have one polarity (e.g., negative polarity), and the conductive cap to which the second external terminal is connected and the second electrode to which the conductive cap is electrically connected have the other polarity (e.g., positive polarity).
  • the conductive cap to which the second external terminal is connected and the second electrode to which the conductive cap is electrically connected have the other polarity (e.g., positive polarity).
  • an internal short circuit occurs, for example, in which the case and the conductive cap are conductive, this may cause an electrical short circuit between the first external terminal and the second external terminal.
  • the terminal plate according to the present disclosure has a breakable portion provided between the joint with the opening edge of the case and the first connection region.
  • the breakable portion is configured to break when the internal pressure of the case exceeds a predetermined value, and the breakable portion on the outer circumference side and the breakable portion on the inner circumference side are separated in the axial direction of the case.
  • the first connection region (included in the breakable portion on the inner circumference side) to which the first external terminal is connected and the case electrically connected to the terminal plate at the joint (included in the breakable portion on the outer circumference side) are electrically insulated from each other.
  • the latter case is electrically connected to the conductive cap to which the second external terminal is connected due to the above-mentioned internal short circuit, but due to this electrical insulation, the first external terminal and the second external terminal are electrically insulated from each other.
  • the breakable portion according to the present disclosure breaks, and the current path between the first external terminal and the second external terminal can be interrupted.
  • the intended breakage portion may be a first thin-walled portion formed on the terminal plate.
  • the first thin-walled portion may be the thinnest portion of the terminal plate.
  • the first thin-walled portion may be formed by providing a groove or notch in the terminal plate. Such a first thin-walled portion is prone to breakage due to stress concentration when an external force is applied to the terminal plate. This can increase the reliability of the current interruption function of the battery according to the present disclosure.
  • the terminal plate may have a transition portion where the thickness changes from a first thickness to a second thickness in the radial direction of the case.
  • the first thin-walled portion may be disposed at or near the transition portion. In such a transition portion, stress concentration occurs when an external force is applied to the terminal plate. By disposing the first thin-walled portion at or near the transition portion where such stress concentration occurs, the first thin-walled portion can be made even easier to break.
  • the first thickness may be greater than the thickness of the first thin-walled portion and less than the second thickness. Note that "the first thin-walled portion is disposed at the transition portion" means that the thinnest portion of the first thin-walled portion and the transition portion overlap each other in the axial direction of the case.
  • the first thin-walled portion may be formed around the entire circumference of the terminal plate in the circumferential direction of the case.
  • the thickness of the first thin-walled portion may be the same around the entire circumference, or may vary in parts. Note that a plurality of first thin-walled portions may be formed intermittently on the terminal plate in the circumferential direction of the case.
  • the insulating plate may be made of a thermal expansion material (e.g., polyphenylene sulfide, a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoroalkoxyethylene, etc.) having a linear expansion coefficient of 2.0 ⁇ 10 -5 /K or more at 25° C.
  • the insulating plate may be arranged so as to overlap with a region of the terminal plate that is more inward than the intended rupture portion in the axial direction of the case. In this case, the insulating plate expands when the battery generates heat, and the expanding insulating plate pushes up a portion of the terminal plate. Such pushing up can promote rupture of the intended rupture portion.
  • the conductive cap may have a second thin-walled portion that is thinner than the surrounding area.
  • the center between the innermost and outermost peripheries of the second thin-walled portion may be located closer to the outer periphery than the center between the innermost and outermost peripheries of the insulating plate.
  • the center between the innermost and outermost peripheries of the second thin-walled portion may be located closer to the inner periphery than the intended rupture portion of the terminal plate.
  • the second thin-walled portion is prone to deformation within the conductive cap due to stress concentration that occurs when the internal pressure of the battery increases. Then, a part of the terminal plate is pushed up by the conductive cap that deforms at the second thin-walled portion. Such pushing up can promote rupture of the intended rupture portion.
  • the present disclosure by providing a terminal plate with a breakable portion, it is possible to provide a battery with a current interruption function. Furthermore, according to the present disclosure, in a battery pack including multiple such batteries, it is possible to suppress a decrease in output when an internal short circuit occurs in one of the batteries.
  • the battery 10 of this embodiment is configured as a lithium ion secondary battery, but is not limited to this. As shown in FIG. 1, the battery 10 includes a case 20, an electrode group 30, a sealing unit 50, a terminal plate 60, and an insulating plate 70.
  • the case 20 is formed in a bottomed cylindrical shape with an opening at one end (the upper end in FIG. 1), and has a cylindrical side wall portion 21 and a disk-shaped bottom portion 23.
  • a crimping portion 22 that fixes the sealing unit 50 is formed in the area near the opening of the side wall portion 21.
  • the case 20 in this embodiment is made of a metal whose main component is iron, but is not limited to this.
  • the electrode group 30 is housed in the case 20 and has a negative electrode and a positive electrode.
  • the electrode group 30 is a wound type electrode group formed by winding a negative electrode and a positive electrode with a separator interposed therebetween.
  • the electrode group 30 has a cylindrical outer shape.
  • the negative electrode is electrically connected to the bottom 23 of the case 20, and the positive electrode is electrically connected to a current collector 54 (described below) of the sealing unit 50 via a positive electrode lead 41.
  • the negative electrode is an example of a first electrode
  • the positive electrode is an example of a second electrode.
  • the sealing unit 50 seals the opening of the case 20.
  • the sealing unit 50 has a conductive cap 51, a current collector 54, and a gasket 55.
  • the conductive cap 51 is made of metal and is exposed to the outside of the case 20.
  • the current collector 54 is made of metal and is provided closer to the electrode group 30 side (lower side in FIG. 1) than the conductive cap 51, and is joined to the conductive cap 51 by, for example, welding. As described above, the current collector 54 is electrically connected to the positive electrode of the electrode group 30, so that the conductive cap 51 joined to the current collector 54 functions as an external positive electrode terminal.
  • the gasket 55 is made of insulating resin and is interposed between the conductive cap 51 and the current collector 54 and the crimped portion 22 of the case 20.
  • a first insulating plate 81 and a second insulating plate 82 are provided between the electrode group 30 and the sealing unit 50.
  • the first insulating plate 81 is disposed closer to the electrode group 30 (lower side in FIG. 1) than the second insulating plate 82.
  • the first insulating plate 81 is interposed between the electrode group 30 and the positive electrode lead 41 to prevent contact between the negative electrode of the electrode group 30 and the positive electrode lead 41.
  • the second insulating plate 82 is interposed between the case 20 and the positive electrode lead 41 to prevent contact between the case 20 and the positive electrode lead 41.
  • the terminal plate 60 is joined to the opening edge of the case 20 by welding and extends radially inward of the case 20.
  • the terminal plate 60 is made of metal and is exposed to the outside of the case 20.
  • the terminal plate 60 is formed in a circular ring shape.
  • the case 20 is electrically connected to the negative electrode of the electrode group 30, so that the case 20 and the terminal plate 60 joined thereto function as an external negative electrode terminal.
  • the insulating plate 70 is disposed between the conductive cap 51 and the terminal plate 60, and electrically insulates them.
  • the insulating plate 70 is formed in a generally circular ring shape.
  • the insulating plate 70 is made of insulating resin having a higher melting point than the gasket 55.
  • the insulating plate 70 is also made of a thermal expansion material having a linear expansion coefficient of 2.0 ⁇ 10 -5 /K or more at 25° C.
  • the outer peripheral end of the insulating plate 70 is in contact with the gasket 55, but is not limited to this.
  • the terminal board 60 has a first connection region 61 configured to connect to a first external terminal 101 (e.g., a first bus bar).
  • the thickness of the first connection region 61 (the vertical length in Fig. 2) may be, for example, 0.5 mm or more and 0.6 mm or less.
  • the terminal board 60 has a transition portion 62 in which the thickness changes from a first thickness (e.g., about 0.3 mm) to a second thickness (e.g., about 0.4 mm) in the radial direction of the case 20. In the transition portion 62 of this embodiment, the thickness of the terminal board 60 changes in a step-like manner, but is not limited to this.
  • the conductive cap 51 has a second connection region 52 configured to connect to a second external terminal 102 (e.g., a second bus bar having a polarity different from that of the first bus bar).
  • the second connection region 52 may be, for example, a region of the conductive cap 51 exposed through an opening in the insulating plate 70.
  • the conductive cap 51 has a second thin-walled portion 53 formed thinner than the surrounding area. In the radial direction of the case 20, the center (indicated by dashed line C1) between the innermost and outermost peripheries of the second thin-walled portion 53 is located closer to the outer periphery than the center (indicated by dashed line C2) between the innermost and outermost peripheries of the insulating plate 70.
  • the terminal plate 60 has a first thin-walled portion 64 provided between a joint portion 63 with the opening edge portion of the case 20 and the first connection region 61.
  • the first thin-walled portion 64 is provided near the transition portion 62 (in this example, slightly closer to the outer periphery than the transition portion).
  • the first thin-walled portion 64 is provided closer to the outer periphery than the outer periphery end portion of the insulating plate 70.
  • the first thin-walled portion 64 is provided closer to the outer periphery than the outer periphery end portion of the second thin-walled portion 53.
  • the first thin-walled portion 64 is formed around the entire circumference of the terminal plate 60 in the circumferential direction of the case 20.
  • the first thin-walled portion 64 is configured to break when the internal pressure of the case 20 exceeds a predetermined value, so that the outer periphery side break portion 65 and the inner periphery side break portion 66 are separated in the axial direction of the case 20, as shown in FIG. 3.
  • the insulating plate 70 made of a thermal expansion material expands, and the portion of the terminal plate 60 that corresponds to the inner periphery of the break portion 66 is pushed up, thereby accelerating the break.
  • the second thin portion 53 of the conductive cap 51 deforms significantly toward the outside of the case 20, and the portion of the terminal plate 60 that corresponds to the inner periphery of the break portion 66 is pushed up, thereby accelerating the break.
  • the first thin portion 64 is an example of a portion that is intended to break.
  • a cylindrical case having an opening at one end and a bottom; an electrode group housed in the case and having a first electrode and a second electrode; a sealing unit having a conductive cap and sealing the opening; a terminal plate joined to an opening edge portion of the case and extending radially inward of the case; an insulating plate that electrically insulates the conductive cap from the terminal plate; Equipped with the case and the terminal plate are electrically connected to the first electrode, the conductive cap is electrically connected to the second electrode; the terminal board has a first connection region configured to be connected to a first external terminal; the conductive cap has a second connection region configured to be connected to a second external terminal; the terminal board has a breakable portion provided between a joint portion with the opening edge portion of the case and the first connection region, A battery, wherein the rupture portion is configured to rupture when the internal pressure of the case exceeds a predetermined value, such that the rupture portion on the outer periphery
  • the terminal plate has a transition portion where a thickness changes from a first thickness to a second thickness in a radial direction of the case, The battery according to claim 2, wherein the first thin portion is disposed at or near the transition portion.
  • (Technique 5) 5 The battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the insulating plate is made of a thermal expansion material having a linear expansion coefficient at 25° C. of 2.0 ⁇ 10 ⁇ 5 /K or more.
  • the conductive cap has a second thin-walled portion that is thinner than the surrounding area,
  • the battery according to any one of the first to fifth aspects, wherein in a radial direction of the case, a center between an innermost portion and an outermost portion of the second thin-walled portion is located closer to the outer periphery than a center between an innermost portion and an outermost portion of the insulating plate.
  • This disclosure can be used in batteries.
  • Electrode group 41 Positive electrode lead 50: Sealing unit 51: Conductive cap 52: Second connection region 53: Second thin-walled portion 54: Current collector plate 55: Gasket 60: Terminal plate 61: First connection region 62: Transition portion 63: Joint portion 64: First thin-walled portion (portion to be broken) 65: Fracture portion on outer periphery side 66: Fracture portion on inner periphery side 70: Insulating plate 81: First insulating plate 82: Second insulating plate 101: First external terminal 102: Second external terminal

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Abstract

開示される電池は、ケースと、電極群と、導電性キャップを有する封口ユニットと、ケースの開口縁部に接合される端子板６０と、導電性キャップと端子板６０とを電気的に絶縁する絶縁板７０と、を備える。ケースと端子板６０は、第１電極と電気的に接続され、導電性キャップは、第２電極と電気的に接続される。端子板６０は、第１外部端子１０１が接続される第１接続領域を有し、導電性キャップは、第２外部端子が接続される第２接続領域を有する。端子板６０は、ケースの開口縁部との接合部位６３と第１接続領域との間に破断予定部６４を有する。破断予定部６４は、ケースの内圧が所定値を超えた場合に破断して、外周側の破断部６５と内周側の破断部６６とがケースの軸方向に離間する。これにより、電流遮断機能を有する電池を提供できる。

Description

電池
　本開示は、電池に関する。
　従来、充放電により繰り返し使用できる電池が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１の電池は、一端に開口を有する有底筒状のケースと、ケースに収容され、第１電極および第２電極を有する電極群と、ケースの開口を封口する封口体とを備える。ケースは、第１電極と電気的に接続され、封口体は、第２電極と電気的に接続される。
国際公開第２０１７／０９８６９０号
　ところで、電池は、異常（例えば、異常発熱など）によって、内部短絡を生じることがある。電池の内部短絡は、当該電池が組電池に組み込まれている場合に特に問題となる。そのため、異常時における内部短絡を阻止するための電流遮断機能、すなわち一方の端子（例えば、ケース）と他方の端子（例えば、封口体）との間の電流経路を遮断する機能を有する電池が望まれる。このような状況において、本開示は、電流遮断機能を有する電池を提供することを目的の１つとする。
　本開示に係る一局面は、電池に関する。当該電池は、一端に開口を有する有底筒状のケースと、前記ケースに収容され、第１電極および第２電極を有する電極群と、導電性キャップを有し、前記開口を封口する封口ユニットと、前記ケースの開口縁部に接合され、前記ケースの径方向内側に延びる端子板と、前記導電性キャップと前記端子板とを電気的に絶縁する絶縁板と、を備え、前記ケースおよび前記端子板は、前記第１電極と電気的に接続され、前記導電性キャップは、前記第２電極と電気的に接続され、前記端子板は、第１外部端子が接続されるように構成された第１接続領域を有し、前記導電性キャップは、第２外部端子が接続されるように構成された第２接続領域を有し、前記端子板は、前記ケースの前記開口縁部との接合部位と前記第１接続領域との間に設けられた破断予定部を有し、前記破断予定部は、前記ケースの内圧が所定値を超えた場合に破断して、外周側の破断部と内周側の破断部とが前記ケースの軸方向に離間するように構成される。
　本開示によれば、電流遮断機能を有する電池が得られる。
　本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本願の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。
本開示に係る電池の一例を模式的に示す断面図である。 図１の電池の要部を示す拡大断面図である。 本開示に係る電池の電流遮断機能を説明するための概念図である。
　本開示に係る電池の実施形態について例を挙げて以下に説明する。しかしながら、本開示は以下に説明する例に限定されない。以下の説明では、具体的な数値や材料を例示する場合があるが、本開示の効果が得られる限り、他の数値や材料を適用してもよい。
　本開示に係る電池は、リチウム一次電池などの一次電池であってもよいし、アルカリ蓄電池（ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池など）、リチウムイオン二次電池、リチウム金属二次電池などの二次電池であってもよい。本開示では、二次電池の範疇に、正極と負極の少なくとも一方がファラデー反応により容量を発現する電極である蓄電デバイス（例えば、リチウムイオンキャパシタ）も含める。
　本開示に係る電池は、ケースと、電極群と、封口ユニットと、端子板と、絶縁板とを備える。なお、電池の種類は、上述のとおり特に限定されないが、以下では主にリチウムイオン二次電池の場合を例にして説明する。
　ケースは、一端に開口を有する有底筒状に形成される。ケースは、有底円筒状または有底角筒状であってもよい。ケースは、導電体（例えば、鉄を主成分とする金属、またはアルミニウムを主成分とする金属）で構成されてもよい。
　電極群は、ケースに収容され、第１電極および第２電極を有する。電極群は、第１電極および第２電極を、セパレータを介して巻回してなる巻回型の電極群であってもよい。電極群の外形は、例えば、円柱状または角柱状であってもよい。第１電極および第２電極の一方は正極であり、第１電極および第２電極の他方は負極である。
　第１電極は、長尺シート状の第１集電体と、第１集電体の表面に形成された第１活物質層とを有してもよい。第１電極がリチウムイオン二次電池の負極である場合、第１集電体は、銅箔または銅合金箔で構成されてもよい。第１電極がリチウムイオン二次電池の負極である場合、第１活物質層は、負極活物質（炭素質材料、ケイ素含有材料など）、導電剤、および結着剤などを含んでもよい。なお、第１活物質層が設けられなくてもよい。
　第２電極は、長尺シート状の第２集電体と、第２集電体の表面に形成された第２活物質層とを有してもよい。第２電極がリチウムイオン二次電池の正極である場合、第２集電体は、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔で構成されてもよい。第２電極がリチウムイオン二次電池の正極である場合、第２活物質層は、正極活物質（例えば、リチウム含有遷移金属酸化物）、導電剤、および結着剤などを含んでもよい。
　セパレータは、イオン透過性および絶縁性を有する多孔性シートで構成されてもよい。多孔性シートとしては、例えば、微多孔を有する薄膜、織布、不織布などが挙げられる。
　封口ユニットは、導電性キャップを有し、ケースの開口を封口する。導電性キャップは、ケースの外部に露出していてもよい。導電性キャップは、金属で構成されてもよい。導電性キャップは、例えば、円板状または角板状であってもよい。封口ユニットは、導電性キャップよりも電極群側に設けられ、導電性キャップと接合された集電板と、導電性キャップおよび集電板とケースの開口部との間に介在するガスケットとをさらに有してもよい。集電板は、金属で構成されてもよい。ガスケットは、絶縁性樹脂（例えば、ポリプロピレン）で構成されてもよい。
　端子板は、ケースの開口縁部に接合され、ケースの径方向内側に延びている。端子板は、ケースの外部に露出していてもよい。端子板は、金属で構成されてもよい。端子板は、例えば、円形リング状または角形リング状であってもよい。端子板は、ケースの開口縁部に溶接により接合されてもよい。
　絶縁板は、導電性キャップと端子板とを電気的に絶縁する。絶縁板は、導電性キャップと端子板との間に配置されてもよい。絶縁板は、例えば、円形リング状または角形リング状であってもよい。絶縁板は、ガスケットよりも融点の高い絶縁性樹脂で構成されてもよい。
　上記ケースおよび上記端子板は、電極群の第１電極と電気的に接続される。よって、ケースおよび端子板は、電池の一方の外部端子として機能する。
　上記導電性キャップは、電極群の第２電極と電気的に接続される。よって、導電性キャップは、電池の他方の外部端子として機能する。
　端子板は、第１外部端子（例えば、第１バスバー）が接続されるように構成された第１接続領域を有する。第１接続領域は、ケースの軸方向において、ガスケットと重ならない領域であってもよい。第１外部端子は、端子板に対して溶接により接続されてもよい。
　導電性キャップは、第２外部端子（例えば、第２バスバー）が接続されるように構成された第２接続領域を有する。第２外部端子の極性は、第１外部端子の極性と異なってもよい。第２接続領域は、導電性キャップの中央領域であってもよい。第２外部端子は、導電性キャップに対して溶接により接続されてもよい。
　このように、本開示に係る電池は、第１外部端子が接続される端子板と、端子板に接続されたケースと、これらが電気的に接続された第１電極とが、一方の極性（例えば、負極性）を有すると共に、第２外部端子が接続される導電性キャップと、導電性キャップが電気的に接続された第２電極とが、他方の極性（例えば、正極性）を有する。この電池において、例えばケースと導電性キャップとが導通する内部短絡が生じると、それにより第１外部端子と第２外部端子が電気的に短絡するおそれがある。
　これに対し、本開示に係る端子板は、ケースの開口縁部との接合部位と第１接続領域との間に設けられた破断予定部を有する。破断予定部は、ケースの内圧が所定値を超えた場合に破断して、外周側の破断部と内周側の破断部とがケースの軸方向に離間するように構成される。このような破断が生じると、第１外部端子が接続される第１接続領域（内周側の破断部に含まれる。）と、当該接合部位（外周側の破断部に含まれる。）で端子板と電気的に導通したケースとが互いに電気的に絶縁される。後者のケースは、上述の内部短絡により、第２外部端子が接続される導電性キャップと導通するが、かかる電気的絶縁のために、第１外部端子と第２外部端子とが互いに電気的に絶縁される。つまり、本開示に係る破断予定部が破断することで、第１外部端子と第２外部端子との間の電流経路を遮断することができる。
　破断予定部は、端子板に形成された第１薄肉部であってもよい。第１薄肉部は、端子板において最も薄い部位であってもよい。第１薄肉部は、端子板に溝あるいはノッチを設けることで形成されてもよい。このような第１薄肉部は、端子板に外力が加わった場合に応力集中が生じて破断しやすい。よって、本開示に係る電池の電流遮断機能の信頼性を高めることができる。
　端子板は、ケースの径方向において厚さが第１厚さから第２厚さに変化する移行部を有してもよい。第１薄肉部は、移行部もしくはその近傍に配置されてもよい。このような移行部には、端子板に外力が加わった場合に応力集中が生じる。そのように応力集中が生じる移行部もしくはその近傍に第１薄肉部を配置することで、第１薄肉部をより一層破断しやすくすることができる。第１厚さは、第１薄肉部の厚さよりも大きく、かつ第２厚さよりも小さくてもよい。なお、第１薄肉部が移行部に配置されるとは、第１薄肉部のうち最も薄い部位と移行部とが、ケースの軸方向において互いに重なることをいう。一方、第１薄肉部が移行部の近傍に配置されるとは、第１薄肉部のうち最も薄い部位と移行部とが、ケースの径方向において０ｍｍを超えかつ０．５ｍｍ以下の範囲内に含まれることをいう。
　第１薄肉部は、ケースの周方向において、端子板に全周にわたって形成されてもよい。第１薄肉部の厚さは、全周にわたって同じであってもよいし、部分的に異なってもよい。なお、第１薄肉部は、ケースの周方向において、端子板に間欠的に複数形成されてもよい。
　絶縁板は、２５℃における線膨張係数が２．０×１０-5／Ｋ以上の熱膨張材料（例えば、ポリフェニレンサルファイド、四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンの共重合体など）で構成されてもよい。絶縁板は、ケースの軸方向において、端子板のうち破断予定部よりも内周側の領域と重なるように配置されてもよい。この場合、電池の発熱時に絶縁板が膨張し、膨張する絶縁板によって端子板の一部が押し上げられる。そのような押上げにより、破断予定部の破断を促進することができる。
　導電性キャップは、周囲よりも薄く形成された第２薄肉部を有してもよい。ケースの径方向において、第２薄肉部の最内周部と最外周部との中央は、絶縁板の最内周部と最外周部との中央よりも外周寄りに位置してもよい。ケースの径方向において、第２薄肉部の最内周部と最外周部との中央は、端子板の破断予定部よりも内周寄りに位置してもよい。第２薄肉部は、電池の内圧上昇時に応力集中が生じるため、導電性キャップの中で変形しやすい。そして、第２薄肉部において変形する導電性キャップによって端子板の一部が押し上げられる。そのような押上げにより、破断予定部の破断を促進することができる。
　以上のように、本開示によれば、端子板に破断予定部を設けることで、電流遮断機能を有する電池を提供することができる。さらに、本開示によれば、そのような電池を複数備えた組電池において、一部の電池で内部短絡が生じた際の出力低下を抑制することができる。
　以下では、本開示に係る電池の一例について、図面を参照して具体的に説明する。以下で説明する一例の電池の構成要素には、上述した構成要素を適用できる。以下で説明する一例の電池の構成要素は、上述した記載に基づいて変更できる。また、以下で説明する事項を、上記の実施形態に適用してもよい。以下で説明する一例の電池の構成要素のうち、本開示に係る電池に必須ではない構成要素は省略してもよい。なお、以下で示す図は模式的なものであり、実際の部材の形状や数を正確に反映するものではない。
　本実施形態の電池１０は、リチウムイオン二次電池として構成されるが、これに限られるものではない。電池１０は、図１に示すように、ケース２０と、電極群３０と、封口ユニット５０と、端子板６０と、絶縁板７０とを備える。
　ケース２０は、一端（図１における上端）に開口を有する有底筒状に形成され、円筒状に形成された側壁部２１と、円板状の底部２３とを有する。側壁部２１における開口近傍の領域には、封口ユニット５０を固定するかしめ部２２が形成される。本実施形態のケース２０は、鉄を主成分とする金属で構成されるが、これに限られるものではない。
　電極群３０は、ケース２０に収容され、負極および正極を有する。電極群３０は、負極および正極を、セパレータを介して巻回してなる巻回型の電極群である。電極群３０の外形は、円柱状である。負極は、ケース２０の底部２３に電気的に接続され、正極は、正極リード４１を介して封口ユニット５０の集電板５４（後述）に電気的に接続される。負極は、第１電極の一例であり、正極は、第２電極の一例である。
　封口ユニット５０は、ケース２０の開口を封口する。封口ユニット５０は、導電性キャップ５１と、集電板５４と、ガスケット５５とを有する。導電性キャップ５１は、金属で構成され、ケース２０の外部に露出する。集電板５４は、金属で構成されかつ導電性キャップ５１よりも電極群３０側（図１における下側）に設けられ、導電性キャップ５１と例えば溶接により接合される。上述のとおり、集電板５４は電極群３０の正極と電気的に接続されているため、集電板５４に接合された導電性キャップ５１は、外部正極端子として機能する。ガスケット５５は、絶縁性樹脂で構成され、導電性キャップ５１および集電板５４とケース２０のかしめ部２２との間に介在する。
　電極群３０と封口ユニット５０との間には、第１絶縁板８１および第２絶縁板８２が設けられる。第１絶縁板８１は、第２絶縁板８２よりも電極群３０側（図１における下側）に配置される。第１絶縁板８１は、電極群３０と正極リード４１との間に介在して、電極群３０の負極と正極リード４１との接触を阻止する。第２絶縁板８２は、ケース２０と正極リード４１との間に介在して、ケース２０と正極リード４１との接触を阻止する。
　端子板６０は、ケース２０の開口縁部に溶接により接合され、ケース２０の径方向内側に延びている。端子板６０は、金属で構成され、ケース２０の外部に露出する。端子板６０は、円形リング状に形成されている。上述のとおり、ケース２０は電極群３０の負極と電気的に接続されているため、ケース２０とこれに接合された端子板６０とは、外部負極端子として機能する。
　絶縁板７０は、導電性キャップ５１と端子板６０との間に配置され、両者を電気的に絶縁する。絶縁板７０は、概ね円形リング状に形成されている。絶縁板７０は、ガスケット５５よりも融点の高い絶縁性樹脂で構成される。また、絶縁板７０は、２５℃における線膨張係数が２．０×１０-5／Ｋ以上の熱膨張材料で構成される。絶縁板７０の外周側の端部は、ガスケット５５に接触しているが、これに限られるものではない。
　図１および図２に示すように、上記端子板６０は、第１外部端子１０１（例えば、第１バスバー）が接続されるように構成された第１接続領域６１を有する。第１接続領域６１の厚さ（図２における上下方向長さ）は、例えば、０．５ｍｍ以上、０．６ｍｍ以下であってもよい。端子板６０は、ケース２０の径方向において厚さが第１厚さ（例えば、約０．３ｍｍ）から第２厚さ（例えば、約０．４ｍｍ）に変化する移行部６２を有する。本実施形態の移行部６２では、端子板６０の厚さがステップ状に変化するが、これに限られるものではない。
　上記導電性キャップ５１は、第２外部端子１０２（例えば、第１バスバーと極性の異なる第２バスバー）が接続されるように構成された第２接続領域５２を有する。第２接続領域５２は、例えば、導電性キャップ５１のうち絶縁板７０の開口から露出する領域であってもよい。導電性キャップ５１は、周囲よりも薄く形成された第２薄肉部５３を有する。ケース２０の径方向において、第２薄肉部５３の最内周部と最外周部との中央（一点鎖線Ｃ１で示す。）は、絶縁板７０の最内周部と最外周部との中央（一点鎖線Ｃ２で示す。）よりも外周寄りに位置する。
　端子板６０は、ケース２０の開口縁部との接合部位６３と第１接続領域６１との間に設けられた第１薄肉部６４を有する。第１薄肉部６４は、移行部６２の近傍（この例では、移行部よりもやや外周寄り）に設けられる。第１薄肉部６４は、絶縁板７０の外周側端部よりも外周寄りに設けられる。第１薄肉部６４は、第２薄肉部５３の外周側端部よりも外周寄りに設けられる。第１薄肉部６４は、ケース２０の周方向において、端子板６０に全周にわたって形成されている。第１薄肉部６４は、図３に示すように、ケース２０の内圧が所定値を超えた場合に破断して、外周側の破断部６５と内周側の破断部６６とがケース２０の軸方向に離間するように構成される。ここで、ケース２０の内圧が高まる際にケース２０内で熱が発生している場合、熱膨張材料で構成された絶縁板７０が膨張して、端子板６０のうち内周側の破断部６６に対応する部分が押し上げられ、それにより当該破断が促進される。また、同様の場合、導電性キャップ５１の第２薄肉部５３がケース２０の外方に向かって大きく変形して、端子板６０のうち内周側の破断部６６に対応する部分が押し上げられ、それにより当該破断が促進される。第１薄肉部６４は、破断予定部の一例である。
　《付記》
　以上の実施形態の記載により、下記の技術が開示される。
　（技術１）
　一端に開口を有する有底筒状のケースと、
　前記ケースに収容され、第１電極および第２電極を有する電極群と、
　導電性キャップを有し、前記開口を封口する封口ユニットと、
　前記ケースの開口縁部に接合され、前記ケースの径方向内側に延びる端子板と、
　前記導電性キャップと前記端子板とを電気的に絶縁する絶縁板と、
を備え、
　前記ケースおよび前記端子板は、前記第１電極と電気的に接続され、
　前記導電性キャップは、前記第２電極と電気的に接続され、
　前記端子板は、第１外部端子が接続されるように構成された第１接続領域を有し、
　前記導電性キャップは、第２外部端子が接続されるように構成された第２接続領域を有し、
　前記端子板は、前記ケースの前記開口縁部との接合部位と前記第１接続領域との間に設けられた破断予定部を有し、
　前記破断予定部は、前記ケースの内圧が所定値を超えた場合に破断して、外周側の破断部と内周側の破断部とが前記ケースの軸方向に離間するように構成される、電池。
　（技術２）
　前記破断予定部は、前記端子板に形成された第１薄肉部である、技術１に記載の電池。
　（技術３）
　前記端子板は、前記ケースの径方向において厚さが第１厚さから第２厚さに変化する移行部を有し、
　前記第１薄肉部は、前記移行部もしくはその近傍に配置される、技術２に記載の電池。
　（技術４）
　前記第１薄肉部は、前記ケースの周方向において、前記端子板に全周にわたって形成される、技術２または３に記載の電池。
　（技術５）
　前記絶縁板は、２５℃における線膨張係数が２．０×１０-5／Ｋ以上の熱膨張材料で構成される、技術１～４のいずれか１つに記載の電池。
　（技術６）
　前記導電性キャップは、周囲よりも薄く形成された第２薄肉部を有し、
　前記ケースの径方向において、前記第２薄肉部の最内周部と最外周部との中央は、前記絶縁板の最内周部と最外周部との中央よりも外周寄りに位置する、技術１～５のいずれか１つに記載の電池。
　本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。
　本開示は、電池に利用できる。
１０：電池
　２０：ケース
　　２１：側壁部
　　　２２：かしめ部
　　２３：底部
　３０：電極群
　４１：正極リード
　５０：封口ユニット
　　５１：導電性キャップ
　　　５２：第２接続領域
　　　５３：第２薄肉部
　　５４：集電板
　　５５：ガスケット
　６０：端子板
　　６１：第１接続領域
　　６２：移行部
　　６３：接合部位
　　６４：第１薄肉部（破断予定部）
　　６５：外周側の破断部
　　６６：内周側の破断部
　７０：絶縁板
　８１：第１絶縁板
　８２：第２絶縁板
１０１：第１外部端子
１０２：第２外部端子
 

Claims (6)

  1. 　一端に開口を有する有底筒状のケースと、
    　前記ケースに収容され、第１電極および第２電極を有する電極群と、
    　導電性キャップを有し、前記開口を封口する封口ユニットと、
    　前記ケースの開口縁部に接合され、前記ケースの径方向内側に延びる端子板と、
    　前記導電性キャップと前記端子板とを電気的に絶縁する絶縁板と、
    を備え、
    　前記ケースおよび前記端子板は、前記第１電極と電気的に接続され、
    　前記導電性キャップは、前記第２電極と電気的に接続され、
    　前記端子板は、第１外部端子が接続されるように構成された第１接続領域を有し、
    　前記導電性キャップは、第２外部端子が接続されるように構成された第２接続領域を有し、
    　前記端子板は、前記ケースの前記開口縁部との接合部位と前記第１接続領域との間に設けられた破断予定部を有し、
    　前記破断予定部は、前記ケースの内圧が所定値を超えた場合に破断して、外周側の破断部と内周側の破断部とが前記ケースの軸方向に離間するように構成される、電池。
  2. 　前記破断予定部は、前記端子板に形成された第１薄肉部である、請求項１に記載の電池。
  3. 　前記端子板は、前記ケースの径方向において厚さが第１厚さから第２厚さに変化する移行部を有し、
    　前記第１薄肉部は、前記移行部もしくはその近傍に配置される、請求項２に記載の電池。
  4. 　前記第１薄肉部は、前記ケースの周方向において、前記端子板に全周にわたって形成される、請求項２または３に記載の電池。
  5. 　前記絶縁板は、２５℃における線膨張係数が２．０×１０-5／Ｋ以上の熱膨張材料で構成される、請求項１～３のいずれか１項に記載の電池。
  6. 　前記導電性キャップは、周囲よりも薄く形成された第２薄肉部を有し、
    　前記ケースの径方向において、前記第２薄肉部の最内周部と最外周部との中央は、前記絶縁板の最内周部と最外周部との中央よりも外周寄りに位置する、請求項１～３のいずれか１項に記載の電池。
     
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