特許 7576747 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】

(24)【登録日】2024-10-24

(45)【発行日】2024-11-01

(54)【発明の名称】電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/531 20210101AFI20241025BHJP

   H01M 50/184 20210101ALI20241025BHJP

【ＦＩ】

H01M50/531

H01M50/184 D

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023115070

(22)【出願日】2023-07-13

(62)【分割の表示】P 2020511720の分割

【原出願日】2019-03-27

(65)【公開番号】P2023134644

(43)【公開日】2023-09-27

【審査請求日】2023-07-21

(31)【優先権主張番号】P 2018074200

(32)【優先日】2018-04-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2018074201

(32)【優先日】2018-04-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002745

【氏名又は名称】弁理士法人河崎特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】下司 真也

(72)【発明者】

【氏名】粂 信吾

【審査官】瀧口 博史

(56)【参考文献】

【文献】実公平３－５１８８７（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】特開２０１０－２５０９７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２５３１３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／５０

Ｈ０１Ｍ ５０／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒部、前記筒部の一方の端部を閉じる底壁および前記筒部の他方の端部に連続する開口縁を有する電池缶と、
前記筒部に収容された電極体と、
前記開口縁の開口を封口するように前記開口縁に固定され、前記電池缶の内側を向く第１主面、前記第１主面とは反対側の第２主面、および、前記第１主面と前記第２主面とを繋ぐ側面を有する封口体と、を備え、
前記封口体は、封口板と、前記封口板の周縁部に配されたガスケットと、を有し、
前記電極体から内部リード線が導出され、前記内部リード線が前記封口板に接続しており、
前記内部リード線が前記ガスケットに固定されており、
前記ガスケットは、前記周縁部の前記電極体側に配された内側リング部と、前記周縁部の前記電極体と反対側に配された外側リング部と、前記周縁部の端面を覆う側壁部と、前記内側リング部に連続して前記電極体との対向面に配されたリード線保持部と、を有し、
前記リード線保持部によって、前記内部リード線が前記ガスケットに固定されており、
前記リード線保持部は、前記封口板の面方向に沿って延在する前記内部リード線の上方において、前記内部リード線と前記封口板の間に介在している、電池。

【請求項2】

前記リード線保持部は、前記封口板の面方向に沿って前記内部リード線が挿通される筒状部を有する、請求項１に記載の電池。

【請求項3】

前記リード線保持部は、スナップフィット機構によって前記筒状部を形成している、請求項２に記載の電池。

【請求項4】

前記ガスケットの前記内側リング部、前記外側リング部、前記側壁部、および、前記リード線保持部が、一体成型されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の電池と、これらを電気的に接続するバスバーと、を備える電池モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

電池は、複数を並列あるいは直列に接続されて用いられる場合がある。この場合、各電池の電極同士は、バスバーで電気的に接続される（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０１６－５１６２７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電池缶の開口が封口体により封口される電池において、通常、電池缶は一方の外部端子として機能し、封口体は他方の外部端子として機能する。例えば、特許文献１のように、負極は、電池缶の底部から集電される。一方、正極は、電池缶の底部に対向するように配置されている封口体から集電される。つまり、各電極に外部リード線をそれぞれ接続する場合、負極用の外部リード線は電池の下面から導出され、正極用の外部リード線は電池の上面から導出される。よって、電池の上下方向に配線のための空間が必要である。

【0005】

両極を電池の封口体側から集電する場合、正極用の外部リード線および負極用の外部リード線は、それぞれ近接して配置される。信頼性の観点から、正極用の外部リード線と負極用の外部リード線との接触を防ぐ必要がある。しかし、接続される電池が増えると、配線が複雑化して、外部リード線同士が意図せずに接触するおそれがある。この接触を防ぐためには、配線のためのより広い空間が必要となる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一局面は、複数の電池と、複数の前記電池を電気的に接続するバスバーと、を備え、前記電池は、筒部、前記筒部の一方の端部を閉じる底壁および前記筒部の他方の端部に連続する開口縁を有する電池缶と、前記筒部に収容された電極体と、前記開口縁の開口を封口するように前記開口縁に固定され、前記電池缶の内側を向く第１主面、前記第１主面とは反対側の第２主面、および、前記第１主面と前記第２主面とを繋ぐ側面を有する封口体と、を備え、前記バスバーは、前記電池を嵌め込む複数の貫通孔を備えており、前記貫通孔に嵌め込まれた前記電池の前記開口縁の少なくとも一部は、前記バスバーと接触し、前記開口縁と前記バスバーとは、電気的に接続されており、前記封口体と前記バスバーとは、電気的に絶縁されている、電池モジュールに関する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、電池同士を接続するために必要な空間を小さくすることができる。
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、本発明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。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】本発明の一実施形態に係る電池モジュールを模式的に示す斜視図である。

【図1B】図１Ａに示す電池モジュールを図１Ａとは反対側から見た斜視図である。

【図1C】図１ＡのＸ－Ｘ線における断面の一部を示す縦断面模式図である。

【図2A】本発明の実施形態に係る電池の縦断面模式図である。

【図2B】図２Ａに示す電池の斜視図である。

【図3A】本発明の一実施形態に係るバスバーを模式的に示す斜視図である。

【図3B】図３Ａに示すバスバーを図３Ａとは反対側から見た斜視図である。

【図4A】本発明の一実施形態に係る他の電池モジュールを模式的に示す斜視図である。

【図4B】図４Ａに示す電池モジュールを展開して示す斜視図である。

【図5】本発明の他の実施形態に係る電池の要部の縦断面模式図である。

【図6】同電池において、電池缶の外観を示す斜視図である。

【図7】封口体にリード線が接続された状態を示す斜視図である。

【図8】同電池において、内圧上昇時の封口体近傍の状態を示す断面図である。

【図9】同電池において、内圧上昇時の封口体近傍の別の状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本実施形態に係る電池モジュールは、複数の電池と、複数の電池を電気的に接続するバスバーと、を備える。電池は、筒部、筒部の一方の端部を閉じる底壁および筒部の他方の端部に連続する開口縁を有する電池缶と、筒部に収容された電極体と、開口縁の開口を封口するように開口縁に固定される封口体と、を備える。封口体は、電池缶の内側を向く第１主面、第１主面とは反対側の第２主面、および、第１主面と第２主面とを繋ぐ側面を有する。バスバーは、電池を嵌め込む複数の貫通孔を備えており、貫通孔に嵌め込まれた電池の開口縁の少なくとも一部は、バスバーと接触している。開口縁とバスバーとは、電気的に接続されている一方、封口体とバスバーとは、電気的に絶縁されている。

【0010】

封口体は、電池の一方の電極（例えば、正極）の外部端子として機能する。一方、バスバーの貫通孔には、直接、電池缶が嵌め込まれており、バスバーは、電池の他方の電極（例えば、負極）の外部端子および外部リード線として機能する。よって、配線が極めてシンプルになって、配線空間は省スペース化される。また、バスバーは、開口縁側に配置されるため、両方の電極をともに、封口体の近傍（例えば、第２主面側）から集電することができる。

【0011】

バスバーは、電池缶の開口縁を介して、封口体の側面の少なくとも一部を覆う第１部分を有してもよい。第１部分は、例えば、貫通孔の周縁から電池缶の開口縁に沿うように立ち上がっている。つまり、貫通孔の周縁の電池缶の軸方向（以下、Ｚ方向とも称する。）に沿った断面は、略Ｌ字形状であってもよい。これにより、電池缶との接触面積が大きくなって集電性が向上する。さらに、電池缶をバスバーに嵌め込む際の方向が決め易くなる。

【0012】

バスバーは、封口体の第２主面の外周縁の少なくとも一部を覆う第２部分を有してもよい。第２部分は、例えば、貫通孔の周縁から貫通孔の中心に向かって延出しており、貫通孔の一部を覆う。これにより、電池缶のバスバーに対する嵌め込みの量が決め易くなる。さらに、バスバーの面積が増えるため、抵抗が小さくなる。第２部分と封口体の第２主面との間には、電池缶の開口縁が介在していてもよい。

【0013】

バスバーは、第１部分および第２部分の両方を有していてもよい。これにより、電池缶はバスバーに固定され易くなる。

【0014】

開口縁の端面が、封口体の側面上に配置されている場合、つまり、電池缶の開口縁が、封口体の第２主面を覆っていない場合、本実施形態に係るバスバーは特に有用である。通常、この場合、外部リード線を使うことなく、両方の電極を封口体の第２主面側から集電することは困難である。しかし、電池缶を嵌め込むことのできるバスバーを用いることで、外部リード線を使うことなく、電池缶と同電位の電極を封口体の第２主面側から容易に集電することができる。

【0015】

封口体は、例えば、導電性の封口板と、封口板の周縁部に配された絶縁性のガスケットと、を有する。

【0016】

開口縁の端面が封口体の側面上に配置されている場合、ガスケットの少なくとも一部は、開口縁の端面よりも電池缶の軸方向に突出していてもよい。ガスケットにより、封口体（封口板）とバスバーとの絶縁はより確実になる。

【0017】

開口縁の端面が封口体の側面上に配置されている場合、電池缶の高さ方向において、封口体と接触する最低位置における開口縁の外径は、筒部の外径よりも小さいことが好ましい。これにより、開口縁と筒部との境界が明確になって、電池缶のバスバーに対する嵌め込みの量がさらに決め易くなる。

【0018】

以下、本発明の実施形態に係る電池モジュールおよび電池について、適宜図面を参照しながら説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。図示例において、同じ機能を有する部材には、同じ符号を付している。

【0019】

図１Ａは、本実施形態に係る電池モジュールを模式的に示す斜視図である。図１Ｂは、同電池モジュールを、図１Ａとは反対側から見た斜視図である。図１Ｃは、図１ＡのＸ－Ｘ線における断面の一部を示す縦断面模式図である。図２Ａは、本実施形態に係る電池の縦断面模式図である。図２Ｂは、図２Ａに示す電池の斜視図である。図３Ａは、本実施形態に係るバスバーを模式的に示す斜視図である。図３Ｂは、同バスバーを、図３Ａとは反対側から見た斜視図である。

【0020】

電池１０Ａは、円筒型であって、円筒型の有底の電池缶１００Ａと、電池缶１００Ａに収容された円筒型の電極体２００Ａと、電池缶１００Ａの開口を封口する封口体３００Ａと、電池缶１００Ａと電気的に接続するとともに、封口体３００Ａと電気的に絶縁されたバスバー６００と、を具備する。複数の電池１０Ａは、バスバー６００に設けられた複数の貫通孔６０３（図３Ａ参照）に嵌め込まれている。

【0021】

電池缶１００Ａは、電極体２００Ａを収容する筒部１２０Ａと、筒部１２０Ａの一方の端部を閉じる底壁１３０Ａと、筒部１２０Ａの他方の端部に連続する開口縁１１０Ａとを有する。開口縁１１０Ａの開口は、封口体３００Ａにより塞がれている。

【0022】

電池缶１００Ａの高さ方向において、封口体３００Ａと接触する最低位置における電池缶１００Ａの開口縁１１０Ａの外径は、筒部１２０Ａの外径よりも小さくてもよい。これにより、開口縁１１０Ａと筒部１２０Ａとの境界が明確になって、電池缶１００Ａのバスバー６００に対する嵌め込み量が決め易くなる。

【0023】

例えば、開口縁１１０Ａは、筒部１２０Ａとの境界に、筒部１２０Ａの外径を小さくするテーパ領域１１０Ｓを備えてもよい。テーパ領域１１０Ｓは、例えば、Ｚ方向と４５°未満の角度を成す。

【0024】

封口体３００Ａは、電池缶１００Ａの内側を向く第１主面３００Ｘと、第１主面３００Ｘとは反対側の第２主面３００Ｙと、第１主面３００Ｘと第２主面３００Ｙとを繋ぐ側面３００Ｚと、を備える。電池缶１００Ａの開口縁１１０Ａの端面１１０Ｔは、封口体３００Ａの側面３００Ｚ上にあり、開口縁１１０Ａは、封口体３００Ａの第２主面３００Ｙの外周縁を覆っていない。

【0025】

貫通孔を備えるバスバー６００を用いることで、開口縁１１０Ａが第２主面３００Ｙを覆っていない場合であっても、外部リード線を使うことなく、電池缶１００Ａと同電位の電極を第２主面３００Ｙ側から集電することができる。

【0026】

ただし、開口縁１１０Ａの端面１１０Ｔは、封口体３００Ａの第２主面３００Ｙ上にあってもよい。つまり、開口縁１１０Ａの一部は、第２主面３００Ｙの外周縁を覆っていてもよい。

【0027】

バスバー６００は、例えば、第３主面６００Ｘとその反対側の第４主面６００Ｙとを備える板状物であり、貫通孔６０３は、第３主面６００Ｘから第４主面６００Ｙまで貫通している。電池１０Ａは、例えば、バスバー６００の第４主面６００Ｙ側から、貫通孔６０３に嵌め込まれる。

【0028】

バスバー６００は、電池缶１００Ａの開口縁１１０Ａを介して、封口体３００Ａの側面３００Ｚを覆う第１部分６０１と、封口体３００Ａの第２主面３００Ｙの外周縁を覆う第２部分６０２と、を有する。第１部分６０１と開口縁１１０Ａの外表面との間には、導電性の接合材を介在させてもよい。

【0029】

第１部分６０１は、貫通孔６０３の周縁から電池缶１００Ａの開口縁１１０Ａに沿うように立ち上がっている。第２部分６０２は、貫通孔６０３の周縁から貫通孔６０３の中心に向かって延出しており、貫通孔６０３の一部を覆う。ただし、バスバー６００の形状はこれに限定されない。

【0030】

第１部分６０１の相当部分および第２部分６０２は、例えば、バスバー６００の材料である板状物を打ち抜いて貫通孔６０３を形成する際に、同時に形成される。その後、上記相当部分を折り曲げて、第１部分６０１が形成される。

【0031】

図示例において、貫通孔６０３の直径は封口体３００Ａの外径と同程度であって、バスバー６００は、第１部分６０１と開口縁１１０Ａとの接触により、電池缶１００Ａと電気的に接続している。電池１０Ａのバスバー６００に対する嵌め込み量は、第２部分６０２により規制される。

【0032】

この場合、無負荷状態における第１部分６０１の第４主面６００Ｙに対する角度θ（図３Ｂ参照）は、９０度以上であることが好ましい。つまり、第１部分６０１は、貫通孔６０３の径を小さくするように立ち上がっていることが好ましい。このような第１部分６０１を備えるバスバー６００に電池１０Ａを圧入して嵌め込むことにより、第１部分６０１と開口縁１１０Ａとが接触しやすくなって、集電性がさらに向上する。

【0033】

角度θは、例えば９０度～９５度であってもよい。

【0034】

封口体３００Ａは、封口板３１０Ａと、封口板３１０Ａの周縁部３１１Ａに配されたガスケット３２０Ａとを有する。封口板３１０Ａは、円盤状もしくはディスク状であり、防爆機能を有する。具体的には、封口板３１０Ａは、構造的強度を確保するための厚肉の周縁部３１１Ａおよび中央領域３１２Ａと、防爆機能を発揮する薄肉部３１３Ａとを具備する。薄肉部３１３Ａは、周縁部３１１Ａと中央領域３１２Ａとの間の環状領域に設けられる。中央領域３１２Ａの内側面には、電極体２００Ａを構成する正極または負極から導出された内部リード線２１０Ａの端部が接続されている。よって、封口板３１０Ａは一方の端子機能を有する。そのため、本実施形態によれば、電池１０Ａの両方の電極を、ともに封口体３００Ａの第２主面３００Ｙ側から集電することができる。

【0035】

電池缶１００Ａの内圧が上昇すると、封口板３１０Ａが外方に向けて盛り上がり、例えば周縁部３１１Ａと薄肉部３１３Ａとの境界部に張力による応力が集中し、その境界部から破断が生じる。その結果、電池缶１００Ａの内圧が開放され、電池１０Ａの安全性が確保される。ただし、封口体３００Ａの形状はこれに限定されない。

【0036】

ガスケット３２０Ａは、外側リング部３２１Ａおよび内側リング部３２２Ａと、外側リング部３２１Ａと内側リング部３２２Ａとを繋ぐ側壁部３２３Ａとを有する。封口板３１０Ａの周縁部３１１Ａの端面３１１Ｔは、側壁部３２３Ａで覆われている。外側リング部３２１Ａと内側リング部３２２Ａとが、封口板３１０Ａの周縁部３１１Ａを挟み込むことで、ガスケット３２０Ａが封口板３１０Ａに固定されている。

【0037】

電池１０Ａの電池缶１００Ａの高さ方向において、ガスケット３２０Ａの内側リング部３２２Ａと接触する最低位置における電池缶１００Ａの開口縁１１０Ａの外径は、筒部１２０Ａの外径よりも小さくなっている。また、外側リング部３２１Ａは、開口縁１１０Ａの端面１１０Ｔよりも電池缶１００ＡのＺ方向に突出している。この場合、バスバー６００は特に有用である。外側リング部３２１Ａにより、封口板３１０Ａとバスバー６００との絶縁がより確実になるためである。

【0038】

外側リング部３２１Ａ、内側リング部３２２Ａおよび側壁部３２３Ａは一体化された成型体である。ガスケット３２０Ａは、例えばインサート成型により封口板３１０Ａと一体成型され得る。一体成型によれば、封口板３１０Ａとガスケット３２０Ａとが相互に密着した状態が容易に達成される。封口板３１０Ａとガスケット３２０Ａとが一体成型されることで、封口体３００Ａを一部品として取り扱うことができ、電池１０Ａの製造が容易になる。

【0039】

防爆機能を妨げない点で、バスバー６００は、薄肉部３１３Ａを覆わないことが好ましく、周縁部３１１Ａと薄肉部３１３Ａとの境界部を覆わないことがより好ましい。つまり、貫通孔６０３は、薄肉部３１３Ａを覆わない程度の径を有することが好ましい。貫通孔６０３の直径は、例えば、ガスケット３２０Ａの外側リング部３２１Ａの内径よりも大きく、外側リング部３２１Ａの外径以下である。

【0040】

同様の観点から、バスバー６００の第２部分６０２は、薄肉部３１３Ａを覆わないことが好ましく、周縁部３１１Ａと薄肉部３１３Ａとの境界部を覆わないことがより好ましい。第２部分６０２は、例えば、貫通孔６０３の周縁から、周縁部３１１Ａと薄肉部３１３Ａとの境界部までの間に延出している。好ましくは、第２部分６０２は、その全体が外側リング部３２１Ａ上にあるように、貫通孔６０３の周縁から延出している。

【0041】

本実施形態において、開口縁１１０Ａの少なくとも一部は、ガスケット３２０Ａの側壁部３２３Ａを封口板３１０Ａの周縁部３１１Ａの端面３１１Ｔに対して押圧し、側壁部３２３Ａを開口の径方向に圧縮していることが好ましい。これにより、電池缶１００Ａの開口縁１１０Ａと封口体３００Ａとの間の密閉性を確保し易くなる。例えば、開口縁１１０Ａは、ガスケット３２０ＡをＺ方向ではなく、Ｚ方向と垂直な方向（以下、ＸＹ方向とも称する。）に押圧する。この場合、開口縁１１０Ａがガスケット３２０Ａを押圧する力をＺ方向とＸＹ方向とに分解すると、ＸＹ方向のベクトルは、Ｚ方向のベクトルよりも大きなスカラー量を有する。

【0042】

以下、開口縁１１０Ａがガスケット３２０ＡをＸＹ方向に押圧する場合に適した封口板３１０Ａ、ガスケット３２０Ａおよび開口縁１１０Ａについて説明する。

【0043】

図２Ａでは、開口縁１１０Ａの内側に、縮径された突起部１１１が開口の周方向に沿って形成されている。この突起部１１１が、側壁部３２３Ａを端面３１１Ｔに対して押圧している。ガスケット３２０Ａの側壁部３２３Ａには、突起部１１１に対応する位置に、予め凹部３２３１を設けておいてもよい。ガスケット３２０Ａに凹部３２３１を設けることで、側壁部３２３Ａが圧縮されたときのガスケット３２０Ａの過度な変形を抑制し得る。

【0044】

突起部１１１は、開口の周方向に沿って間欠的に複数形成してもよく、開口の周方向に沿って連続的に形成してもよい。連続的に形成された突起部１１１は、開口の周方向に沿った環状の溝部を形成し得る。突起部１１１は、ガスケット３２０Ａもしくはその側壁部３２３Ａを、封口板３１０Ａの周縁部３１１Ａの端面３１１Ｔに向けてより強く押圧し得る。よって、封口体３００Ａと開口縁１１０Ａとの間の密閉性がより確実に確保される。突起部１１１を間欠的に複数形成する場合、開口の中心に対して角度的に等価な位置に複数（少なくとも２箇所、好ましくは４箇所以上）の突起部１１１を設けることが好ましい。

【0045】

電池缶１００Ａの高さ方向において、突起部１１１の位置と端面３１１Ｔの中心位置とは実質的に同一である。これにより、封口板３１０Ａとガスケット３２０Ａの変形が抑制される。また、ガスケット３２０Ａもしくはその側壁部に印加される圧力も偏りにくくなる。よって、ガスケット３２０Ａの変形が抑制されやすく、かつガスケット３２０Ａの圧縮率を高めることができ、封口体３００Ａと開口縁１１０Ａとの間の密閉性がより顕著に確保され得る。

【0046】

突起部１１１の位置と封口板３１０Ａの端面３１１Ｔの中心位置とが実質的に同一であるとは、電池缶１００Ａの高さ方向において、突起部１１１の位置と封口板３１０Ａの端面３１１Ｔの中心位置とのずれ量が、電池缶１００Ａの高さＨの４％以下であることを意味する。

【0047】

周縁部３１１Ａの端面３１１Ｔの中心位置には、開口縁１１０Ａが有する突起部１１１に対応するように凹溝３１１１が形成されている。

【0048】

電池缶１００Ａの高さ方向において、凹溝３１１１の中心位置と突起部１１１の位置とのずれ量は、電池缶１００Ａの高さＨの４％以下であればよい。

【0049】

上記構成によれば、電池缶内を密閉するためにガスケットをＺ方向に押圧する必要がない。そのため、電池缶１００Ａは、ガスケット３２０Ａと電極体２００Ａとの間に介入する縮径部を有さなくてもよい。この場合、封口体３００Ａと電極体２００Ａとの最短距離は、例えば２ｍｍ以下、好ましくは１．５ｍｍ以下、さらには、１ｍｍ以下にすることが可能である。

【0050】

封口板３１０Ａと同電位の電極を、バスバーで集電してもよい。これにより、接続構造はさらにシンプルになる。図４Ａは、封口板と同電位の電極をバスバーにより集電する電池モジュールを模式的に示す斜視図である。図４Ｂは、図４Ａに示す電池モジュールを展開して示す斜視図である。

【0051】

封口板と同電位の電極は、例えば、板状物の第２バスバー７００により集電される。第２バスバー７００は、例えば、上記バスバー６００（以下、第１バスバー６００と称する場合がある。）と同形状であって、第１バスバー６００に積層するように配置されてもよい。第２バスバー７００は、第１バスバー６００の貫通孔６０３に対応する第２貫通孔７０３を有する。

【0052】

第２バスバー７００は、封口板に接触する第３部分７０１を有する。第３部分７０１は、例えば、封口板の中央領域に接触する。第３部分７０１は、第２貫通孔７０３の周縁から封口板の中央領域に向かって延出しており、第２貫通孔７０３の一部を覆う。

【0053】

第１バスバー６００と第２バスバー７００との間には、絶縁部材８００を介在させる。絶縁部材８００もまた、第１バスバー６００の貫通孔６０３に対応する第３貫通孔８０３を有する。

【0054】

内部リード線は、封口板に接続されるとともに、ガスケットに固定されてもよい。これにより、安全機構が占める電池内の空間を小さくできるため、高容量化が容易となる。

【0055】

以下において、封口体から電極体に向かう方向を下方向、電極体から封口体に向かう方向を上方向とする。一般に、電池缶を底部が下になるように直立させたときに、開口縁に向かう筒部の軸に平行な方向が上方向である。

【0056】

従来、防爆機能と電流遮断機能の両方を備えた電池を実現するには、防爆機能を奏するための部材（防爆弁）と、電流を遮断するための部材の２つを電池内に設ける必要があり、電池内において一定の空間を占めていた。

【0057】

電流遮断機能は、通常使用時においては、電極体から導出された内部リード線が封口板と電気的に接続している一方、異常時においては、内部リード線と封口板との電気的接続が断たれることによって実現される。内部リード線が封口板に固定されている場合、異常時において電池の内圧が上昇すると、封口板が上方向に盛り上がる変形に追随して内部リード線も変形してしまうため、電流を遮断することができない。そこで、従来構成では、電流を遮断するための部材（リード線取り付け部材）に内部リード線を固定したうえで、防爆弁とリード線取り付け部材との電気的接続を制御することによって、電流遮断機能を実現していた。このため、防爆弁とリード線取り付け部材の少なくとも２つの部品を要した。

【0058】

これに対し、内部リード線をガスケットに固定する場合、内部リード線を、電流を遮断するための部材として機能させることができる。これにより、安全機構に必要な部品点数が削減される。また、電池内の安全機構に占める空間を節約できるため、節約した空間を電極体の容積に割り当てることができ、高容量化が可能となる。

【0059】

内部リード線がガスケットに固定されるとは、電池内圧の上昇により上方向の圧力が封口体に加わる場合であっても、封口板などの内部リード線と電気的に接続する部材の変形に追随して内部リード線が変形しないように、内部リード線の変形がガスケットによって規制されていることを意味する。

【0060】

ガスケットは、例えば、封口板の周縁部の電極体側（内側）に配された内側リング部と、封口板の周縁部の電極体と反対側（外側）に配された外側リング部と、封口板の周縁部の端面を覆う側壁部とを有する。この場合、ガスケットの内側リング部に連続して、電極体との対向面に配されたリード線保持部を設けるとよい。リード線保持部を介して、内部リード線がガスケットに固定される。内側リング部、外側リング部、側壁部、および、リード線保持部は、一体で成型されるものであってもよい。

【0061】

リード線保持部には、内部リード線を固定するための固定部を設けることができる。固定部は、リード線保持部と一体で形成されるものであってよく、あるいは、別部材としての固定部がリード線保持部に取り付けられるものであってもよい。後者の場合、固定部を取り付けるための取付部をリード線保持部に設けてもよい。

【0062】

リード線保持部は、例えば、内部リード線を封口板の面方向に沿って延在させるとともに、延在する内部リード線と封口板の間に介在するように配してもよい。これにより、内部リード線をガスケットに固定することができる。

【0063】

好ましくは、リード線保持部は、封口板の面方向に沿って内部リード線が挿通される筒状部を有する。当該筒状部は、スナップフィット機構によって形成されてもよい。

【0064】

好ましくは、固定部は筒状部材により形成される。筒状部材に内部リード線を挿通することによって、内部リード線がリード線保持部に固定され、内部リード線がガスケットに固定されるとよい。

【0065】

筒状部材は、スナップフィット機構により組み立てられたものであってもよい。例えばクリップ機構を利用することで筒状部材の筒部分を容易に形成できる。

【0066】

より好ましくは、封口体は、封口板とガスケットが一体成型された封口体を用いるとよい。一体成型の方法としては、インサート成型を用いることができる。封口板とガスケットとが一体成型されることで、封口体を一部品として取り扱うことができ、電池の製造が容易になる。

【0067】

封口板とガスケットが一体成型された封口体を用いることによって、ガスケットを任意の形状に作製できることから、固定部がリード線保持部に形成されたガスケット、または、固定部を取り付けるための取付部がリード線保持部に形成されたガスケットを容易に作製できる。

【0068】

電池の封口は、一般に、開口縁と筒部との間に、開口縁および筒部よりも内径の小さな縮径部を設け、縮径部上に配置した封口体を、ガスケットおよび封口板を挟み込むように金属缶の開口縁を介して上下方向から押圧しかしめ加工することによって行われている。しかしながら、封口板とガスケットが一体成型された封口体は、上記の封口方法により製造された電池に限られず、従来の縮径部を設けない封口方法を採用する場合においても好ましく用いることができる。縮径部を設けないことにより、縮径部の幅（高さ）の分だけ電極体の幅（高さ）を長くすることができるため、一層の高容量化が可能である。

【0069】

以下、本発明の実施形態に係る電池であって、内部リード線がガスケットに固定されており、かつ、電池缶が縮径部を有する場合について、適宜図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る電池モジュールは、この電池を複数備えてもよい。ただし、本発明は、これに限定されるものではない。

【0070】

電池は、円筒型を有し、円筒型の有底の電池缶と、缶内に収容された円筒型の電極体と、電池缶の開口を封口する封口体とを具備する。図５は、本実施形態に係る電池の要部の縦断面模式図であり、図６は同電池の斜視図である。

【0071】

電池缶１００Ｂは、電極体２００Ｂを収容する筒部１２０Ｂと、筒部１２０Ｂの一方の端部を閉じる底壁１３０Ｂと、筒部１２０Ｂの他方の端部に連続する開口縁１１０Ｂとを有する。開口縁１１０Ｂの開口は、封口体３００Ｂ（図７参照）により閉じられている。

【0072】

封口体３００Ｂは、封口板３１０Ｂと、封口板３１０Ｂの周縁部３１１Ｂに配されたガスケット３２０Ｂとを有する。封口板３１０Ｂは、円盤状もしくはディスク状であり、防爆機能を有する。具体的には、封口板３１０Ｂは、構造的強度を確保するための厚肉の周縁部３１１Ｂおよび中央領域３１２Ｂと、防爆機能を発揮する薄肉部３１３Ｂとを具備する。薄肉部３１３Ｂは、周縁部３１１Ｂと中央領域３１２Ｂとの間の領域に設けられる。中央領域３１２Ｂの内側面には、電極体２００Ｂを構成する正極または負極から導出された内部リード線２１０Ｂの端部が接続されている。よって、封口板３１０Ｂは一方の端子機能を有する。

【0073】

ガスケット３２０Ｂは、外側リング部３２１Ｂおよび内側リング部３２２Ｂと、外側リング部３２１Ｂと内側リング部３２２Ｂとを繋ぐ側壁部３２３Ｂと、リード線保持部３２４とを有する。リード線保持部３２４は、封口板の中央領域３１２Ｂの下方において電極体２００Ｂと対向する位置に、内側リング部３２２Ｂに連続して配されている。封口板３１０Ｂの周縁部３１１Ｂの端面３１１Ｔは、側壁部３２３Ｂで覆われている。

【0074】

リード線保持部３２４には、内部リード線２１０Ｂをガスケット３２０Ｂに固定するための固定部３２５が設けられている。固定部３２５を介して、内部リード線２１０Ｂがガスケット３２０Ｂに固定される。固定部の具体的な構造については、後述する。

【0075】

封口体３００Ｂは、封口板３１０Ｂとガスケット３２０Ｂが一体成型されたものであってもよい。ただし、その場合、電池内圧の上昇に伴い、封口板３１０Ｂの変形に追随して内部リード線２１０Ｂを固定する固定部３２５が変形しないように、リード線保持部の少なくとも固定部３２５は封口板３１０Ｂと密着しない。封口板３１０Ｂと固定部３２５とは、接触していないか、内圧上昇に伴う封口板３１０Ｂの僅かな変形によって封口板３１０Ｂと固定部３２５との接合が外れるように弱く接触している。

【0076】

電池缶１００Ｂの筒部１２０Ｂと開口縁１１０Ｂの間には、開口縁１１０Ｂの筒部分の内径および筒部１２０Ｂの内径よりも内径の小さな縮径部１４０が設けられている。すなわち、開口縁１１０Ｂは、縮径部１４０を介して筒部１２０Ｂと連続している。

【0077】

内側リング部３２２Ｂとリード線保持部３２４の間には、第１の開口３２６が設けられている。また、リード線保持部３２４の中央部には、第２の開口３２７が設けられている。第１の開口３２６および第２の開口３２７によって、封口板３１０Ｂの下面（電極体と対向する面）が露出する。第１の開口３２６は、電池内の内圧が高くなった際に、圧力を封口板３１０Ｂに伝える役割を有する。一方、第２の開口３２７は、封口板３１０Ｂの中央領域３１２Ｂにおいて、封口板３１０Ｂと内部リード線２１０Ｂとを電気的に接続可能とするために配されている。

【0078】

外側リング部３２１Ｂ、内側リング部３２２Ｂ、側壁部３２３Ｂ、および、リード線保持部３２４は一体化された成型体である。ガスケット３２０Ｂは、例えばインサート成型により封口板３１０Ｂと一体成型され得る。

【0079】

図７は、内部リード線２１０Ｂが接続された封口体３００Ｂの斜視図である。図７において、ガスケットの第１の開口３２６より内側の領域がリード線保持部３２４に相当する。リード線保持部３２４に、２つの筒状部３２８ａ、３２８ｂが、固定部として設けられている。筒状部３２８ａ、３２８ｂは、第２の開口３２７を介して互いに対向する位置に配されている。

【0080】

内部リード線２１０Ｂは、筒状部３２８ａ、３２８ｂに挿通されている。これにより、内部リード線２１０Ｂがリード線保持部３２４に固定され、内部リード線２１０Ｂがガスケットに固定される。筒状部３２８ａ、３２８ｂの間の領域では、第２の開口３２７を介して封口板の中央領域３１２Ｂが露出しており、内部リード線２１０Ｂと封口板との電気的接続がなされる。

【0081】

筒状部３２８ａ、３２８ｂは、例えば、スナップフィットによりクリップ機構を形成した成型品を用いることで、筒形状に容易に組み立てることができる。

【0082】

もっとも、内部リード線２１０Ｂをガスケットに固定するためには、筒形状の固定部を必ずしも設ける必要はなく、例えば、固定部は内部リード線２１０Ｂの電極体２００Ｂに対向する面側に形成されていなくてもよい。封口板の面方向に沿って延在する内部リード線２１０Ｂの少なくとも上方において、固定部が内部リード線２１０Ｂと封口板の間の空間に介在していれば、電池内圧の上昇により封口板が変形し、中央領域３１２Ｂが上方向に移動しても、リード線の上方向の変形がリード線保持部３２４によって規制される。結果、電池内圧の上昇時に電流を遮断することが可能になる。また、固定部（筒状部）は、必ずしも２つ以上設ける必要はなく、１つでもよい。

【0083】

しかしながら、２つの筒状部３２８ａ、３２８ｂを設けた構成（図７参照）が、リード線をガスケット（リード線保持部）に確実に固定できるため、好ましい。

【0084】

図８および図９は、本実施形態の電池１０Ｂの内圧上昇時における動作を説明する図であり、リード線保持部３２４を備えた封口体３００Ｂ近傍の領域の断面図である。

【0085】

電池缶１００Ｂの内圧が上昇すると、封口体３００Ｂに外方向に向かう圧力が加わる。これにより、第１の開口３２６を介して、封口板３１０Ｂが外方に向けて押し上げられる。しかしながら、内部リード線２１０Ｂはリード線保持部３２４により固定されているため、封口板３１０Ｂの変形に追随した内部リード線２１０Ｂの変形は抑制されている。このため、内圧が所定値を超えると、封口板３１０Ｂと内部リード線２１０Ｂとの接合が剥がれ、封口板３１０Ｂの中央領域３１２Ｂがリード線保持部３２４および内部リード線２１０Ｂから浮き上がる。結果、封口板３１０Ｂと内部リード線２１０Ｂとの電気的接続が断たれ、電池１０Ｂ内に流れる電流が遮断される（図８）。

【0086】

図８において、電流が遮断された状態においても、電池缶１００Ｂの内圧が低下しない場合には、例えば周縁部３１１Ｂと薄肉部３１３Ｂとの境界部に張力による応力が集中し、その境界部から破断が生じる。結果、電池缶１００Ｂの内圧が開放され、電池１０Ｂの安全性が確保される（図９）。

【0087】

電池缶の材質は特に限定されず、鉄、および／または鉄合金（ステンレス鋼を含む）、銅、アルミニウム、アルミニウム合金（マンガン、銅などの他の金属を微量含有する合金など）、などが例示できる。第１バスバー、第２バスバーの材質も特に限定されず、電池缶と同じ材質を例示することができる。

【0088】

ガスケットの材質は限定されないが、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアミド（ＰＡ）などを用いることができる。

【0089】

リード線保持部の材質は特に限定されず、ガスケットの材質として例示されたものを用いることができる。

【0090】

次に、リチウムイオン二次電池を例に、電極体２００Ａ（または２００Ｂ）の構成について例示的に説明する。
円筒型の電極体２００Ａ（または２００Ｂ）は、捲回型であり、正極と負極とをセパレータを介して渦巻状に捲回して構成されている。正極および負極の一方には内部リード線２１０Ａ（または２１０Ｂ）が接続されている。内部リード線２１０Ａ（または２１０Ｂ）は、封口板３１０Ａ（または３１０Ｂ）の中央領域３１２Ａ（または３１２Ｂ）の内側面に溶接等により接続される。正極および負極の他方には、別の内部リード線が接続され、別の内部リード線は電池缶１００Ａ（または１００Ｂ）の内面に溶接等により接続される。

【0091】

（負極）
負極は、帯状の負極集電体と、負極集電体の両面に形成された負極活物質層とを有する。負極集電体には、金属フィルム、金属箔などが用いられる。負極集電体の材料は、銅、ニッケル、チタンおよびこれらの合金ならびにステンレス鋼からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。負極集電体の厚みは、例えば５μｍ～３０μｍであることが好ましい。

【0092】

負極活物質層は、負極活物質を含み、必要に応じて結着剤と導電剤を含む。負極活物質層は、気相法（例えば蒸着）で形成される堆積膜でもよい。負極活物質としては、Ｌｉ金属、Ｌｉと電気化学的に反応する金属もしくは合金、炭素材料（例えば黒鉛）、ケイ素合金、ケイ素酸化物、金属酸化物（例えばチタン酸リチウム）などが挙げられる。負極活物質層の厚みは、例えば１μｍ～３００μｍであることが好ましい。

【0093】

（正極）
正極は、帯状の正極集電体と、正極集電体の両面に形成された正極活物質層とを有する。正極集電体には、金属フィルム、金属箔（ステンレス鋼箔、アルミニウム箔もしくはアルミニウム合金箔）などが用いられる。正極集電体の厚みは、例えば５μｍ～３０μｍであることが好ましい。

【0094】

正極活物質層は、正極活物質および結着剤を含み、必要に応じて導電剤を含む。正極活物質は、特に限定されないが、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂のようなリチウム含有複合酸化物を用いることができる。正極活物質層の厚みは、例えば１μｍ～３００μｍであることが好ましい。

【0095】

各活物質層に含ませる導電剤には、グラファイト、カーボンブラックなどが用いられる。導電剤の量は、活物質１００質量部あたり、例えば０～２０質量部である。活物質層に含ませる結着剤には、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ゴム粒子などが用いられる。結着剤の量は、活物質１００質量部あたり、例えば０．５質量部～１５質量部である。

【0096】

（セパレータ）
セパレータとしては、樹脂製の微多孔膜や不織布が好ましく用いられる。セパレータの材料（樹脂）としては、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリアミドイミドなどが好ましい。セパレータの厚さは、例えば８μｍ～３０μｍである。

【0097】

（電解質）
電解質にはリチウム塩を溶解させた非水溶媒を用い得る。リチウム塩としては、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＣＦ₃ＣＯ₂、イミド塩類などが挙げられる。非水溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどの環状炭酸エステル、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネートなどの鎖状炭酸エステル、γ－ブチロラクトン、γ－バレロラクトンなどの環状カルボン酸エステルなどが挙げられる。

【0098】

上記では、リチウムイオン二次電池を例として説明したが、本発明は、一次電池か二次電池かを問わず、封口体を用いて電池缶の封口を行う電池において利用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0099】

本発明に係る電池は、高エネルギー密度が要求される用途、例えば携帯機器、ハイブリッド自動車、電気自動車等の電源として使用するのに適している。
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。

【符号の説明】

【0100】

２０：電池モジュール
１０Ａ、１０Ｂ：電池
１００Ａ、１００Ｂ：電池缶
１１０Ａ、１１０Ｂ：開口縁
１１０Ｓ：テーパ領域
１１０Ｔ：端面
１１１：突起部
１２０Ａ、１２０Ｂ：筒部
１３０Ａ、１３０Ｂ：底壁
１４０：縮径部
２００Ａ、２００Ｂ：電極体
２１０Ａ、２１０Ｂ：内部リード線
３００Ａ、３００Ｂ：封口体
３００Ｘ：第１主面
３００Ｙ：第２主面
３００Ｚ：側面
３１０Ａ、３１０Ｂ：封口板
３１１Ａ、３１１Ｂ：周縁部
３１１Ｔ：端面
３１１１：凹溝
３１２Ａ、３１２Ｂ：中央領域
３１３Ａ、３１３Ｂ：薄肉部
３２０Ａ、３２０Ｂ：ガスケット
３２１Ａ、３２１Ｂ：外側リング部
３２２Ａ、３２２Ｂ：内側リング部
３２３Ａ、３２３Ｂ：側壁部
３２３１：凹部
３２４：リード線保持部
３２５：固定部
３２６：第１の開口
３２７：第２の開口
３２８ａ、３２８ｂ：筒状部
６００：バスバー（第１バスバー）
６００Ｘ：第３主面
６００Ｙ：第４主面
６０１：第１部分
６０２：第２部分
６０３：貫通孔
７００：第２バスバー
７０１：第３部分
７０３：第２貫通孔
８００：絶縁部材
８０３：第３貫通孔

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】