特許 6308071 角形二次電池およびその製造方法

(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】6308071

(24)【登録日】2018年3月23日

(45)【発行日】2018年4月11日

(54)【発明の名称】角形二次電池およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/34 20060101AFI20180402BHJP

   H01M 2/30 20060101ALI20180402BHJP

   H01M 2/06 20060101ALI20180402BHJP

   H01M 2/26 20060101ALI20180402BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/34 A

   H01M2/30 D

   H01M2/06 A

   H01M2/26 A

【請求項の数】8

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-161109(P2014-161109)

(22)【出願日】2014年8月7日

(65)【公開番号】特開2016-39016(P2016-39016A)

(43)【公開日】2016年3月22日

【審査請求日】2017年2月14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】100116078

【弁理士】

【氏名又は名称】西田 浩希

(72)【発明者】

【氏名】脇元 亮一

(72)【発明者】

【氏名】西嶋 宏昌

(72)【発明者】

【氏名】山内 康弘

【審査官】 正 知晃

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−３２９４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５７０９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５７１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０８６３１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／３４

Ｈ０１Ｍ ２／２６

ＷＰＩ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口を有する角形外装体と、
貫通孔を有し前記開口を封口する封口板と、
正極板及び負極板を含み前記角形外装体に収容される電極体と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続され、前記封口板の貫通孔を貫通する端子と、
前記封口板と前記電極体の間に配置され、前記端子に電気的に接続され、前記電極体側の端部に開口部を有する導電部材と、
前記開口部を封止する反転板と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続され、前記反転板に接続された集電体と、
前記反転板と前記集電体の間に配置される第１絶縁部材を備え、
前記角形外装体内の圧力が所定値以上となったとき、前記反転板が変形し、これに伴い前記正極板又は前記負極板と前記端子の間の電気的接続が切断される角形二次電池であって、
前記第１絶縁部材は貫通孔を有し、
前記反転板と前記集電体は前記第１絶縁部材の貫通孔を通して接続されており、
前記第１絶縁部材と前記集電体とは固定されており、
前記導電部材は対向するように設けられた第１外側面と第２外側面を有し、
前記第１絶縁部材は、前記第１外側面の外側に位置し前記第１外側面を前記第２外側面の方向に押圧する第１押圧部と、前記第２外側面の外側に位置し前記第２外側面を前記第１外側面の方向に押圧する第２押圧部を有する角形二次電池。

【請求項2】

前記第１絶縁部材は、前記封口板に対して平行に配置される本体部と、前記本体部から前記封口板側に突出する第１側壁部及び第２側壁部を有し、
前記第１側壁部は前記第１押圧部を含み、前記第２側壁部は前記第２押圧部を含む請求項１に記載の角形二次電池。

【請求項3】

前記集電体は貫通孔を有し、
前記第１絶縁部材は前記集電体側の面に突起部を有し、前記突起部が前記集電体の貫通孔に嵌合することにより、前記集電体と前記第１絶縁部材が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、前記集電体と前記反転板が溶接接続された部分を囲む環状のノッチ部を有する請求項１〜３のいずれかに記載の角形二次電池。

【請求項5】

前記導電部材は、それぞれ前記封口板の短辺方向に延びる一対の短辺外側面と、それぞれ前記封口板の長辺方向に延びる一対の長辺外側面を有し、
前記第１外側面及び前記第２外側面は、前記一対の短辺外側面である
請求項１〜４のいずれかに記載の角形二次電池。

【請求項6】

前記導電部材は対向するように設けられた第３外側面と第４外側面を有し、
前記第１絶縁部材は、前記第３外側面の外側に位置し前記第３外側面を前記第４外側面の方向に押圧する第３押圧部と、前記第４外側面の外側に位置し前記第４外側面を前記第３外側面の方向に押圧する第４押圧部を有する請求項１〜５のいずれかに記載の角形二次電池。

【請求項7】

開口を有する角形外装体と、
貫通孔を有し前記開口を封口する封口板と、
正極板及び負極板を含み前記角形外装体に収容される電極体と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続され、前記封口板の貫通孔を貫通する端子と、
前記封口板と前記電極体の間に配置され、前記端子に電気的に接続され、前記電極体側の端部に開口部を有する導電部材と、
前記開口部を封止する反転板と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続され、前記反転板に接続された集電体と、
前記反転板と前記集電体の間に配置される第１絶縁部材を備え、
前記第１絶縁部材は貫通孔を有し、
前記反転板と前記集電体は前記第１絶縁部材の貫通孔を通して接続されており、
前記第１絶縁部材と前記集電体とは固定されており、
前記導電部材は対向するように設けられた第１外側面と第２外側面を有し、
前記第１絶縁部材は、前記第１外側面の外側に位置し前記第１外側面を前記第２外側面の方向に押圧する第１押圧部と、前記第２外側面の外側に位置し前記第２外側面を前記第１外側面の方向に押圧する第２押圧部を有し、
前記角形外装体内の圧力が所定値以上となったとき、前記反転板が変形し、これに伴い前記正極板又は前記負極板と前記端子の間の電気的接続が切断される角形二次電池の製造方法であって、
前記第１絶縁部材を前記導電部材に装着する工程を有し、
前記第１絶縁部材が前記導電部材に装着される前の状態において、前記第１押圧部となる部分と前記第２押圧部となる部分の間の距離は、前記導電部材において前記第１押圧部に押圧される予定の部分と前記第２押圧部に押圧される予定の部分の距離よりも小さい
角形二次電池の製造方法。

【請求項8】

前記第１絶縁部材が前記導電部材に装着される前の状態において、前記第１押圧部となる部分と前記第２押圧部となる部分の間の距離Ｘと、前記導電部材において前記第１押圧部に押圧される予定の部分と前記第２押圧部に押圧される予定の部分の距離Ｙの関係は、０．９５≦Ｘ／Ｙ＜１である
請求項７に記載の角形二次電池の製造方法。

【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およびその製造方法に関する。

【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等に用いられる二次電池の開発が行われている。車載用の駆動電源等には、高容量及び高出力特性が要求されるので、複数の二次電池が直列ないし並列に接続されて使用される。これらの二次電池としては、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二次電池には、非常に高い安全性が要求される。そのため、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２００８−０６６２５４号公報

【特許文献2】特開２００８−０６６２５５号公報

【特許文献3】特開２０１０−２１２０３４号公報

【0005】

電流遮断機構を備えた角形二次電池においては、電池内部の圧力が所定値に達した場合、即座に電流遮断機構が作動し電極体と端子の間の電気的接続を切断することが求められる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、電池内部の圧力が所定値に達したとき、即座に作動する電流遮断機構を備えた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】

発明者らは、電流遮断機構を備えた角形二次電池の開発を行うなかで、電池内部の圧力が所定値に達しても、即座に電極体と端子の間の導電経路が切断されないという課題が希に生じることを見出した。発明者らは、このような問題が生じる原因を詳細に調査・検討した。その結果、電池内部の圧力が所定値となったとき、電極体と端子の間の導電経路が即座に切断される場合と、電極体と端子の間の導電経路が即座に切断されない場合では、以下のような違いがあることを見出した。

【0008】

なお、電流遮断機構は、図１６に示すように、カップ形状を有する導電部材４１、反転板４２、集電体４３、及び絶縁部材４４を備える。導電部材４１の筒状部４１ａの下端には、筒状部４１ａの下端の開口が密閉されるように反転板４２が溶接接続されている。そして、反転板４２の下面の中央には、集電体４３が溶接接続されている。集電体４３には貫通孔４３ａが設けられており、この貫通孔４３ａの縁部が反転板４２の下面に溶接接続されている。また、集電体４３の貫通孔４３ａの周囲には薄肉部４３ｂが設けられており、薄肉部４３ｂには貫通孔４３ａを囲む環状のノッチ部４３ｃが形成されている。反転板４２と集電体４３の間には、貫通孔４４ａを有する絶縁部材４４が配置されている。貫通孔４４ａを通じて反転板４２と集電体４３が接続されている。絶縁部材４４には一対の突起部４４ｂが形成されており、この突起部４４ｂがそれぞれ集電体４３に設けられた貫通
孔４３ｄに嵌合され、絶縁部材４４と集電体４３が接続されている。導電部材４１は、端子４６により封口板４５に固定されている、端子４６及び導電部材４１は、ガスケット４７及び絶縁部材４８により封口板４５と絶縁されている。

【0009】

電池内部の圧力が所定値に達したとき、電極体と端子の間の導電経路が即座に切断される場合は、以下のようにして電流遮断機構が作動する（図１６参照）。
（１）電池内部の圧力が所定値に達する。
（２）反転板４２の中央部（集電体４３と接続された部分）が封口板４５側に押し上げられるように変形する。
（３）（２）に伴い、集電体４３において反転板４２と溶接接続された部分が、封口板４５側に引っ張られる。
（４）集電体４３の溶接部の周囲に設けられたノッチ部４３ｃに部分的に亀裂が生じ、一部が破断する（図１６の（２）参照）。
（５）（４）と略同時に、破断した部分を起点に溶接部の周囲が破断する（図１６の（３）参照）。
（６）反転板４２と集電体４３の電気的接続が切断される。

【0010】

これに対し、電池内部の圧力が所定値に達したとき、電極体と端子の間の導電経路が即座に切断されない場合は、以下のようにして電流遮断機構が作動する（図１７参照）。
（１）電池内部の圧力が所定値に達する。
（２）反転板４２の中央部（集電体４３と接続された部分）が封口板４５側に押し上げられるように変形する。
（３）（２）に伴い、集電体４３において反転板４２と溶接接続された部分が、封口板４５側に引っ張られる。
（４）集電体４３の溶接部の周囲に設けられたノッチ部４３ｃに部分的に亀裂が生じ、一部が破断する（図１７の（２）参照）。
（５）溶接部の周囲に部分的に切れ残った部分が生じる（図１７の（２）参照）。
（６）この切れ残った部分を介して、反転板４２により、集電体４３及び集電体４３に固定された絶縁部材４４が中央方向へ引っ張られ、集電体４３及び集電体４３に固定された絶縁部材４４が横方向に移動する（図１７の（３）参照）。
（７）集電体４３が横方向に移動することにより、反転板４２と集電体４３における破断予定部（ノッチ部４３ｃ）の距離が変化する。また、反転板４２に対する集電体４３の傾斜が急になる。このため、切れ残った部分を切断するためには、より反転板４２が封口板４５側に移動する必要があるようになる。
（８）これにより、電池内部の圧力が所定値に達しても導電経路が即座に切断されない。

【0011】

なお、電極体と端子の間の導電経路が即座に切断される場合でも、集電体４３に亀裂が生じてから集電体４３の破断予定部（ノッチ部４３ｃ）の一部が破断し、破断予定部（ノッチ部４３ｃ）の全てが破断するまでの間には時間差がある。しかしながら、その時間差が極めて小さいため、電池内部の圧力が所定値に達したとき即座に導電経路が切断される。

【0012】

本発明の一態様の角形二次電池は、
開口を有する角形外装体と、
貫通孔を有し前記開口を封口する封口板と、
正極板及び負極板を含み前記角形外装体に収容される電極体と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続され、前記封口板の貫通孔を貫通する端子と、
前記封口板と前記電極体の間に配置され、前記端子に電気的に接続され、前記電極体側の端部に開口部を有する導電部材と、
前記開口部を封止する反転板と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続され、前記反転板に接続された集電体と、
前記反転板と前記集電体の間に配置される第１絶縁部材を備え、
前記角形外装体内の圧力が所定値以上となったとき、前記反転板が変形し、これに伴い前記正極板又は前記負極板と前記端子の間の電気的接続が切断される角形二次電池であって、
前記第１絶縁部材は貫通孔を有し、
前記反転板と前記集電体は前記第１絶縁部材の貫通孔を通して接続されており、
前記第１絶縁部材と前記集電体とは固定されており、
前記導電部材は対向するように設けられた第１外側面と第２外側面を有し、
前記第１絶縁部材は、前記第１外側面の外側に位置し前記第１外側面を前記第２外側面の方向に押圧する第１押圧部と、前記第２外側面の外側に位置し前記第２外側面を前記第１外側面の方向に押圧する第２押圧部を有する。

【0013】

本発明の一態様の角形二次電池によると、第１絶縁部材が導電部材に対して強固に固定される。これにより、上述の「電極体と端子の間の導電経路が即座に切断されない場合」における（６）〜（８）に記載するように、第１絶縁部材及び集電体に中央方向に引っ張る力が加わったとしても、第１絶縁部材及び集電体が中央側に移動することを抑制できる。したがって、集電体における破断予定部と反転板の位置関係が変化し難く、また反転板に対する集電体の傾斜が変化し難いため、切れ残った部分が容易に切断されるようになる。よって、電池内部の圧力が所定値になると即座に電極体と端子の間の導電経路が切断される。

【0014】

第１絶縁部材は、前記封口板に対して平行に配置される本体部と、前記本体部から前記封口板側に突出する第１側壁部及び第２側壁部を有し、前記第１側壁部は前記第１押圧部を含み、前記第２側壁部は前記第２押圧部を含むことが好ましい。

【0015】

前記集電体は貫通孔を有し、前記第１絶縁部材は前記集電体側の面に突起部を有し、前記突起部が前記集電体の貫通孔に嵌合することにより、前記集電体と前記第１絶縁部材が固定されていることが好ましい。なお、集電体と第１絶縁部材の嵌合部は２箇所以上設けられていることが好ましい。

【0016】

前記集電体は、前記集電体と前記反転板が溶接接続された部分を囲む環状のノッチ部を有することが好ましい。また、ノッチ部は薄肉部に設けられていることが好ましい。

【0017】

前記集電体は貫通孔を有し、前記集電体は貫通孔の周囲又は縁部が前記反転板に溶接接続されていることが好ましい。

【0018】

前記導電部材は、それぞれ前記封口板の短辺方向に延びる一対の短辺外側面と、それぞれ前記封口板の長辺方向に延びる一対の長辺外側面を有し、前記第１外側面及び前記第２外側面は、前記一対の短辺外側面であることが好ましい。なお、前記導電部材は、平面視の形状が略長方形であることが好ましい。ここで、略長方形とは、一対の長辺と一対の短辺を有していればよく、長方形や、長方形の角部にＲ部が設けられたもの、あるいは長方形の角部がカットされたもの等を含む。

【0019】

上述の集電体及び集電体に固定された第１絶縁部材の横方向の移動は、封口板の長辺方向において生じやすい。したがって、これを防止するためには、封口板の短辺に沿った一対の短辺側外面が、前記第１外側面と前記第２外側面であることが好ましい。

【0020】

前記導電部材は対向するように設けられた第３外側面と第４外側面を有し、前記第１絶
縁部材は、前記第３外側面の外側に位置し前記第３外側面を前記第４外側面の方向に押圧する第３押圧部と、前記第４外側面の外側に位置し前記第４外側面を前記第３外側面の方向に押圧する第４押圧部を有することが好ましい。

【0021】

本発明の一態様の角形二次電池の製造方法は、
開口を有する角形外装体と、
貫通孔を有し前記開口を封口する封口板と、
正極板及び負極板を含み前記角形外装体に収容される電極体と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続され、前記封口板の貫通孔を貫通する端子と、
前記封口板と前記電極体の間に配置され、前記端子に電気的に接続され、前記電極体側の端部に開口部を有する導電部材と、
前記開口部を封止する反転板と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続され、前記反転板に接続された集電体と、
前記反転板と前記集電体の間に配置される第１絶縁部材を備え、
前記第１絶縁部材は貫通孔を有し、
前記反転板と前記集電体は前記第１絶縁部材の貫通孔を通して接続されており、
前記第１絶縁部材と前記集電体とは固定されており、
前記導電部材は対向するように設けられた第１外側面と第２外側面を有し、
前記第１絶縁部材は、前記第１外側面の外側に位置し前記第１外側面を前記第２外側面の方向に押圧する第１押圧部と、前記第２外側面の外側に位置し前記第２外側面を前記第１外側面の方向に押圧する第２押圧部を有し、
前記角形外装体内の圧力が所定値以上となったとき、前記反転板が変形し、これに伴い前記正極板又は前記負極板と前記端子の間の電気的接続が切断される角形二次電池の製造方法であって、
前記第１絶縁部材を前記導電部材に装着する工程を有し、
前記第１絶縁部材が前記導電部材に装着される前の状態において、前記第１押圧部となる部分と前記第２押圧部となる部分の間の距離は、前記導電部材において前記第１押圧部に押圧される予定の部分と前記第２押圧部に押圧される予定の部分の距離よりも小さいことを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１Ａは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板長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板短辺方向の断面図である。

【図4】実施形態にかかる角形二次電池に用いる導電部材の上面図である。

【図5】実施形態にかかる角形二次電池に用いる折り曲げ成形前の正極集電体の下面図である。

【図6】実施形態にかかる角形二次電池に用いる第１絶縁部材の上面図である。

【図7】実施形態にかかる角形二次電池に用いる第１絶縁部材の下面図である。

【図8】図６におけるＶＩＩＩ‐ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。

【図9】図６におけるＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。

【図10】図６におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図であり、導電部材に第１絶縁部材を装着する工程を示す図である。

【図11】図６におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図であり、導電部材に第１絶縁部材を装着した後の状態を示す図である。

【図12】図６におけるＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図であり、導電部材に第１絶縁部材を装着する工程を示す図である。

【図13】変形例の第１絶縁部材の上面図である。

【図14】変形例の第１絶縁部材の上面図である。

【図15】変形例の第１絶縁部材の上面図である。

【図16】電流遮断機構の作動の仕方を示す図である。

【図17】電流遮断機構の作動の仕方を示す図である。

【図18】別の発明における第１絶縁部材の上面図である。

【図19】別の発明における第２絶縁部材の下面図である。

【図20】別の発明における電流遮断機構の断面図である。

【図21】別の発明における電流遮断機構の断面図である。

【図22】別の発明における電流遮断機構の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

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、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。

【0024】

［実施形態］
最初に、実施形態の角形二次電池１を図１を用いて説明する。実施形態の角形二次電池１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扁平状の巻回電極体２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る。

【0025】

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積層し巻回することで、扁平状の巻回電極体２が作製される。扁平状の巻回電極体２の巻回軸方向の一方の端部には巻回された正極芯体露出部３が形成され、他方の端部には巻回された負極芯体露出部４が形成される。

【0026】

巻回された正極芯体露出部３は正極集電体５を介して正極端子６に電気的に接続される。巻回された負極芯体露出部４は負極集電体７を介して負極端子８に電気的に接続される。また、正極端子６、負極端子８それぞれ絶縁性のガスケット９、１０を介して封口板１１に固定される。角形二次電池１では、正極板と正極端子６の間、あるいは負極板と負極端子８の間に感圧式の電流遮断機構３０が設けられる。

【0027】

扁平状の巻回電極体２は、封口板１１側を除く周囲を樹脂製シート１２で覆われた状態で、角形の外装体１３内に配置されている。外装体１３の開口部は封口板１１により封口されている。封口板１１には電解液注液孔１４が設けられている。電解液注液孔１４は、注液後、封止栓１５により密閉される。また、封口板１１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１６が設けられている。

【0028】

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、正極側及び負極側のいずれに設けてもよい。以下では正極側にのみ設けるものとして説明する。

【0029】

図２及び図３に示すように、正極端子６は、フランジ部６ａの一方側に筒状部６ｂを備え、内部に貫通孔６ｃが形成されている。そして、筒状部６ｂは、ガスケット９、封口板１１及び第２絶縁部材１７及び導電部材１８のそれぞれに形成された貫通孔内に挿入され、その先端部６ｄがカシメられて互いに一体的に固定されている。これにより、正極端子
６は、ガスケット９及び第２絶縁部材１７によって封口板１１とは電気的に絶縁された状態で、導電部材１８と電気的に接続された状態となっている。なお、先端部６ｄと導電部材１８の接続部はレーザ溶接等により溶接接続されることが好ましい。また、正極端子６に形成された貫通孔６ｃを、上端に金属板が設けられたゴム製の端子栓（図示省略）等によって封止することが好ましい。

【0030】

第２絶縁部材１７は、封口板１１と導電部材１８の間に配置され、封口板１１と導電部材１８を絶縁している。アルミニウム製の導電部材１８は、図４に示すように平面視の形状が略長方形であり、カップ形状を有している。導電部材１８は、巻回電極体２側に断面が略方形状の筒状部１８ａを有しており、封口板１１側には封口板１１に対して平行に配置される接続部１８ｂが形成されている。導電部材１８には正極端子６の筒状部６ｂが挿入される貫通孔１８ｃが設けられている。

【0031】

導電部材１８の筒状部１８ａの巻回電極体２側の先端には、反転板１９の周囲が溶接されている。これにより、導電部材１８の筒状部１８ａの巻回電極体２側の開口が気密に封止されている。なお、導電部材１８の筒状部１８ａの巻回電極体２側の先端にフランジ部１８ｄを設けることが好ましい。反転板１９は、アルミニウム等の導電性材料で形成されており、外装体１３内の圧力が高くなると封口板１１側（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。反転板１９の巻回電極体２側の面には正極集電体５が接続される。外装体１３内の圧力が高くなると、反転板１９の中央部（正極集電体５が接続された部分）が封口板１１側に移動するように変形する。

【0032】

図５は、折り曲げ成形する前の正極集電体５の巻回電極体２側の面の形状を示す図である。正極集電体５は、封口板１１と平行に配置される第１領域５ａと、この第１領域５ａから折り曲げられて正極芯体露出部３に接続される第２領域５ｂを有している。この正極集電体５は、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。そして、正極集電体５の第１領域５ａには、中央部に貫通孔５ｃが形成され、この貫通孔５ｃの中心を通り封口板１１の長辺方向に沿った中心線Ｃ上であって、貫通孔５ｃの両側に貫通孔５ｄ及び貫通孔５ｅがそれぞれ形成されている。第１領域５ａの貫通孔５ｃの周囲部分には、他の部分よりも厚さが薄くされた薄肉領域５ｆが設けられている。また、薄肉領域５ｆには、貫通孔５ｃを囲むように環状のノッチ部５ｇが形成されている。このノッチ部５ｇは厚みが薄肉領域５ｆよりも薄くなるように溝状に設けられたものであり、断面形状がＶ字状となるようにすることが好ましい。ノッチ部５ｇにおいて最も厚みが薄い部分の厚みは、限定されないが、例えば０．０１〜０．２ｍｍ程度とすることが好ましく、０．０２〜０．１ｍｍ程度とすることがより好ましい。

【0033】

反転板１９の巻回電極体２側の面の中央部に、正極集電体５の第１領域５ａが当接され、第１領域５ａに形成されている貫通孔５ｃの周縁と反転板１９とが複数箇所においてレーザ溶接される。これにより、反転板１９と正極集電体５が接続される。

【0034】

なお、反転板１９と正極集電体５の第１領域５ａの間には、貫通孔２０ｂを有する樹脂材料からなる第１絶縁部材２０が配置されている。この貫通孔２０ｂと対応する位置において正極集電体５の第１領域５ａと反転板１９が接続されている。ここで、正極集電体５と反転板１９の接続部の構成としては、貫通孔２０ｂの内部で正極集電体５と反転板１９が接続されてもよい。また、反転板１９の一部が貫通孔２０ｂを貫通し、第１絶縁部材２０よりも巻回電極体２側で反転板１９と正極集電体５が接続されてもよい。あるいは、正極集電体５の一部が貫通孔２０ｂを貫通し、第１絶縁部材２０よりも封口板１１側で反転板１９と正極集電体５とが接続されていてもよい。

【0035】

第１絶縁部材２０の貫通孔２０ｂの両側には、正極集電体５の第１領域５ａに設けられ
た貫通孔５ｄ、５ｅに対応する位置にそれぞれ突起部２１ａ、２１ｂが形成されている。

【0036】

第１絶縁部材２０の突起部２１ａ、２１ｂをそれぞれ正極集電体５の第１領域５ａに形成された貫通孔５ｄ、５ｅに挿入し、突起部２１ａ、２１ｂの先端部を加熱し拡径することにより第１絶縁部材２０と正極集電体５の第１領域５ａが固定される。

【0037】

なお、第２絶縁部材１７と第１絶縁部材２０とを係合により接続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２絶縁部材１７と第１絶縁部材２０とを接続している。

【0038】

以上の構成により、正極芯体露出部３は、正極集電体５の第２領域５ｂ、正極集電体５の第１領域５ａ、反転板１９及び導電部材１８を介して正極端子６と電気的に接続されている。また、ここでは、導電部材１８の筒状部１８ａ、反転板１９、第１絶縁部材２０及び正極集電体５の第１領域５ａによって本実施形態の電流遮断機構３０が形成されている。反転板１９は、外装体１３内の圧力が増加すると正極端子６の貫通孔６ｃ側に膨れるよう変形する。反転板１９の中央部には正極集電体５の第１領域５ａが溶接されているため、外装体１３内の圧力が所定値を超えると正極集電体５の第１領域５ａがノッチ部５ｇで破断するので、反転板１９と正極集電体５の第１領域５ａとの間の電気的接続が切断されるようになっている。

【0039】

次に、実施形態の角形二次電池１に用いる第１絶縁部材２０の具体的構成について説明する。

【0040】

図６は第１絶縁部材２０の上面図であり、図７は第１絶縁部材２０の下面図である。第１絶縁部材２０は、本体部２０ａの中央部に貫通孔２０ｂが形成されている。この貫通孔２０ｂと対応する位置で反転板１９と正極集電体５が接続される。また、第１絶縁部材２０の下面には、貫通孔２０ｂの両側に突起部２１ａ及び突起部２１ｂがそれぞれ形成されている。そして、突起部２１ａ及び突起部２１ｂがそれぞれ正極集電体５の第１領域５ａに形成された貫通孔５ｄ及び貫通孔５ｅに挿入され、先端部が拡径されることにより、第１絶縁部材２０と正極集電体５の第１領域５ａが固定される。

【0041】

第１絶縁部材２０は平面視で略長方形状（例えば、長方形、あるいは、長方形の角部がＲ化又はカットされたような形状）を有している。第１絶縁部材２０の上面における周縁には、第１絶縁部材２０の短辺方向に沿うように、対向する一対の短辺側壁２０ｃ及び２０ｄが設けられている。短辺側壁２０ｃ及び２０ｄはそれぞれ封口板１１の短辺方向（封口板１１の短辺が延びる方向）に沿うように形成されている。この実施形態に係る角形二次電池１においては、短辺側壁２０ｃ及び２０ｄが、第１側壁部及び第２側壁部となっている。短辺側壁２０ｃ及び２０ｄは第１絶縁部材２０の本体部２０ａから上方（封口板１１側）に延びる第１領域２２と、第１領域２２から導電部材１８に向かって突出する突出部２３を有する。そして、この突出部２３が導電部材１８の筒状部１８ａの巻回電極体２側の端部に設けられたフランジ部１８ｄに引っ掛かるようにして、短辺側壁２０ｃ及び２０ｄがそれぞれ導電部材１８に接続される。

【0042】

ここで、第１絶縁部材２０が導電部材１８に取り付けられる前の自由状態において、短辺側壁２０ｃにおいて前記導電部材１８に接する予定の部分と、短辺側壁２０ｄにおいて前記導電部材１８に接する予定の部分との距離をＸとする。そして、第１絶縁部材２０が導電部材１８に取り付けられる前の状態において、導電部材１８の短辺側壁２０ｃと接する予定の部分と、導電部材１８の短辺側壁２０ｅに接する予定の部分の距離をＹとする。実施形態に掛かる角型二次電池１では、距離Ｘ＜距離Ｙに設定された第１絶縁部材２０と導電部材１８を用いて電池が作製される（図１０参照）。なお、距離Ｘ／距離Ｙの値は、
１．０００以下とする。また、距離Ｘ／距離Ｙの値は、１．０００未満とすることが好ましい。さらに、距離Ｘ／距離Ｙの値は、０．９５０以上１．０００以下とすることが好ましく、０．９５０以上１．０００未満とすることがより好ましい。さらに、距離Ｘ／距離Ｙの値は、０．９９０以上０.９９９以下とすることが好ましい。

【0043】

これにより、図１１に示すように、第１絶縁部材２０が導電部材１８に取り付けられると、第１絶縁部材２０の短辺側壁２０ｃ及び２０ｄにより導電部材１８の筒状部１８ａが両側から中心側（貫通孔２０ｂ側）に押圧された状態となる。第１絶縁部材２０の短辺側壁２０ｃは導電部材１８の筒状部１８ａの外面を第１絶縁部材２０の短辺側壁２０ｄの方向に押圧する。また、第１絶縁部材２０の短辺側壁２０ｄは導電部材１８の筒状部１８ａの外面を第１絶縁部材２０の短辺側壁２０ｃの方向に押圧する。これにより、導電部材１８に対して第１絶縁部材２０が横方向（封口板１１の長辺方向に沿った方向）に移動することを確実に防止できる。ここで、反転板１９は導電部材１８に溶接により強固に固定されている。また、正極集電体５は第１絶縁部材２０に強固に固定されている。なお、角形二次電池１においては、短辺側壁２０ｃ及び２０ｄがそれぞれ第１押圧部、第２押圧部を含む。また、導電部材１８の筒状部１８ａにおいて、短辺側壁２０ｃに押圧される部分が第１外側面となり、短辺側壁２０ｄに押圧される部分が第２外側面となる。したがって、導電部材１８に対して第１絶縁部材２０が横方向に移動することを防止できると、反転板１９に対して正極集電体５が横方向に移動することも確実に防止できる。

【0044】

よって、実施形態の角型二次電池１では上述の課題を解決することができる。即ち、外装体１３の内圧が所定値以上になり反転板１９が封口板１１側に変形し、正極集電体５のノッチ部５ｇが部分的に破断したとき、正極集電体５が反転板１９に引っ張られ横方向の位置ズレが生じなくなる。したがって、正極集電体５のノッチ部５ｇにおいて切れ残った部分も即座に破断され、正極板と正極端子６の間の導電経路を即座に切断することが可能となる。

【0045】

第１絶縁部材２０の上面における周縁には、第１絶縁部材２０の長辺方向に沿った一対の長辺側壁２０ｅ及び２０ｆが設けられている。一対の長辺側壁２０ｅ及び２０ｆは、第１絶縁部材２０の本体部２０ａから上方（封口板１１側）に延びるように設けられる。導電部材１８の筒状部１８ａが一対の長辺側壁２０ｅ及び２０ｆにより中心側（貫通孔２０ｂ側）に押圧されるようにすることが好ましい。第１絶縁部材２０が導電部材１８に取り付けられる前の自由状態において、長辺側壁２０ｅにおいて導電部材１８と接する予定の部分と、長辺側壁２０ｆにおいて導電部材１８と接する予定の部分の距離をＸ’とする。そして、第１絶縁部材２０が導電部材１８に取り付けられる前の状態で、導電部材１８において長辺側壁２０ｅと接する予定の部分と、導電部材１８において長辺側壁２０ｆと接する予定の部分との距離をＹ’とする。この場合、距離Ｘ’＜距離Ｙ’に設定された第１絶縁部材２０と導電部材１８を用いることが好ましい（図１２参照）。

【0046】

このような構成によると、第１絶縁部材２０が導電部材１８に取り付けられると、第１絶縁部材２０の長辺側壁２０ｅ及び２０ｆにより導電部材１８の筒状部１８ａが両側から中心側（貫通孔２０ｂ側）に押圧された状態となる。よって、導電部材１８に対して第１絶縁部材２０が横方向（封口板１１の長辺方向に沿った方向）に移動することをより確実に防止できる。なお、距離Ｘ’／距離Ｙ’の値は、１．０００以下とする。また、距離Ｘ’／距離Ｙ’の値は、１．０００未満とすることが好ましい。さらに、距離Ｘ’／距離Ｙ’の値は、０．９５０以上１．０００以下とすることが好ましく、０．９５０以上１．０００未満とすることがより好ましい。さらに、距離Ｘ’／距離Ｙ’の値は、０．９９０以上０.９９９以下とすることが好ましい。

【0047】

上記の実施形態の角型二次電池１においては、第１絶縁部材２０が平面視で略長方形状
であり、導電部材１８の筒状部の断面形状が略方形状の例を示したがこれに限定されない。例えば、導電部材１８の筒状部の断面形状が円形にしてもよい。ただし、導電部材１８の平面視での形状が略長方形の場合、上述の課題が生じ易いため、本発明は、導電部材１８の平面視での形状が略長方形のときに特に有効である。

【0048】

第１絶縁部材の変形例としては、図１３に示すように、第１絶縁部材２０の一方の短辺側に一つの短辺側壁２０ｃ（押圧部）を設け、他方の短辺側に複数の短辺側壁２０ｄ（押圧部）を設けるようにしてもよい。また、図１４に示すように、第１絶縁部材２０の一方の短辺側に複数の短辺側壁２０ｃ（押圧部）を設け、他方の短辺側の複数の短辺側壁２０ｄ（押圧部）を設けてもよい。

【0049】

また、第１押圧部及び第２押圧部は必ずしも第１絶縁部材２０の本体部２０ａの周縁に設ける必要はなく、図１５に示すように本体部２０ａの周縁から離れた位置に設けてもよい。

【0050】

上述の実施形態にかかる角形二次電池１では、導電部材１８にフランジ部１８ｄを設ける形態を示したが、フランジ部１８ｄは必須の構成ではない。また、フランジ部１８ｄが設けられている場合でも、第１絶縁部材の第１押圧部及び第２押圧部がそれぞれ導電部材１８のフランジ部１８ｄの外面を押圧する必要はない。第１絶縁部材２０の第１押圧部及び第２押圧部がそれぞれ導電部材１８の筒状部１８ａのフランジ部１８ｄよりも封口板１１側の外面を押圧するようにしてもよい。また、第１絶縁部材２０の短辺側壁２０ｃ及び２０ｄにそれぞれ突出部２３を設ける形態を示したが、突出部２３は必須の構成ではない。

【0051】

なお角形二次電池としては、非水電解質二次電池、特にリチウムイオン二次電池であることが好ましい。

【0052】

上述の課題を解決する別の発明の角形二次電池は次の構成を有する。
開口を有する角形外装体と、
貫通孔を有し前記開口を封口する封口板と、
正極板及び負極板を含み前記角形外装体に収容される電極体と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続され、前記封口板の貫通孔を貫通する端子と、
前記封口板と前記電極体の間に配置され、前記端子に電気的に接続され、前記電極体側の端部に開口部を有する導電部材と、
前記開口部を封止する反転板と、
前記正極板又は前記負極板に電気的に接続され、前記反転板に接続された集電体と、
前記反転板と前記集電体の間に配置される第１絶縁部材を備え、
前記角形外装体内の圧力が所定値以上となったとき、前記反転板が前記封口板側に変形し、これに伴い前記正極板又は前記負極板と前記端子の間の電気的接続が切断される角形二次電池であって、
前記第１絶縁部材は貫通孔を有し、
前記反転板と前記集電体は前記第１絶縁部材の貫通孔を通して接続されており、
前記第１絶縁部材は上面部に凹部又は凸部が形成され、
前記第２絶縁部材は下面部には、前記凹部又は凸部に嵌り合う嵌合部が形成されており、
前記第１絶縁部材に形成された前記凹部又は凸部は、前記第２絶縁部材に形成された嵌合部と嵌合し、前記第１絶縁部材と前記第２絶縁部材が固定されている。

【0053】

別の発明の角形二次電池では、第１絶縁部材の上面に凹部が設けられた場合、第２絶縁部材の下面には第１絶縁部材に設けられた凹部に嵌り合う凸部が形成される。そして、第１絶縁部材の凹部に第２絶縁部材の凸部が挿入され、凹部と凸部が嵌合される。あるいは、第１絶縁部材の上面に凸部が設けられた場合、第２絶縁部材の下面には第１絶縁部材に設けられた凸部に嵌り合う凹部が形成される。そして、第１絶縁部材の凸部が第２絶縁部材の凹部が挿入され、凸部と凹部が嵌合される。

【0054】

このような構成によると、第１絶縁部材に対して第２絶縁部材が横方向にずれることを確実に防止できる。したがって、上述の課題を確実に防止できる。なお、第１絶縁部材に本体部から上方に延びる一対の側壁部を設け、第２絶縁部材に本体部から電極体側に延びる一対の側壁部を設け、第１絶縁部材の側壁部の内面と、第２絶縁部材の側壁部の外面とを接続する方法が考えられる。しかしながら、上記の構成によると、第１絶縁部材の側壁部の内面と、第２絶縁部材の側壁部の外面とを接続する方法に比べて、より確実に横方向のずれを防止できる。

【0055】

別の発明の角形二次電池に用いる第１絶縁部材６０の上面図を図１８に示す。また、別の発明の角形二次電池に用いる第２絶縁部材６１の下面図を図１９に示す。第１絶縁部材６０の上面には、凸部５１が４隅に設けられている。また、第２絶縁部材６１の下面には、凹部５０が４隅に設けられている。

【0056】

図２０に示すように、第１絶縁部材６０の上面に設けられた凸部５１が、第２絶縁部材６１の下面に設けられた凹部５０に挿入され、嵌合される。これにより、第１絶縁部材６０と第２絶縁部材６１が固定される。なお、第１絶縁部材６０と第２絶縁部材６１は、少なくとも１箇所で嵌合固定されていればよい。第１絶縁部材６０と第２絶縁部材６１は、より好ましくは３箇所、更に好ましくは４箇所で嵌合固定されていることが好ましい。

【0057】

図２１に示すように第２絶縁部材６３の下面に設けられた凹部５０が貫通孔であり、第１絶縁部材６２の上面に設けられた凸部５１の上端側に拡径部を設けるようにしてもよい。

【0058】

図２２に示すように、第１絶縁部材６４の上面に凹部５３を設け、第２絶縁部材６５の下面に凸部５２を設けるようにしてもよい。

【0059】

＜その他＞
本願に記載の角形二次電池において、第１絶縁部材及び第２絶縁部材としてそれぞれ、樹脂製の部材を用いることが好ましい。樹脂製の部材としては、ポリプロピレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体等からなるものと用いることが好ましい。

【符号の説明】

【0060】

１…角形二次電池 ２…巻回電極体 ３…正極芯体露出部 ４…負極芯体露出部
５…正極集電体
５ａ…第１領域
５ｂ…第２領域
５ｃ…貫通孔
５ｄ、５ｅ…貫通孔
５ｆ…薄肉部
５ｇ…ノッチ部
６…正極端子
６ａ…フランジ部
６ｂ…筒状部
６ｃ…貫通孔
６ｄ…先端部
７…負極集電体 ８…負極端子
９…ガスケット １０…ガスケット １１…封口板 １２…樹脂製シート
１３…外装体 １４…電解液注液孔 １５…封止栓 １６…ガス排出弁
１７…第２絶縁部材
１８…導電部材
１８ａ…筒状部
１８ｂ…接続部
１８ｃ…貫通孔
１８ｄ…フランジ部
１９…反転板
２０…第１絶縁部材
２０ａ…本体部
２０ｂ…貫通孔
２０ｃ、２０ｄ…短辺側壁
２０ｅ、２０ｆ…長辺側壁
２１ａ、２１ｂ…突起部
４１…導電部材 ４２…反転板 ４３…集電体 ４４…絶縁部材 ４５…封口板４６…端子 ４７…ガスケット ４８…絶縁部材
５０…凹部 ５１…凸部
５２…凹部 ５３…凸部
６０…第１絶縁部材 ６１…第２絶縁部材
６２…第１絶縁部材 ６３…第２絶縁部材
６４…第１絶縁部材 ６５…第２絶縁部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】