JP6707367B2 - 二次電池及び組電池 - Google Patents

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Description

本発明は、電池に過大な短絡電流が流れたときに、電流経路を遮断するヒューズ部を備えた二次電池、及びこの二次電池を複数個備えた組電池に関する。
二次電池の正極、負極間が何らかの原因によって短絡した場合、二次電池に過大な短絡電流が流れる。このような場合を想定して、電流経路を遮断するヒューズ部を備えた二次電池が知られている。
特許文献１には、正極及び負極からなる電極体が収納された外装体の外部に、ヒューズ部を設けた二次電池が開示されている。
図１０は、特許文献１に開示されたヒューズ部の構成を示した部分断面図である。外装体１０１の開口部は、封口体１０２で封口されている。封口体１０２には外部端子１０４が設けられ、外部端子１０４は、集電体１０３を介して、一方の極板に接続されている。封口体１０２の表面には、外部端子１０４に結合されたプレート１０５が形成されている。そして、プレート１０５の一部に、厚みが薄くなったヒューズ部１０６が形成されている。二次電池に短絡が発生して過大な短絡電流が流れると、ヒューズ部１０６がジュール熱により溶断することによって、電流経路が遮断される。
特開２０１５−５４９２号公報
本発明の主な目的は、電極体が収納された外装体の外部にヒューズ部を設けた二次電池において、信頼性を向上させることができる二次電池を提供することにある。
本発明に係る二次電池は、正極板及び負極板を備えた電極体、開口部を有し、電極体を収納する外装体、開口部を封口する封口体、正極板又は負極板に接続され、封口体に設けられた貫通孔を貫通する端子、及び、封口体の外部側において、端子に接続された導電部材を備え、導電部材は、ヒューズ部を有し、ヒューズ部は、カバー部材により覆われおり、ヒューズ部を有する導電部材と封口体との間に、絶縁部材が設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、電極体が収納された外装体の外部にヒューズ部を設けた二次電池において、信頼性を向上させることができる二次電池を提供することができる。
本発明の一実施形態における二次電池の構成を模式的に示した図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。 図１に示した二次電池の正極端子近傍を拡大して示した部分拡大図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。 正極導電部材と、カバー部材及び絶縁部材とを、インサート成形を用いて形成する方法を説明した図で、（ａ）は、加工された正極導電部材の上面図、（ｂ）は、その断面図である 正極導電部材と、カバー部材及び絶縁部材とを、インサート成形を用いて形成する方法を説明した図である。 図１に示した二次電池の負極端子近傍を拡大して示した部分拡大断面図である。 本発明の他の実施形態における二次電池の正極端子近傍を拡大して示した部分拡大図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。 本発明の他の実施形態におけるヒューズ部の構成を示した上面図である。 本発明の他の実施形態における正極導電部材の構成を示した上面図である。 本発明の他の実施形態における組電池の構成を示した斜視図である。 従来のヒューズ部を備えた二次電池の構成を示した部分拡大断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態における二次電池の構成を模式的に示した図で、図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は断面図である。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態における二次電池１では、発電要素である電極体１０が電解液とともに、外装体２０に収納されている。ここで、電極体１０は、正極板及び負極板がセパレータ（何れも不図示）を介して巻回、または積層された構造をなす。正極板としては、金属製の正極芯体表面に正極活物質を含む正極活物質層が設けられたものを用いることができる。負極板としては、金属製の負極芯体表面に負極活物質を含む負極活物質層が設けられたものを用いることができる。正極板及び負極板は、それぞれ、その一側部において、活物質層が形成されていない正極芯体露出部１１及び負極芯体露出部１２を有している。そして、正極板及び負極板は、正極芯体露出部１１及び負極芯体露出部１２が、それぞれ反対方向に延出するように配置されている。正極芯体露出部１１は、正極集電体１３を介して、正極端子１５に接続され、また、負極芯体露出部１２は、負極集電体１４を介して、負極端子１６に接続されている。正極端子１５及び負極端子１６は、それぞれ、封口体２１に設けられた貫通孔を貫通して封口体２１に固定されている。さらに、封口体２１の外部側において、正極端子１５及び負極端子１６には、それぞれ、正極導電部材１７及び負極導電部材１８が接続されている。封口体２１には、電解液を注液する注液孔が設けられ、この注液孔は、電解液を注液した後、封止部材２４で封止される。また、封口体２１には、外装体２０の内部の圧力が上昇したときに破断し、圧力を開放する排出弁２５が設けられている。
なお、二次電池１が非水電解質二次電池である場合、正極芯体、正極集電体１３、及び正極端子１５はアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなることが好ましい。また、負極芯体、負極集電体１４、及び負極端子１６は銅あるいは銅合金であることが好ましい。
外装体２０及び封口体２１は金属製であることが好ましく、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、鉄等からなることが好ましい。
図２（ａ）、（ｂ）は、図１（ａ）、（ｂ）に示した二次電池１の正極端子１５近傍を拡大して示した部分拡大図で、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は断面図である。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、正極端子１５は、封口体２１に設けられた貫通孔２１ａを貫通して封口体２１に固定されている。また、正極端子１５と封口体２１との間は、貫通孔２１ａの内面に配設されたガスケット２２により密封されている。正極端子１５は、封口体２１の内部側において、正極集電体１３に接続されている。また、正極端子１５は、封口体２１の外部側において、正極導電部材１７と接続されている。また、封口体２１と正極集電体１３とは、絶縁部材２３によって電気的に絶縁されている。なお、ガスケット２２と絶縁部材２３を一つの部材とすることもできる。また、ガスケット２２及び絶縁部材２３はそれぞれ樹脂製であることが好ましい。
正極端子１５は、封口体２１の内面側において正極集電体１３に溶接等により接続され、封口体２１の外面側において正極導電部材１７にかしめにより接続されている。これにより正極端子１５は、封口体２１に固定されている。なお、正極端子１５を、封口体２１の内面側において正極集電体１３にかしめにより接続してもよい。また、正極端子１５を、封口体２１の外面側において正極導電部材１７に溶接により接続してもよい。
正極導電部材１７はその一部にヒューズ部３０を有する。正極導電部材１７は、板状の部材で構成されており、正極端子１５に接続する第１領域１７Ａと、この第１領域１７Ａから正極端子１５と反対側に延出する第２領域１７Ｂを有している。ここで、第２領域１７Ｂの厚みは、第１領域１７Ａの厚みよりも厚くなっている。そして、第１領域１７Ａには、他の正極導電部材１７の領域よりも電気抵抗が大きいヒューズ部３０が形成されている。ヒューズ部３０は、正極導電部材１７の他の部位よりも断面積の小さい部位で構成されている。本実施形態では、ヒューズ部３０は、正極導電部材１７の一部に、その厚み方向に延びる孔３０ａを設けることによって構成されている。また、第２領域１７Ｂには、例えば、二次電池１を複数個配列して組電池を構成したとき、各二次電池１の端子同士を接合するための外部導電部材（バスバー）が接合される。なお、正極端子１５に接続する第１領域１７Ａと、この第１領域１７Ａから正極端子１５と反対側に延出する第２領域１７Ｂが同じ厚みとなるようにしてもよい。正極導電部材１７は金属製であることが好ましく、例えばアルミニウムあるいはアルミニウム合金製とすることができる。
本実施形態における二次電池１は、電極体１０が収納された外装体２０の外部にヒューズ部３０を設けた二次電池において、ヒューズ部３０が、カバー部材３１で覆われていることを特徴とする。また、少なくともヒューズ部３０を構成する正極導電部材１７と封口体２１との間に、絶縁部材３２が設けられていることを特徴とする。
二次電池１に短絡が発生して過大な短絡電流が流れたとき、ヒューズ部３０が溶断されるが、ヒューズ部３０が溶断した後に、アークが飛散する。ヒューズ部３０は、外装体２０の外部に設けられているため、例えば近くに回路基板等の部品が配置されていると、アークの飛散によって部品が損傷するおそれがある。しかしながら、本実施形態においては、ヒューズ部３０がカバー部材３１で覆われているため、このようなアークの飛散による部品の破損を防止することができる。なお、カバー部材３１は樹脂製部材であることが好ましく、電気絶縁性の樹脂製部材であることがより好ましい。カバー部材３１は、電気絶縁性であれば樹脂製以外の部材を用いることもできる。また、カバー部材３１が非常に大きな電気抵抗を有する部材とすることも可能であるが、電気絶縁性であることが好ましい。
本実施形態においては、正極導電部材１７と封口体２１の間に、絶縁部材３２が配置されている。したがって、短絡電流が流れヒューズ部３０が溶断し、第２領域１７Ｂと正極端子１５が電気的に切断された後、第２領域１７Ｂと正極端子１５が封口体２１を介して電気的に接続された状態となることを確実に防止できる。
また、本実施形態では、導電部材１７を封口体２１に対して垂直な方向から見たとき、ヒューズ部３０は封口体２１と重なる領域に設けられている。したがって、ヒューズ部３０の下方には封口体２１が配置されるため、ヒューズ部３０が溶断した際、アークが飛散するこすることを防止できる。なお、封口体２１においてヒューズ部３０と対向する部分の厚みは、外装体２０の側壁の厚みよりも大きいことが好ましい。また、ヒューズ部３０と封口体２１の間には絶縁部材３２ないしカバー部材３１の一部が配置されることがより好ましい。
また、本実施形態におけるヒューズ部３０は、正極端子１５の近傍に設けられている。そのため、正極端子１５の上端部を正極導電部材１７にかしめた際、正極導電部材１７は、厚み方向に撓みが生じる恐れがある。もし、ヒューズ部３０が、特許文献１に開示されているような、正極導電部材１７の厚みが薄くなった部位で構成されていると、正極端子１５をかしめた際に、ヒューズ部３０が損傷するおそれがある。例えば、正極導電部材１７の厚みが薄くなった部位を境に、正極導電部材１７が折れ曲がるように変形する恐れがある。
しかしながら、本実施形態においてヒューズ部３０は、正極導電部材１７に設けられた正極導電部材１７の厚み方向に延びる孔である。このため、正極端子１５の上端部を正極導電部材１７にかしめた場合でも、ヒューズ部３０が損傷するのを防止することができる。
また、本実施形態では、封口体２１の長手方向において、ヒューズ部３０よりも一方側に第１領域１７Ａが設けられ、ヒューズ部３０よりも他方側に第２領域１７Ｂが設けられている。そして、第２領域１７Ｂの厚みが、第１領域１７Ａの厚みよりも厚くなっている。これにより、次のような効果が得られる。
第２領域１７Ｂに外部導電部材（バスバー）等の部材を溶接接続する際、第２領域１７Ｂにおいて局部的に加熱される部分が生じる。そして、第２領域１７Ｂ内における温度差により、第２領域１７Ｂが撓むように変形する恐れがある。このような第２領域１７Ｂの撓みにより、ヒューズ部３０に負荷が加わり、ヒューズ部３０が損傷したり、あるいは変形したりする恐れがある。本実施形態においては、第２領域１７Ｂの厚み大きくすることにより、第２領域１７Ｂに外部導電部材（バスバー）等の部材を溶接接続した場合であっても、溶接時に発生する熱により第２領域１７Ｂが撓むように変形することを確実に防止できる。なお、このような効果は、ヒューズ部３０がカバー部材３１により覆われていない場合でも得られる。但し、ヒューズ部３０がカバー部材３１により覆われ、且つカバー部材３１がヒューズ部３０に接するように配置される場合、ヒューズ部３０の損傷をより確実に防止できる。
また、正極端子１５は、正極導電部材１７において厚みの薄い第１領域１７Ａに接続されている。したがって、振動や衝撃等により正極導電部材１７に負荷が加わった際に正極端子１５が変形し、正極端子１５近傍の密閉性が低下することを抑制できる。
なお、第２領域１７Ｂの厚みは、第１領域１７Ａの厚みに対して、１．２〜５倍であることが好ましく、１．５〜４倍であることが好ましく、２〜４倍であることが更に好ましい。
ヒューズ部３０は、本実施形態にように、第２領域１７Ｂよりも厚みの薄い領域、例えば、第１領域１７Ａと同等の厚みを有する領域に形成されることが好ましい。これにより、電気抵抗の大きい部位を容易に形成することができる。また、第１領域１７Ａは、正極端子１５側に設けられているため、ヒューズ部３０を、正極端子１５近傍に形成することができる。これにより、ヒューズ部３０を封口体２１と正極端子１５の固定部の近傍に配置することができるため、振動や衝撃等による負荷がヒューズ部３０に加わり難くなる。また、これにより、正極端子１５をかしめる際のヒューズ部３０に加わる応力を小さくすることができ、ヒューズ部３０の損傷を防止することができる。
本実施形態では、絶縁部材３２は、正極導電部材１７と封口体２１とが対向する領域に配設されている。また、封口体２１は、正極導電部材１７に向かって突出する突起部２１ｂを有している。一方、絶縁部材３２は、突起部２１ｂを挿入する挿入孔３２ａを有している。そして、突起部２１ｂは、絶縁部材３２の挿入孔３２ａ内に挿入されて、正極導電部材１７と接するように配置されている。これにより、正極導電部材１７と封口体２１が電気的に接続されている。また、上述の構成に加え、正極導電部材１７が絶縁部材３２に接続されているため、正極導電部材１７に、封口体２１に対して回転する方向の力が作用しても、正極導電部材１７の位置ずれを防止することができる。
なお、正極導電部材１７と封口体２１とが直接接する必要はなく、他の導電部材を介して電気的に接続されるようにしてもよい。また、正極導電部材１７の下面に突起を設け、この突起を封口体２１に接触させるようにしてもよい。
また、本実施形態において、絶縁部材３２は、正極導電部材１７の第２領域１７Ｂの上面よりも上方に延出した延出部３２ｂを備えている。これにより、第２領域１７Ｂに外部導電部材（バスバー）を溶接する際、延出部３２ｂを基準に、外部導電部材（バスバー）の位置決めを容易に行うことができる。
本実施形態において、図２の（ｂ）に示すように、正極端子１５の上端部が、正極導電部材１７の第２領域１７Ｂの上面よりも下方に位置する。これにより、正極導電部材１７の第２領域１７Ｂに外部導電部材（バスバー）等を接続する際等に、正極端子１５に他の部材や製造装置が接触し、正極端子１５近傍の部材が損傷し、正極端子１５近傍における密閉性が低下することを確実に防止できる。
本実施形態において、図２の（ｂ）に示すように、正極導電部材１７において、貫通孔２１ａの周囲には凹部が形成されている。そして、正極端子１５は当該凹部内においてかしめられている。これにより、正極端子１５の上端部の位置をより低い位置とすることができるため好ましい。なお、正極端子１５のカシメ部と正極導電部材１７において貫通孔２１ａの周囲に設けられた凹部の縁部をレーザ溶接等により溶接することがより好ましい。
本実施形態において、図２の（ｂ）に示すように、絶縁部材３２は正極導電部材１７に固定される固定部を有する。これにより、絶縁部材３２と正極導電部材１７が確実に固定され、振動衝撃等の負荷がかかり絶縁部材３２が損傷することを防止できる。当該固定部は、正極導電部材１７の側面及び上面に接するようには位置される。当該固定部としては、爪形状とし、固定部を正極導電部材１７に嵌合させるようにすることができる。なお、正極導電部材１７の第２領域１７Ｂの端部に薄肉部を設け、絶縁部材３２の固定部を、第２領域１７Ｂの端部に設けた薄肉部に嵌合させるようにしてもよい。
本実施形態では、封口体２１の突起部２１ｂが正極導電部材１７と接する。ここで、封口体２１の突起部２１ｂと正極導電部材１７の接触面積を調整し、短絡電流が流れたとき、封口体２１の突起部２１ｂと正極導電部材１７の接続部が溶融することが好ましい。そして、ヒューズ部３０が溶断した後、封口体２１の突起部２１ｂと正極導電部材１７が溶接接続され、確実にバイパスが形成されることが好ましい。
封口体２１は、正極導電部材１７に向かって突出する突起部２１ｂを有している。一方、絶縁部材３２は、突起部２１ｂを挿入する挿入孔３２ａを有している。そして、突起部２１ｂは、絶縁部材３２の挿入孔３２ａ内に挿入されて、正極導電部材１７と接するように配置されている。これにより、絶縁部材３２および絶縁部材３２に固定されている正極導電部材１７は、封口体２１の面方向に対して固定され、回転止めの効果が得られる
図２の（ｂ）に示すように、正極導電部材１７において封口体２１との接続部とヒューズ部３０の距離が、正極導電部材１７におけるヒューズ部３０と貫通孔１７ａの距離よりも大きいことが好ましい。
図２の（ｂ）に示すように、正極導電部材１７における第１領域１７Ａの下面と、正極導電部材１７における第２領域１７Ｂの下面と同一面上に配置されることが好ましい。これにより正極導電部材１７における第１領域１７Ａの下面と、正極導電部材１７における第２領域１７Ｂの下面とを同一面上で保持できるため、ヒューズ部３０にかかる負荷を抑制することができる。
本実施形態に示すように、カバー部はヒューズ部３０に接するように配置されることが好ましい。これにより、ヒューズ部３０をより確実に補強することが可能となる。
封口体２１の長手方向において、正極導電部材１７の封口体２１の中央側の端部から、封口体２１の長手方向における正極導電部材１７の長さに対して４０〜６０％の位置にヒューズ部３０が形成されていることが好ましい。これにより、正極導電部材１７に正極端子１５及び外部導電部材（バスバー）をバランスよく接続できることが可能となる。
正極導電部材１７の第２領域１７Ｂは、厚み方向の全体において同一材料からなることが好ましい。特に、正極導電部材１７の第２領域１７Ｂは、厚み方向の全体がアルミニウム又はアルミニウム合金からなることが好ましい。
また、外部導電部材（バスバー）において、正極導電部材１７の第２領域１７Ｂに接続される部分及び封口体２１において正極導電部材１７の第２領域１７Ｂは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなることが好ましい。これにより、各部材間の接続状態が良好な状態となるため、ヒューズ部３０が溶断した後、外部導電部材（バスバー）―正極導電部材１７の第２領域１７Ｂ―封口体２１の電気抵抗がより低減できる。
正極導電部材１７の第２領域１７Ｂの上面に突起を設けることができる。これにより、第２領域１７Ｂに外部導電部材（バスバー）を溶接する際、第２領域１７Ｂの上面に設けた突起を基準に、外部導電部材（バスバー）の位置決めを容易に行うことができる。外部導電部材（バスバー）に開口又は切り欠きを設け、当該開口又は切り欠きの内部に第２領域１７Ｂの上面に設けた突起を配置することができる。
本発明において、カバー部材３１と絶縁部材３２とは、同一部材で構成されていてもよい。このとき、正極導電部材１７と、カバー部材３１及び絶縁部材３２は、一体的に構成されていることが好ましい。正極導電部材１７と、カバー部材３１及び絶縁部材３２との一体的な構成は、例えば、インサート成形を用いて形成することができる。
図３（ａ）、（ｂ）、及び図４を参照しながら、正極導電部材１７と、カバー部材３１及び絶縁部材３２とを、インサート成形を用いて形成する方法を説明する。
まず、正極導電部材１７を、図３（ａ）、（ｂ）に示すような形状に加工する。ここで、図３（ａ）は、加工された正極導電部材１７の上面図、図３（ｂ）は、その断面図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、板状の正極導電部材１７をプレス加工によって、正極端子１５に接続する第１領域１７Ａと、第１領域１７Ａから正極端子１５と反対側に延出する第２領域１７Ｂとを形成する。このとき、第２領域１７Ｂの厚みは、第１領域１７Ａの厚みよりも厚く加工される。そして、第１領域１７Ａに、ヒューズ部３０を構成する孔３０ａと、正極端子１５が貫通する貫通孔１７ａとを形成する。
次に、正極導電部材１７を、所定形状の金型（不図示）に装着した後、この金型の空間に溶融樹脂を注入することによって、図４に示すように、正極導電部材１７と、カバー部材３１及び絶縁部材３２とを、インサート成形する。
このように、正極導電部材１７と、カバー部材３１及び絶縁部材３２とを、インサート成形により一体的に形成することによって、ヒューズ部３０の強度を向上させることができる。これにより、正極導電部材１７に負荷が加わった場合であっても、ヒューズ部３０が損傷することを防止できる。
例えば、二次電池１に強い衝撃や振動が加わったとき、ヒューズ部３０に負荷が加わる恐れがある。あるいは、二次電池１が厚み方向において膨張した場合、正極導電部材１７において、外部導電部材（バスバー）が接続される部分と、正極端子１５が接続される部分とでは、水平方向においてそれぞれ反対側に負荷が加わる恐れがある。このような場合、ヒューズ部３０に負荷が加わる。
また、正極端子１５が正極導電部材１７にかしめにより接続された場合、正極端子１５をかしめた際、ヒューズ部３０が損傷するのを防止することができる。また、正極導電部材１７と、カバー部材３１及び絶縁部材３２とを、部品として一体化することにより、二次電池１の組み立て工程を簡素化することができる。
図５は、図１（ａ）、（ｂ）に示した二次電池１の負極端子１６近傍を拡大して示した部分拡大断面図である。なお、負極端子１６近傍の構成は、ヒューズ部が形成されていない代わりに、短絡機構が形成されている点で、正極端子１５近傍の構成と異なる。
図５に示すように、負極端子１６は、封口体２１に設けられた貫通孔を貫通して封口体２１に固定されている。また、負極端子１６と封口体２１との間は、ガスケット４０により密封されている。負極端子１６は、封口体２１の内部側において、負極集電体１４に接続されている。また、負極端子１６は、封口体２１の外部側において、負極導電部材１８と接続されている。また、封口体２１と負極導電部材１８とは、絶縁部材４１によって電気的に絶縁されている。また、封口体２１と負極集電体１４とは、絶縁部材４２によって電気的に絶縁されている。
負極導電部材１８は銅又は銅合金からなることが好ましい。また、負極導電部材１８が銅又は銅合金からなる領域と、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる領域を有し、銅又は銅合金からなる領域に負極端子１６を接続し、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる領域にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる外部導電部材（バスバー）を接続することもできる。負極導電部材１８をアルミニウムまたはアルミニウム合金製とし、負極端子１６において負極導電部材１８と接続される部分をアルミニウムまたはアルミニウム合金製とすることもできる。
図５に示すように、封口体２１の一部には、空洞部４４が形成され、この空洞部４４を覆うように可変部材としての反転プレート４３が配置されている。なお、当該部分の形成方法としては、封口体２１に短絡機構用の貫通孔を設け、反転プレート４３を封口体２１に接続し、反転プレート４３で短絡機構用の貫通孔を密閉するようにすればよい。あるいは、封口体２１をプレス加工し、可変部材としての反転プレート４３を形成してもよい。
ここで、封口体２１は、図２（ａ）に示したように、突起部２１ｂが正極導電部材１７と電気的に接続されているため、反転プレート４３は、封口体２１と同一の極性を有する。従って、二次電池１が過充電状態になって、外装体２０の内部の圧力が設定値以上になったとき、反転プレート４３は反転して、負極導電部材１８と接触する。これにより、反転プレート４３は、正極板と負極板とを電極体の外部で電気的に短絡させる短絡機構として作用する。
なお、可変部材の形状は反転プレート４３の形状に限定されず、外装体２０の内圧が設定値以上となったとき変形し、負極導電部材１８と電気的に接続されるような形状であればよい。可変部材は金属製であることが好ましく、封口体２１と同じ金属からなることが好ましい。
短絡機構が作動すると、封口体２１を電流経路として、正極端子１５と負極端子１６間に短絡電流が流れる。その結果、正極導電部材１７に設けたヒューズ部３０が短絡電流により溶断されるため、二次電池１の過充電の進行を防止することができる。
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。
例えば、上記実施形態では、カバー部材３１と絶縁部材３２とを、同一部材で一体的に形成した例を説明したが、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、カバー部材３１及び絶縁部材３２を、別部材で形成しても勿論構わない。この場合、カバー部材３１は、ヒューズ部３０を覆うように形成される。カバー部材３１は、例えば、溶融した樹脂を塗布して形成することができる。あるいは、カバー部材３１をヒューズ部３０に嵌合固定してもよい。あるいは。樹脂製部材からなるカバー部材３１を接着剤等で貼り付けてもよい。あるいは、ヒューズ部３０の外面に電気絶縁性のテープを貼り付けてもよい。また、本発明におけるカバー部材３１及び絶縁部材３２は、その材料は特に限定されない。また、図２（ａ）では、突起部２１ｂを、正極導電部材１７の第２領域１７Ｂにおいて、幅方向に沿って帯状に形成したが、図６（ａ）に示したように、円筒状に形成してもよい。
なお、カバー部材３１に、正極導電部材１７の第２領域１７Ｂの上面よりも上方に延出した延出部を設けることもできる。第２領域１７Ｂに外部導電部材（バスバー）を溶接する際、カバー部材３１に設けた延出部を基準に、外部導電部材（バスバー）の位置決めを容易に行うことができる。
カバー部材３１は樹脂材料からなることが好ましい。例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＰＳ(ポリフェニレンスルファイド)、ＰＣ(ポリカーボネート)等を用いることができる。特にカバー部材３１は耐熱性の樹脂材料からなることが好ましい。耐熱性の樹脂材料としては、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＰＰＳ(ポリフェニレンスルファイド)等を用いることが好ましい。
絶縁部材３２は電気絶縁性の樹脂材料からなることが好ましい。例えば、ＰＦＡ、ＰＰＳ、ＰＣ(ポリカーボネート)等を用いることが好ましい。
また、上記実施形態では、ヒューズ部３０を、正極導電部材１７の一部に、その厚み方向に延びる孔３０ａを設けることによって形成して例を説明したが、これに限定されず、正極導電部材１７の一部が、他の正極導電部材１７の部位よりも断面積が小さくなった構成であれば、その構造は特に限定されない。例えば、図７に示すように、正極導電部材１７の一部に、厚み方向に延びる孔３０ａを設けるとともに、孔３０ａに対して、正極導電部材１７の幅方向の両端部に、スリット３０ｂを設けて、ヒューズ部３０を形成してもよい。
また、上記実施形態では、短絡機構として、反転プレート４３を例に説明したが、これに限定されず、外装体２０の内部の圧力が設定値以上になったとき作動して、正極板と負極板とを電気的に短絡させる機能を有するものであればよい。例えば二次電池１の通常使用時、封口体２１は正極及び負極のいずれとも電気的に接続されておらず、外装体２０の内部の圧力が設定値以上となったとき、正極と封口体２１が電気的に接続され、且つ負極と封口体２１が電気的に接続されるような機構であってもよい。あるいは、外装体２０の内部の圧力が設定値以上となったとき、封口体２１を介さず、正極と負極が電気的に接続される機構であってもよい。
上記実施形態では、正極導電部材１７において、第１領域１７Ａの幅と第２領域１７Ｂの幅が同じであったが、図８に示すように、第２領域１７Ｂの幅を第１領域１７Ａの幅よりも大きくしてもよい。ここで、第１領域１７Ａの幅、第２領域１７Ｂの幅とは、封口体２１の短手方向の幅である。このような構成であると、封口体２１の長手方向における第２領域１７Ｂの長さを長くすることなく、第２領域１７Ｂとバスバー（外部導電部材）の接続面あるいは接続部を大きくすることができる。このような構成は、角形の電池ケースにおいて、最小面積の面に正極端子１５及び負極端子１６が配置される場合、特に効果的である。
また、上記実施形態では、封口体２１の長手方向において、正極導電部材１７の第１領域１７Ａが、第２領域１７Ｂよりも外側に配置されている。しかしながら、封口体２１の長手方向において、正極導電部材１７の第１領域１７Ａが、第２領域１７Ｂよりも内側に配置される構成とすることができる。このような構成であれば、第２領域１７Ｂにバスバー（外部導電部材）を溶接接続する場合、溶融した金属粒子（スパッタ）が封口体２１の中央部に形成される排出弁２５上に飛散し、排出弁２５が損傷することを防止できる。このような構成は、角形の電池ケースにおいて、最小面積の面に正極端子１５及び負極端子１６が配置される場合、特に効果的である。
角形の電池ケースにおいて、最小面積の面に正極端子１５及び負極端子１６が配置される場合、注液孔を封止する封止部材２４がブラインドリベット等のように、溶接等を用いず封止部材を変形させることにより封止することが好ましい。
角形の電池ケースにおいて、最小面積の面に正極端子１５及び負極端子１６が配置される場合、注液孔と絶縁部材３２の距離が小さくなる。そのため、注液孔を封止するために、封止部材２４を封口体２１にレーザ溶接等で溶接接続した場合、溶接の際に生じる熱により絶縁部材３２が損傷する恐れがある。したがって、封止部材２４がブラインドリベット等のように、溶接等を用いず封止部材を変形させることにより封止するものであることが好ましい。
また、上記実施形態では、正極導電部材１７の一部にヒューズ部３０を設けた例を説明したが、負極導電部材１８の一部にヒューズ部３０を設けても構わない。
また、本発明における二次電池１は、その種類は特に限定されない。また、電極体１０も、その構造は特に限定されない。長尺状の正極板と長尺状の負極板とをセパレータを介して巻回した巻回電極体であっても良い。また、複数枚の正極板と複数枚の負極板とをセパレータを介して積層した積層型電極体であってもよい。
なお、本発明は、非水電解質二次電池に用いた場合特に有効である。正極、負極、セパレータ、電解液等については公知の材料を使用できる。正極ないし電解液に、二次電池１が過充電状態となった際にガスを発生される材料、例えば炭酸リチウムやシクロヘキシルベンゼン等が添加されていることが特に好ましい。
また、本発明における二次電池１を、複数個配列して組電池を構成することもでき。図９は、本発明における二次電池１を６個配列して、組電池５０を構成した例を示した斜視図である。図９に示すように、各二次電池１の正極端子１５及び負極端子１６の位置を、交互に入れ替えて配列し、隣り合う二次電池１の正極端子１５と負極端子１６とを、バスバー（外部導電部材）６０で接合することによって、６個の二次電池１が電気的に直列に接続されている。勿論、６個の二次電池１が電気的に並列に接続されていても構わない。
組電池５０において、正極端子１５及び負極端子１６等が配置される面の上方に回路基板が配置される場合、本発明は特に効果的である。
なお、バスバー（外部導電部材）６０において正極導電部材１７上に配置される部分の封口体２１の長手方向における幅は、正極導電部材１７の第２領域１７Ｂの封口体２１の長手方向における長さよりも小さいことが好ましい。
１ 二次電池
１０ 電極体
１１ 正極芯体露出部
１２ 負極芯体露出部
１３ 正極集電体
１４ 負極集電体
１５ 正極端子
１６ 負極端子
１７ 正極導電部材
１７Ａ 第１領域
１７Ｂ 第２領域
１７ａ 貫通孔
１８ 負極導電部材
２０ 外装体
２１ 封口体
２１ａ 貫通孔
２１ｂ 突起部
２２ ガスケット
２３ 絶縁部材
２４ 封止部材
２５ 排出弁
３０ ヒューズ部
３０ａ 孔
３０ｂ スリット
３１ カバー部材
３２ 絶縁部材
３２ａ 挿入孔
３２ｂ 延出部
４０ ガスケット
４１、４２ 絶縁部材
４３ 反転プレート
４４ 空洞部
５０ 組電池

Claims (13)

  1. 正極板及び負極板を備えた電極体と、
    開口部を有し、前記電極体を収納する外装体と、
    前記開口部を封口する封口体と、
    前記正極板又は前記負極板に接続され、前記封口体に設けられた貫通孔を貫通する端子と、
    前記封口体の外部側において、前記端子に接続された導電部材と、
    を備え、
    前記導電部材は、ヒューズ部を有し、
    前記ヒューズ部は、カバー部材により覆われており、
    前記導電部材と前記封口体との間に、絶縁部材が配置されており、
    前記導電部材は、前記ヒューズ部よりも一方側に第１領域を有し、前記ヒューズ部よりも他方側に第２領域を有し、
    前記第２領域の厚みは、前記第１領域の厚みよりも厚く、
    前記導電部材は、前記第１領域において前記端子に接続されており、
    前記第２領域は、外部導電部材を接合する部位となる領域である二次電池。
  2. 前記正極板に電気的に接続された正極端子と、前記負極板に電気的に接続された負極端子を備え、
    前記正極端子及び前記負極端子はそれぞれ前記封口体に取り付けられており、
    前記端子は、前記正極端子又は前記負極端子であり、
    前記導電部材を前記封口体に対して垂直な方向から見たとき、前記ヒューズ部は前記封口体と重なる領域に設けられている請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記カバー部材は樹脂製部材である、請求項１又は２に記載の二次電池。
  4. 前記導電部材と、前記樹脂製部材及び前記絶縁部材は、一体的に構成されている、請求項３に記載の二次電池。
  5. 前記導電部材は、前記ヒューズ部において前記導電部材の厚み方向に延びる孔を有する、請求項１〜４の何れかに記載の二次電池。
  6. 前記外装体の内部の圧力が設定値以上になったとき作動して、前記正極板と前記負極板とを前記電極体の外部で電気的に短絡させる短絡機構をさらに備え、
    前記短絡機構の作動により、前記ヒューズ部に短絡電流が流れ、前記ヒューズ部が溶断する、請求項１〜５の何れかに記載の二次電池。
  7. 前記絶縁部材は、前記導電部材と前記封口体とが対向する領域に配設されており、
    前記封口体は、前記導電部材に向かって突出する突起部を有し、
    前記絶縁部材は、挿入孔を有し、
    前記突起部は、前記絶縁部材の挿入孔内に配置されて、前記導電部材と電気的に接続されている、請求項１〜６の何れかに記載の二次電池。
  8. 前記絶縁部材は、前記導電部材と前記封口体との間に設けられた部位から、前記導電部材の前記第２領域の上面よりも上方に延出した延出部を備えている、請求項１〜７の何れかに記載の二次電池。
  9. 請求項１〜８の何れかに記載の二次電池を複数個備えた組電池。
  10. 正極板及び負極板を備えた電極体と、
    開口部を有し、前記電極体を収納する外装体と、
    前記開口部を封口する封口体と、
    前記正極板又は前記負極板に接続され、前記封口体に設けられた貫通孔を貫通する端子と、
    前記封口体の外部側において、前記端子に接続された導電部材と、を備え、
    前記導電部材は、ヒューズ部を有し、
    前記ヒューズ部は、カバー部材により覆われており、
    前記導電部材と前記封口体との間に、絶縁部材が配置されており、
    前記絶縁部材は、前記導電部材と前記封口体とが対向する領域に配設されており、
    前記封口体は、前記導電部材に向かって突出する突起部を有し、
    前記絶縁部材は、挿入孔を有し、
    前記突起部は、前記絶縁部材の挿入孔内に配置されて、前記導電部材と電気的に接続されている二次電池。
  11. 正極板及び負極板を備えた電極体と、
    開口部を有し、前記電極体を収納する外装体と、
    前記開口部を封口する封口体と、
    前記正極板又は前記負極板に接続され、前記封口体に設けられた貫通孔を貫通する端子と、
    前記封口体の外部側において、前記端子に接続された導電部材と、を備え、
    前記導電部材は、ヒューズ部を有し、
    前記ヒューズ部は、カバー部材により覆われており、
    前記導電部材と前記封口体との間に、絶縁部材が配置されており、
    前記導電部材は、前記ヒューズ部よりも一方側に第１領域を有し、前記ヒューズ部よりも他方側に第２領域を有し、
    前記第２領域の厚みは、前記第１領域の厚みよりも厚く、
    前記導電部材は、前記第１領域において前記端子に接続されており、
    前記絶縁部材は、前記導電部材と前記封口体との間に設けられた部位から、前記導電部材の前記第２領域の上面よりも上方に延出した延出部を備えている二次電池。
  12. 正極板及び負極板を備えた電極体と、
    開口部を有し、前記電極体を収納する外装体と、
    前記開口部を封口する封口体と、
    前記正極板又は前記負極板に接続され、前記封口体に設けられた貫通孔を貫通する端子と、
    前記封口体の外部側において、前記端子に接続された導電部材と、を備え、
    前記導電部材は、ヒューズ部を有し、
    前記ヒューズ部は、カバー部材により覆われており、
    前記導電部材と前記封口体との間に、絶縁部材が配置されており、
    前記カバー部材は樹脂製部材であり、
    前記導電部材と、前記樹脂製部材及び前記絶縁部材は、一体的に構成されており、
    前記導電部材は、前記ヒューズ部において前記導電部材の厚み方向に延びる孔を有する、二次電池。
  13. 正極板及び負極板を備えた電極体と、
    開口部を有し、前記電極体を収納する外装体と、
    前記開口部を封口する封口体と、
    前記正極板又は前記負極板に接続され、前記封口体に設けられた貫通孔を貫通する端子と、
    前記封口体の外部側において、前記端子に接続された導電部材と、を備え、
    前記導電部材は、ヒューズ部を有し、
    前記ヒューズ部は、カバー部材により覆われており、
    前記導電部材と前記封口体との間に、絶縁部材が配置されており、
    前記導電部材は、前記ヒューズ部において前記導電部材の厚み方向に延びる孔を有し、
    前記カバー部材の一部が前記導電部材の厚み方向に延びる孔内に配置された、二次電池。

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