特許 6119368 角形二次電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6119368

(24)【登録日】2017年4月7日

(45)【発行日】2017年4月26日

(54)【発明の名称】角形二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/34 20060101AFI20170417BHJP

   H01M 2/06 20060101ALI20170417BHJP

   H01M 2/26 20060101ALI20170417BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/34 A

   H01M2/06 A

   H01M2/26 A

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-68516(P2013-68516)

(22)【出願日】2013年3月28日

(65)【公開番号】特開2014-192106(P2014-192106A)

(43)【公開日】2014年10月6日

【審査請求日】2015年12月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001889

【氏名又は名称】三洋電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104732

【弁理士】

【氏名又は名称】徳田 佳昭

(74)【代理人】

【識別番号】100115554

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 幸一

(72)【発明者】

【氏名】樫村 亮

(72)【発明者】

【氏名】奥谷 英治

(72)【発明者】

【氏名】山内 康弘

【審査官】 守安 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１７５４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６６２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３０２７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３３５２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３２６３３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／３４

Ｈ０１Ｍ ２／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口を有する外装体と、
貫通孔を有し、前記外装体の開口を封止する封口体と、
正極板及び負極板を有し、前記外装体内に収容された電極体と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された集電体と、
前記集電体に電気的に接続され、前記封口体の貫通孔を貫通する端子部材と、
筒状部を有し、前記集電体及び前記端子部材に電気的に接続された導電部材と、
前記導電部材に接続され、電池内部の圧力が予め定めた所定値よりも大きくなると変形する反転板と、
第１の貫通孔を有し、前記反転板と前記集電体との間に配置された第１絶縁部材と、
を有し、前記反転板の変形に伴い前記電極体と前記端子部材の間の電気的接続が切断される角形二次電池であって、
前記反転板と前記集電体とが前記第１の貫通孔に対応する位置で接続されており、
前記導電部材の筒状部の前記電極体側の端部は前記反転板によって封止されており、
前記第１絶縁部材は固定部を有し、前記固定部は、前記第１絶縁部材の本体部から前記封口体側に伸びる第１領域と、前記第１領域に形成され、前記第１領域から前記導電部材側に突出した第２領域を有し、
前記固定部により前記第１絶縁部材は前記導電部材に固定されており、
前記固定部を上方（前記封口体側）から見たとき、前記第２領域における先端部の幅は、前記第２領域の根本部の幅よりも小さい角形二次電池。

【請求項2】

前記第１絶縁部材は、複数個の前記固定部を有する請求項１に記載の角形二次電池。

【請求項3】

前記第１絶縁部材は、前記集電体に固定されている請求項１又は２に記載の角形二次電池。

【請求項4】

前記集電体は開孔又は切り欠き部を有し、
前記第１絶縁部材は突起部を有し、
前記第１絶縁部材の突起部が、前記集電体の開孔又は切り欠きに接続されることにより
前記第１絶縁部材が前記集電体に固定されている請求項３に記載の角形二次電池。

【請求項5】

前記第１絶縁部材の突起部が前記集電体の開孔又は切り欠き部を貫通し、
前記第１絶縁部材の突起部の先端には、前記第１絶縁部材の突起部において前記集電体の開孔又は切り欠き部の内部に位置する部分よりも径が大きい拡径部が形成されている請求項４に記載の角形二次電池。

【請求項6】

前記封口体と前記導電部材の間には第２絶縁部材が配置され、
前記第１絶縁部材と前記第２絶縁部材は固定されている請求項１〜５のいずれかに記載の角形二次電池。

【請求項7】

前記固定部は、前記導電部材に設けられたフランジ部又は凹部に固定されている請求項１〜６のいずれかに記載の角形二次電池。

【請求項8】

前記固定部を側方から見たとき、前記第２領域における先端部の厚みは、前記第２領域の根本部の厚みよりも小さい請求項１〜７のいずれかに記載の角形二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電流遮断機構を備えた角形二次電池に関する。

【背景技術】

【0002】

電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ、ＰＨＥＶ）等の車載用の駆動電源に用いられる二次電池の開発が行われている。車載用の駆動電源には、高容量及び高出力特性が要求されるので、多数の電池を直列ないし並列に接続して使用される。これらの電池としては、スペース効率の点から角形二次電池が汎用されている。

【0003】

このような用途に使用される電池は、特に非水電解質二次電池を用いる場合においては、携帯用の小型機器に用いる二次電池と比較して格段に高い安全性が要求されている。そのため、上記のような用途に使用される二次電池においては、下記特許文献１〜３に示されているように、電池外装体内の圧力が高まったときに内圧を開放するガス排出弁を設けるだけでなく、電極体と端子部材の間の電気的接続を切断する電流遮断機構が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８− ６６２５４号公報

【特許文献2】特開２００８− ６６２５５号公報

【特許文献3】特開２０１０−２１２０３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１〜３に開示されている発明によれば、電流遮断機構を備えているので安全性が高く、信頼性の高い角形二次電池が得られる。しかしながら、振動・落下等により電池に衝撃が加わった場合、電流遮断機構を構成する部品間の接続部等が損傷する虞がある。

【0006】

本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するものであり、電極体と端子部材の間に電流遮断機構を備えた角形二次電池において、振動・落下等により電池に衝撃が加わっても電流遮断機構が損傷し難く、信頼性の高い角形二次電池を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様の角形二次電池は、
開口を有する外装体と、
貫通孔を有し、前記外装体の開口を封止する封口体と、
正極板及び負極板を有し、前記外装体内に収容された電極体と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続された集電体と、
前記集電体に電気的に接続され、前記封口体の貫通孔を貫通する端子部材と、
筒状部を有し、前記集電体及び前記端子部材に電気的に接続された導電部材と、
前記導電部材に接続され、電池内部の圧力が予め定めた所定値よりも大きくなると変形する反転板と、
第１の貫通孔を有し、前記反転板と前記集電体との間に配置された第１絶縁部材と、
を有し、前記反転板の変形に伴い前記電極体と前記端子部材の間の電気的接続が切断される角形二次電池であって、
前記反転板と前記集電体とが前記第１の貫通孔に対応する位置で接続されており、
前記導電部材の筒状部の前記電極体側の端部は前記反転板によって封止されており、
前記第１絶縁部材は固定部を有し、前記固定部は、前記第１絶縁部材の本体部から前記封口体側に伸びる第１領域と、前記第１領域に形成され、前記第１領域から前記導電部材側に突出した第２領域を有し、
前記固定部により前記第１絶縁部材は前記導電部材に固定されており、
前記固定部を上方（前記封口体側）から見たとき、前記第２領域における先端部の幅は、前記第２領域の根本部の幅よりも小さい。

【0008】

本発明の一態様の角形二次電池においては、筒状部を有する導電部材、反転板、第１の絶縁部材、及び集電体により、圧力感応式電流遮断機構を形成している。すなわち、外装体内部の圧力が増大すると反転板が変形し、集電体と反転板との間の接続部、集電体に設けた薄肉部や溝部等の脆弱部、又は反転板に設けた薄肉部や溝部等の脆弱部が破断するため、電極体と端子部材の間の電気的接続が切断される。これにより、信頼性が高い角形二次電池が得られる。なお、電流遮断機構は、正極側及び負極側の少なくとも一方に設けられていればよい。

【0009】

しかも、本発明の一態様の角形二次電池においては、第１絶縁部材と導電部材とが固定されているため、電池に振動・落下等により衝撃が加わっても、集電体と反転板との間の接続部にストレスが掛かり難くなっており、集電体との間の接続部等の破損が抑制される。これにより、角形二次電池に衝撃が加わっても、電流遮断機構が破損し難い、信頼性の高い角形二次電池が得られる。なお、導電部材における、第１絶縁部材の固定部と固定される位置は特に限定されない。導電部材における、第１絶縁部材の固定部と固定される位置は、導電部材の外面側とすることが好ましい。また、導電部材に設けたフランジ部又は凹部に第１絶縁部材の固定部を固定することが更に好ましい。

【0010】

ここで、電池の製造段階において第１絶縁部材を導電部材に固定する際、固定部が損傷
することを防止するため、慎重に第１絶縁部材を導電部材に装着する必要があった。このため、製造に時間が掛かり製造効率の低下に繋がる虞があった。そこで、発明者らが鋭意検討を行ったところ、固定部の形状を改良することにより、この課題を解決できることを見出した。本発明の一態様の角形二次電池においては、固定部の第２領域における先端部の幅を、第２領域の根本部の幅よりも小さくすることにより、製造効率を向上できる。さらに、第１絶縁部材を導電部材に装着する際に固定部に余計な負荷が掛からないため、固定部の耐久性の低下を防止できる。したがって、電池使用時においても電流遮断機構の損傷を防止できる。更に、固定部を側方から見たとき第２領域における先端部の厚みは、第２領域の根本部の厚みよりも小さいことが好ましい。

【0011】

なお、固定部は少なくとも一つ設けられていればよいが、複数個設けられていることがより好ましい。但し、固定部が複数個設けられている場合、複数個の固定部の全てにおいて、第２領域の先端部の幅が第２領域の根本部の幅よりも小さい必要はない。

【0012】

本発明の一態様の角形二次電池においては、前記第１絶縁部材は、前記集電体に固定されていることが好ましい。これにより、電池に衝撃が加わって電極体が外装体内で移動して集電体が引っ張られるように力が加わっても、集電体と反転板の接続部にストレスがより掛かり難くなり、更に信頼性の高い角形二次電池となる。

【0013】

第１絶縁部材と集電体の固定方法は特に限定されない。特に好ましい構成としては、集電体に設けた開孔又は切り欠き部に、第１絶縁部材の突起部を接続する構成が好ましい。更に好ましくは、第１絶縁部材に設けた突起部を、集電体に設けた開孔又は切り欠き部に挿入し、突起部の先端を加熱ないし押圧して拡径させることにより第１絶縁部材と集電体を接続することが好ましい。他の構成としては、第１絶縁部材に爪部を設け、集電体の端部に爪部を引っ掛けるようにして固定することもできる。また、第１絶縁部材に集電体を
受け入れる集電体受け入れ部を設け、この集電体受け入れ部内に集電体を配置する構成とすることもできる。

【0014】

本発明の一態様の角形二次電池においては、前記封口体と前記導電部材の間には第２絶縁部材が配置され、前記第１絶縁部材と前記第２絶縁部材は固定されていることが好ましい。これにより、電池に衝撃が加わっても集電体と反転板との間の接続部にストレスがより掛かり難くなり、更に信頼性の高い角形二次電池となる。第１絶縁部材と第２絶縁部材の固定方法は特に限定されない。好ましい構成としては、第２絶縁部材に突出部を有する接続部を設け、この突出部を第１絶縁部材の接続部に設けた貫通孔に嵌合する構成が考えられる。また、第１絶縁部材に突出部を有する接続部を設け、この突出部を第２絶縁部材に設けた接続部の貫通孔に嵌合することもできる。なお、本発明の一態様の角形二次電池において、端子部材及び筒状部を有する導電部材が封口体と電気的に接続されている構成とすることもできる。但し、端子部材及び筒状部を有する導電部材は、封口体と電気的に絶縁されていることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１Ａは一実施形態にかかる角形二次電池の断面図であり、図１Ｂは図１ＡのＩＢ−ＩＢ線に沿った断面図であり、図１Ｃは図１ＡのＩＣ−ＩＣ線に沿った断面図である。

【図2】図１に示した角形二次電池の正極側に設けた電流遮断機構の封口体短辺方向の断面図である。

【図3】図１に示した角形二次電池の正極側に設けた電流遮断機構の封口体長辺方向の断面図である。

【図4】図４Ａは図１に示した角形二次電池の正極集電体を展開した状態の正面図であり、図４Ｂは側面図である。

【図5】図５Ａは第１絶縁部材の上面図であり、図５Ｂは第１絶縁部材の下面図であり、図５Ｃは第１絶縁部材の側面図であり、図５Ｄは図５ＡのＶＤ−ＶＤ線に沿った断面図である。

【図6】図６Ａは図５ＡにおけるＸ部分の拡大図であり、図６Ｂは図６ＡにおけるＶＩＢ−ＶＩＢ線に沿った断面図であり、図６Ｃは図６Ａにおいて固定部をＹ方向から見た図である。

【図7】封口体側から見た導電部材と第１絶縁部材との位置関係を示す平面図である。

【図8】図１に示した角形二次電池の正極側に設けた電流遮断機構の図５ＡのＶＤ−ＶＤ線に対応する部分の断面図である。

【図9】図７のＺ部分の拡大図である。

【図10】第１絶縁部材の固定部の変形例である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に本発明の一実施形態に係る角形二次電池を図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す角形二次電池は、本発明の一実施形態の技術思想を理解するための角形二次電池を例示するものであって、本発明をこの角形二次電池に特定することを意図するものではない。本発明の一実施形態は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。

【0017】

［実施形態］
最初に、本実施形態の角形二次電池１０を図１を用いて説明する。本実施形態の角形二次電池１０は、正極板と負極板とがセパレータ（何れも図示省略）を介して巻回された偏平状の巻回電極体１１を有している。正極板は、アルミニウム箔からなる正極芯体の両面に正極活物質合剤を塗布し、乾燥及び圧延した後、アルミニウム箔が一方の端部に長手方
向に沿って帯状に露出するようにスリットすることにより作製されている。また、負極板は、銅箔からなる負極芯体の両面に負極活物質合剤を塗布し、乾燥及び圧延した後、銅箔が一方の端部に長手方向に沿って帯状に露出するようにスリットすることによって作製されている。

【0018】

そして、上述のようにして得られた正極板及び負極板を、正極板の正極芯体露出部と負極板の負極芯体露出部とがそれぞれ対向する電極と重ならない領域を有するようにずらして、ポリエチレン製微多孔質セパレータを介して巻回することで、巻回軸方向の一方の端には複数枚重なった正極芯体露出部１４を備え、他方の端には複数枚重なった負極芯体露出部１５を備えた偏平状の巻回電極体１１が作製されている。

【0019】

複数枚の正極芯体露出部１４は積層されて正極集電体１６を介して正極端子部材１７に電気的に接続され、同じく複数枚の負極芯体露出部１５は積層されて負極集電体１８を介して負極端子部材１９に電気的に接続されている。また、正極端子部材１７、負極外部端子１９はそれぞれ絶縁部材２０、２１を介して封口体１３に固定されている。この実施形態の角形二次電池１０では、正極板と正極端子部材１７の間、あるいは負極板と負極端子部材１９の間に感圧式の電流遮断機構が介在されているが、この電流遮断機構の具体的な構成については後述する。

【0020】

実施形態の角形二次電池１０は、上述のようにして作製された偏平状の巻回電極体１１の封口体１３側を除く周囲に絶縁性の樹脂シート２３を介在させて角形の電池外装体１２内に挿入した後、封口体１３を電池外装体１２の開口部にレーザ溶接し、その後、電解液注液孔２２ａから非水電解液を注液し、この電解液注液孔２２ａを密閉することにより作製されている。なお、封口体１３には、電流遮断機構の作動圧よりも高いガス圧が加わったときに開放されるガス排出弁２２ｂが設けられている。

【0021】

なお、偏平状の巻回電極体１１は、正極板側では、積層された複数枚の正極芯体露出部１４が２分割されて、その間に２個の正極用中間導電部材２４が挟まれている。同じく負極板側では、積層された複数枚の負極芯体露出部１５が２分割されてその間に２個の負極用中間導電部材２５が挟まれている。これらの２個の正極用中間導電部材２４及び２個の負極用中間導電部材２５はそれぞれ１個の樹脂材料からなる絶縁性中間部材２４ｐ、２５ｐに保持されている。

【0022】

そして、正極用中間導電部材２４の両側に位置する正極芯体露出部１４の最外側の両側の表面にはそれぞれ正極集電体１６が配置されており、負極用中間導電部材２５の両側に位置する負極芯体露出部１５の最外側の両側の表面にはそれぞれ負極集電体１８が配置されている。なお、正極用中間導電部材２４は正極芯体と同じ材料であるアルミニウム製であり、負極用中間導電部材２５は負極芯体と同じ材料である銅製である。これらの正極集電体１６と正極芯体露出部１４との間及び正極芯体露出部１４と正極用中間導電部材２４との間は共に抵抗溶接されており、また、負極集電体１８と負極芯体露出部１５との間及び負極芯体露出部１５と負極用中間導電部材２５との間は共に抵抗溶接によって接続されている。

【0023】

次に、電流遮断機構について説明するが、この電流遮断機構は、正極側にのみ設けても、負極側にのみ設けても、さらには正極側及び負極側の両方に設けてもよい。以下では正極側にのみ設けるものとして、図２〜図９を参照しながら説明する。

【0024】

図１Ａ〜図１Ｃに示すように、巻回電極体１１の一方の側端面側に配置された複数の正極芯体露出部１４には正極集電体１６が接続されており、この正極集電体１６は正極端子部材１７に電気的に接続されている。この正極集電体１６は、展開した状態の正面図であ
る図４Ａ、同じく側面図である図４Ｂに示したように、封口体１３と平行に配置される第１領域１６ａと、この第１領域１６ａから互いに反対方向に延在されており、破線部分（境界部１６ｆ）で折り曲げられて正極芯体露出部１４に接続される一対の第２領域１６ｂを有している。この正極集電体１６は、厚さ０．８ｍｍのアルミニウム板を打ち抜きに
より作製したものを使用している。

【0025】

そして、正極集電体１６の第１領域１６ａには、中央部に接続部形成用孔１６ｃが形成され、この接続部形成用孔１６ｃの中心を通り、封口体１３の長辺方向に沿った中心線ｃ上であって、接続部形成用孔１６ｃの両側に第１開孔１６ｇ及び第２開孔１６ｈがそれぞれ形成され、この中心線ｃに垂直な方向の両側には第３開孔１６ｊが２箇所に形成されている。なお、ここでは、第１開孔１６ｇ及び第２開孔１６ｈの径は同一とされ、２箇所の第３開孔１６ｊの径は、共に同一であり、第１開孔１６ｇ及び第２開孔１６ｈの径よりも小さく設定されている。また、第２領域１６ｂには正極芯体露出部１４の根元側と対向する側にリブ１６ｄが形成されている。第１領域１６ａの接続部形成用孔１６ｃの周囲部分は、環状に他の部分よりも厚さが薄くされた薄肉領域１６ｅとされている。

【0026】

正極端子部材１７は、図２及び図３に示したように、筒状部１７ａを備え、内部に貫通孔１７ｂが形成されている。そして、正極端子部材１７の筒状部１７ａは、ガスケット等の第３絶縁部材２０ａ、封口体１３及び第２絶縁部材２０ｂ及び筒状部３２ａを有する導電部材３２にそれぞれ形成された孔内に挿入され、その先端部１７ｃがカシメられて互いに一体に固定されている。ここで、第２絶縁部材２０ｂは、封口体１３と導電部材３２の間に配置される。なお、導電部材３２は、電極体１１側に筒状部３２ａが形成されており、封口体１３側は内径が狭められて正極端子部材１７の筒状部１７ａが挿入される開孔３２ｂを形成している。そして、正極端子部材１７の筒状部１７ａの先端部１７ｃは導電部材３２の開孔３２ｂの近傍でカシメられており、正極端子部材１７の筒状部１７ａの先端部１７ｃと導電部材３２の接続部はレーザ溶接されている。これにより、正極端子部材１７は、第３絶縁部材２０ａ及び第２絶縁部材２０ｂによって封口体１３とは電気的に絶縁された状態で、導電部材３２と電気的に接続された状態となっている。なお、第３絶縁部材２０ａと第２絶縁部材２０ｂとを一体物とすることもできる。

【0027】

また、導電部材３２の筒状部３２ａの電極体１１側の先端にはフランジ部３２ｃが形成されており、このフランジ部３２ｃの内面側には反転板３３の周囲が気密に溶接されて封止されている。反転板３３は、周囲から中心側に向かって電極体１１側に僅かに突出する形状、すなわち、封口体１３とは傾斜した配置関係となる形状とされている。この反転板３３は、アルミニウム等の導電性材料で形成されており、電池外装体１２内の圧力が高くなると電池の外部側に向かって変形する弁の機能を有するものである。そして、反転板３３の中心部には、正極集電体１６の第１領域１６ａが当接され、第１領域１６ａに形成されている薄肉領域１６ｅの接続部形成用孔１６ｃの内壁部分と反転板３３の表面とが複数箇所においてレーザ溶接されている。

【0028】

なお、正極集電体１６の第１領域１６ａと反転板３３との間には、第１の貫通孔３４ａを有する樹脂材料からなる第１絶縁部材３４が配置されている。この第１の貫通孔３４ａと対応する位置において正極集電体１６の第１領域１６ａと反転板３３が接続されている。
ここで、正極集電体１６と反転板３３の接続部の構成としては、第１の貫通孔３４ａの内部で正極集電体１６と反転板３３が接続されてもよい。また、反転板３３の一部が第１の貫通孔３４ａを貫通し、第１絶縁部材３４よりも電極体１１側で反転板３３と正極集電体１６が接続されてもよい。あるいは、正極集電体１６の一部が第１の貫通孔３４ａを貫通し、第１絶縁部材３４よりも封口体１３側で反転板３３と正極集電体１６とが接続されていてもよい。

【0029】

第１絶縁部材３４の第１の貫通孔３４ａの周囲には、正極集電体１６の第１領域１６ａの第１開孔１６ｇに対応する位置に第１突起部３４ｂが、第２開孔１６ｈに対応する位置に第２突起部３４ｃが、第３開孔１６ｊに対応する位置に第３突起部３４ｄが、それぞれ形成されている。

【0030】

第１絶縁部材３４の第１〜３突起部３４ｂ〜３４ｄをそれぞれ正極集電体１６の第１領域１６ａに形成された第１〜３開孔１６ｇ〜１６ｊ内に挿入し、第１〜３突起部３４ｂ〜３４ｄの先端部を加熱し拡径することにより第１絶縁部材３４と正極集電体１６の第１領域１６ａが互いに固定されている。そのため、第１絶縁部材３４の第１〜３突起部３４ｂ〜３４ｄはそれぞれに形成された拡径部によって正極集電体１６の第１領域１６ａに形成された第１〜３開孔１６ｇ〜１６ｊから抜け止めされた状態となり、第１絶縁部材３４と正極集電体の第１領域１６ａとは強固に接続された状態となっている。これらの正極集電体１６の第１領域１６ａに形成された第１〜３開孔１６ｇ〜１６ｊと第１絶縁部材３４の第１〜３突起部３４ｂ〜３４ｄとによって、第１固定部３０ａ〜第３固定部３０ｃが形成されている。なお、第１絶縁部材３４と第２絶縁部材２０ｂとを係合により固定することが好ましい。固定方法は特に限定されないが、ここではラッチ固定により第１絶縁部材３４と第２絶縁部材２０ｂとを固定している。

【0031】

正極芯体露出部１４は、正極集電体１６の第２領域１６ｂ、正極集電体１６の第１領域１６ａ、反転板３３及び導電部材３２を介して正極外部端子１７と電気的に接続されている。また、ここでは、導電部材３２の筒状部３２ａ、反転板３３、第１絶縁部材３４及び正極集電体１６の第１領域１６ａに形成された薄肉領域１６ｅによって本実施形態の電流遮断機構３５が形成されている。すなわち、反転板３３は、電池外装体１２内の圧力が増加すると正極端子部材１７の貫通孔１７ｂ側に膨れるようになっており、反転板３３の中央部には正極集電体１６の第１領域１６ａの薄肉領域１６ｅが溶接されているため、電池外装体１２内の圧力が所定値を超えると正極集電体１６の第１領域１６ａが薄肉領域１６ｅの部分で破断するので、反転板３３と正極集電体１６の第１領域１６ａとの間の電気的接続が切断されるようになっている。

【0032】

なお、ここでは、第１領域１６ａの接続部形成用孔１６ｃの周囲部分に環状に他の部分よりも厚さが薄くされた薄肉領域１６ｅを形成した例を示したが、薄肉領域１６ｅに接続部形成用孔１６ｃを囲むように環状の溝を設けることがより好ましい。この溝は、環状に間欠的に形成してもよい。また、第１領域１６ａの接続部形成用孔１６ｃの周囲部分の厚さを他の部分と同じ厚さとして、環状ないし環状に間欠的に溝を形成することによって薄肉領域１６ｅを形成してもよい。なお、薄肉領域１６ｅ及び溝は必須の構成ではなく、薄肉領域１６ｅ及び溝を設けずに反転板３３と正極集電体１６の接続強度を調節し、反転板３３が変形した場合に反転板３３と正極集電体１６の接続が切断されるようにしてもよい。

【0033】

正極端子部材１７の貫通孔１７ｂは、電流遮断機構３５を構成する反転板３３の周囲が導電部材３２の筒状部３２ａに気密に溶接されているか否かの試験に用いられる。また、反転板３３と集電体１６を接続する際、電池外部側から貫通孔１７ｂを通じて導電部材３２の筒状部３２ａの内部に窒素ガスや空気等の気体を送り込み反転板３３を集電体１６に押し当てた状態で集電体１６と溶接することができる。このような方法で、反転板３３と集電体１６を溶接すると、溶接接続部を安定的に形成できると共に、電流遮断機構の作動圧をより安定させることができる。

【0034】

なお、電解液の注液時や洗浄時に電解液や洗浄水が貫通孔１７ｂ内に侵入することを防ぐため、上記の工程の後封止することが好ましい。そこで、実施形態の角形二次電池１０
では、正極端子部材１７に形成された貫通孔１７ｂは、ゴム製の端子栓３６によって封止されている。この端子栓３６は、上端部に頭部３６ａと、下端部に突出部３６ｂと、係止部３６ｃと、連結部３６ｄと、を備えている。端子栓３６の頭部３６ａの表面には、アルミニウム製の金属板３７が設けられている。なお、貫通孔１７ｂを封止する方法としては、金属板を貫通孔１７ｂの周囲に溶接接続するようにしてもよい。

【0035】

次に、実施形態の角形二次電池１０に用いる第１絶縁部材３４の具体的構成について、図５〜図９を用いて説明する。図５に示すように、第１絶縁部材３４には第１の貫通孔３４ａが形成されており、この第１の貫通孔３４ａと対応する位置で反転板３３と集電体１６が接続される。第１絶縁部材３４の上面には、図５Ａ及び図５Ｄに示すように、複数、ここでは４つの固定部３４ｆが第１の貫通孔３４ａを囲むように形成されている。図６に示すように、この固定部３４ｆが導電性部材３２のフランジ部３２ｃの外面側に当接するようにして、第１絶縁部材３４が導電性部材３２に装着される。また、第１絶縁部材３４の上面において第１絶縁部材３４の周縁にはリブ３４ｅが形成されている。このリブ３４ｅにより、第１絶縁部材３４の変形が抑制される。更に、固定部３４ｆと第１絶縁部材３４の周縁のリブ３４ｅの間に、リブ３４ｍが設けられていることが好ましい。

【0036】

第１絶縁部材３４の上面において幅方向の両端部には、それぞれ第２絶縁部材２０ｂに固定される接続部３４ｇが形成されている。この接続部３４ｇは、第１絶縁部材３４の本体部３４ｋから封口体１３側に伸びるように形成され、貫通孔３４ｈを有する。この貫通孔３４ｈに第２絶縁部材２０ｂの接続部に設けられた突出部が嵌合することにより第１絶縁部材３４と第２絶縁部材２０ｂが固定される。

【0037】

図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、第１絶縁部材３４の下面には、集電体１６に形成された第１開孔１６ｇ、第２開孔１６ｈ、及び第３開孔１６ｊにそれぞれ挿入される第１突起部３４ｂ〜第３突起部３４ｄが形成されている。第１突起部３４ｂ及び第１突起部３４ｃの先端面には凹部が設けられている。なお、図５Ｂ及び図５Ｃは、第１突起部３４ｂ〜第３突起部３４ｄの先端部を拡径する前の状態を示している。また、第１絶縁部材３４の下面において、第１絶縁部材３４の長手方向の両端側には薄肉部３４ｉが形成されている。

【0038】

固定部３４ｆは、図６に示すように第１絶縁部材３４の本体部３４ｋから封口体１３側に伸びる第１領域３４ｆ１と、この第１領域３４ｆ１に形成され、導電部材３２側に突出する第２領域３４ｆ２とを有している。ここで、第１領域３４ｆ１は、第２絶縁部材３４の本体部３４ｋに対して垂直方向に伸びるように設けられていることが好ましい。図７〜１０に示すように、この固定部３４ｆが導電性部材３２のフランジ部３２ｃの外面側に当接し、引っ掛け固定されるようにして、第１絶縁部材３４が導電性部材３２に装着される。これにより、第１絶縁部材３４と導電性部材３２が一体的に固定される。このような構成を備えていると、角形二次電池１０に振動・落下等により衝撃が加わっても電流遮断機構３５が破損し難くなる。更に、第１絶縁部材３４と集電体１６が固定されていると、角形二次電池１０に衝撃が加わり巻回電極体１１が移動するように力が加わっても、集電体１６と反転板３３の接続部等にストレスが掛かり難くなるため、より信頼性の高い角形二次電池が得られる。

【0039】

また、本実施形態の角形二次電池１０では、第２領域３４ｆ２の先端部（導電性部材３２側）の幅Ｗ１が、第２領域３４ｆ２の根本部（第１領域３４ｆ１との境界部分）の幅Ｗ２よりも小さくなっている。このため、第１絶縁部材３４を導電部材３２に装着する際、固定部３４ｆが損傷することを確実に防止できる。また、第１絶縁部材３４を導電部材３２に装着する際に固定部３４ｆに余計な負荷が掛からないため、固定部３４ｆの耐久性の低下を防止できるため、電池使用時においても電流遮断機構の損傷を防止できる。

【0040】

更に、第２領域３４ｆ２の先端部（導電性部材３２側）の厚みＴ１が、第２領域３４ｆ２の根本部（第１領域３４ｆ１との境界部分）の厚みＴ２よりも小さくなっている。ここで、第２領域３４ｆ２の上面は、第１絶縁部材３４の本体部３４ｋに対して傾斜している。これにより、第１絶縁部材３４を導電部材３２に装着する際に固定部３４ｆに掛かる負荷をより低減できる。また、第２領域３４ｆ２の下面も、第１絶縁部材３４の本体部３４ｋに対して傾斜している。ここで、第２領域３４ｆ２の上面の第１絶縁部材３４の本体部３４ｋに対する傾斜角θ１は、第２領域３４ｆ２の下面の第１絶縁部材３４の本体部３４ｋに対する傾斜角θ２よりも大きくすることが好ましい。

【0041】

なお、実施形態の角形二次電池１０では、第１絶縁部材３４に形成されている固定部３４ｆを導電部材３２の筒状部３２ａに形成されたフランジ部３２ｃの外周に引っ掛け固定するようにした例を示した。しかしながら、導電部材３２の筒状部３２ａがフランジ部３２ｃを備えていることは必ずしも必要な構成ではなく、筒状部３２ａの外周面に凹部を形成し、この凹部に第１絶縁部材３４に形成されている固定部３４ｆを引っ掛け固定することもできる。また、導電部材３２の筒状部３２ａの上端部に第１絶縁部材３４に形成されている固定部を固定することも考えられる。

【0042】

固定部３４ｆの形状の変形例を図１０に示す。図１０は、固定部３４ｆを上方（封口体側）から見た図である。図１０Ａに示すように、第２領域３４ｆ２の幅方向の両端を切り欠いたような形状とすることが出来る。図１０Ｂに示すように、第２領域３４ｆ２の先端が尖がった形状とすることが出来る。図１０Ｃ及び図１０Ｄに示すように、第２領域３４ｆ２の側面部が湾曲する形状とすることが出来る。図１０Ｅに示すように、第２領域３４ｆ２の幅方向の中央部分を円弧状に切り欠いたような形状とすることが出来る。図１０Ｆに示すように、第２領域３４ｆ２を円弧状とすることが出来る。図１０Ｇ及び図１０Ｈに示すように、第１領域３４ｆ１の幅に比べて、第２領域３４ｆ２の根本部の幅を小さくすることが出来る。図１０Ｉ及び図１０Ｊに示すように、第1領域３４ｆ１に複数の第２領域３４ｆ２を設けることも出来る。

【0043】

上記実施形態の角形二次電池１０では、導電部材３２の筒状部３２ａと反転板３３とを溶接接続する例を示したが、導電部材３２の筒状部３２ａの下端を反転板３３の周縁部にカシメ固定することにより、導電部材３２の筒状部３２ａと反転板３３を接続することも可能である。

【0044】

上記実施形態の角形二次電池１０では、正極集電体１６の第２領域１６ｂが第１領域１６ａに２箇所形成されている例を示した。しかしながら、正極集電体の第２領域を１箇所のみ形成した角形二次電池に対しても適用可能である。

【0045】

上記実施形態の角形二次電池１０では、集電体と芯体露出部の接続方法として抵抗溶接を用いた例を示したが、抵抗溶接に限定されず、レーザ溶接あるいは超音波溶接でもよい。

【0046】

角形二次電池としては、非水電解質二次電池に限定されず、アルカリ二次電池にも適用可能である。また、本発明の角形二次電池は車載用に限らず、太陽光発電、風力発電等の出力変動を抑制するための用途や夜間に電力をためて昼間に利用するための系統電力のピークシフト用途等の定置用蓄電池システムに用いることができる。

【符号の説明】

【0047】

１０…角形二次電池 １１…巻回電極体 １２…電池外装体 １３…封口体
１４…正極芯体露出部 １５…負極芯体露出部 １６…正極集電体 １６ａ…第１領域
１６ｂ…第２領域 １６ｃ…接続部形成用孔 １６ｄ…リブ １６ｅ…薄肉領域 １６
ｆ…境界部 １６ｇ…第１開孔 １６ｈ…第２開孔 １６ｊ…第３開孔
１７…正極端子部材 １７ａ…筒状部 １７ｂ…貫通孔 １７ｃ…先端部 １８…負極集電体 １９…負極端子部材 ２０、２１…絶縁部材 ２０ａ…第３絶縁部材 ２０ｂ…第２絶縁部材 ２２ａ…電解液注液孔 ２２ｂ…ガス排出弁 ２３…樹脂シート ２４…正極用中間導電部材 ２４ｐ…絶縁性中間部材 ２５…負極用中間導電部材 ２５ｐ…絶縁性中間部材 ３０ａ…第１固定部 ３０ｂ…第２固定部 ３０ｃ…第３固定部 ３２…導電部材 ３２ａ…筒状部 ３２ｂ…開孔 ３２ｃ…フランジ部 ３３…反転板 ３４…第１絶縁部材 ３４ａ…第１の貫通孔 ３４ｂ…第１突起部 ３４ｃ…第２突起部 ３４ｄ…第３突起部 ３４ｅ…リブ ３４ｆ…固定部 ３４ｇ…接続部 ３４ｈ…貫通孔 ３４i…薄肉部 ３４ｋ…本体部
３５…電流遮断機構 ３６…端子栓 ３６ａ…頭部 ３６ｂ…突出部
３６ｃ…係止部 ３６ｄ…連結部 ３７…金属板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】