JP2019040678A - 蓄電素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】電気導通の遮断後における熱暴走を抑制することが可能な蓄電素子を提供する。【解決手段】蓄電素子10は、電極体400と、電極体400を収容する容器100と、容器100に固定される電極端子(正極端子200)と、電極体400及び電極端子を電気的に接続する第一導電部材(蓋体110)及び第二導電部材(正極集電体140)と、第一導電部材及び第二導電部材における接続された第一部位(第一反転膜131、薄肉部1421)を、第一の条件が満たされると離間させる遮断機構(第一反転膜131)と、第一導電部材及び第二導電部材における離間した第二部位(段差部1422、正極端子取付部130の周囲)を、第二の条件が満たされると接続する接続機構(第二反転膜132、下部絶縁部材120及び正極集電体140)と、を備える。【選択図】図5
Description
本発明は、蓄電素子に関する。
蓄電素子においては、例えば過充電や、誤使用などによって大きな電流が流れることを起因とした暴発を防止するべく、遮断機構を備えた蓄電素子が開発されている。具体的には、蓄電素子に大きな電流が流れると、蓄電素子内の温度が上昇するために、電極体の活物質や、電解液が分解されてガスが発生する。これにより、容器の内圧が高まってしまって、暴発を引き起こす。遮断機構は、暴発が発生する前に、電気導通を遮断することで、それ以上に電流が流れることを停止させている。遮断機構としては、容器の内圧変動によって反転する反転膜を用いて、電気導通を遮断する構造が知られている(例えば特許文献1参照)。
ところで、遮断機構で電気導通を遮断した後であっても、電極体に蓄えられた電気エネルギーによって電極体が熱暴走してしまい、結果的に容器の内圧がより高まって、暴発するおそれがある。
このため、本発明は、電気導通の遮断後における熱暴走を抑制することが可能な蓄電素子を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電素子は、電極体と、電極体を収容する容器と、容器に固定される電極端子と、電極体及び電極端子を電気的に接続する第一導電部材及び第二導電部材と、第一導電部材及び第二導電部材における接続された第一部位を、第一の条件が満たされると離間させる遮断機構と、第一導電部材及び第二導電部材における離間した第二部位を、第二の条件が満たされると接続する接続機構と、を備える。
この構成によれば、第一の条件を、過充電を防止できる条件とすれば、第一の条件が満たされると遮断機構が変形して第一部位を離間させる。つまり、第一部位での電気導通が遮断される。これにより、蓄電素子がこれ以上充電することがなく、過充電が防止されることになる。
また、第二の条件を、熱暴走を停止できる条件とすれば、第二の条件が満たされると接続機構が変形して第二部位を接続する。つまり、第二部位が電気的に導通される。これにより、蓄電素子が放電することになり、遮断機構の遮断後における熱暴走を抑制することができる。
また、遮断機構は、容器の内圧を受けて変形する第一変形部を備え、接続機構は、容器の内圧を受けて変形する第二変形部を備え、第一の条件及び第二の条件は、容器の内圧を基準とした条件である。
ここで、容器の内圧は、過充電によっても上昇するし、電極体の高温化によっても上昇する。つまり、容器の内圧を基準として第一の条件及び第二の条件を設定しておけば、過充電や熱暴走を起因とした暴発が生じる前に、第一変形部や第二変形部を変形させることができる。
また、第一変形部及び第二変形部が容器の内圧を受けることで変形するので、容器内で発生している内圧変動を利用して、第一変形部及び第二変形部を変形させることができる。つまり、第一変形部や第二変形部を変形させるための駆動機構を別途設けなくてもよく、蓄電素子の大型化を抑制することができる。
また、第一の条件における内圧は、第二の条件における内圧よりも小さい。
ここで、蓄電素子においては、過充電後に電気導通が遮断されたとしても、熱暴走が生じうる。この熱暴走対策のためには、遮断機構の動作後に接続機構を動作させる必要がある。つまり、第一の条件における内圧を、第二の条件における内圧よりも小さくすることで、遮断機構の動作後に接続機構を動作させることができ、熱暴走を確実に停止することができる。
また、第一導電部材は、容器であり、第二導電部材は、電極体と電極端子とを電気的に接続する集電体である。
この構成によれば、第一導電部材である容器と、第二導電部材である集電体とは、互いに近い位置に配置される部材であるため、遮断機構及び接続機構をコンパクトに形成することができる。
ここで、遮断機構及び接続機構が内圧を受けて変形する場合、変形量自体はそれほど大きくない。しかし、容器と集電体のような位置の近い導電部材同士であれば、変形量が大きくなくとも遮断及び接続を確実に行うことができる。
また、集電体は、電極体の正極に接続される正極集電体であり、蓄電素子は、さらに、電極体の負極に接続される負極集電体と、負極集電体に接続される負極端子と、遮断機構によって第一部位が離間されると、負極集電体及び容器における離間した第三部位を接続する第二接続機構と、を備える。
この構成によれば、遮断機構によって第一部位が離間されて、電気導通が遮断されると、第二接続機構が、負極集電体及び容器における離間した第三部位を接続する。そして、接続機構が第二部位を接続すると、電極体は、容器、正極集電体、負極集電体からなる放電経路に電気的に接続される。つまり、蓄電素子単体で放電経路を形成することができる。
また、電極体と、電極体を収容する容器と、容器に固定される電極端子と、電極体及び電極端子を電気的に接続する第一導電部材及び第二導電部材と、を備える蓄電素子の放電方法であって、第一導電部材及び第二導電部材における接続された第一部位は、所定の内圧を受けると変形して離間し、第一導電部材及び第二導電部材における離間した第二部位は、所定の内圧よりも大きい内圧を受けると変形して接続する。
この構成によれば、第一部位が離間して電気導通が遮断された後に、第二部位が電気的に接続されるので、電気導通遮断後の熱暴走を確実に防止することができる。
本発明によれば、電気導通の遮断後における熱暴走を抑制することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態における蓄電素子について説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
また、以下で説明する実施の形態は、本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図において、寸法等は厳密に図示したものではない。
また、以下の説明及び図面中において、蓄電素子が有する一対の電極端子の並び方向、一対の集電体の並び方向をX軸方向と定義する。また、容器の厚さ方向をY軸方向と定義する。また、蓄電素子の容器本体と蓋との並び方向、電極体の巻回軸方向、または、上下方向をZ軸方向と定義する。これらX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向は、互いに交差(本実施の形態では直交)する方向である。なお、使用態様によってはZ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるが、以下では説明の便宜のため、Z軸方向を上下方向として説明する。また、以下の説明において、例えば、X軸方向プラス側とは、X軸の矢印方向側を示し、X軸方向マイナス側とは、X軸方向プラス側とは反対側を示す。Y軸方向やZ軸方向についても同様である。
[蓄電素子]
まず、図1〜図3を用いて、実施の形態における蓄電素子10の全般的な説明を行う。
まず、図1〜図3を用いて、実施の形態における蓄電素子10の全般的な説明を行う。
図1は、実施の形態に係る蓄電素子10の外観を示す斜視図である。図2は、実施の形態に係る蓄電素子10の分解斜視図である。図3は、実施の形態に係る蓋構造体180の分解斜視図である。
蓄電素子10は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池である。具体的には、蓄電素子10は、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子10は、例えば、電気自動車(EV)、ハイブリッド電気自動車(HEV)またはプラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)等の自動車、自動二輪車、ウォータークラフト、スノーモービル、農業機械、建設機械などの移動体の駆動用またはエンジン始動用のバッテリ等に適用される。なお、蓄電素子10は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。また、蓄電素子10は一次電池であってもよい。
図1に示すように、蓄電素子10は、容器100と、正極端子200と、負極端子300とを備えている。また、図2に示すように、容器100内方には電極体400が収容されており、電極体400の上方に、蓋構造体180が配置されている。
図3に示すように、蓋構造体180は、容器100の蓋体110、集電体、及び、絶縁部材を有する。具体的には、蓋構造体180は、上記集電体として、電極体400の正極側のタブ部410と電気的に接続された正極集電体140を有している。同様に、蓋構造体180は、上記集電体として、電極体400の負極側のタブ部420と電気的に接続された負極集電体150を有している。
また、蓋構造体180は、上記絶縁部材として、蓋体110と正極集電体140との間に配置された下部絶縁部材120を有している。同様に、蓋構造体180は、上記絶縁部材として、蓋体110と負極集電体150との間に配置された下部絶縁部材125を有している。
本実施の形態に係る蓋構造体180はさらに、正極端子200、負極端子300、及び、上部絶縁部材115を有している。上部絶縁部材115は、蓋体110と負極端子300との間に配置されている。蓋構造体180の各構成部材の詳細については、後述する。
図2に示すように、上記構成を有する蓋構造体180と、電極体400との間には、上部スペーサ500と緩衝シート600とが配置されている。
上部スペーサ500は、電極体400の、タブ部410、420が設けられた側と蓋体110との間に配置される。具体的には、上部スペーサ500は全体として平板状であり、かつ、タブ部410、420が挿入される2つの挿入部520を有している。本実施の形態では、挿入部520は、上部スペーサ500において切り欠き状に設けられている。上部スペーサ500は、例えば、ポリカーボネート(PC)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)または、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)等の絶縁性を有する素材によって形成されている。
上部スペーサ500は、例えば、電極体400の上方(蓋体110の方向)への移動を直接的もしくは間接的に規制する部材、または、蓋構造体180と電極体400との間における短絡を防止する部材として機能する。
緩衝シート600は、発泡ポリエチレンなどの、柔軟性の高い多孔質の素材で形成されており、電極体400と上部スペーサ500との間の緩衝材として機能する部材である。
なお、蓄電素子10は、図1〜図3に図示された要素に加え、電極体400と容器100(容器本体111)の底113との間に配置された緩衝シートや、電極体400と容器100の内周面との間に配置されたサイドスペーサなどの他の要素を備えてもよい。サイドスペーサは、電極体400における正極側(正極端子200側)の一端部と負極側(負極端子300側)の他端部とにそれぞれ設けられている。サイドスペーサは、例えば、電極体400の位置を規制する役割を果たしている。
また、蓄電素子10の容器100の内部には電解液(非水電解質)が封入されているが、電解液の図示は省略する。電解液としては、蓄電素子10の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく様々なものを選択することができる。
容器100は、角型ケースであり、容器本体111と、蓋体110とを備える。容器本体111及び蓋体110の材質は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金など溶接可能な金属であるのが好ましい。
容器本体111は、直方体状に形成されたケースである。具体的には、容器本体111は、上面視矩形状の筒体であり、一端部に開口112を備えるとともに、他端部に底113を備える。組み立て時において、容器100の容器本体111には、開口112を介して、電極体400などが挿入される。この開口112に対して電極体400などが挿入される方向を挿入方向(Z軸方向)とする。また、容器本体111の内方には、電極体400を覆う絶縁シートが配置されている。絶縁シートは、例えばPC、PP、PE、またはPPS等の絶縁性を有する素材によって長尺な矩形状に形成されている。絶縁シートは、電極体400及びサイドスペーサに巻かれた状態で固定され、容器本体111内に収容される。
容器本体111は、電極体400、絶縁シート等を内部に収容後、蓋体110が溶接等されることにより、内部が密封されている。
図2に示すように、電極体400は、電気を蓄えることができる蓄電要素(発電要素)である。電極体400は、正極板及び負極板と、セパレータとが交互に積層されかつ巻回されることで形成されている。
正極板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などからなる長尺帯状の金属箔である正極基材層の表面に、正極活物質層が形成された極板である。なお、正極活物質層に用いられる正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、正極活物質として、LiMPO4、LiMSiO4、LiMBO3(MはFe、Ni、Mn、Co等から選択される1種または2種以上の遷移金属元素)等のポリアニオン化合物、チタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等のスピネル化合物、LiMO2(MはFe、Ni、Mn、Co等から選択される1種または2種以上の遷移金属元素)等のリチウム遷移金属酸化物等を用いることができる。
負極板は、銅または銅合金などからなる長尺帯状の金属箔である負極基材層の表面に、負極活物質層が形成された極板である。なお、負極活物質層に用いられる負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質であれば、適宜公知の材料を使用できる。例えば、負極活物質として、リチウム金属、リチウム合金(リチウム−アルミニウム、リチウム−鉛、リチウム−錫、リチウム−アルミニウム−錫、リチウム−ガリウム、及びウッド合金等のリチウム金属含有合金)の他、リチウムを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料(例えば黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温焼成炭素、非晶質カーボン等)、金属酸化物、リチウム金属酸化物(Li4Ti5O12等)、ポリリン酸化合物などが挙げられる。
セパレータは、樹脂からなる微多孔性のシートである。なお、蓄電素子10に用いられるセパレータの素材としては、蓄電素子10の性能を損なうものでなければ適宜公知の材料を使用できる。
正極板は、巻回軸方向の一端において外方に突出する複数の突出部を有しており、これらが積層するように束ねられてタブ部410が形成されている。負極板も同様に、巻回軸方向の一端において外方に突出する複数の突出部を有しており、これらが積層するように束ねられてタブ部420が形成されている。これら、正極板及び負極板の突出部は、活物質が塗工されず基材層が露出した部分(活物質層非形成部)である。
タブ部410は、例えば積層方向の中央に向かって寄せ集められて、正極集電体140と、例えば溶接によって接合される。また、タブ部420は、例えば積層方向の中央に向かって寄せ集められて、負極集電体150と、例えば溶接によって接合される。
なお、タブ部(410、420)は、電極体400において、電気の導入及び導出を行う部分であり、「リード(部)」、「集電部」、「タブ束」等の他の名称が付される場合もある。
[蓋構造体]
次に、蓋構造体180の各構成部材について詳細に説明する。
次に、蓋構造体180の各構成部材について詳細に説明する。
まず、蓋体110について説明する。蓋体110は、容器本体111の開口112を閉塞する板状部材である。
図4は、実施の形態に係る蓋体110の概略構成を示す平面図である。図3及び図4に示すように、蓋体110には、ガス排出弁123と、正極端子取付部130と、負極端子取付部135と、注液口(図示省略)とが形成されている。
ガス排出弁123は、容器100の内圧が上昇した場合に開放されることで、容器100の内部のガスを放出する役割を有する。
注液口は、蓄電素子10の製造時に電解液を注液するための貫通孔である。また、蓋体110には、注液口を塞ぐように、注液栓が配置されている。つまり、蓄電素子10の製造時に、注液口から容器100内に電解液を注入し、注液栓を蓋体110に溶接して注液口を塞ぐことで、電解液が容器100内に収容される。
[正極端子取付部と、その周囲の部材]
図5は、実施の形態に係る正極端子取付部130と、その周囲の部材とを示す断面図である。図4及び図5に示すように、正極端子取付部130は、正極端子200が取り付けられる部位である。
図5は、実施の形態に係る正極端子取付部130と、その周囲の部材とを示す断面図である。図4及び図5に示すように、正極端子取付部130は、正極端子200が取り付けられる部位である。
正極端子取付部130は、上方に向けて平面視矩形状に突出しており、その裏側には上方に向けてくぼんだ平面視矩形状の凹部130aが形成されている。正極端子取付部130の上面には、正極端子200が例えばレーザ溶接などによって接合される。図4における二点鎖線部は、正極端子200が正極端子取付部130にレーザ溶接された際に形成される溶接痕139である。このように、正極端子取付部130に正極端子200が直接接合されるために、容器100全体としても正極の電位を有することになる。
また、正極端子取付部130の上部には、第一反転膜131と第二反転膜132とが形成されている。第一反転膜131と、第二反転膜132とは、それぞれ容器100の内圧変化に伴って反転する反転膜である。第一反転膜131と、第二反転膜132とは、所定の間隔をあけてX軸方向に並んで形成されている。第一反転膜131は、第二反転膜132よりも外方に位置している。
第一反転膜131は、X軸方向に長尺な平面視略矩形状に形成されており、その四隅がR形状となっている。第一反転膜131は、正常時においては容器100の内方に向けて凸となる形状となっている。つまり、第一反転膜131は、容器100の内圧が所定の圧力よりも大きくなると反転して、容器100の外方に向けて凸となる。このように、第一反転膜131は、容器100の内圧を受けて変形する第一変形部である。
具体的には、正常時における第一反転膜131の外形は、容器100の内方に向けて徐々に先細る形状となっている。第一反転膜131は、全体として均等な肉厚に形成されている。
第一反転膜131の底部1311は、平面視矩形状に形成されており、当該第一反転膜131を平面視した際に、第一反転膜131の偏心した位置に形成されている。詳細には、底部1311は、第一反転膜131内においてX軸方向で外方に寄った位置に形成されている。底部1311には、容器100の内方側において正極集電体140と接合される接合部1312が形成されている。接合部1312は、第一反転膜131の一部であって、正極集電体140に溶接された溶接部である。例えば接合部1312は、レーザ溶接によって正極集電体140に溶接される。この接合部1312の平面視形状は、レーザ溶接によって非円形に形成されている。なお、接合部1312をスポット溶接で形成する場合には、スポット溶接に用いられる電極棒の接点形状を調整することにより、接合部1312の平面視形状を調整することが可能である。
具体的には、図4に示すように、接合部1312は平面視三角形状に形成されている。この接合部1312の3つの角部のうち、一つの角部は、当該接合部1312を基準として第一反転膜131における広い側を向いている。例えば、本実施の形態では、第一反転膜131内において、接合部1312がX軸方向で外方に寄った位置に配置されているので、接合部1312の一つの角部は、X軸方向で内方側を向いている。
第二反転膜132は、平面視円形状に形成されている。第二反転膜132は、正常時においては容器100の内方に向けて凸となる形状となっている。つまり、第二反転膜132は、容器100の内圧が所定の圧力よりも大きくなると反転して、容器100の外方に向けて凸となる。このように、第二反転膜132は、容器100の内圧を受けて変形する第二変形部である。
具体的には、正常時における第二反転膜132の外形は、容器100の内方に向けて凸となる円錐台状に形成されている。第二反転膜132は、全体として均等な肉厚に形成されている。正常時において第二反転膜132の底部1321は、下部絶縁部材120に当接しており、反転時においては下部絶縁部材120から離間する。ここで、第一反転膜131が反転する圧力は、第二反転膜132が反転する圧力よりも小さい。以降、第一反転膜131を反転させる内圧を第一の条件とし、第二反転膜132を反転させる内圧を第二の条件とする。つまり、容器100の内圧が上昇している最中であれば、第一反転膜131は、第二反転膜132よりも早いタイミングで反転する。
図3及び図5に示すように、下部絶縁部材120は、正極集電体140と蓋体110とを電気的に絶縁する部材である。下部絶縁部材120は、PC、PP、PE、またはPPS等の絶縁性を有する素材によって形成されている。下部絶縁部材120は、正極端子取付部130における凹部130a内に配置されており、正極端子取付部130と正極集電体140との間に配置されている。具体的には、下部絶縁部材120は、矩形板状に形成されている。下部絶縁部材120の上面は凹部130aの天面に接触しており、下部絶縁部材120の下面は正極集電体140に接触している。下部絶縁部材120には、第一反転膜131を露出させる露出口121が形成されている。正常時における第一反転膜131は、Z軸方向で露出口121内に収められている。この露出口121を介して、正常時における第一反転膜131と正極集電体140とが接触している。また、下部絶縁部材120のX軸方向プラス側の端部は、正常時における第二反転膜132の底部1321が当接している。これにより、下部絶縁部材120のX軸方向プラス側の端部は、容器100の内方に向けて押し出されることとなる。つまり、正常時においては、下部絶縁部材120は曲がった状態となっている。
正極集電体140は、電極体400と容器100との間に配置され、電極体400と蓋体110とを電気的に接続する部材である。つまり、電極体400は、正極集電体140と蓋体110とを介して正極端子200に電気的に接続されている。換言すると、蓋体110及び正極集電体140は、電極体400と正極端子200とを電気的に接続する第一導電部材及び第二導電部材の一例である。具体的には、蓋体110が第一導電部材の一例であり、正極集電体140が第二導電部材の一例である。
正極集電体140は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属で形成されている。具体的には、正極集電体140は、板金により形成されており、タブ接合部141と、蓋体接合部142と、連結部143とを備えている。
タブ接合部141は、平板状に形成されており、電極体400のタブ部410が接合される。具体的には、タブ接合部141と、タブ部410とは、例えばレーザ溶接などの溶接などによって接合されている。
蓋体接合部142は、タブ接合部141に対して対向するように、タブ接合部141の上方に配置された、X軸方向に長尺な板状部である。蓋体接合部142は、下部絶縁部材120に対して一体化されている。例えば、蓋体接合部142の上面と、下部絶縁部材120の下面とが接着されている。なお、蓋体接合部142と下部絶縁部材120とがインサート成形などで成形されることで、一体化されていてもよい。
蓋体接合部142におけるX軸方向マイナス側の一端部には、他の部分よりも薄肉な薄肉部1421が形成されている。この薄肉部1421は、第一反転膜131の接合部1312が接合される部位であり、当該接合部1312に対応する位置に配置されている。薄肉部1421は、蓋体接合部142の下面に凹部が形成されることで設けられている。つまり薄肉部1421の上面においては、他の部分と面一となっている。薄肉部1421が他の部分よりも薄肉であって、その上面が他の部分と面一であるので、薄肉部1421に接合部1312を溶接によって接合する場合には、容易に溶接することが可能である。
ここで、正常時における第一反転膜131では、接合部1312が薄肉部1421に接続された状態となっている。つまり、第一反転膜131と薄肉部1421とが第一部位である。一方、第一の条件が満たされて第一反転膜131が反転すると、接合部1312が破断して、第一反転膜131が薄肉部1421から離間する。これにより、第一部位の電気導通が遮断される(図7参照)。このように第一反転膜131は、遮断機構をなしている。
また、蓋体接合部142におけるX軸方向プラス側の他端部は、段差部1422となっている。具体的には、段差部1422は段状に曲げられており、その先端部がX軸方向プラス側に向け突出している。
例えば、正常時における第二反転膜132が下部絶縁部材120を容器100の内方に向けて押し出した状態であると、蓋体接合部142が弾性変形して曲げられ、段差部1422と、正極端子取付部130の周囲とが離間した状態で規制される。つまり、段差部1422と正極端子取付部130の周囲とが第二部位である。一方、第二の条件が満たされて第二反転膜132が反転すると、蓋体接合部142に対する規制を解除する。これにより、蓋体接合部142が弾性復帰して、段差部1422が蓋体110に接触し、第二部位が電気的に接続される(図8参照)。このように第二反転膜132、下部絶縁部材120及び正極集電体140は、接続機構をなしている。
連結部143は、タブ接合部141と蓋体接合部142とを連結する部位である。連結部143は、平板状であり、タブ接合部141と蓋体接合部142のそれぞれの端部から立設している。
正極端子200は、正極集電体140及び蓋体110を介して、電極体400のタブ部410に電気的に接続された電極端子である。正極端子200は、電極体400に蓄えられている電気を蓄電素子10の外部空間に導出し、また、電極体400に電気を蓄えるために蓄電素子10の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。なお、正極端子200は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属で形成されている。具体的には、正極端子200は、略直方体状に形成されており、その下面には、反転後の第一反転膜131の一部を収容する収容凹部201が設けられている。また、正極端子200には、収容凹部201と外部とを連通する通気口202が形成されている。この通気口202があることによって、第一反転膜131の反転がスムーズに行われる。
[負極端子取付部と、その周囲の部材]
図6は、実施の形態に係る負極端子取付部135と、その周囲の部材とを示す断面図である。図4及び図6に示すように、負極端子取付部135は、負極端子300が取り付けられる部位である。
図6は、実施の形態に係る負極端子取付部135と、その周囲の部材とを示す断面図である。図4及び図6に示すように、負極端子取付部135は、負極端子300が取り付けられる部位である。
負極端子取付部135は、上方に向けて平面視矩形状に突出しており、その裏側には上方に向けてくぼんだ平面視矩形状の凹部135aが形成されている。正極端子取付部130の上面には、上部絶縁部材115を介して負極端子300が配置される。
また、負極端子取付部135の上部には、第三反転膜133と貫通孔137とが形成されている。第三反転膜133は容器100の内圧変化に伴って反転する反転膜である。第三反転膜133と、貫通孔137とは、所定の間隔をあけてX軸方向に並んで形成されている。第三反転膜133は、貫通孔137よりも内方に位置している。
第三反転膜133は、平面視円形状に形成されている。第二反転膜132は、正常時においては容器100の内方に向けて凸となる形状となっている。つまり、第二反転膜132は、容器100の内圧が所定の圧力よりも大きくなると反転して、容器100の外方に向けて凸となる。
具体的には、正常時における第三反転膜133の外形は、容器100の内方に向けて凸となる円錐台状に形成されている。第三反転膜133は、全体として均等な肉厚に形成されている。正常時において第三反転膜133の底部1331は、下部絶縁部材125に当接しており、反転時においては下部絶縁部材125から離間する。ここで、第三反転膜133が反転する圧力は、第一反転膜131が反転する圧力よりも大きい。容器100の内圧が上昇している最中であれば、第三反転膜133は、第一反転膜131よりも遅いタイミングで反転する。以降、第三反転膜133を反転させる内圧を第三の条件とする。
貫通孔137には、上部絶縁部材115の周壁1153と、負極端子300の締結部310とが貫通する。
図3及び図6に示すように、上部絶縁部材115は、負極端子300と蓋体110とを電気的に絶縁する部材である。上部絶縁部材115は、PC、PP、PE、またはPPS等の絶縁性を有する素材によって形成されている。上部絶縁部材115は、負極端子取付部135における上面に配置されており、負極端子取付部135と負極端子300との間に配置されている。具体的には、上部絶縁部材115は、X軸方向に長尺な略直方体状に形成されている。上部絶縁部材115の上面には、負極端子300が嵌合する嵌合凹部1151が形成されている。この嵌合凹部1151の底面には、貫通孔1152が形成されている。また、上部絶縁部材115の下面には、貫通孔1152を囲む周壁1153が形成されている。周壁1153は、蓋体110の貫通孔137に嵌まり込む。
下部絶縁部材125は、負極集電体150と蓋体110とを電気的に絶縁する部材である。下部絶縁部材125は、PC、PP、PE、またはPPS等の絶縁性を有する素材によって形成されている。下部絶縁部材125は、負極端子取付部135における凹部135a内に配置されており、負極端子取付部135と負極集電体150との間に配置されている。具体的には、下部絶縁部材125は、下方が開放された箱形状に形成されている。下部絶縁部材125の下端部は、全周にわたって裾広がりとなるように形成されている。また、下部絶縁部材125の下端部におけるX軸方向マイナス側の端部には、切り欠き126が形成されている。
下部絶縁部材125の上部には、舌部127と、貫通孔128とが形成されている。舌部127と、貫通孔128とは、所定の間隔をあけてX軸方向に並んで形成されている。舌部127は、貫通孔128よりも内方に位置している。
舌部127は、下部絶縁部材125の天板に略U字状の切れ込みを入れることで形成された部位である。舌部127は、X軸方向に長尺な矩形状に形成されており、そのX軸方向プラス側の端部が天板に固定されており、これにより舌部127が片持ち梁状となっている。舌部127のX軸方向マイナス側の端部には、正常時における第三反転膜133の底部1331が当接している。このため、舌部127のX軸方向マイナス側の端部は、容器100の内方に向けて押し出されることとなる。つまり、正常時においては、舌部127は曲がった状態となっている。
貫通孔128は、負極端子取付部135の貫通孔137と連通している。貫通孔137には、負極端子300の締結部310が貫通している。
負極集電体150は、電極体400と容器100との間に配置され、電極体400と負極端子300とを電気的に接続する部材である。つまり、電極体400は、負極集電体150を介して負極端子300に電気的に接続されている。負極集電体150は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属で形成されている。具体的には、負極集電体150は、板金により形成されており、タブ接合部151と、端子接合部152と、連結部153とを備えている。
タブ接合部151は、平板状に形成されており、電極体400のタブ部420が接合される。具体的には、タブ接合部151と、タブ部420とは、例えばレーザ溶接などの溶接などによって接合されている。
端子接合部152は、タブ接合部151に対して対向するように、タブ接合部151の上方に配置された、X軸方向に長尺な板状部である。端子接合部152は、下部絶縁部材125に対して一体化されている。例えば、端子接合部152の上面と、下部絶縁部材125の下面とが接着されている。なお、端子接合部152と下部絶縁部材125とがインサート成形などで成形されることで、一体化されていてもよい。
端子接合部152におけるX軸方向プラス側の一端部には、貫通孔154が形成されている。貫通孔154は、負極端子取付部135の貫通孔137及び下部絶縁部材125の貫通孔128と連通している。貫通孔154には、負極端子300の締結部310が貫通している。
また、端子接合部152におけるX軸方向マイナス側の他端部は、段差部1522となっている。具体的には、段差部1522は段状に曲げられており、その先端部がX軸方向マイナス側に向け突出している。段差部1522は、下部絶縁部材125の切り欠き126を介して、蓋体110に対向している。
例えば、正常時における第三反転膜133が下部絶縁部材125を容器100の内方に向けて押し出した状態であると、端子接合部152が弾性変形して曲げられ、段差部1522と蓋体110とが離間した状態で規制される。つまり、段差部1522と負極端子取付部135の周囲とが第三部位である。一方、第三の条件が満たされて第三反転膜133が反転すると、端子接合部152に対する規制を解除する。これにより、端子接合部152が弾性復帰して、段差部1522が切り欠き126を介して負極端子取付部135の周囲に接触し、第三部位が電気的に接続される(図9参照)。このように第三反転膜133、下部絶縁部材125及び負極集電体150は、第二接続機構をなしている。
連結部153は、タブ接合部151と端子接合部152とを連結する部位である。連結部153は、平板状であり、タブ接合部151と端子接合部152のそれぞれの端部から立設している。
負極端子300は、負極集電体150を介して、電極体400のタブ部420に電気的に接続された電極端子である。負極端子300は正極端子200とともに、電極体400に蓄えられている電気を蓄電素子10の外部空間に導出し、また、電極体400に電気を蓄えるために蓄電素子10の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。なお、負極端子300は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属で形成されている。具体的には、負極端子300は、略直方体状に形成されており、その下面には、締結部310が設けられている。締結部310は、負極端子300から下方に延設された軸部材(リベット)であり、負極集電体150の貫通孔154に挿入されてかしめられる。具体的には、締結部310は、上部絶縁部材115の貫通孔1152、下部絶縁部材125の貫通孔128、及び、負極集電体150の貫通孔154に挿入されてかしめられる。これにより、負極端子300と負極集電体150とが電気的に接続され、負極集電体150は、負極端子300、上部絶縁部材115及び下部絶縁部材125とともに、蓋体110に固定される。また、締結部310がかしめられることによって、上部絶縁部材115及び下部絶縁部材125が圧縮されつつ、負極集電体150、蓋体110及び負極端子300に密着するので、負極端子300周りの密閉性が得られることとなる。
[各条件]
上述したように、第一の条件が満たされると第一反転膜131が反転し、第二の条件が満たされると第二反転膜132が反転し、第三の条件が満たされると第三反転膜133が反転する。
上述したように、第一の条件が満たされると第一反転膜131が反転し、第二の条件が満たされると第二反転膜132が反転し、第三の条件が満たされると第三反転膜133が反転する。
ここで、第一の条件は、蓄電素子10の過充電を防止できる条件(内圧)とする。これにより、第一の条件が満たされれば、第一反転膜131が反転して第一部位が離間し、電気導通が遮断されるので、過充電が行われない。
第二の条件及び第三の条件は、蓄電素子10が熱暴走を停止させる条件(内圧)とする。これにより、第二の条件及び第三の条件のそれぞれが満たされれば、第二反転膜132が反転して第二部位が接続されるとともに、第三反転膜133が反転して第三部位が接続される。これにより、第二部と第三部位とがそれぞれ電気的に接続されると、電極体400は、容器100、正極集電体140、負極集電体150からなる放電経路に電気的に接続されて、放電を行う。したがって、熱暴走を停止することができる。
なお、第三の条件は、第二の条件よりも高い圧力であっても、低い圧力であっても、同じ圧力であっても構わない。つまり、容器100の内圧が上昇している最中であれば、第三反転膜133は、第二反転膜132よりも遅いタイミングで反転しても、早いタイミングで反転しても、同時に反転してもよい。
[異常時における蓄電装置の放電方法]
次に、異常時における蓄電素子10の放電方法について説明する。図7及び図8は、異常時における正極端子取付部130近傍の状態を示す断面図である。図9は、異常時における負極端子取付部135近傍の状態を示す断面図である。図7及び図8は図5に対応する図であり、図9は図6に対応する図である。
次に、異常時における蓄電素子10の放電方法について説明する。図7及び図8は、異常時における正極端子取付部130近傍の状態を示す断面図である。図9は、異常時における負極端子取付部135近傍の状態を示す断面図である。図7及び図8は図5に対応する図であり、図9は図6に対応する図である。
前述した通り、正常時において正極端子取付部130近傍では、図5に示すように、第一反転膜131が下方に向けて凸となっているとともに、第二反転膜132が下方に向けて凸となっている。これにより、第一部位(第一反転膜131と薄肉部1421)は接続された状態であり、第二部位(段差部1422と正極端子取付部130の周囲)は離間した状態である。
一方、正常時において負極端子取付部135近傍では、図6に示すように、第三反転膜133が下方に向けて凸となっている。これにより、第三部位(段差部1522と負極端子取付部135の周囲)は離間した状態である。
その後、蓄電素子10の充電が進行すると、容器100の内圧が上昇する。容器100の内圧が第一の条件を満たすと、第一反転膜131が反転する。この反転時においては、接合部1312が平面視で非円形であるので、接合部1312における外周の一部に対して応力が集中することになり、その部分を確実に破断させることができる。さらに、接合部1312は、第一反転膜131の偏心した位置に設けられているので、第一反転膜131が反転する際には、接合部1312を基点にして広い側の端部から波打つように反転する(図3における点線L1参照)。この波打ちによって、接合部1312における外周の一部に対してより応力を集中させることができる。これに加えて、接合部1312の一つの角部が、第一反転膜131における広い側を向いているので、その一つの角部に応力を集中させることができ、当該角部を確実に破断させることができる。
このように、接合部1312の一部が破断してしまえば、それ以降においては、第一反転膜131の反転動作に追従して接合部1312のその他の部分も破断することになる。これらのことから、接合部1312をスムーズに破断させることができ、結果的に、図7に示すように第一反転膜131が薄肉部1421から離間した状態となる。つまり、第一部位の電気導通が遮断されて、過充電が防止される。
第一部位の電気導通が遮断されたとしても、熱暴走が発生する場合がある。熱暴走においても容器100の内圧は上昇する。この熱暴走を起因とした内圧の上昇によって、容器100の内圧が第二の条件を満たすと、第二反転膜132が反転する。第二反転膜132が反転すると、蓋体接合部142に対する規制が解除されるので、蓋体接合部142が弾性復帰して、段差部1422が上昇し正極端子取付部130の周囲に接触する。これにより、図8に示すように、第二部位が電気的に接続された状態となる。
一方、熱暴走を起因とした内圧の上昇によって、容器100の内圧が第三の条件を満たすと、第三反転膜133が反転する。第三反転膜133が反転すると、端子接合部152に対する規制が解除されるので、端子接合部152が弾性復帰して、段差部1522が切り欠き126を介して負極端子取付部135の周囲に接触する。これにより、図9に示すように、第三部位が電気的に接続された状態となる。
このように、第二部と第三部位とがそれぞれ電気的に接続されると、電極体400は、容器100、正極集電体140、負極集電体150からなる放電経路に電気的に接続される。つまり、蓄電素子10単体で放電経路が形成されるため、電極体400に蓄えられていた電気を放電することができ、容器100内における熱暴走を停止することができる。
[効果など]
以上のように、本実施の形態によれば、第一の条件を、過充電を防止できる条件としているので、第一の条件が満たされると第一反転膜131が反転して第一部位を離間させる。つまり、第一部位での電気導通が遮断される。これにより、蓄電素子10がこれ以上充電することがなく、過充電が防止されることになる。
以上のように、本実施の形態によれば、第一の条件を、過充電を防止できる条件としているので、第一の条件が満たされると第一反転膜131が反転して第一部位を離間させる。つまり、第一部位での電気導通が遮断される。これにより、蓄電素子10がこれ以上充電することがなく、過充電が防止されることになる。
また、第二の条件を、熱暴走を停止できる条件としているので、第二の条件が満たされると第二反転膜132が反転して第二部位を接続する。つまり、第二部位が電気的に導通される。これにより、蓄電素子10が放電することになり、遮断機構の遮断後における熱暴走を抑制することができる。
ここで、容器100の内圧は、過充電によっても上昇するし、電極体400の高温化によっても上昇する。つまり、容器100の内圧を基準として第一の条件及び第二の条件を設定しておけば、過充電や熱暴走を起因とした暴発が生じる前に、第一反転膜131や第二反転膜132を変形させることができる。
ここで、蓄電素子10においては、過充電後に電気導通が遮断されたとしても、熱暴走が生じうる。この熱暴走対策のためには、第一反転膜131の動作後に第二反転膜132を動作させる必要がある。つまり、第一の条件における内圧を、第二の条件における内圧よりも小さくすることで、第一反転膜131の動作後に第二反転膜132を動作させることができ、熱暴走を確実に停止することができる。
また、第一導電部材である容器100と、第二導電部材である正極集電体140とは、互いに近い位置に配置される部材であるため、第一反転膜131及び第二反転膜132をコンパクトに形成することができる。
ここで、第一反転膜131及び第二反転膜132の変形量自体はそれほど大きくない。しかし、容器100と正極集電体140のような位置の近い導電部材同士であれば、変形量が大きくなくとも遮断及び接続を確実に行うことができる。
また、第一反転膜131によって第一部位が離間されて、電気導通が遮断されると、第三反転膜133が、負極集電体150及び容器100における離間した第三部位を接続する。そして、第二反転膜132が第二部位を接続すると、電極体400は、容器100、正極集電体140、負極集電体150からなる放電経路に電気的に接続される。つまり、蓄電素子10単体で放電経路を形成することができる。
また、接合部1312の平面視形状が非円形であるので、第一反転膜131が反転する際には、接合部が円形である場合と比べても、接合部1312における外周の一部に対して応力が集中することになり、その部分を確実に破断させることができる。また、接合部1312の一部が破断してしまえば、それ以降においては、第一反転膜131の反転動作に追従して接合部1312のその他の部分も破断することになる。したがって、第一反転膜131による電気的な遮断の確実性を高めることができる。
このように、接合部1312の平面視形状を非円形にするだけで、電気的な遮断の確実性を高めることができるので、第一反転膜131の大型化も抑えることが可能である。
また、第一反転膜131の偏心した位置に接合部1312が設けられているので、第一反転膜131が反転する際には、接合部1312における外周の一部に対して応力が集中することになり、その部分を確実に破断させることができる。また、接合部1312の一部が破断してしまえば、それ以降においては、第一反転膜131の反転動作に追従して接合部1312のその他の部分も破断することになる。したがって、第一反転膜131による電気的な遮断の確実性をより高めることができる。
また、接合部1312の角部は、当該接合部1312における面積が小さいところである。つまり、接合部1312の角部には、より大きな応力が集中することになるため、角部を確実に破断させることが可能となる。
また、接合部1312の角部が第一反転膜131における広い側を向いているので、第一反転膜131が反転する際には、接合部1312の角部に応力が集中することになる。これによって、角部をより確実に破断させることが可能となる。
また、接合部1312が、正極集電体140に溶接された溶接部であるので、正極集電体140と第一反転膜131とを容易に接合することができる。また、溶接の程度を調整することで、第一反転膜131による電気的な遮断の確実性を高めることも可能である。
また、例えば、第一導電部材が容器100とは別部材である場合には、第一導電部材の反転膜を、容器100の内部と外部との境界に配置しなければならず、そのため複雑な構造を採用することになる。しかしながら、上述したように第一導電部材が容器100であれば、容器100の内部と外部との境界に第一反転膜131を容易に配置することができる。
[変形例1]
上記実施の形態では、第二反転膜132が蓋体110に設けられている場合を例示した。この変形例1では、第二反転膜が正極集電体に設けられている場合について説明する。なお、以下の説明において、上記実施の形態と同一の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
上記実施の形態では、第二反転膜132が蓋体110に設けられている場合を例示した。この変形例1では、第二反転膜が正極集電体に設けられている場合について説明する。なお、以下の説明において、上記実施の形態と同一の部分は、同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。
図10は、変形例1に係る正極端子取付部130Aと、その周囲の部材とを示す断面図である。具体的には、図10は、図5に対応する図である。
図10に示すように、蓋体110Aの正極端子取付部130Aには、第一反転膜131が形成されており、第二反転膜は形成されていない。一方、正極集電体140Aの蓋体接合部142aにおけるX軸方向プラス側の他端部には、第二反転膜132aが形成されている。第二反転膜132aは、正常時においては容器100の内方に向けて凸となる形状となっている。また、下部絶縁部材120aには、露出口121よりもX軸方向プラス側に第二露出口122aが形成されている。この第二露出口122aは、第二反転膜132aを正極端子取付部130Aに対して露出させている。第二露出口122aを介して第二反転膜132aと正極端子取付部130Aとは離間している。つまり、第二反転膜132aと正極端子取付部130Aとが第二部位である。第二反転膜132aは、反転すると第二露出口122aを介して、正極端子取付部130Aに接触する。これにより第二部位が電気的に接続される。このように、変形例1においては、第二反転膜132aが接続機構をなしている。
なお、この場合においては、第二反転膜132aの反転をスムーズに行うために、第二反転膜132aの内部空間と、蓄電素子10の外部空間とを連通する通気口を蓋体110Aに形成してもよい。
[変形例2]
上記実施の形態では、第三反転膜133が蓋体110に設けられている場合を例示した。この変形例2では、第三反転膜が負極集電体に設けられている場合について説明する。
上記実施の形態では、第三反転膜133が蓋体110に設けられている場合を例示した。この変形例2では、第三反転膜が負極集電体に設けられている場合について説明する。
図11は、変形例2に係る負極端子取付部135Bと、その周囲の部材とを示す断面図である。具体的には、図11は、図6に対応する図である。
図11に示すように、蓋体110Bの負極端子取付部135Bには、第三反転膜は形成されていない。一方、負極集電体150Bの端子接合部152bにおけるX軸方向マイナス側の他端部には、第三反転膜133bが形成されている。第三反転膜133bは、正常時においては容器100の内方に向けて凸となる形状となっている。また、下部絶縁部材125bには、第三反転膜133bに対応する位置に第三露出口129bが形成されている。この第三露出口129bは、第三反転膜133bを負極端子取付部135Bに対して露出させている。第三露出口129bを介して第三反転膜133bと負極端子取付部135Bとは離間している。つまり、第三反転膜133bと負極端子取付部135Bとが第三部位である。第三反転膜133bは、反転すると第三露出口129bを介して、負極端子取付部135Bに接触する。これにより第三部位が電気的に接続される。このように、変形例2においては、第三反転膜133bが第二接続機構をなしている。
なお、この場合においては、第三反転膜133bの反転をスムーズに行うために、第三反転膜133bの内部空間と、蓄電素子10の外部空間とを連通する通気口を蓋体110Bに形成してもよい。
また、第一反転膜及び第二反転膜の一方が蓋体に設けられて、他方が集電体(正極集電体もしくは負極集電体)に設けられる構成であってもよいし、第一反転膜及び第二反転膜の両者が集電体に(正極集電体もしくは負極集電体)設けられる構成であってもよい。
[変形例3]
上記実施の形態では、上記実施の形態では、平面視三角形状の接合部1312を例示して説明したが、接合部は非円形であれば如何なる形状であってもよい。以下、接合部のその他の例について説明する。
上記実施の形態では、上記実施の形態では、平面視三角形状の接合部1312を例示して説明したが、接合部は非円形であれば如何なる形状であってもよい。以下、接合部のその他の例について説明する。
図12は、変形例3に係る接合部のその他の例を示す平面図である。
図12の(a)は、平面視五角形状の接合部1312aを示している。この場合においても、接合部1312aの一つの角部は、第一反転膜131内において広い側を向いていればよい。なお、接合部は、平面視において三角形や、五角形以外の多角形状であっても構わない。
図12の(b)は、角部がR形状とされた平面視三角形状の接合部1312bを示している。このように、平面視多角形状である接合部の角部はR形状であっても構わない。
図12の(c)は、平面視水滴状の接合部1312cを示している。この場合においても、接合部1312cの一つの角部は、第一反転膜131内において広い側を向いていればよい。
図12の(d)は、平面視楕円形状の接合部1312dを示している。なお、接合部は、長円状であってもよい。
また、上記実施の形態では、接合部1312が第一反転膜131を平面視した際に、当該第一反転膜131の偏心した位置に形成されている場合を例示したが、図12の(e)に示すように、接合部1312eを第一反転膜131の中心に配置してもよい。
[他の実施の形態]
以上、本発明に係る蓄電素子について、実施の形態に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
以上、本発明に係る蓄電素子について、実施の形態に基づいて説明した。しかしながら、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記実施の形態に施したものも、あるいは、上記説明された複数の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
例えば、蓄電素子10が備える電極体400の個数は1には限定されず、2以上であってよい。また、上記実施の形態では、巻回型の電極体400を例示して説明したが、タブ部が開口112に対向した状態で容器本体111内に収容されるのであれば、積層型の電極体であってもよい。
また、上記実施の形態では、接合部1312が溶接部である場合を例示した。しかしながら、接合部は、溶接以外の手法で正極集電体140に接合された部位であってもよい。その他の接合部としては、接着部や、カシメ部などが挙げられる。いずれの接合部においても平面視形状は非円形である。
また、上記実施の形態では、容器100の内圧によって動作する遮断機構(第一反転膜131)、接続機構(第二反転膜132)及び第二接続機構(第三反転膜133)を例示した。しかしながら、遮断機構、接続機構及び第二接続機構はその他の要因によって動作する機構であってもよい。その他の要因としては、熱が挙げられる。つまり、遮断機構、接続機構及び第二接続機構は、金属の熱変形を用いた機構とする。金属の熱変形としては、単なる熱膨張、熱収縮だけでなく、形状記憶合金による変形も含む。そして、この場合には、第一の条件、第二の条件及び第三の条件は温度を基準にした条件とする。
なお、上記実施の形態及び上記変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子等に適用できる。
10 蓄電素子
100 容器
110、110A、110B 蓋体(第一導電部材)
111 容器本体
112 開口
113 底
115 上部絶縁部材
120 下部絶縁部材(接続機構)
120a 下部絶縁部材
121 露出口
122a 第二露出口
123 ガス排出弁
125 下部絶縁部材(第二接続機構)
125b 下部絶縁部材
126 切り欠き
127 舌部
128、137、154、1152 貫通孔
129b 第三露出口
130、130A 正極端子取付部
130a 凹部
131 第一反転膜(第一部位、第一変形部、遮断機構)
132、132a 第二反転膜(第二変形部、接続機構)
133、133b 第三反転膜(第三変形部、第二接続機構)
135、135B 負極端子取付部
135a 凹部
139 溶接痕
140 正極集電体(第二導電部材、接続機構)
140A 正極集電体(第二導電部材)
141 タブ接合部
142、142a 蓋体接合部
143 連結部
150 負極集電体(第二接続機構)
150B 負極集電体
151 タブ接合部
152、152b 端子接合部
153 連結部
180 蓋構造体
200 正極端子
201 収容凹部
202 通気口
300 負極端子
310 締結部
400 電極体
410、420 タブ部
500 上部スペーサ
520 挿入部
600 緩衝シート
1151 嵌合凹部
1153 周壁
1311 底部
1312、1312a、1312b、1312c、1312d、1312e 接合部(溶接部)
1321、1331 底部
1421 薄肉部(第一部位)
1422 段差部(第二部位)
1522 段差部(第三部位)
L1 点線
100 容器
110、110A、110B 蓋体(第一導電部材)
111 容器本体
112 開口
113 底
115 上部絶縁部材
120 下部絶縁部材(接続機構)
120a 下部絶縁部材
121 露出口
122a 第二露出口
123 ガス排出弁
125 下部絶縁部材(第二接続機構)
125b 下部絶縁部材
126 切り欠き
127 舌部
128、137、154、1152 貫通孔
129b 第三露出口
130、130A 正極端子取付部
130a 凹部
131 第一反転膜(第一部位、第一変形部、遮断機構)
132、132a 第二反転膜(第二変形部、接続機構)
133、133b 第三反転膜(第三変形部、第二接続機構)
135、135B 負極端子取付部
135a 凹部
139 溶接痕
140 正極集電体(第二導電部材、接続機構)
140A 正極集電体(第二導電部材)
141 タブ接合部
142、142a 蓋体接合部
143 連結部
150 負極集電体(第二接続機構)
150B 負極集電体
151 タブ接合部
152、152b 端子接合部
153 連結部
180 蓋構造体
200 正極端子
201 収容凹部
202 通気口
300 負極端子
310 締結部
400 電極体
410、420 タブ部
500 上部スペーサ
520 挿入部
600 緩衝シート
1151 嵌合凹部
1153 周壁
1311 底部
1312、1312a、1312b、1312c、1312d、1312e 接合部(溶接部)
1321、1331 底部
1421 薄肉部(第一部位)
1422 段差部(第二部位)
1522 段差部(第三部位)
L1 点線
Claims (6)
- 電極体と、
前記電極体を収容する容器と、
前記容器に固定される電極端子と、
前記電極体及び前記電極端子を電気的に接続する第一導電部材及び第二導電部材と、
前記第一導電部材及び前記第二導電部材における接続された第一部位を、第一の条件が満たされると離間させる遮断機構と、
前記第一導電部材及び前記第二導電部材における離間した第二部位を、第二の条件が満たされると接続する接続機構と、を備える
蓄電素子。 - 前記遮断機構は、前記容器の内圧を受けて変形する第一変形部を備え、
前記接続機構は、前記容器の内圧を受けて変形する第二変形部を備え、
前記第一の条件及び前記第二の条件は、前記容器の内圧を基準とした条件である
請求項1に記載の蓄電素子。 - 前記第一の条件における内圧は、前記第二の条件における内圧よりも小さい
請求項2に記載の蓄電素子。 - 前記第一導電部材は、前記容器であり、
前記第二導電部材は、前記電極体と前記電極端子とを電気的に接続する集電体である
請求項1〜3のいずれか一項に記載の蓄電素子。 - 前記集電体は、前記電極体の正極に接続される正極集電体であり、
前記蓄電素子は、
さらに、
前記電極体の負極に接続される負極集電体と、
前記負極集電体に接続される負極端子と、
前記遮断機構によって前記第一部位が離間されると、前記負極集電体及び前記容器における離間した第三部位を接続する第二接続機構と、を備える
請求項4に記載の蓄電素子。 - 電極体と、
前記電極体を収容する容器と、
前記容器に固定される電極端子と、
前記電極体及び前記電極端子を電気的に接続する第一導電部材及び第二導電部材と、を備える蓄電素子の放電方法であって、
前記第一導電部材及び前記第二導電部材における接続された第一部位は、所定の内圧を受けると変形して離間し、前記第一導電部材及び前記第二導電部材における離間した第二部位は、前記所定の内圧よりも大きい内圧を受けると変形して接続する
蓄電素子の放電方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017159726A JP2019040678A (ja) | 2017-08-22 | 2017-08-22 | 蓄電素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017159726A JP2019040678A (ja) | 2017-08-22 | 2017-08-22 | 蓄電素子 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019040678A true JP2019040678A (ja) | 2019-03-14 |
Family
ID=65726561
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---|---|---|---|
JP2017159726A Pending JP2019040678A (ja) | 2017-08-22 | 2017-08-22 | 蓄電素子 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2019040678A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019046684A (ja) * | 2017-09-04 | 2019-03-22 | トヨタ自動車株式会社 | 蓄電装置 |
US11888182B2 (en) * | 2021-08-30 | 2024-01-30 | Northvolt Ab | Secondary cell |
-
2017
- 2017-08-22 JP JP2017159726A patent/JP2019040678A/ja active Pending
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JP2019046684A (ja) * | 2017-09-04 | 2019-03-22 | トヨタ自動車株式会社 | 蓄電装置 |
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