JP2020009565A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安全性の向上を図ることができる蓄電装置を提供する。【解決手段】正極端子１２０を有する蓄電素子１００と、正極端子１２０に接続されるバスバー２００とを備える蓄電装置１０であって、正極端子１２０は、電流の流れる方向と直交する平面での断面積Ｓ１が、正極端子１２０とバスバー２００との接触面積Ｓ２よりも小さいヒューズ部１２１ａを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、電極端子を有する蓄電素子と、当該電極端子に接続されるバスバーとを備える蓄電装置に関する。

従来、電極端子を有する蓄電素子と、当該電極端子に接続されるバスバーとを備える蓄電装置が広く知られている。例えば、特許文献１には、外部端子（電極端子）を備えた単電池（蓄電素子）と、当該外部端子に溶接されるバスバーとを備える組電池（蓄電装置）が開示されている。

特開２０１３−３３６６１号公報

上記従来のような構成の蓄電装置では、蓄電素子の電極端子とバスバーとの接触面積が小さい場合、大電流が流れる等の異常時に、当該電極端子とバスバーとの接触部分が溶断するおそれがある。本願発明者は、当該電極端子とバスバーとの接触部分が溶断すると、振動等によって、当該電極端子とバスバーとが再度接触したり離れたりして、導通と非導通とを繰り返す場合があることを見出した。このような場合、蓄電装置の安全性が懸念されるため、上記従来のような構成の蓄電装置において、安全性のさらなる向上が望まれる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、安全性の向上を図ることができる蓄電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蓄電装置は、電極端子を有する蓄電素子と、前記電極端子に接続されるバスバーとを備える蓄電装置であって、前記電極端子は、電流の流れる方向と直交する平面での断面積が、前記電極端子と前記バスバーとの接触面積よりも小さいヒューズ部を有する。

これによれば、蓄電装置において、蓄電素子の電極端子は、電流の流れる方向と直交する平面での断面積が、電極端子とバスバーとの接触面積よりも小さいヒューズ部を有している。このように、電極端子のヒューズ部の当該断面積を、電極端子とバスバーとの接触面積よりも小さくする。これにより、大電流が流れる等の異常時には、電極端子のヒューズ部が溶断するため、電極端子とバスバーとの接触部分が溶断するのを抑制することができる。したがって、電極端子とバスバーとが導通と非導通とを繰り返すようなことを抑制することができるため、蓄電装置の安全性の向上を図ることができる。

また、前記電極端子と前記バスバーとは接合されて、接合部が形成されており、前記ヒューズ部は、前記断面積が、前記接合部に含まれる前記電極端子と前記バスバーとの境界面の面積よりも小さいことにしてもよい。

これによれば、蓄電素子の電極端子のヒューズ部は、電流の流れる方向と直交する平面での断面積が、電極端子とバスバーとの接合部に含まれる電極端子とバスバーとの境界面の面積よりも小さい。ここで、本願発明者は、電極端子とバスバーとが接合されている場合には、ヒューズ部の当該断面積が、接合部に含まれる電極端子とバスバーとの境界面の面積よりも大きいと、大電流が流れる等の異常時に、電極端子とバスバーとの接触部分が溶断しやすいことを見出した。このため、ヒューズ部の当該断面積を、当該接合部の当該境界面の面積よりも小さくする。これにより、大電流が流れる等の異常時には、ヒューズ部が溶断するため、電極端子とバスバーとの接触部分が溶断するのを抑制することができる。したがって、電極端子とバスバーとが導通と非導通とを繰り返すようなことを抑制することができるため、蓄電装置の安全性の向上を図ることができる。

また、前記ヒューズ部は、前記断面積が、前記バスバーにおける電流の流れる方向と直交する平面での断面積の最小値よりも小さいことにしてもよい。

これによれば、蓄電素子の電極端子のヒューズ部は、電流の流れる方向と直交する平面での断面積が、バスバーにおける電流の流れる方向と直交する平面での断面積の最小値よりも小さい。ここで、バスバーの当該断面積が小さいと、大電流が流れる等の異常時に、バスバーが溶断する。しかしながら、本願発明者は、例えばバスバーが健全な蓄電素子の近傍で溶断するような場合には、熱によって、当該健全な蓄電素子が損傷する等の不具合が生じるおそれがあることを見出した。このため、ヒューズ部の当該断面積を、バスバーの当該断面積よりも小さくする。これにより、大電流が流れる等の異常時には、ヒューズ部が溶断するため、バスバーが溶断するのを抑制することができる。したがって、当該健全な蓄電素子に不具合を生じさせるようなことを抑制することができるため、蓄電装置の安全性の向上を図ることができる。

また、前記蓄電素子は、さらに、前記電極端子に接続される集電体を有し、前記ヒューズ部は、前記断面積が、前記集電体における電流の流れる方向と直交する平面での断面積の最小値よりも小さいことにしてもよい。

これによれば、蓄電素子の電極端子のヒューズ部は、電流の流れる方向と直交する平面での断面積が、集電体における電流の流れる方向と直交する平面での断面積の最小値よりも小さい。ここで、集電体の当該断面積が小さいと、大電流が流れる等の異常時に、集電体が溶断する。しかしながら、本願発明者は、集電体が溶断すると、溶断時の溶融した金属が蓄電素子の内部に入り込み、蓄電素子の内部の部材を損傷させたり短絡を招いたりするおそれがあることを見出した。また、集電体が溶断すると、蓄電素子の内部の電力を放電することもできない。このため、ヒューズ部の当該断面積を、集電体の当該断面積よりも小さくする。これにより、大電流が流れる等の異常時には、ヒューズ部が溶断するため、集電体が溶断するのを抑制することができる。したがって、蓄電素子の内部の部材の損傷や短絡を抑制することができ、また、蓄電素子の内部の電力を放電することもできるため、蓄電装置の安全性の向上を図ることができる。

なお、本発明は、このような蓄電装置として実現することができるだけでなく、上記のヒューズ部を有する電極端子、または、当該電極端子を有する蓄電素子としても実現することができる。

本発明における蓄電装置によれば、安全性の向上を図ることができる。

実施の形態に係る蓄電装置の外観を示す斜視図である。 実施の形態に係る蓄電素子の構成を示す分解斜視図である。 実施の形態に係るバスバーが蓄電素子の電極端子に接合された状態での構成を示す平面図である。 実施の形態に係るバスバーと蓄電素子の電極端子との接合部を拡大して示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態（及びその変形例）に係る蓄電装置について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、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、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、各図は、模式図であり、寸法等は必ずしも厳密に図示したものではない。さらに、各図において、同一または同様な構成要素については同じ符号を付している。

また、以下の説明及び図面中において、１つの蓄電素子における電極端子（つまり、正極端子及び負極端子）の並び方向、１つの蓄電素子における集電体（つまり、正極集電体及び負極集電体）の並び方向、または、蓄電素子の容器の短側面の対向方向をＸ軸方向と定義する。また、蓄電素子の並び方向、蓄電素子の容器の長側面の対向方向、当該容器の厚さ方向、または、バスバーの延設方向をＹ軸方向と定義する。また、蓄電装置の外装体本体と蓋との並び方向、蓄電素子の容器本体と蓋との並び方向、蓄電素子の容器の短側面の長手方向、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軸方向及びＺ軸方向についても同様である。

（実施の形態）
［１ 蓄電装置の全般的な説明］
まず、本実施の形態における蓄電装置１０の全般的な説明を行う。図１は、本実施の形態に係る蓄電装置１０の外観を示す斜視図である。なお、同図は、外装体４００を透視して外装体４００内方を示した図となっており、外装体４００（及び２つの外部端子４１０）は破線で示している。

蓄電装置１０は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電することができる装置である。例えば、蓄電装置１０は、電力貯蔵用途や電源用途などに使用される電池モジュール（組電池）である。具体的には、蓄電装置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として用いられる。蓄電装置１０は、例えば、３Ａ以上の電流が流れる大型の（小型ではない）蓄電装置である。

図１に示すように、蓄電装置１０は、複数の蓄電素子１００（本実施の形態では、６つの蓄電素子１００ａ〜１００ｆ）と、バスバー２００及び３００と、これら蓄電素子１００等を収容する外装体４００とを備えている。なお、蓄電装置１０は、蓄電素子１００間に配置されるスペーサ、蓄電素子１００を拘束する拘束部材（サイドプレート）やエンドプレート、バスバー２００等の位置決めを行うバスバーフレーム、蓄電素子１００の充電状態や放電状態を監視するための回路基板やリレー等の電気機器なども備えていてもよいが、これらの図示は省略し、詳細な説明も省略する。

外装体４００は、蓄電装置１０の外装体を構成する略直方体形状（箱形）の容器（モジュールケース）である。つまり、外装体４００は、蓄電素子１００等の外方に配置され、これら蓄電素子１００等を所定の位置に配置し、衝撃などから保護する。また、外装体４００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）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）またはＡＢＳ樹脂等の絶縁材料により構成されている。外装体４００は、これにより、蓄電素子１００等が外部の金属部材などに接触することを回避する。

具体的には、外装体４００は、箱形の本体部分と蓋部分とを有しており、外装体４００内に蓄電素子１００及びバスバー２００、３００等が収容される。また、外装体４００には、２つの外部端子４１０が設けられている。この２つの外部端子４１０は、蓄電装置１０の外部からの電気を充電し、また蓄電装置１０の外部へ電気を放電するための正極側及び負極側の外部接続端子であり、アルミニウム、アルミニウム合金、銅または銅合金等の金属製の導電部材等で形成されている。なお、外装体４００は、蓄電素子１００間を仕切る仕切板等を有していてもよい。また、外装体４００の形状及び材質は、上記には限定されない。

蓄電素子１００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（単電池）であり、より具体的には、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。本実施の形態では、６個の扁平な直方体形状（角形）の蓄電素子１００（蓄電素子１００ａ〜１００ｆ）が、直列に接続されて配置されている。この蓄電素子１００の構成の詳細な説明については、後述する。

なお、蓄電素子１００の個数は６個に限定されず、他の複数個数または１個であってもよい。また、蓄電素子１００の形状は、直方体形状（角形）には限定されず、円柱形状や長円柱形状等であってもよいし、ラミネート型の蓄電素子とすることもできる。また、蓄電素子１００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１００は、二次電池ではなく、使用者が充電をしなくても蓄えられている電気を使用できる一次電池であってもよい。さらに、蓄電素子１００は、固体電解質を用いた電池であってもよい。

バスバー２００及び３００は、複数の蓄電素子１００の上方に配置される部材である。バスバー２００及び３００は、導電性の矩形状かつ平板状の部材であり、複数の蓄電素子１００同士、及び、端部の蓄電素子１００と外部端子４１０とを電気的に接続する。例えば、バスバー２００及び３００は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の金属製の導電部材等で形成されている。具体的には、バスバー２００は、隣接する蓄電素子１００において、一の蓄電素子１００の電極端子と、他の蓄電素子１００の電極端子とを電気的に接続する。また、バスバー３００は、端部の蓄電素子１００の電極端子と、外部端子４１０とを電気的に接続する。なお、図１では、バスバー３００は、外部端子４１０との接続部分を省略して図示している。

例えば、バスバー２００は、一端が蓄電素子１００ａの正極端子に溶接等により接合され、他端が蓄電素子１００ｂの負極端子に溶接等により接合されることで、蓄電素子１００ａの正極端子と蓄電素子１００ｂの負極端子とを電気的に接続する。このように、バスバー２００は、複数の蓄電素子１００（蓄電素子１００ａ〜１００ｆ）を直列に順次接続する。さらに、バスバー３００は、一端が蓄電素子１００ａの負極端子に溶接等により接合され、他端が負極側の外部端子４１０にボルト締結等により接合されることで、蓄電素子１００ａの負極端子と負極側の外部端子４１０とを電気的に接続する。同様に、バスバー３００は、蓄電素子１００ｆの正極端子と正極側の外部端子４１０とを電気的に接続する。これらバスバー２００及び３００が蓄電素子１００の電極端子に接続（接合）される構成の詳細な説明については、後述する。

なお、バスバー２００及び３００は、複数の蓄電素子１００を並列に接続するように配置されていてもかまわない。また、バスバー２００及び３００の材質は、特に限定されず、銅、銅合金、ステンレス鋼等の金属、または、金属以外の導電性の部材等で形成されていてもよいが、溶接可能な部材で形成されているのが好ましい。また、バスバー２００及び３００の形状も、特に限定されない。

［２ 蓄電素子の詳細な説明］
次に、蓄電素子１００（蓄電素子１００ａ〜１００ｆ）について、詳細に説明する。なお、蓄電素子１００ａ〜１００ｆは、全て同様の構成を有するため、以下では、蓄電素子１００として説明する。図２は、本実施の形態に係る蓄電素子１００の構成を示す分解斜視図である。

図２に示すように、蓄電素子１００は、容器本体１１１及び蓋体１１２からなる容器１１０と、正極端子１２０と、負極端子１３０とを備えており、容器１１０の内方には、正極集電体１４０と、負極集電体１５０と、電極体１６０とが収容されている。なお、蓋体１１２と正極端子１２０及び正極集電体１４０との間には、絶縁性及び気密性を高めるためにガスケット等が配置されているが、同図では省略して図示している。負極側についても、同様である。また、容器１１０の内部には、電解液（非水電解質）が封入されているが、図示は省略する。なお、当該電解液としては、蓄電素子１００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。また、上記の構成要素の他、正極集電体１４０及び負極集電体１５０の側方に配置されるスペーサ、容器１１０内の圧力が上昇したときに当該圧力を開放するためのガス排出弁や電解液の注液部、または、電極体１６０等を包み込む絶縁フィルムなどが配置されていてもよい。

容器１１０は、矩形筒状で底を備える容器本体１１１と、容器本体１１１の開口を閉塞する板状部材である蓋体１１２とで構成されている。また、容器１１０は、電極体１６０等を内部に収容後、容器本体１１１と蓋体１１２とが溶接等されることにより、内部が密封される構造となっている。なお、容器本体１１１及び蓋体１１２の材質は特に限定されず、例えばステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、メッキ鋼板など溶接可能な金属とすることができるが、樹脂を用いることもできる。

電極体１６０は、正極板と負極板とセパレータとが積層されて形成された蓄電要素（発電要素）である。ここで、電極体１６０が有する正極板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの金属からなる長尺帯状の集電箔である正極基材層上に正極活物質層が形成されたものである。また、負極板は、銅または銅合金などの金属からなる長尺帯状の集電箔である負極基材層上に負極活物質層が形成されたものである。また、正極活物質層に用いられる正極活物質、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ものであれば、適宜公知の材料を使用できる。

具体的には、電極体１６０は、正極板と負極板とが、セパレータを介して、巻回軸（本実施の形態ではＸ軸方向に平行な仮想軸）の方向に互いにずらして巻回されている。そして、正極板及び負極板は、それぞれのずらされた方向の端部に、活物質が塗工されず（活物質層が形成されず）基材層が露出した部分（活物質層非形成部）を有している。つまり、電極体１６０は、巻回軸方向の一端部（Ｘ軸方向マイナス側の端部）に、正極板の活物質層非形成部が積層されて束ねられた正極集束部１６１を有している。また、電極体１６０は、巻回軸方向の他端部（Ｘ軸方向プラス側の端部）に、負極板の活物質層非形成部が積層されて束ねられた負極集束部１６２を有している。なお、本実施の形態では、電極体１６０の断面形状として長円形状を図示しているが、円形状または楕円形状でもよい。

正極端子１２０は、電極体１６０の正極板に電気的に接続される電極端子であり、負極端子１３０は、電極体１６０の負極板に電気的に接続される電極端子である。つまり、正極端子１２０及び負極端子１３０は、電極体１６０に蓄えられている電気を蓄電素子１００の外部空間に導出し、また、電極体１６０に電気を蓄えるために蓄電素子１００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。正極端子１２０及び負極端子１３０は、蓋体１１２に取り付けられている。

具体的には、正極端子１２０は、端子本体部１２１と、軸部１２２とを有している。端子本体部１２１は、バスバー２００または３００が接続（接合）される平板状かつ略矩形状の部位である。軸部１２２は、端子本体部１２１の下面（Ｚ軸方向マイナス側の面）の中央部または外側寄り（Ｘ軸方向マイナス側寄り）の位置から、下方（Ｚ軸方向マイナス側）に向けて突出する円柱状の部位である。この軸部１２２が、蓋体１１２の貫通孔１１２ａと正極集電体１４０の貫通孔１４０ａとに挿入されて、かしめられることにより、正極端子１２０が正極集電体１４０とともに蓋体１１２に固定される。負極端子１３０についても同様に、平板状かつ矩形状の端子本体部１３１と、円柱状の軸部１３２とを有している。そして、軸部１３２が、蓋体１１２の貫通孔１１２ｂと負極集電体１５０の貫通孔１５０ａとに挿入されて、かしめられることにより、負極端子１３０が負極集電体１５０とともに蓋体１１２に固定される。

なお、正極端子１２０の材質は特に限定されないが、例えば、電極体１６０の正極基材層と同様、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。また、負極端子１３０についても、材質は特に限定されないが、例えば、端子本体部１３１は、正極端子１２０と同様、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、軸部１３２は、電極体１６０の負極基材層と同様、銅または銅合金などの金属で形成されている。

ここで、正極端子１２０の端子本体部１２１は、ヒューズ機能を有するヒューズ部１２１ａを有している。つまり、端子本体部１２１のＸ軸方向中央部またはＸ軸方向プラス側寄りの部位が、Ｙ軸方向プラス側及びマイナス側に凹むことで、他の部位よりも断面積が小さいヒューズ部１２１ａが形成されている。具体的には、ヒューズ部１２１ａは、端子本体部１２１のＹ軸方向の幅が小さくなることで、電流の流れる方向（Ｘ軸方向）と直交する平面（ＹＺ平面）での断面積が、端子本体部１２１の他の部位よりも小さくなっている部位である。これにより、ヒューズ部１２１ａは、正極端子１２０に大電流が流れることで溶断し、正極端子１２０の導通状態を遮断する。

なお、本実施の形態では、ヒューズ部１２１ａのＺ軸方向の幅（厚み）は、端子本体部１２１の他の部位と同じであるが、ヒューズ部１２１ａのＺ軸方向の幅についても、端子本体部１２１の他の部位よりも小さくなっていてもよい。また、ヒューズ部１２１ａの断面積が端子本体部１２１の他の部位よりも小さくなるのであれば、ヒューズ部１２１ａのＺ軸方向の幅は、端子本体部１２１の他の部位よりも大きくなっていてもよい。または、ヒューズ部１２１ａのＺ軸方向の幅が端子本体部１２１の他の部位よりも小さいことで、ヒューズ部１２１ａの断面積が端子本体部１２１の他の部位よりも小さくなるのであれば、ヒューズ部１２１ａのＹ軸方向の幅が端子本体部１２１の他の部位と同じか当該他の部位よりも大きくなっていてもよい。

このように、ヒューズ部１２１ａは、正極端子１２０のうちの電流が流れる部分における、電流の流れる方向と直交する平面での断面積が、正極端子１２０の他の部位よりも小さくなっている部位である。つまり、ヒューズ部１２１ａは、例えば、当該断面積が、電流が流れない部分よりも大きくなっていてもよく、正極端子１２０は、このようなヒューズ機能を有するヒューズ部１２１ａを有している限り、その形状は特に限定されない。例えば、端子本体部１２１の形状は、上記には限定されず、Ｚ軸方向から見た場合に、矩形状以外の多角形状、円形状、長円形状、または、楕円形状等であってもよいし、平板状ではなく湾曲した形状等でもあってもよい。

また、負極端子１３０についても、その形状は特に限定されないが、負極端子１３０は、ヒューズ部を有していない。つまり、正極端子１２０が有するヒューズ部１２１ａは、電流の流れる方向と直交する平面での断面積が、負極端子１３０のうちの電流が流れる部分における、電流の流れる方向と直交する平面での断面積よりも小さくなるように形成されている。このヒューズ部１２１ａの構成の詳細な説明については、後述する。

正極集電体１４０は、電極体１６０の正極集束部１６１側の端部と容器１１０との間に配置され、正極端子１２０と電極体１６０の正極板とに接続される導電性と剛性とを備えた部材である。また、負極集電体１５０は、電極体１６０の負極集束部１６２側の端部と容器１１０との間に配置され、負極端子１３０と電極体１６０の負極板とに接続される導電性と剛性とを備えた部材である。

具体的には、正極集電体１４０及び負極集電体１５０は、容器本体１１１の側壁から蓋体１１２に亘って当該側壁及び蓋体１１２に沿って屈曲状態で配置される導電性の板状部材である。正極集電体１４０及び負極集電体１５０は、蓋体１１２に固定的に接続（接合）されている。また、正極集電体１４０及び負極集電体１５０は、電極体１６０が有する積層された極板、つまり、正極集束部１６１及び負極集束部１６２にそれぞれ固定的に接続（接合）されている。この構成により、電極体１６０が、正極集電体１４０及び負極集電体１５０によって蓋体１１２から吊り下げられた状態で保持（支持）され、振動や衝撃などによる揺れが抑制される。

なお、正極集電体１４０の材質は、特に限定されないが、例えば、電極体１６０の正極基材層と同様、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。また、負極集電体１５０の材質についても、特に限定されないが、例えば、電極体１６０の負極基材層と同様、銅または銅合金などの金属で形成されている。

ここで、正極集電体１４０は、上述の貫通孔１４０ａが形成された端子接続部１４１と、端子接続部１４１のＹ軸方向両端部からＺ軸方向マイナス側に向けて延設された２つの電極接続部１４２とを有している。端子接続部１４１は、正極端子１２０に接続（接合）される正極集電体１４０の基部である。つまり、端子接続部１４１は、正極集電体１４０の正極端子１２０側（上側、Ｚ軸方向プラス側）に配置される平板状の部位であり、正極端子１２０に電気的及び機械的に接続される。

電極接続部１４２は、電極体１６０に接続（接合）される正極集電体１４０の脚部である。つまり、電極接続部１４２は、正極集電体１４０の電極体１６０側（下側、Ｚ軸方向マイナス側）に配置される部位であり、電極体１６０に電気的及び機械的に接続される。具体的には、電極接続部１４２は、Ｚ軸方向に延びる長尺状かつ平板状の部位であり、電極体１６０の正極集束部１６１のうちの２つの対向する平坦な集束部に、２つの電極接続部１４２がそれぞれ接合される。なお、負極集電体１５０についても、正極集電体１４０と同様の構成を有するため、負極集電体１５０の構成の詳細な説明は省略する。

［３ バスバーが蓄電素子の電極端子に接合される構成の詳細な説明］
次に、バスバー２００及び３００が蓄電素子１００の電極端子に接合される構成について、詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係るバスバー２００が蓄電素子１００の電極端子に接合された状態での構成を示す平面図である。具体的には、図３は、図１に示されたバスバー２００が蓄電素子１００ａの正極端子１２０及び蓄電素子１００ｂの負極端子１３０に溶接された状態を、Ｚ軸方向プラス側から見た上面図である。また、図４は、本実施の形態に係るバスバー２００と蓄電素子１００の電極端子（同図では正極端子１２０）との接合部５００を拡大して示す斜視図である。具体的には、図４は、図３に示された接合部５００における正極端子１２０の端子本体部１２１とバスバー２００との境界面５１０を示す斜視図である。なお、図３及び図４で示した以外のバスバー２００及びバスバー３００が蓄電素子１００の電極端子に接合される構成についても、図３及び図４で示したバスバー２００の場合と同様である。

これらの図に示すように、バスバー２００は、隣り合う蓄電素子１００の電極端子に載置されて当該電極端子に当接し、当該電極端子同士を電気的に接続している。具体的には、バスバー２００が蓄電素子１００の電極端子に接合されて、バスバー２００と当該電極端子との接合部５００が形成されている。例えば、バスバー２００にレーザ光が照射され、バスバー２００と蓄電素子１００の電極端子とが接合（レーザ溶接）された接合部５００が形成される。つまり、接合部５００は、例えば、溶接によってバスバー２００と当該電極端子とが溶融して結合された溶接部であり、本実施の形態では、Ｙ軸方向に延びる長尺状かつ直線状に形成されている。

具体的には、バスバー２００のＹ軸方向マイナス側の一端におけるＸ軸方向マイナス側の部位と、蓄電素子１００ａの正極端子１２０の端子本体部１２１におけるヒューズ部１２１ａよりもＸ軸方向プラス側の部位とが溶接により接合され、接合部５００が形成される。同様に、バスバー２００のＹ軸方向プラス側の他端におけるＸ軸方向マイナス側の部位と、蓄電素子１００ｂの負極端子１３０の端子本体部１３１におけるＸ軸方向プラス側の部位とが溶接により接合され、接合部５００が形成される。これにより、バスバー２００は、蓄電素子１００ａの正極端子１２０と蓄電素子１００ｂの負極端子１３０とを電気的に接続する。

このような構成において、ヒューズ部１２１ａは、電流の流れる方向と直交する平面での断面積が、蓄電素子１００の電極端子とバスバー２００との接触面積よりも小さく形成されている。つまり、図３に示すように、ヒューズ部１２１ａは、電流の流れる方向（Ｘ軸方向）と直交する平面（ＹＺ平面）での断面積Ｓ１が、蓄電素子１００ａの正極端子１２０とバスバー２００との接触面積Ｓ２よりも、小さくなるように形成されている。なお、接触面積Ｓ２は、蓄電素子１００ａの正極端子１２０の端子本体部１２１とバスバー２００とが接触（当接）している部分の面積である。同様に、ヒューズ部１２１ａは、断面積Ｓ１が、蓄電素子１００ｂの負極端子１３０の端子本体部１３１とバスバー２００との接触面積よりも、小さくなるように形成されている。

また、ヒューズ部１２１ａは、断面積Ｓ１が、接合部５００に含まれる電極端子とバスバー２００との境界面の面積よりも小さく形成されている。つまり、ヒューズ部１２１ａは、図３に示すＹＺ平面における断面積Ｓ１が、図４に示す接合部５００に含まれる正極端子１２０の端子本体部１２１とバスバー２００との境界面５１０の面積Ｓ３よりも、小さくなるように形成されている。ここで、当該境界面５１０は、蓄電素子１００ａの正極端子１２０の端子本体部１２１とバスバー２００との境界面のうちの接合部５００に含まれる部分であり、図４においてハッチング（複数のドット）を施したＸＹ平面に平行な面である。同様に、ヒューズ部１２１ａは、断面積Ｓ１が、蓄電素子１００ｂの負極端子１３０の端子本体部１３１とバスバー２００との接合部５００に含まれる端子本体部１３１とバスバー２００との境界面の面積よりも、小さくなるように形成されている。

なお、接合部５００の形状は、Ｙ軸方向に延びる直線状には限定されず、Ｚ軸方向から見て、Ｘ軸方向に延びる直線状、曲線状、円形状、円環状、角環状、Ｘ字状など、どのような形状であってもよい。また、１つの電極端子に対して、複数の接合部５００が形成されていてもよい。この場合、面積Ｓ３は、当該複数の接合部５００における当該電極端子とバスバー２００との境界面の面積の合計値となる。

また、ヒューズ部１２１ａは、断面積Ｓ１が、バスバー２００における電流の流れる方向と直交する平面での断面積の最小値よりも小さく形成されている。つまり、図３に示すように、ヒューズ部１２１ａは、ＹＺ平面における断面積Ｓ１が、バスバー２００における電流の流れる方向（Ｙ軸方向）と直交する平面（ＸＺ平面）での断面積Ｓ４よりも、小さくなるように形成されている。なお、断面積Ｓ４は、バスバー２００のうちの電流が流れる部分における、電流の流れる方向と直交する平面での断面積の最小値である。

さらに、ヒューズ部１２１ａは、断面積Ｓ１が、正極集電体１４０における電流の流れる方向と直交する平面での断面積の最小値よりも小さく形成されている。つまり、ヒューズ部１２１ａは、図３に示すＹＺ平面における断面積Ｓ１が、図２に示す正極集電体１４０の電極接続部１４２における電流の流れる方向（Ｚ軸方向）と直交する平面（ＸＹ平面）での断面積Ｓ５よりも、小さくなるように形成されている。なお、断面積Ｓ５は、正極集電体１４０のうちの電流が流れる部分における、電流の流れる方向と直交する平面での断面積の最小値であり、具体的には、正極集電体１４０が有する２つの電極接続部１４２におけるＸＹ平面での断面積の合計値である。ただし、正極集電体１４０において、電極接続部１４２よりも端子接続部１４１の方が、電流の流れる方向と直交する平面での断面積が小さい場合には、断面積Ｓ５は、端子接続部１４１の断面積となる。同様に、ヒューズ部１２１ａは、断面積Ｓ１が、負極集電体１５０における電流の流れる方向と直交する平面での断面積の最小値よりも小さくなるように形成されている。

［４ 効果の説明］
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電装置１０によれば、蓄電素子１００の正極端子１２０は、電流の流れる方向と直交する平面での断面積が、正極端子１２０とバスバー２００との接触面積よりも小さいヒューズ部１２１ａを有している。このように、正極端子１２０のヒューズ部１２１ａの当該断面積を、正極端子１２０とバスバー２００との接触面積よりも小さくする。これにより、大電流が流れる等の異常時には、正極端子１２０のヒューズ部１２１ａが溶断するため、正極端子１２０とバスバー２００との接触部分が溶断するのを抑制することができる。したがって、正極端子１２０とバスバー２００とが接触したり離れたりして正極端子１２０とバスバー２００とが導通と非導通とを繰り返すようなことを抑制することができるため、蓄電装置１０の安全性の向上を図ることができる。

また、ヒューズ部１２１ａは、電流の流れる方向と直交する平面での断面積が、正極端子１２０とバスバー２００との接合部５００に含まれる正極端子１２０とバスバー２００との境界面の面積よりも小さい。ここで、本願発明者は、正極端子１２０とバスバー２００とが接合されている場合には、ヒューズ部１２１ａの当該断面積が、接合部５００に含まれる正極端子１２０とバスバー２００との境界面の面積よりも大きいと、大電流が流れる等の異常時に、正極端子１２０とバスバー２００との接触部分が溶断しやすいことを見出した。このため、ヒューズ部１２１ａの当該断面積を、当該接合部５００の当該境界面の面積よりも小さくする。これにより、大電流が流れる等の異常時には、ヒューズ部１２１ａが溶断するため、正極端子１２０とバスバー２００との接触部分が溶断するのを抑制することができる。したがって、正極端子１２０とバスバー２００とが接触したり離れたりして正極端子１２０とバスバー２００とが導通と非導通とを繰り返すようなことを抑制することができるため、蓄電装置１０の安全性の向上を図ることができる。

また、ヒューズ部１２１ａは、電流の流れる方向と直交する平面での断面積が、バスバー２００における電流の流れる方向と直交する平面での断面積の最小値よりも小さい。ここで、バスバー２００の当該断面積が小さいと、大電流が流れる等の異常時に、バスバー２００が溶断する。しかしながら、本願発明者は、例えばバスバー２００が健全な蓄電素子１００の近傍で溶断するような場合には、熱によって、当該健全な蓄電素子１００が損傷する等の不具合が生じるおそれがあることを見出した。このため、ヒューズ部１２１ａの当該断面積を、バスバー２００の当該断面積よりも小さくする。これにより、大電流が流れる等の異常時には、ヒューズ部１２１ａが溶断するため、バスバー２００が溶断するのを抑制することができる。したがって、当該健全な蓄電素子１００に不具合を生じさせるようなことを抑制することができるため、蓄電装置１０の安全性の向上を図ることができる。

また、ヒューズ部１２１ａは、電流の流れる方向と直交する平面での断面積が、正極集電体１４０における電流の流れる方向と直交する平面での断面積の最小値よりも小さい。ここで、正極集電体１４０の当該断面積が小さいと、大電流が流れる等の異常時に、正極集電体１４０が溶断する。しかしながら、本願発明者は、正極集電体１４０が溶断すると、溶断時の溶融した金属が蓄電素子１００の内部に入り込み、蓄電素子１００の内部の部材を損傷させたり短絡を招いたりするおそれがあることを見出した。また、正極集電体１４０が溶断すると、蓄電素子１００の内部の電力を放電することもできない。このため、ヒューズ部１２１ａの当該断面積を、正極集電体１４０の当該断面積よりも小さくする。これにより、大電流が流れる等の異常時には、ヒューズ部１２１ａが溶断するため、正極集電体１４０が溶断するのを抑制することができる。したがって、蓄電素子１００の内部の部材の損傷や短絡を抑制することができ、また、蓄電素子１００の内部の電力を放電することもできるため、蓄電装置１０の安全性の向上を図ることができる。

また、ヒューズ部１２１ａは、正極端子１２０の端子本体部１２１が凹むことで形成されている。つまり、端子本体部１２１を凹ませることで、ヒューズ部１２１ａを形成することができる。このため、ヒューズ部１２１ａを容易に形成することができるため、正極端子１２０を容易に作製することができる。

また、一般的に、正極端子１２０は、抵抗の高いアルミニウムで形成されているため、銅製の負極端子１３０に比べて、大電流が流れる等の異常時に高温になりやすく、溶断しやすい。このため、溶断しやすい正極端子１２０にヒューズ部１２１ａを設け、溶断しにくい負極端子１３０にはヒューズ部を設けないことで、簡易な構成で、ヒューズ機能を実現することができる。

また、正極端子１２０とバスバー３００とが接合される場合についても、上述と同様の効果を奏することができる。

［５ 変形例の説明］
以上、本発明の実施の形態に係る蓄電装置１０について説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。

例えば、上記実施の形態では、正極端子１２０がヒューズ部１２１ａを有していることとした。しかし、負極端子１３０がヒューズ部を有していることにしてもよい。つまり、正極端子１２０及び負極端子１３０がともにヒューズ部を有していることにしてもよいし、正極端子１２０はヒューズ部１２１ａを有しておらず、負極端子１３０のみがヒューズ部１２１ａと同様のヒューズ部を有していることにしてもよい。

また、上記実施の形態では、電極端子（正極端子１２０及び負極端子１３０）は、レーザ溶接により、バスバー２００に接続されることとした。しかし、電極端子は、抵抗溶接または超音波接合等の溶接による接合や、かしめまたはボルト締結等の機械的な接合等によって、バスバー２００に接続されることにしてもよい。つまり、接合部５００は、溶接による接合部であってもよいし、機械的な接合部であってもよい。なお、接合部５００が機械的な接合部の場合には、応力が加えられて電極端子とバスバー２００とが互いに食い込んで一体化している部分における電極端子とバスバー２００との境界面の面積が、図４における面積Ｓ３に対応する。また、接合部５００が機械的な接合部の場合でも、電極端子とバスバー２００との接触面積が図３における接触面積Ｓ２に対応するが、例えばボルト締結の場合には、ボルト及びナットのネジ部の接触部分も当該接触面積に含まれる。

また、上記実施の形態では、全ての蓄電素子１００が、ヒューズ部１２１ａを有していることとした。しかし、一部の蓄電素子１００が、ヒューズ部１２１ａを有していないことにしてもよい。

また、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。

また、本発明は、このような蓄電装置１０として実現することができるだけでなく、ヒューズ部１２１ａを有する電極端子、または、当該電極端子を有する蓄電素子１００としても実現することができる。

本発明は、リチウムイオン二次電池などの蓄電素子を備えた蓄電装置等に適用できる。

１０ 蓄電装置
１００、１００ａ〜１００ｆ 蓄電素子
１１０ 容器
１１１ 容器本体
１１２ 蓋体
１１２ａ、１１２ｂ、１４０ａ、１５０ａ 貫通孔
１２０ 正極端子
１２１、１３１ 端子本体部
１２１ａ ヒューズ部
１２２、１３２ 軸部
１３０ 負極端子
１４０ 正極集電体
１４１ 端子接続部
１４２ 電極接続部
１５０ 負極集電体
１６０ 電極体
１６１ 正極集束部
１６２ 負極集束部
２００、３００ バスバー
４００ 外装体
４１０ 外部端子
５００ 接合部
５１０ 境界面

Claims (4)

1. 電極端子を有する蓄電素子と、前記電極端子に接続されるバスバーとを備える蓄電装置であって、
   前記電極端子は、電流の流れる方向と直交する平面での断面積が、前記電極端子と前記バスバーとの接触面積よりも小さいヒューズ部を有する
   蓄電装置。
2. 前記電極端子と前記バスバーとは接合されて、接合部が形成されており、
   前記ヒューズ部は、前記断面積が、前記接合部に含まれる前記電極端子と前記バスバーとの境界面の面積よりも小さい
   請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記ヒューズ部は、前記断面積が、前記バスバーにおける電流の流れる方向と直交する平面での断面積の最小値よりも小さい
   請求項１または２に記載の蓄電装置。
4. 前記蓄電素子は、さらに、前記電極端子に接続される集電体を有し、
   前記ヒューズ部は、前記断面積が、前記集電体における電流の流れる方向と直交する平面での断面積の最小値よりも小さい
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電装置。

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