特許 6249593 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】6249593

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/34 20060101AFI20171211BHJP

   H01M 2/26 20060101ALI20171211BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/34 A

   H01M2/26 A

【請求項の数】19

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2012-179374(P2012-179374)

(22)【出願日】2012年8月13日

(65)【公開番号】特開2013-77546(P2013-77546A)

(43)【公開日】2013年4月25日

【審査請求日】2015年5月29日

(31)【優先権主張番号】61/540692

(32)【優先日】2011年9月29日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/343948

(32)【優先日】2012年1月5日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】590002817

【氏名又は名称】三星エスディアイ株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＳＤＩ Ｃｏ．， ＬＴＤ．

(73)【特許権者】

【識別番号】501125231

【氏名又は名称】ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】110000981

【氏名又は名称】アイ・ピー・ディー国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】韓 ▲ミン▼烈

(72)【発明者】

【氏名】卞 相轅

(72)【発明者】

【氏名】尹 海權

【審査官】 松嶋 秀忠

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２０２９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５４９９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１９２６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４６３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６６０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１８８９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１７７３８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−２１０７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２５８５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０４０３８１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／３４

Ｈ０１Ｍ ２／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１電極と第２電極を含む電極組立体と、
第１電極端子と、
前記第１電極端子と前記第１電極の第１電極無地部とを電気的に連結する第１集電部材と、
を含み、
前記第１電極端子が含まれる側を上側としたとき、
前記第１集電部材は、
前記第１電極端子と接合される第１端子接合部と、
前記第１端子接合部から前記上側に対する下側に前記第１電極無地部に向かって延長する側板と、
前記側板から延長して前記第１電極無地部と接触するように形成された第１集電片と、
前記側板と前記第１集電片との間に形成されたヒューズと、
を含み、
前記側板と前記第１集電片とは前記ヒューズを介して電気的に連結され、
前記ヒューズは、前記側板および前記第１集電片よりも小さな幅、または、前記側板および前記第１集電片よりも小さな厚さを、有し、
少なくとも２つの前記第１集電片が前記側板から前記下側に延長する、二次電池。

【請求項2】

前記第１端子接合部、前記側板、前記第１集電片、および前記ヒューズは、同じ材質で形成される、請求項１に記載の二次電池。

【請求項3】

前記ヒューズの断面積は、前記側板の断面積および前記第１集電片の断面積よりも小さい、請求項２に記載の二次電池。

【請求項4】

前記第１端子接合部、前記側板、前記第１集電片、および前記ヒューズは互いに一体に形成される、請求項２、または３に記載の二次電池。

【請求項5】

前記ヒューズは、それぞれの集電片と前記側板との間に形成された電気的経路上に位置するヒューズ部を含む、請求項１に記載の二次電池。

【請求項6】

前記第１電極端子に連結される短絡部材をさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項7】

前記第１集電片は、前記第１電極無地部に溶接される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項8】

電気的絶縁性物質で形成され、少なくとも部分的に前記ヒューズを囲む遮断部材をさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項9】

前記遮断部材は、
前記第１電極無地部の反対側に位置する前記ヒューズの一側に位置するベース部と、
前記ベース部から突出する突起と、
を含む、請求項８に記載の二次電池。

【請求項10】

第２電極端子と、
前記第２電極端子と前記第２電極の第２電極無地部とを電気的に連結する第２集電部材と、
前記電極組立体における前記第１端子接合部および前記側板それぞれと垂直な面である側面に位置し、前記第２電極に電気的に連結する安全部材と、
をさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項11】

前記それぞれの安全部材は、
導電板と、
前記導電板と前記電極組立体とを分離する絶縁部と、
前記導電板と前記第２電極とを電気的に連結し、前記第２電極に溶接された電極連結部と、
を含む、請求項１０に記載の二次電池。

【請求項12】

第１電極と第２電極を含む電極組立体と、
第１電極端子と、
前記第１電極端子と前記第１電極の第１電極無地部とを電気的に連結する第１集電部材と、
を含み、
前記第１電極端子が含まれる側を上側としたとき、
前記第１集電部材は、
前記第１電極端子と接合される第１端子接合部と、
前記第１端子接合部から前記上側に対する下側に前記第１電極無地部に向かって延長する側板と、
前記側板から延長して前記第１電極無地部と接触するように形成された第１集電片と、
前記側板と前記第１集電片との間に形成されたヒューズと、
を含み、
前記側板と前記第１集電片とは前記ヒューズを介して電気的に連結され、
前記ヒューズは、前記側板および前記第１集電片よりも小さな幅、または、前記側板および前記第１集電片よりも小さな厚さを、有し、
複数の前記電極組立体と、
前記複数の電極組立体に対応する複数の前記第１集電片と、
をさらに含み、
前記ヒューズは、前記複数の第１集電片のうちの２つの前記第１集電片と前記側板との間に、第１ヒューズ部と第２ヒューズ部とをそれぞれ含む、二次電池。

【請求項13】

前記第１ヒューズ部と前記第２ヒューズ部とは、前記２つの第１集電片と前記側板の間で、前記側板と平行でかつ前記上側および前記下側により規定される方向と交差する方向である側方に、延長する、請求項１２に記載の二次電池。

【請求項14】

前記側板から前記下側に延長する第３ヒューズ部をさらに含み、
前記第３ヒューズ部は、前記側板と前記２つの第１集電片以外の第１集電片との間に形成される、請求項１３に記載の二次電池。

【請求項15】

前記第３ヒューズ部は、前記２つの第１集電片以外の前記第１集電片の間で前記側方に延長した連結部と接触する、請求項１４に記載の二次電池。

【請求項16】

前記２つの第１集電片を隣接した前記第１集電片それぞれに連結する連結部をさらに含む、請求項１３に記載の二次電池。

【請求項17】

前記側板から前記下側に延長した連結部と、
前記連結部から前記側方に延長し、前記連結部と第３の前記第１集電片との間に形成された第３ヒューズ部と、
をさらに含む、請求項１３に記載の二次電池。

【請求項18】

前記連結部から前記側方に延長し、前記第３ヒューズ部の反対側に位置し、前記連結部と第４の前記第１集電片との間に形成された第４ヒューズ部をさらに含む、請求項１７に記載の二次電池。

【請求項19】

前記複数の第１集電片は２つの集電片である、請求項１２に記載の二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は二次電池に関し、より詳細には、集電部材の構造を改善した二次電池に関する。

【背景技術】

【0002】

二次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ）は、充電が実用的ではない一次電池とは異なり、充電および放電が可能な電池である。

【0003】

最近、高エネルギー密度の非水電解液を利用した高出力の二次電池が開発されている。大容量電池モジュールは、複数の二次電池を直列に連結して構成される。このような二次電池は、円筒型や角型などで構成される。このような大容量電池モジュールは、大電力を必要とする機器、例えば電気自動車などのモータ駆動に用いることができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

金属などの材質で形成されるケースを有する二次電池内部に過電流が流れれば、二次電池の温度が上昇して発火する危険がある。さらに、過電流によって二次電池内部で電解液の分解が起こるなどの原因によって二次電池の内部圧力が上昇すれば、二次電池が爆発する危険がある。

【0005】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、安全性を向上させることが可能な、新規かつ改良された二次電池を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明のある観点によれば、第１電極と第２電極を含む電極組立体と、第１電極端子と、上記第１電極端子と上記第１電極の第１電極無地部とを電気的に連結する第１集電部材と、を含み、上記第１集電部材は、第１端子接合部と、上記第１端子接合部から下側に上記第１電極無地部に向かって延長する側板と、上記側板から延長して上記第１電極無地部と接触するように形成された第１集電片と、上記側板と上記第１集電片との間に形成されたヒューズと、を含む、二次電池が提供される。

【0007】

また、上記第１端子接合部、上記側板、上記第１集電片、および上記ヒューズは、同じ材質で形成されてもよい。

【0008】

また、上記ヒューズは、上記側板と上記第１集電片の隣接した部分よりもさらに小さい断面積を有するように形成されてもよい。

【0009】

また、上記第１端子接合部、上記側板、上記第１集電片、および上記ヒューズは互いに一体に形成されてもよい。

【0010】

また、少なくとも２つの上記第１集電片が上記側板から側方に延長してもよい。

【0011】

また、複数の電極組立体と、複数の電極組立体に対応する複数の第１集電片と、をさらに含み、上記ヒューズは、上記複数の第１集電片のうちの２つの第１集電片と上記側板との間に、第１ヒューズ部と第２ヒューズ部とをそれぞれ含んでいてもよい。

【0012】

また、上記第１ヒューズ部と上記第２ヒューズ部とは、上記２つの第１集電片と上記側板の間で側方に延長してもよい。

【0013】

また、上記側板から垂直に延長する第３ヒューズ部をさらに含み、上記第３ヒューズ部は、上記側板と上記２つの第１集電片以外の第１集電片との間に形成されてもよい。

【0014】

また、上記第３ヒューズ部は、上記２つの第１集電片以外の第１集電片の間で側方に延長した連結部と接触してもよい。

【0015】

また、上記２つの第１集電片を隣接した第１集電片それぞれに連結する連結部をさらに含んでいてもよい。

【0016】

また、上記側板から垂直に延長した連結部と、上記連結部から側方に延長し、上記連結部と第３の第１集電片との間に形成された第３ヒューズ部と、をさらに含んでいてもよい。

【0017】

また、上記連結部から側方に延長し、上記第３ヒューズ部の反対側に位置し、上記連結部と第４の第１集電片との間に形成された第４ヒューズ部をさらに含んでいてもよい。

【0018】

また、上記複数の第１集電片は２つの集電片であってもよい。

【0019】

また、上記ヒューズは、それぞれの集電片と上記側板との間に形成された電気的経路上に位置するヒューズ部を含んでいてもよい。

【0020】

また、上記第１電極端子に連結される短絡部材をさらに含んでいてもよい。

【0021】

また、上記第１集電片は、上記第１電極無地部に溶接されてもよい。

【0022】

また、電気的絶縁性物質で形成され、少なくとも部分的に上記ヒューズを囲む遮断部材をさらに含んでいてもよい。

【0023】

また、上記遮断部材は、上記第１電極無地部の反対側に位置する上記ヒューズの一側に位置するベース部と、上記第１端子接合部と上記第１集電片との間に位置する突起と、を含んでいてもよい。

【0024】

また、第２電極端子と、上記第２電極端子と上記第２電極の第２電極無地部とを電気的に連結する第２集電部材と、上記電極組立体の側面に位置し、上記第２電極に電気的に連結する安全部材と、をさらに含んでいてもよい。

【0025】

また、上記それぞれの安全部材は、導電板と、上記導電板と上記電極組立体とを分離する絶縁部と、上記導電板と上記第２電極とを電気的に連結し、上記第２電極に溶接された電極連結部と、を含んでいてもよい。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、安全性を向上させることができる。

【0027】

より具体的には、本発明の一実施形態によれば、過電流が流れるとき、電極アセンブリ（電極組立体）が電気的に遮断されるため、二次電池の安全性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の第１実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。

【図2】図１でＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る二次電池の部分分解斜視図である。

【図4】本発明の第２実施形態に係る二次電池を示す断面図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係る二次電池の集電部材を示す斜視図である。

【図6】本発明の第３実施形態に係る二次電池の集電部材を示す斜視図である。

【図7】本発明の第４実施形態に係る二次電池の集電部材を示す斜視図である。

【図8】本発明の第５実施形態に係る二次電池を示す断面図である。

【図9】本発明の第６実施形態に係る二次電池の一部を示す分解斜視図である。

【図10】本発明の第６実施形態に係る二次電池を示す概略的な構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0030】

図１は、本発明の第１実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。また、図２は、図１でＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。

【0031】

図１および図２を参照しながら説明すると、本発明の第１実施形態に係る二次電池１０１は、正極１１と負極１２との間にセパレータ１３を介在して巻き取られた電極アセンブリ１０と、電極アセンブリ１０が内蔵されるケース３０と、ケース３０の開口に結合したキャップアセンブリ２０とを含む。

【0032】

以下では、本発明の第１実施形態に係る二次電池１０１として、角型のリチウムイオン二次電池を例示して説明する。ただし、本発明の実施形態は、これに制限されることはなく、本発明は、例えば、リチウムポリマー電池や円筒型電池など、多様な形態の電池に適用されてもよい。

【0033】

正極１１および負極１２は、例えば、薄板の金属箔で形成された集電体に活物質が塗布された領域のコーティング部と、活物質がコーティングされていない領域の無地部１１ａ、１２ａとを含む。

【0034】

正極無地部１１ａは、正極１１の長さ方向に沿って正極１１の一側端に形成され、負極無地部１２ａは、負極１２の長さ方向に沿って負極１２の他側端に形成される。また、正極１１および負極１２は、絶縁体のセパレータ１３を間に介在した後に巻き取られる。

【0035】

なお、本発明の実施形態は、これに制限されることはなく、電極アセンブリ１０は、例えば、複数のシート（ｓｈｅｅｔ）からなる正極と負極とがセパレータを間において積層された構造であってもよい。

【0036】

ケース３０は、例えば、大略直六面体で形成され、一面には開放した開口が形成される。キャップアセンブリ２０は、ケース３０の開口を覆うキャッププレート２５、キャッププレート２５の外側に突出して正極１１と電気的に連結した正極端子２１、キャッププレート２５の外側に突出して負極１２と電気的に連結された負極端子２２、および設定された内部圧力によって破断するようにノッチが形成されたベント部材２７を含む。

【0037】

キャッププレート２５は、例えば、薄い板で形成され、一側に電解液の注入のための電解液注入口が形成され、電解液注入口を密封する密封キャップ２３がキャッププレート２５に固定設置される。

【0038】

正極端子２１は、キャッププレート２５を貫通して設置される。また、キャッププレート２５と正極端子２１との間には、上部に位置する第１ガスケット２４と下部に位置する第２ガスケット２６とが設けられ、キャッププレート２５と正極端子２１とを絶縁させる。

【0039】

正極端子２１は、例えば、円柱形状で形成される。また、正極端子２１には、正極端子２１を上部で支持するナット２９が設置され、正極端子２１の外周にはナット２９が締結するようにねじ山が形成される。

【0040】

一方、正極端子２１は、集電部材５１を媒介として正極無地部１１ａと電気的に連結し、正極端子２１の下端には、正極端子２１および集電部材５１を支持する端子フランジが形成される。

【0041】

負極端子２２は、キャッププレート２５を貫通して設置される。また、キャッププレート２５と負極端子２２との間には、上部に位置する第１ガスケット２４と下部に位置する第２ガスケット２６とが設けられ、キャッププレート２５と負極端子２２とを絶縁させる。

【0042】

負極端子２２は、例えば、円柱形状で形成される。また、負極端子２２には負極端子２２を上部で支持するナット２９が設置され、負極端子２２の外周にはナット２９が締結するようにねじ山が形成される。

【0043】

一方、負極端子２２は、集電部材５２を媒介として負極無地部１２ａと電気的に連結し、負極端子２２の下端には、負極端子２２および集電部材５２を支持する端子フランジが形成される。

【0044】

図３は、本発明の第１実施形態に係る二次電池の一部を示す分解斜視図である。

【0045】

集電部材５１は、正極端子２１に固定する端子接合部５１２、端子接合部５１２から折り曲げられて形成された側板５１４、正極無地部１１ａに固定された集電片５１５、および側板５１４と集電片５１５との間に形成され、周辺よりもさらに小さい断面積を有するヒューズ部５１７を含む。

【0046】

ここで、端子接合部５１２、側板５１４、集電片５１５、およびヒューズ部５１７は、例えば、同じ材質で形成される。また、端子接合部５１２、側板５１４、集電片５１５、およびヒューズ部５１７は、例えば、一体に形成されてもよい。なお、端子接合部５１２、側板５１４、集電片５１５、およびヒューズ部５１７の構成は、上記に限られない。例えば、本発明の実施形態では、端子接合部５１２、側板５１４、集電片５１５、およびヒューズ部５１７のうちの１または２以上が、異なる材質で形成されていてもよく、また、一体に形成されていなくてもよい。

【0047】

負極端子２２に設置された集電部材５２は、ヒューズ部５１７、５１８を除いては集電部材５１と同じ構造であるため、これについての重複する説明は省略する。

【0048】

端子接合部５１２は、例えば、四角板形状で形成され、中央に正極端子２１が挿入するホール５１２ａが形成される。また、端子接合部５１２は、正極端子２１の下部に溶接によって接合される。側板５１４は、端子接合部５１２からケース３０の底に向かって直角に折り曲げられて形成され、ケース３０の側面と平行に配置される。

【0049】

側板５１４の両側端には２つの集電片５１３が連結設置される。また、集電片５１３は、例えば、細長い四角板形状で形成され、正極無地部に溶接によって接合される。

【0050】

集電片５１３と側板５１４との間には、他の部分よりもさらに小さい断面積を有するヒューズ部５１７が形成される。本実施形態に係るヒューズ部５１７は、周辺よりも小さい幅を有するように形成される。これによって集電部材５１を介して過電流が流れるときにヒューズ部５１７が溶融し、集電片５１３と側板５１４との電気的な連結を遮断することができる。なお、本発明の実施形態は、これに制限されることはなく、例えば、周辺よりもさらに小さい断面積を有するようにヒューズを実現する方式が適用されてもよく、ヒューズ部５１７は周辺よりも小さい厚さを有するように形成されてもよい。

【0051】

側板５１４の下部には連結部５１６が設置され、連結部５１６と側板５１４との間には他の部分よりもさらに小さい断面積を有するヒューズ部５１８が形成される。連結部５１６の両側端には、正極無地部１１ａに溶接によって接合される集電片５１５が形成される。

【0052】

ヒューズ部５１８が周辺よりも小さい幅を有するように形成され、これによって集電部材５１を介して過電流が流れるときにヒューズ部５１８が溶融し、側板５１４と連結部５１６の電気的な連結を遮断することができる。

【0053】

このように、本実施形態によれば、側板５１４に複数のヒューズ部５１７が連結形成され、過電流が流れるときに各集電片５１３との電気的な連結を遮断することができる。また、側板５１４と連結部５１６の間にヒューズ部５１８が形成されるため、側板５１４と連結部５１６の間の電気的な連結を遮断することができる。

【0054】

ケース３０内に複数の電極アセンブリ１０が挿入設置され、これらが並列に連結されている場合、それぞれの電極アセンブリ１０が遮断されなければ、高容量の電流が電極アセンブリ１０の間で流れ続けて危険な状態が放置される。これにより、電流の流れによってケース３０内部の圧力が増加し続け、爆発したり発火したりする危険がある。

【0055】

しかし、本実施形態のように、側板５１４に連結した集電片５１３、５１５がそれぞれ遮断されれば、電極アセンブリ１０に貯蔵された電流の容量が分散するため、安全性が向上する。

【0056】

図４は、本発明の第２実施形態に係る二次電池を示す断面図である。図５は、本発明の第２実施形態に係る二次電池の集電部材を示す斜視図である。

【0057】

本発明の第２実施形態に係る二次電池１０２は、集電部材６１の構造を除いては第１実施形態に係る二次電池と同じ構造であるため、同一する構造についての重複する説明は省略する。

【0058】

図４および図５を参照して説明すると、本実施形態に係る二次電池１０２は、電極アセンブリ１０、正極端子２１、負極端子２２、正極端子２１と電極アセンブリ１０を電気的に連結する集電部材６１、および負極端子２２と電極アセンブリ１０を電気的に連結する集電部材６２を含む。

【0059】

集電部材６１は、正極端子２１に固定する端子接合部６１２、端子接合部６１２から折り曲げられて形成された側板６１４、側板６１４の下部に連結した２つの連結部６１６、および連結部６１６の両側端に連結形成され、正極無地部１１ａに付着した集電片６１５を含む。側板６１４と連結部６１６の間には、周辺よりもさらに小さい断面積を有するヒューズ部６１７が形成される。

【0060】

負極端子２２に設置された集電部材６２は、ヒューズ部６１７を除いては集電部材６１と同じ構造であるため、これについての重複する説明は省略する。

【0061】

端子接合部６１２は、例えば、四角板形状で形成され、中央に正極端子２１が挿入するホール６１２ａが形成される。また、端子接合部６１２は、正極端子２１の下部に溶接によって接合される。側板６１４は、例えば、端子接合部６１２からケース３０の底に向かって直角に折り曲げられて形成され、ケース３０の側面と平行に配置される。

【0062】

側板６１４の下端には、２つの連結部６１６が離隔して連結設置される。また、連結部６１６と側板６１４との間には、他の部分よりもさらに小さい断面積を有するヒューズ部６１７が形成される。連結部６１６の両側端には、正極無地部１１ａに溶接によって接合される集電片６１５が形成される。

【0063】

本実施形態に係るヒューズ部６１７は、周辺よりも小さい幅を有するように形成される。これによって集電部材６１を介して過電流が流れるときにヒューズ部６１７が溶融し、連結部６１６と側板６１４の電気的な連結を遮断することができる。なお、本発明の実施形態は、これに制限されることはなく、例えば、ヒューズ部６１７は、周辺よりも小さい厚さを有するように形成されてもよい。

【0064】

ケース３０内に複数の電極アセンブリ１０が挿入設置され、これが並列に連結されている場合、それぞれの電極アセンブリ１０が遮断されなければ、高容量の電流が電極アセンブリ１０の間で流れて続けて危険な状態が放置される。これにより、電流の流れによってケース３０内部の圧力が増加し続け、爆発したり発火したりする危険がある。

【0065】

しかしながら、本実施形態のように、側板６１４に連結した連結部６１６がそれぞれ遮断されれば、電極アセンブリ１０に貯蔵された電流の容量が分散するため、安全性が向上する。

【0066】

一方、ヒューズ部６１７には遮断部材６７が挿入設置される。遮断部材６７は、例えば、電気的な絶縁性を有するポリマーなどの素材で形成される。遮断部材６７は、ベース部６７１、およびベース部６７１の両側端から突出した突起６７２を含み、突起６７２の先端には内側に突出した係止部６７３が形成される。突起はヒューズ部６１７に形成された溝に挿入し、係止部６７３はヒューズ部６１７と接触して遮断部材６７を支持する。

【0067】

ベース部６７１はケース３０と集電部材６１との間に位置し、集電部材６１とケース３０とを絶縁する。突起６７２は、ヒューズ部６１７が溶融したとき、溶融した部分が離隔するように支持する。これにより、ヒューズ部６１７が溶融した後、離隔した部分が再び接触することを防ぐことができる。

【0068】

ヒューズ部６１７が溶融した後、離隔した部分が接近するようになれば、離隔した部分でスパークなどが発生し、二次電池１０２が発火する危険がある。しかし、本発明の実施形態によれば、遮断部材６７が設置されるため、ヒューズ部６１７の離隔した部分が安定的に間隔を維持することができる。

【0069】

図６は、本発明の第３実施形態に係る二次電池の集電部材を示す斜視図である。

【0070】

図６を参照しながら説明すると、本発明の第３実施形態に係る二次電池は、集電部材の構造を除いては第１実施形態に係る二次電池と同じ構造であるため、同じ構造についての重複する説明は省略する。

【0071】

本発明の第３実施形態に係る二次電池の集電部材６４は、正極端子２１に固定する端子接合部６４２、端子接合部６４２から折り曲げられて形成された側板６４４、側板６４４の両側端に連結形成された２つの連結部６４６、および連結部６４６の下部に形成され、正極無地部１１ａに付着した集電片６４３を含む。側板６４４と連結部６４６の間には、周辺よりもさらに小さい断面積を有するヒューズ部６４７が形成される。

【0072】

端子接合部６４２は、例えば、四角板形状で形成され、中央に正極端子２１が挿入するホール６４２ａが形成される。また、端子接合部６４２は、正極端子２１の下部に溶接によって接合される。側板６４４は、端子接合部６４２からケース３０の底に向かって直角に折り曲げられて形成され、ケース３０の側面と平行に配置される。

【0073】

側板６４４の両側端には連結部６４６が連結設置されるが、連結部６４６の下部には正極無地部１１ａに付着した集電片６４３が形成される。また、連結部６４６の側端には分枝部（ｂｒａｎｃｈ ｐａｒｔ）６４８が突出形成され、分枝部６４８には集電片６４５が連結形成される。

【0074】

連結部６４６と側板６４４との間には、他の部分よりもさらに小さい断面積を有するヒューズ部６４７が形成される。本実施形態に係るヒューズ部６４７は、周辺よりも小さい幅を有するように形成される。これによって集電部材６４を介して過電流が流れるときにヒューズ部６４７が溶融し、連結部６４６と側板６４４の電気的な連結を遮断することができる。なお、本発明の実施形態は、これに制限されることはなく、例えば、ヒューズ部６４７は周辺よりも小さい厚さを有するように形成されてもよい。

【0075】

ケース３０内に複数の電極アセンブリ１０が挿入設置され、これが並列に連結されている場合、それぞれの電極アセンブリ１０が遮断されなければ、高容量の電流が電極アセンブリ１０の間で流れ続けて危険な状態が放置される。これにより、電流の流れによってケース３０内部の圧力が増加し続け、爆発したり発火したりする危険がある。

【0076】

しかしながら、本実施形態のように、側板６４４に連結した連結部６４６がそれぞれ遮断されれば、電極アセンブリ１０に貯蔵された電流の容量が分散するため、安全性が向上する。

【0077】

図７は、本発明の第４実施形態に係る二次電池の集電部材を示す斜視図である。

【0078】

図７を参照しながら説明すると、本実施形態に係る二次電池は、集電部材の構造と電極アセンブリの個数を除いては第１実施形態に係る二次電池と同じ構造であるため、同じ構造についての重複する説明は省略する。

【0079】

本発明の第４実施形態に係る二次電池の集電部材６５は、正極端子２１に固定する端子接合部６５２、端子接合部６５２から折り曲げられて形成された側板６５４、側板６５４の両側端に連結形成された集電片６５５、および側板６５４と集電片６５５の間に形成されたヒューズ部６５７を含む。

【0080】

端子接合部６５２は、例えば、四角板形状で形成され、中央に正極端子２１が挿入するホール６５２ａが形成される。また、端子接合部６５２は、正極端子２１の下部に溶接によって接合される。側板６５４は、例えば、端子接合部６５２からケース３０の底に向かって直角に折り曲げられて形成され、ケース３０の側面と平行に配置される。

【0081】

側板６５４の両側端には、周辺よりもさらに小さい断面積を有するヒューズ部６５７が形成される。本実施形態に係るヒューズ部６５７は、周辺よりも小さい幅を有するように形成される。これによって集電部材６５を介して過電流が流れるときにヒューズ部６５７が溶融し、集電片６５５と側板６５４の電気的な連結を遮断することができる。なお、本発明の実施形態は、これに制限されることはなく、ヒューズ部６５７は周辺よりも小さい厚さを有するように形成されてもよい。

【0082】

ヒューズ部６５７の一側端部には、例えば、四角片形状で形成され、正極無地部１１ａに溶接によって固定された集電片が形成される。

【0083】

ケース３０内に２つの電極アセンブリ１０が挿入設置され、これが並列に連結されている場合、それぞれの電極アセンブリ１０が遮断されなければ、高容量の電流が電極アセンブリ１０の間で流れ続けて危険な状態が放置される。これにより、電流の流れによってケース３０内部の圧力が増加し続け、爆発したり発火したりする危険がある。

【0084】

しかしながら、本実施形態のように、側板６５４に連結した集電片６５５がそれぞれ遮断されれば、電極アセンブリ１０に貯蔵された電流の容量が分散するため、安全性が向上する。

【0085】

図８は、本発明の第５実施形態に係る二次電池を示す断面図である。

【0086】

図８を参照しながら説明すると、本実施形態に係る二次電池１０３は、正極１１と負極１２との間にセパレータ１３を介在して巻き取られた電極アセンブリ１０、電極アセンブリ１０が内蔵されるケース３０、ケース３０の開口に結合したキャップアセンブリ１２０を含む。

【0087】

電極アセンブリ１０は、第１実施形態に係る電極アセンブリと同じ構造である。

【0088】

ケース３０は、例えば、大略直六面体で形成され、一面には開放した開口が形成される。キャップアセンブリ１２０は、ケース３０の開口を覆うキャッププレート１２５、キャッププレート１２５の外側に突出して正極１１と電気的に連結した正極端子１２１、キャッププレート１２５の外側に突出して負極１２と電気的に連結した負極端子１２２を含む。

【0089】

正極端子１２１は、集電部材５１を媒介として正極無地部１１ａと電気的に連結する。集電部材５１は、第１実施形態に係る集電部材と同じ構造からなる。

【0090】

正極端子１２１とキャッププレート１２５との間には、密封のためのガスケット１４３が、正極端子１２１が貫通するホールに挿入設置され、キャッププレート１２５の下には正極端子１２１および集電部材５１の一部を挿入し、キャッププレート１２５で絶縁する下部絶縁部材１４７が設置される。

【0091】

一方、正極端子１２１には、短絡タップ１３１が電気的に連結設置され、短絡タップ１３１はキャッププレート１２５上に設置される。短絡タップ１３１とキャッププレート１２５との間には、短絡タップ１３１とキャッププレート１２５とを電気的に絶縁する上部絶縁部材１３７が設置される。短絡タップ１３１は、ナット１２９を媒介として正極端子１２１と電気的に連結する。上部絶縁部材１３７は、短絡タップ１３１の側端を囲むように設置され、キャッププレート１２５に形成された短絡ホール１３５と対応する部分にホールが形成されている。

【0092】

負極端子１２２は、キャッププレート１２５を貫通して設置され、キャッププレート１２５と負極端子１２２との間には、負極端子１２２とキャッププレート１２５とを電気的に連結する連結板１４１が設置される。これにより、キャッププレート１２５およびケース３０は負極に帯電される。一方、負極端子１２２とキャッププレート１２５との間には、密封のためのガスケット１４２が、負極端子１２２が貫通するホールに挿入設置される。

【0093】

キャップアセンブリ１２０は、正極１１と負極１２とを短絡させる短絡部材１３４を含む。キャッププレート１２５には短絡ホール１３５が形成され、短絡部材１３４は短絡ホール１３５で上部絶縁部材１３７とキャッププレート１２５の間に配置される。短絡部材１３４は、例えば、周縁に形成されてキャッププレート１２５に固定された枠部１３４ａと、枠部１３４ａの内側に形成されて膨らむように弧形に湾曲した曲面部１３４ｂとを備えた反転プレートで形成されてもよい。

【0094】

このように、短絡部材１３４は、負極１２と電気的に連結したキャッププレート１２５に連結設置され、二次電池１０３の内部圧力が上昇するときに変形し、正極１１と電気的に連結した短絡タップ１３１と連結する。

【0095】

短絡部材１３４と短絡タップ１３１とが電気的に連結すれば、集電部材５１を介して瞬間的に大きい電流が流れる。このとき、ヒューズ部５１７、５１８が溶融し、正極端子１２１と電極アセンブリ１０の電気的な連結が遮断されるだけでなく、電極アセンブリ１０間の電気的な連結が遮断される。

【0096】

本実施形態のように、短絡部材１３４と複数のヒューズ部５１７、５１８が形成された集電部材５１を共に適用すれば、二次電池１０３の内部圧力が上昇するときに電流を容易に遮断し、安全性がさらに向上する。

【0097】

図９は、本発明の第６実施形態に係る二次電池の一部を示す分解斜視図である。図１０は、本発明の第６実施形態に係る二次電池を示す概略的な構成図である。

【0098】

図９および図１０を参照しながら説明すると、本実施形態に係る二次電池１０４は、安全部材７０および集電部材６６の構成を除いては、第１実施形態に係る二次電池と同じ構造であるため、同じ構造についての重複する説明は省略する。

【0099】

正極無地部１１ａには集電部材６６が溶接によって接合され、負極無地部１２ａには集電部材６８が溶接によって接合される。

【0100】

集電部材６６は正極１１と正極端子２１とを電気的に連結し、集電部材６８は負極１２と負極端子２２とを電気的に連結する。

【0101】

集電部材６６は、正極端子２１に固定する端子接合部６６２、端子接合部６６２から折り曲げられて形成された側板６６４、正極無地部１１ａに固定された集電片６６３、および側板６６４と集電片６６３の間に形成され、周辺よりもさらに小さい断面積を有するヒューズ部６６７を含む。

【0102】

負極端子２２に設置された集電部材６８は、ヒューズ部６６７、６６８を除いては集電部材６６と同じ構造であるため、これについての重複する説明は省略する。

【0103】

端子接合部６６２は、例えば、四角板形状で形成され、中央に正極端子２１が挿入されるホール６６２ａが形成される。また、端子接合部６６２は、例えば、正極端子２１の下部に溶接によって接合される。側板６６４は、例えば、端子接合部６６２からケース３０の底に向かって直角に折り曲げられて形成され、ケース３０の側面と平行に配置される。

【0104】

側板６６４の両側端には２つの集電片６６３が連結設置され、集電片６６３と側板６６４との間には、他の部分よりもさらに小さい断面積を有するヒューズ部６６７が形成される。

【0105】

本実施形態に係るヒューズ部６６７は、周辺よりも小さい幅を有するように形成される。これによって集電部材６６を介して過電流が流れるときにヒューズ部６６７が溶融し、集電片６６３と側板６６４の電気的な連結を遮断することができる。なお、本発明の実施形態は、これに制限されることはなく、ヒューズ部６６７は周辺よりも小さい厚さを有するように形成されてもよい。

【0106】

側板６６４の下部には連結部６６６が形成され、連結部６６６の両側端には正極無地部１１ａに溶接によって接合される集電片６６５が連結形成される。連結部６６６と集電片６６５との間には、他の部分よりもさらに小さい断面積を有するヒューズ部６６８が形成される。

【0107】

ヒューズ部６６８は周辺よりも小さい幅を有するように形成される。これによって集電部材６６を介して過電流が流れるときにヒューズ部６６８が溶融し、連結部６６６と集電片６６５の電気的な連結を遮断することができる。

【0108】

このように、本実施形態によれば、側板６６４に複数のヒューズ部６６７が連結形成され、過電流が流れるときに各集電片６６３との電気的な連結を遮断することができる。また、連結部５１６に複数のヒューズ部６６８が連結形成され、過電流が流れるときに各集電片６６５との電気的な連結を遮断することができる。

【0109】

また、電極アセンブリ１０のうちで両側端に配置された電極アセンブリ１０には、負極１２に電気的に連結した安全部材７０が設置される。

【0110】

安全部材７０は、電極アセンブリ１０のうちで両側端に配置された電極アセンブリ１０の負極無地部１２ａに溶接によって接合される。安全部材７０は、金属板７１および金属板７１に付着した絶縁フィルム７３を含む。

【0111】

金属板７１は、一側端には負極無地部１２ａと電気的に連結した電極接合部７２が形成される。金属板７１は、例えば、電極接合部７２で負極無地部１２ａと溶接によって接合され、負極無地部１２ａに容易に溶接するように負極無地部１２ａと同じ素材で形成される。本実施形態に係る金属板７１は、例えば、銅や銅合金で形成される。

【0112】

金属板７１には、電極アセンブリ１０の平らな前面と対向する部分に絶縁フィルム７３が設置される。絶縁フィルム７３は、電極アセンブリ１０と金属板７１が電気的に連結することを防ぐ。絶縁フィルム７３は、例えば、電解液と反応しないポリマー材質で形成される。

【0113】

電極接合部７２は、例えば、負極無地部１２ａと並んで配置された状態で負極無地部１２ａに溶接によって固定される。これにより、電極接合部７２は、負極無地部１２ａが外部の衝撃や振動によって揺れることを防ぐ。

【0114】

負極無地部１２ａには、集電部材６８が例えば溶接によって接合されるが、負極無地部１２ａが外部の衝撃や振動によって揺れるようになれば、負極無地部１２ａと集電部材６８との間の接触が不良になるという問題が発生する。しかしながら、本実施形態のように電極接合部７２が負極無地部１２ａを支持すれば、外部の衝撃や振動などによって負極無地部１２ａと集電部材６８の間の接触が不良になることを防ぐことができる。

【0115】

図１０に示すように、衝撃や事故などによって二次電池１０４の外部から釘やキリなどの導電性異物８０が侵入したとき、正極１１と負極１２が導電性異物８０を媒介として短絡すれば、内部で過度な熱が発生し、二次電池が爆発したり発火したりする危険がある。しかし、本実施形態のように安全部材７０を設置すれば、安全部材７０と正極１１が短絡し、充電された電流を放電することができる。負極１２と電気的に連結した金属板７１が正極１１と短絡した場合には、正極１１と負極１２が短絡した場合に比べて極めて小さい熱が発生する。

【0116】

このように、本実施形態によれば、外部から異物が侵入して短絡の危険があるとき、電流を放電して発火の危険を除去することにより、二次電池１０４の安全性が向上する。

【0117】

また、短絡が発生して過電流が流れる場合、集電部材６６に形成されたヒューズ部６６７、６６８が溶融し、正極端子２１と電極アセンブリ１０の電気的な連結および電極アセンブリ１０の間の電気的な連結を遮断することができる。これにより、二次電池１０４の安全性はさらに向上する。

【0118】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0119】

１０１、１０２、１０３、１０４ 二次電池
１０ 電極アセンブリ
１１ 正極
１１ａ 正極無地部
１２ 負極
１２ａ 負極無地部
１３ セパレータ
２１、１２１ 正極端子
２０、１２０ キャップアセンブリ
２１、１２１ 正極端子
２２、１２２ 負極端子
２３ 密封キャップ
２４ 第１ガスケット
２５、１２５ キャッププレート
２６ 第２ガスケット
２７ ベント部材
２９、１２９ ナット
３０ ケース
５１、５２、６２、６４、６５、６６、６８ 集電部材
５１２、６１２、６４２、６５２、６６２ 端子接合部
５１２ａ、６１２ａ、６４２ａ、６５２ａ、６６２ａ ホール
５１３、５１５、６１５、６４３、６４５、６５５、６６３、６６５ 集電片
５１４、６１４、６４４、６５４、６６４ 側板
５１６、６１６、６４６、６６６ 連結部
５１７、５１８、６１７、６４７、６５７、６６７、６６８ ヒューズ部
６４８ 分枝部
６７ 遮断部材
６７１ ベース部
６７２ 突起
６７３ 係止部
７０ 安全部材
７１ 金属板
７２ 電極接合部
７３ 絶縁フィルム
１３１ 短絡タップ
１３４ 短絡部材
１３４ａ 枠部
１３４ｂ 曲面部
１３５ 短絡ホール
１３７ 上部絶縁部材
１４１ 連結板
１４２、１４３ ガスケット
１４７ 下部絶縁部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】